脊柱-骨盆矢狀位參數與腰椎融合術預后相關性的研究進展

摘要：腰椎融合術是腰椎退行性疾病常用的外科干預、治療手段之一。腰椎融合術后少部分患者仍然留有或出現下腰痛等并發癥。脊柱-骨盆參數與腰椎融合術后患者并發癥的發生緊密相關。該文回顧了常用腰椎內固定融合手術技術和主流脊柱-骨盆矢狀位參數，并綜述了脊柱-骨盆矢狀位參數與包括下腰痛在內的多種術后并發癥關系的相關研究進展及現狀。

關鍵詞：腰椎；椎間盤退行性變；脊柱融合術；腰痛；手術后并發癥；脊柱-骨盆矢狀位參數

中圖分類號：R681.5文獻標志碼：A DOI：10.11958/20241580

Research progress on the correlation between sagittal spinopelvic parameters and theprognosis of lumbar fusion surgery

JIANG Zehua1，CUI Haojun2，ZHANG Boyu1，REN Zhishuai1，MA Junfeng1，ZHANG Hongjie3，ZHU Rusen1△

1 Department of Spine Surgery，Tianjin Union Medical Center，Tianjin 300121，China;2 Department of Spine Surgery，Tianjin Union Medical Center，Tianjin Medical University;3 Department of Spine Surgery，Dehong People's Hospital

△Corresponding Author E-mail：zrsspine@163.com

Abstract：lumbar fusion surgery is one of the commonly used surgical interventions and treatments for lumbar degenerative diseases.A small proportion of patients still experience complications such aslow back pain after lumbar fusion surgery.Spinal-pelvic parameters are closely related to the occurrence of complications in patients after lumbar fusion surgery.This article reviews the commonly used lumbar fixation and fusion surgical techniques and mainstream sagittal spinal-pelvic parameters.Additionally，it summarizes the research progress and current status regarding the relationship between sagittal spinal-pelvic parameters and various postoperative complications，including low back pain.

Key words：lumbar vertebrae;intervertebral disc degeneration;spinal fusion;lumbago;postoperative complications;sagittal spinal-pelvic parameters

隨著我國人口老齡化的加劇，腰椎退行性疾病的發病率呈上升趨勢，其臨床上主要表現為反復發作的腰腿部疼痛，嚴重降低了老年人的生活質量。癥狀較嚴重者常需手術治療，采用腰椎融合術治療可獲得較好的療效［1］。術后大部分患者癥狀明顯改善，但仍有小部分患者術后出現持續的下腰痛。近年有研究顯示，脊柱-骨盆參數可能是影響術后療效的關鍵指標，因此越來越多的研究開始關注腰椎融合術后脊柱-骨盆的矢狀位變化，以及與術后出現頑固性下腰痛等并發癥的關系［2-3］。本文就腰椎融合術后出現下腰部疼痛與脊柱-骨盆矢狀位參數變化間關系的研究進展進行綜述。

1腰椎退行性疾病的內固定融合手術治療

目前腰椎退行性疾病的手術治療方法眾多，主要分為融合手術和非融合手術。融合手術可以重建脊柱穩定性，尤其適用于伴有腰椎滑脫、腰椎失穩的患者［4］。腰椎后路椎間融合術（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）是最經典的術式，采取脊柱后入路清理椎間盤、黃韌帶及關節突骨化增生，可更好地恢復腰椎正常生理曲度，充分減壓神經根。經椎間孔椎間融合術（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）是由PLIF發展而來的更精細的手術，采取椎間孔入路，減少硬膜囊、神經根、腰背部肌肉牽拉的同時保留椎弓根和椎板骨性結構，增加上下椎體之間的穩定性。除前兩者外，斜外側腰椎椎間融合術（oblique lumbar interbody fusion，OLIF）、外側腰椎椎間融合術（lateral lumbar interbody fusion，LLIF）以及腰椎前路椎間融合術（anterior lumbar interbody fusion，ALIF）等術式也在臨床上廣泛使用［5］。

2脊柱-骨盆矢狀位影像學參數

脊柱-骨盆矢狀位參數是評估脊柱矢狀位平衡的關鍵參數［6］。骨盆投射角（pelvic incidence，PI）、骨盆傾斜角（pelvic tilt，PT）、骶骨傾斜角（sacral slope，SS）、腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）、胸椎后凸角（thoracic kyphosis，TK）和矢狀面垂直軸（sagittal vertical axis，SVA）一起構成了以PI為核心的脊柱-骨盆矢狀位參數體系。

