峽部裂性腰椎滑脫的矢狀位平衡與髖臼活動(dòng)度的相關(guān)性研究

彭大霖 鄭 欣 閆梓文 金王亦 郭開今

峽部裂性腰椎滑脫(isthmic spondylolisthesis,IS)是因腰椎長(zhǎng)期慢性勞損,引起峽部斷裂,進(jìn)而出現(xiàn)腰椎滑脫,又稱“真性滑脫”,是引起成人慢性腰腿痛的常見原因之一。大多數(shù)峽部裂性腰椎滑脫都發(fā)生于L5～S1,L4～L5次之[1]。

近年來,隨著人們對(duì)峽部裂性腰椎滑脫發(fā)生和發(fā)展的認(rèn)識(shí)不斷提高,脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)與腰椎滑脫之間的關(guān)系也逐步得到了重視。多項(xiàng)研究表明,骨盆入射角是影響峽部裂性和退行性腰椎滑脫發(fā)展的一個(gè)重要因素[2～5]。既往研究主要關(guān)注不同類型的腰椎滑脫癥患者之間與正常人的對(duì)比或不同滑脫程度的患者間脊柱骨盆參數(shù)差異,對(duì)于不同節(jié)段滑脫患者的脊柱骨盆參數(shù)及髖臼活動(dòng)研究甚少[3,4]。與其他腰椎不同的是,髂腰韌帶將第5腰椎與骶骨相連接,通過其抗扭轉(zhuǎn)和抗屈曲的作用增加腰骶連接部分的穩(wěn)定[1,6]。本研究根據(jù)第五腰椎體的解剖特點(diǎn)以及L4、L5滑脫最為常見,為排除滑脫程度對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響,選取這兩個(gè)節(jié)段峽部裂性Ⅱ度滑脫患者進(jìn)行對(duì)比研究。

資料與方法

1.研究對(duì)象:選取2017年10月～2022年10月于徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院診斷為Meyerding分型Ⅱ度的L4、L5峽部裂性腰椎滑脫患者患者91例,其中L4滑脫組43例,男性24例,女性19例,年齡27～70歲;L5滑脫組48例,男性28例,女性20例,患者年齡25～73歲。納入標(biāo)準(zhǔn):①臨床上診斷為峽部裂性腰椎滑脫;②僅為單節(jié)段Ⅱ度腰椎滑脫者;③臨床資料完整,有完整標(biāo)準(zhǔn)的腰椎過伸過屈位以及正側(cè)位X線片,且可觀察到完整髖臼。排除標(biāo)準(zhǔn):①同時(shí)患有脊柱側(cè)凸者;②強(qiáng)直性脊柱炎病史者;③退行性滑脫患者;④有脊柱手術(shù)病史者;⑤有髖關(guān)節(jié)手術(shù)病史者;⑥有其他腰椎疾病者。本研究經(jīng)筆者醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會(huì)審批通過(倫理學(xué)審批號(hào):XYFY2022-KL469-01),所有患者均簽署知情同意書。

2.數(shù)據(jù)收集:使用美國GE公司影像存檔與傳輸系統(tǒng)系統(tǒng) (picture archiving and communication systems, PACS) 傳輸下肢影像數(shù)據(jù),通過Surgimap Spine軟件在腰椎過伸過屈位及正側(cè)位 X 線片上測(cè)量以下參數(shù)。為更清晰呈現(xiàn)骨性標(biāo)志,X線片均經(jīng)過調(diào)色處理。由兩名經(jīng)專業(yè)影像科測(cè)量培訓(xùn)的骨科醫(yī)生測(cè)量,間隔1周后將影像資料順序打亂進(jìn)行第2次測(cè)量。最終結(jié)果取兩人測(cè)量的平均值。

3.觀察指標(biāo):①矢狀位髖臼前傾角(acetabular sagittal inclination,ASI,髖臼上緣與髖臼下緣之間的連線和水平線之間的夾角);②腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL,L1上終板的切線與S1上終板切線形成的夾角);③骨盆入射角(pelvic incidence,PI,股骨頭中心連線中點(diǎn)和骶骨終板中點(diǎn)的連線與骶骨終板垂線之間的夾角);④骶骨傾斜角(sacral slope,SS, 骶骨上終板切線與水平線之間的夾角);⑤骨盆傾斜角(pelvic tilt,PT,骶骨終板中點(diǎn)與雙側(cè)股骨頭中心所連直線與水平垂線形成的夾角)。測(cè)量示意圖詳見圖1。

圖1 脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)示意圖

4.參數(shù)矯正:測(cè)量X線片與屏幕垂直軸偏離的旋轉(zhuǎn)角度。將連接L1上終板的后部與S1上端板的后部連線與X線片垂直軸的線形成的角度測(cè)量并記錄,測(cè)量示意圖詳見圖2。這個(gè)角度用來矯正每個(gè)患者攝片時(shí)體位差異所帶來的誤差,將隨后的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化。接下來將矯正的髖臼屈曲角度減去矯正的髖臼伸展角度,計(jì)算得出伸屈時(shí)的髖臼的活動(dòng)度,即ASI翻轉(zhuǎn)度。用同樣的方法測(cè)量并矯正過伸過屈下的腰椎前凸角,兩者相減得到腰椎活動(dòng)范圍即LL翻轉(zhuǎn)度。