2.1 PI 1998年Legave給出了PI的定義：先畫出骶骨上終板延長線的垂線，再連接骶骨上終板中點與股骨頭中心，這兩線間夾角即為PI［7］。PI反映了骶骨、髖臼及股骨頭等骨盆結構間的位置關系。骨盆骨骼發育成熟后，PI值便保持穩定。脊柱骨盆代償變化、失衡或平衡重建時，PI值均無明顯變化。Gutman等［8］測量發現，男性PI值平均45.7°±11.11°，女性平均46.3°±10.8°。目前，脊柱外科學者普遍認為PI值在40°～60°為正常。PI值與骨盆前后徑呈正相關，值越大，骨盆后傾角度越大，通過骨盆后傾糾正脊柱矢狀位失平衡的代償能力越強；反之，PI值小，骨盆后傾角度小，代償能力弱。因此，骨盆后傾是脊柱矢狀位失平衡時調節骨盆參數的重要機制［9］。PT、SS則是反映骨盆代償狀態下的功能參數。

2.2 PT與SS先畫出經過雙側股骨頭中心連線的垂線，然后連接這條連線的中點與骶骨上終板的中點，它們之間形成的夾角即為PT。SS則是表示骶骨位置形態的一個參數，它是骶骨上終板延長線與水平線之間的夾角。根據研究顯示，PI、SS和PT之間存在一個簡單的幾何學關系，即PI等于SS與PT之和［10］。Yang等［11］通過對健康人群的脊柱骨盆矢狀位參數進行測量分析發現，參數中的PI與PT、SS之間存在著極為顯著的相關性。Barrey等［12］通過量化分析發現，通常情況下，PT值應該小于PI值的一半，也就是說，理想的SS值應該大于PI值的一半。Delsole等［13］對接受髖關節置換術的脊柱畸形患者進行回顧性研究發現，即便這些患者術后下肢、骨盆與髖關節的匹配程度處于合理范圍，但與正常脊柱矢狀位序列的患者相比，其出現假體不穩定甚至脫位等術后并發癥的風險仍然明顯更高。另外，Blackwell等［14］研究顯示，盡管骨盆傾斜并不影響股骨頭的整體覆蓋率，但其對股骨頭上外側區域的覆蓋率分布產生了顯著的影響，最終導致髖關節活動受限。這表明下肢手術中脊柱骨盆參數的合理匹配同樣受到了更多關注。在熟知的脊柱-骨盆參數中，PT是反映矢狀面平衡對下肢影響的最敏感指標［15］。

2.3 LL LL是指L1椎體上終板延長線與S1椎體上終板延長線之間所形成的夾角。一些研究顯示，隨著人們年齡的增長，站立時的LL會逐漸減少，而減少的速度可能與個體初始的LL有關；而LL又取決于個體的PI和SS［16-18］。Kleeman-Forsthuber等［19］發現PI與SS、脊柱骨盆傾斜（sacropelvic tilt，SPT）及LL參數之間呈現出了顯著的正相關性，這可能是機體為了維持脊柱矢狀平衡而采取的一種補償機制。有研究表明，LL與腰椎椎間盤及椎體皮質骨的壓力呈負相關，這充分說明良好的姿勢對預防腰椎退行性疾病及腰椎骨折的重要性［20］。Kim等［21］指出，對于脊柱失穩的患者，在進行腰椎矢狀位平衡重建時，LL與PI之間的差值應當控制在±9°以內，并得出LL的理想值公式：LL=0.623×PI+20.611°。另外，針對中國中老年人群，通過對其脊柱-骨盆矢狀位序列關系的深入分析發現，該人群的理想LL值為：LL=0.6×PI+0.4×TK+10°，這一矯形標準已被西方脊柱外科學界普遍接受［22］。PI與LL的差值能夠作為一項評估指標判斷患者的PI與LL在形態學上是否匹配。理論上說，PI與LL的差值應當控制在11°以內，一旦超過這個范圍，就可以認為是PI與LL之間存在不匹配的情況［23-24］。Inami等［25］指出，PI-LL值與預期的臨床治療效果有時會出現不一致，這種差異可能與個體對PI的反應差異有關。脊柱矢狀面的平衡狀態是脊柱形態特征的總體反映，涉及脊柱、骨盆和下肢的協同代償機制。當PI與LL的差值達到或超過10°時，可作為手術矯正矢狀面失衡的參考標準。保持胸腰段的正常形態對于預防因PI和LL不匹配導致的整體矢狀面失衡具有關鍵作用。

2.4 SVA SVA為頸7錐體中點的鉛垂線（C7PL）與S1后上角垂線的相對關系，是用于判斷脊柱矢狀位有無失平衡的一項重要指標，定義鉛垂線位于S1上終板后緣頂點前方時為正值。當SVA超過4 cm時，定義為矢狀面失平衡，SVA超過9.5 cm時，為嚴重矢狀面失平衡。Oliveira等［26］研究顯示脊髓結構的損傷程度與SVA的數值呈正相關，脊柱損傷較為嚴重的患者，胸椎后凸的現象顯著增加，TK顯著增加，這一結果提示軸向脊柱關節炎患者的姿勢改變可能最初起源于胸椎部位。另外，Bouknaitir等［27］研究顯示，單純減壓術后患者的SVA及PI-LL錯配（PI與LL的差值應該不超過10°，若超過該界限，即為PI-LL錯配）顯著降低；此外，SVA與脊柱畸形患者自述的殘疾程度聯系最為密切。Kaneko等［28］研究揭示，SVA的增加是導致跌倒及其后續橈骨遠端骨折的重要風險因素。Sherrington等［29］研究顯示運動訓練能夠有效改善SVA，降低跌倒的發生率。Liu等［30］研究發現青少年特發性脊柱側彎患者的靜態平衡狀態與特定的三維脊柱骨盆參數——脊柱軸向垂直偏移、PT以及骨盆軸向旋轉之間存在著緊密的關聯。Niu等［31］研究發現，年齡與脊柱矢狀面角（spino-sacral-angle，SSA）是構成非特異性下腰痛患者殘疾狀態的兩大獨立影響因素。SSA的數值下降意味著患者脊柱矢狀面平衡的失衡，這種失衡狀態會加劇非特異性下腰痛患者的殘疾程度。

3腰椎融合術后下腰痛的機制

腰椎術后持續存在的背部或腿部疼痛癥狀稱為“腰椎術后的腰背部綜合征”，可能由多種因素引發，發生率高達10%～40%［32］。PLIF后，骶髂關節痛（sacroiliac joint pain，SIJP）成為背部手術失敗綜合征的一種常見癥狀。術后患有SIJP的患者會有更高的體質量指數，同時腹部肥胖程度也更為顯著［33］。此外，這些患者中PI與LL的差值超過10°，以及SVA大于5 cm的發生率均相對較高。新發SIJP是TLIF手術后常見的并發癥之一，對比未出現術后SIJP的患者，新發SIJP的患者在術前和術后的LL均明顯減小，同時術后PT顯著升高；另外，下腰椎前凸角的頭側移位與新發SIJP之間存在顯著的相關性［32］。

老年腰椎退行性病變表現各異。由于椎間盤退變、骨質疏松、肌肉萎縮，髖膝關節疾病等因素，導致身體向前傾斜，腰部疼痛，甚至行走困難。在腰椎不穩定的手術治療中，穩固的內固定是確保療效的基礎。然而，如果術后患者出現腰背部疼痛，這通常意味著治療效果并不理想。腰椎手術后出現腰痛的原因主要包括以下幾點：（1）小關節性疼痛，手術過程中可能會損傷腰椎后部結構，導致小關節承受更大的壓力，進而引發關節突增生，對神經根產生額外的壓迫［34］。（2）腰椎后部的伸肌群在生理曲度的作用下，像杠桿一樣維持自身的穩定，然而當LL丟失時，腰背部肌肉對腰椎的支撐作用會減弱。為了維持腰部的局部穩定，肌肉需要持續緊張并做功，這會導致肌肉長時間負荷而引發缺氧和缺血，這種持續的負荷還會導致腰背部肌肉疲勞，甚至引起肌肉萎縮和疼痛［35］。（3）其他。椎間盤的支撐作用是保持椎間隙高度的關鍵，它能吸收局部震動并支撐身體重量，然而當椎間盤突出時，主要的病理變化是纖維環的破裂和髓核的游離，這導致局部應力重新分布，打破了腰椎的自然平衡；手術可能進一步破壞了椎間盤纖維環、腰椎后柱和髓核的完整性，從而削弱了椎間盤與椎體之間的支撐結構，這種損傷會改變腰椎運動節段在矢狀面的穩定性，進而引起下腰痛［20］。

直立狀態下，脊柱-骨盆矢狀面的代償性調節對于維持身體平衡至關重要。脊柱矢狀面的失衡會顯著影響生活質量，而矢狀面的恢復程度直接影響臨床治療效果。站立時，人體的平衡調整和維持依賴于椎間微動。脊柱矢狀面失衡可能導致腰椎前凸減少和骶骨傾斜角增大。身體前傾時，椎旁肌肉需增強牽拉以維持重心穩定，這極易引發疲勞性腰背部疼痛。腰椎力學失衡，伴隨小關節增生、關節囊和黃韌帶增厚，可能導致腰背痛及神經癥狀。術后矢狀面參數失衡會增加相鄰節段椎間盤的負荷，加速退變。正常的脊柱-骨盆序列是承受身體載荷的基礎，一旦正常序列被破壞，椎間盤內應力的重新分布會導致局部應力變化，最終引發應力性病變。