圖2 X線片與屏幕垂直軸偏離的旋轉(zhuǎn)角度

結(jié) 果

1.基線資料比較:在此次研究對(duì)象總計(jì)91例患者。L4滑脫組43例,其中男性24例,女性19例,患者年齡27～70 (57.1±8.5) 歲;L5滑脫組48例,其中男性28例,女性20例,患者年齡25～73 (57.0±7.9) 歲。兩組性別(P=0.808)以及年齡(P=0.829)比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P>0.05,表1)。

表1 兩組患者基線資料、脊柱-骨盆參數(shù)等指標(biāo)比較

2.兩組測(cè)量參數(shù)比較:兩名測(cè)量者自身組內(nèi)ICC值分別為0.987和0.972,測(cè)量者之間ICC值分別為0.975和0.989,提示可靠性極佳。當(dāng)脊柱從過伸位至過屈位時(shí),髖臼進(jìn)入相對(duì)前傾,在本研究數(shù)據(jù)中,此為角度的正變化。在L4腰椎滑脫的患者中,隨著腰椎由伸到屈的位置改變,ASI翻轉(zhuǎn)了33.5°±5.4°,大于L5腰椎滑脫組的ASI變化值29.1°±5.2°,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。L4滑脫組的PI為58.6°±6.7°小于L5滑脫組62.2°±7.1°(P<0.05)。L4滑脫組的LL為54.3°±7.0°,與L5滑脫組(57.3°±6.9°)比較,脊柱平衡所需的LL代償更小(P<0.05)。L4滑脫組的PT和SS分別為19.5°±5.3°、40.5°±5.6°,比較于L5的PT(21.7°±5.3°)以及SS(39.1°±5.5°),差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。兩組的一般資料及脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)測(cè)量結(jié)果詳見表1。

3.兩組測(cè)量參數(shù)相關(guān)關(guān)系:在兩組中PI與PT、SS、LL、LL翻轉(zhuǎn)度均密切相關(guān)(P<0.05)。ASI翻轉(zhuǎn)度與PI、PT、SS、LL、LL翻轉(zhuǎn)度均密切相關(guān)(P<0.05),詳見表2。

表2 L4滑脫組與L5滑脫組脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)以及髖臼前傾角翻轉(zhuǎn)度間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)

討 論

腰椎在人體軀干中主要發(fā)揮了承上啟下的作用,它需要將自胸椎傳導(dǎo)而來的壓力向下傳導(dǎo)至骶骨。

腰椎本身的骨性結(jié)構(gòu)在矢狀位觀察是一個(gè)前凸的弓形,這種形態(tài)有利于擴(kuò)大軀干重心基底的面積,加強(qiáng)直立姿勢(shì)的穩(wěn)定性,對(duì)負(fù)重及維持腰部的穩(wěn)定至關(guān)重要[7]。在峽部裂性腰椎滑脫患者中,他們的腰椎由于發(fā)育不良等原因發(fā)生了相對(duì)位移,破壞了原本存在的脊柱-骨盆平衡,進(jìn)一步改變了椎體間的相互作用力,加劇了疾病的發(fā)展[7～9]。

脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)由脊柱參數(shù)和骨盆參數(shù)兩部分組成。在骨盆參數(shù)中骨盆入射角最受到人們的關(guān)注。Duval-beaupère等[10]首先提出了PI這一概念,它屬于一種涉及骶椎骨、骶髂關(guān)節(jié)及髖臼的解剖參數(shù),是每個(gè)個(gè)體的常數(shù)并由PT與SS組合構(gòu)成,獨(dú)立于骨盆的空間方向,這是因?yàn)槿梭w一旦發(fā)育完成,骶髂關(guān)節(jié)的活動(dòng)能力被認(rèn)為在出生后可以忽略不計(jì)[11]。Kim等[12]研究認(rèn)為,腰椎前凸的形態(tài)可能是導(dǎo)致脊柱-骨盆矢狀位失衡的主要機(jī)械原因之一。這兩種參數(shù)間存在一定的聯(lián)系,高PI患者往往同時(shí)具有較大的腰椎前凸,這會(huì)增加腰椎向前向下方的剪切力,增加腰椎滑脫發(fā)生的可能性[13]。