腰椎融合術后PT會增加，這一現象在Shin等［36］關于后腰椎椎體間融合手術的研究中也被報道。這種骨盆傾斜角度的變化是脊柱與骨盆為了保持矢狀面平衡而自發形成的一種代償機制。據相關研究指出，這種傾斜角度的增加會伴隨著能量消耗的增多、疼痛感的加劇以及手術效果的欠佳［37］。

4腰椎融合術后療效與脊柱-骨盆矢狀位參數的相關性

腰椎融合手術的目標是重建或改善脊柱的矢狀位平衡，若手術未能實現這一目標，患者可能會面臨一系列嚴重的并發癥，如下腰痛、癥狀性相鄰節段退變（adjacent segment degeneration，ASD）、椎弓根骨折以及髖關節退行性變等。不少學者提出矢狀位序列的評估方法，如影像學、圖像分析等。在影像學分析中，測量矢狀面參數是一種常見且有效的方法。然而，學者們對于整體平衡與局部平衡的選擇、新舊參數的應用以及手術方案的制定等方面提出了一些疑問。單一參數的變化可能與疼痛、活動功能和生活質量密切相關。術前的綜合評估對于理解脊柱-骨盆矢狀面參數之間的相互影響和代償機制至關重要，這有助于確定手術矯正的適宜范圍，以期達到最佳的手術效果。Liang等［38］針對腰椎間盤突出癥患者的研究顯示，在術后第1天，所有矢狀面不平衡參數均呈現出顯著的改善，并且這種改善效果持續至3個月，直至參數接近正常范圍。Shin等［36］研究發現，在腰椎融合術后，若PT較大，LL的改善效果通常不佳，且患者術后出現骶髂關節疼痛的風險增加。因此，術前對PI進行評估，并恢復理想的LL值以重建脊柱矢狀面平衡，可以有效預防術后骶髂關節疼痛的發生。Liow等［39］研究指出，對于那些SS增加至30°或以上的患者，在接受短節段腰椎融合手術后，腰背痛顯著減輕，這一改善與術后LL的增加緊密相關，同時表明了矢狀面平衡的優化。既往研究證實，脊柱矢狀面的平衡狀態由頸椎、腰椎、骨盆以及下肢的形態學特征共同決定［12］。Wanivenhaus等［40］研究指出，在單節段椎間融合手術后導致L5椎弓根骨折的幾大關鍵風險因素包括女性患者，較高的PI、SS、L5椎體斜率，L5椎體入射率及術后LL的變化。Yoon等［41］研究發現，高PT和PI-LL不匹配是患者在接受單節段ALIF后出現ASD的重要危險因素。Rothenfluh等［42］研究發現，當成人退變性脊柱側凸患者的PI與LL的差值超過10°時，鄰近節段發生病變及再次手術的風險顯著增加。Kawai等［43］研究表明，在脊柱融合手術中，PI、SS以及PI-LL這3個關鍵指標與術后髖關節退變變窄的進展趨勢緊密相關，當融合涉及4個或更多脊柱節段時，這種關聯性尤為顯著。

腰椎融合手術術式較多，內固定和椎間融合以及關節植骨等手術方式已非常成熟，但術后仍有不少患者在體位改變時出現腰背痛。體位變化時矢狀位參數隨之發生明顯變化。對于輕至中度矢狀面失衡的成年人，不同的手術方法可以獲得良好的影像學效果，但術后腰背痛的情況卻存在差異。這表明腰椎術后慢性腰痛與脊柱矢狀面前凸的改變密切相關。通過恢復LL可以實現脊柱整體矢狀面的序列調整，從而達到腰椎融合術的治療目標［44］。大多數腰椎管狹窄癥患者伴有矢狀面失衡和LL減小的情況。此外，術前腰椎前凸角度對腰椎管狹窄癥的手術效果具有重要影響［38］。

在制定手術方案時，矢狀面失衡的指標相較于冠狀面失衡更為重要［45］。對于接受腰椎短節段椎間融合手術的患者，也需關注脊柱-骨盆矢狀面的參數。腰椎單節段的角度變化，即使是單一參數，也會對整體的矢狀面參數產生影響。因此，無論采取何種手術方法，對于矢狀面嚴重失衡的患者，重建矢狀面的平衡是獲得滿意療效的關鍵。

5小結

腰椎融合術作為治療腰椎退行性疾病的重要手段，術后部分患者下腰痛的發生與其脊柱-骨盆的特定參數密切相關。脊柱-骨盆矢狀位參數在預測和干預術后并發癥方面具有重要作用。隨著對脊柱-骨盆生物力學特性及個體化治療策略研究的深入，今后有望進一步優化腰椎融合術的治療方案，減少術后并發癥，提高患者的生活質量。

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（2024-10-18收稿2024-11-21修回）

（本文編輯李志蕓）