在不同滑脫程度的峽部裂患者中,通常Ⅱ度及以上的患者大多需要接受手術(shù)治療,這將對(duì)脊柱-骨盆參數(shù)以及髖臼的活動(dòng)產(chǎn)生重大影響。Natarajan等[14]通過建立峽部裂性腰椎滑脫的有限元生物力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),滑移率在50%時(shí)在橫向力矩和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷的作用下椎體活動(dòng)增大(相對(duì)整段椎體),L4/L5處增加約55%,L5/S1處則高達(dá)250%。同時(shí)L5～S1椎板環(huán)的應(yīng)力可超過8.5MPa高于L4～L5處。本研究中L4滑脫患者的PI與LL值均略小于L5滑脫患者。峽部裂性滑脫患者因?yàn)橄忍彀l(fā)育等原因,解剖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低。盡管L5椎體除了通過前、后縱韌帶及椎間盤等組織與其他椎體相連,與骶骨之間還存在髂腰韌帶,其解剖穩(wěn)定性要強(qiáng)于L4椎體。又因?yàn)檐|體重力多由腰骶部承受,此時(shí)L5椎體發(fā)生滑移時(shí)只需更高的PI,從而形成更大向前向下的剪切力破壞L5椎體的平衡[2]。另一方面腰椎滑移造成的應(yīng)力破壞增加導(dǎo)致更多的脊柱-骨盆矢狀面形態(tài)改變。為維持平衡骨盆代償性后旋,此時(shí)骨盆傾斜和骶骨前傾增加導(dǎo)至椎體的重力負(fù)荷增加以及膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)承重力線偏移[15]。同時(shí)在骨盆傾斜和骶骨前傾的作用下PI進(jìn)一步變大,隨之LL代償性增加。在同等滑移率的情況下,L5滑移較L4滑移產(chǎn)生更多的應(yīng)力破壞,因此造成的影響更大,這解釋了本研究結(jié)果[14]。

脊柱骨盆運(yùn)動(dòng)在髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性中也起到了至關(guān)重要的作用[16,17]。人在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程中,為了保持軸向骨骼和下肢之間的平衡以及直立姿勢(shì),脊柱和骨盆位置需要進(jìn)行補(bǔ)償性改變[16]。Buckland等[18]研究發(fā)現(xiàn),髖部與脊柱的相互關(guān)系在脊柱畸形患者的評(píng)估和治療中是必要的。髖關(guān)節(jié)伸展及由此引起的骨盆傾斜改變對(duì)矢狀面的脊柱畸形帶來的不平衡進(jìn)行補(bǔ)償。因此,骨盆傾斜是衡量骨盆矢狀方向的一種代償機(jī)制,對(duì)矢狀位脊柱錯(cuò)位的患者保持直立姿勢(shì)加以固定,同時(shí)導(dǎo)致髖臼位置的改變。既往針對(duì)腰椎滑脫與髖關(guān)節(jié)聯(lián)系的研究多集中于評(píng)估腰椎滑脫矢狀位不平衡對(duì)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后穩(wěn)定性的影響,較少關(guān)注與骨盆活動(dòng)度的關(guān)系[19,20]。另外這些研究多以腰椎或骨盆側(cè)位片作為參考,但是測(cè)量結(jié)果可能受到拍攝角度等多種因素的影響,與站立或坐等功能性姿勢(shì)下的真實(shí)髖臼前傾角無關(guān)[21～24]。

本研究根據(jù)Bernstein等[25]的方法通過測(cè)量X線片與屏幕垂直軸偏離的旋轉(zhuǎn)角度用來矯正每個(gè)患者攝片時(shí)體位差異所帶來的誤差,將所有的測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化。本研究在腰椎正側(cè)位以及過伸過屈位X線片上進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)峽部裂性腰椎滑脫患者在同等滑脫程度下,L5滑脫患者的髖臼活動(dòng)度要略小于L4滑脫患者。在兩組相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)兩組的ASI翻轉(zhuǎn)度與LL和LL翻轉(zhuǎn)度均呈負(fù)相關(guān)(P<0.05),這說明當(dāng)腰椎前凸增加到一定程度時(shí),機(jī)體為保持平衡,不論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)都限制了髖臼活動(dòng)度。Vialle等[2]研究發(fā)現(xiàn),不論是人本體的髖關(guān)節(jié)還是置換后的髖關(guān)節(jié),代償性的脊柱和骨盆動(dòng)力學(xué)對(duì)于維持最佳平衡和功能活動(dòng)范圍是必不可少的。這表明髖臼會(huì)代償性的減少前傾以代償腰椎前凸增加的額外機(jī)械應(yīng)力。因此在髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中脊柱不平衡的患者應(yīng)該考慮將脊柱重新對(duì)齊,或者改變髖臼假體的位置以補(bǔ)償位置的變化,從而限制假體的撞擊以及脫位的可能[18]。

綜上所述,峽部裂性腰椎滑脫患者由屈到伸時(shí),脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)的變化表明骨盆圍繞雙側(cè)股骨頭發(fā)生后旋,此時(shí)髖臼為減少腰椎前凸增加而帶來的機(jī)械應(yīng)力,髖臼翻轉(zhuǎn)范圍會(huì)進(jìn)一步縮小,此時(shí)患者脊柱-骨盆矢狀面排列多處于失平衡狀態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn),脊柱-骨盆參數(shù)對(duì)矢狀位髖臼翻轉(zhuǎn)范圍的影響可為腰椎滑脫患者行腰椎融合固定手術(shù)以及髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中髖臼杯的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意見。臨床上其他原因造成腰椎不穩(wěn)或畸形患者的診療中也應(yīng)充分關(guān)注這種變化并加以分析研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。