髂嵴高度與腰椎失穩(wěn)性疾病的相關(guān)性研究

王濤 馮碩 孫宇慶

生物進化論對近代自然科學(xué)和社會科學(xué)的發(fā)展有著深遠的影響，已經(jīng)為大多數(shù)人所接受，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的很多層面同樣啟發(fā)研究者的思考[1]。脊柱從原始的單棍無運動狀進化為多節(jié)運動狀經(jīng)歷了漫長的過程。古脊椎動物通過這樣的進化可以更有效獲取食物并產(chǎn)生各種社會活動。 古猿進化為人類，直立行走解放了上肢，從此人類的生存能力大幅度增強，但是也為脊柱的健康帶來了諸多問題，如頸椎疾病、腰椎疾病和脊柱側(cè)凸等。在脊柱外科領(lǐng)域，雖然已經(jīng)有部分學(xué)者專注于分析脊椎動物骨骼演化過程中的結(jié)構(gòu)改變，研究人類直立行走的運動特點和行為方式，比較人類與其他靈長類動物的差異，但是對生物進化與人體疾病之間的關(guān)系，目前尚缺乏有說服力的結(jié)論。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，從進化的角度來看，黑猩猩作為一種猿類，與人類是近親。對比黑猩猩和人類的骨骼解剖圖可以發(fā)現(xiàn)，黑猩猩只有3節(jié)腰椎，而人類有5節(jié)腰椎，黑猩猩的髂嵴明顯高于人類。在進化過程中，隨著髂嵴高度的下降，人類出現(xiàn)了第4節(jié)和第5節(jié)腰椎，使得腰椎的靈活性更大，使人類可以完成更多更復(fù)雜的運動。但是，恰恰是多出來的這2節(jié)下腰椎及椎間盤更容易發(fā)生失穩(wěn)性疾病，這是人類進化的代價。相關(guān)研究結(jié)果表明，尚未發(fā)現(xiàn)包括黑猩猩在內(nèi)的其他哺乳動物患有脊柱退行性疾病。 黑猩猩的事例啟發(fā)研究者思考，較高的髂嵴在生物力學(xué)等方面是否存在優(yōu)勢，可以避免腰椎失穩(wěn)的發(fā)生。本研究從進化醫(yī)學(xué)的角度探討髂嵴高度與腰椎失穩(wěn)性疾病的相關(guān)性。通過對正常人和腰椎失穩(wěn)性疾病患者的髂嵴絕對高度和相對高度進行比較，探討髂嵴高度與腰椎失穩(wěn)性疾病的關(guān)系。

資料與方法

一、資料

本課題為前瞻性研究，采用數(shù)字表法隨機選取并納入2017年 9月至2018年6月于北京積水潭醫(yī)院就診的腰痛患者40例，其中男20例，女20例，年齡 28～71歲，平均48.3歲；腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation，LDH)患者40例，其中男20例，女20例，年齡 22～76歲，平均47.2歲；腰椎滑脫患者40例，其中男20例，女20例，年齡 18～72歲，平均47.4歲；腰椎退行性側(cè)彎(degenerative scoliosis，DS)患者40例，其中男20例，女20例，年齡 51～77歲，平均62.9歲；健康志愿者40例為對照組，其中男20例，女20例，年齡 24～70歲，平均48.2歲。見表1。

表1 各組人口學(xué)數(shù)據(jù)

注：a為差異有統(tǒng)計學(xué)意義

本研究經(jīng)北京積水潭醫(yī)院倫理委員會批準。所納入患者及健康志愿者均簽署知情同意書。

二、方法

1.髂嵴高度的測量：對各組樣本行腰椎正側(cè)位X線檢查，通過影像歸檔和通信系統(tǒng)分析原始數(shù)據(jù)。髂嵴絕對高度為X線側(cè)位像上髂嵴最高點到S1上終板中點的垂直距離。髂嵴相對高度=髂嵴絕對高度/L4椎體高度(L4椎體上下終板中點的連線長度)[2]。為消除身高、骨骼發(fā)育形態(tài)、骨性結(jié)構(gòu)退變等因素的影響，以L4椎體高度作為髂嵴相對高度的參照值[3]。見圖1。

圖1側(cè)位X線像上髂嵴絕對高度和L4椎體高度的測量方法示意圖

2.在下腰椎L4和L5中選擇L4椎體高度作為參照的依據(jù)：(1)X線側(cè)位像中L5椎體可能呈矩形、梯形或楔形，形態(tài)不一，椎體前后緣高度不等， L4椎體的形態(tài)較L5穩(wěn)定，個體差異小。(2)部分患者存在腰椎骶化的變異現(xiàn)象，這部分患者的側(cè)位X線像中L5椎體缺如，但L4椎體仍然存在且可以測量。(3)L4椎體的影像與周圍其他骨性結(jié)構(gòu)疊加少，邊緣清晰，測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準確性更高。

3.統(tǒng)計學(xué)處理：應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行處理。所有數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)性檢驗和方差齊性分析，均符合正態(tài)分布并方差齊，各組間數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析法。性別間檢驗采用獨立樣本t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、髂嵴絕對高度

各組間髂嵴絕對高度均值總體方差差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.887，P=0.114)。對每2組間髂嵴絕對高度均值進行比較，DS組與對照組和腰痛組的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.040，0.015)。其他組間髂嵴絕對高度均值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。

二、L4椎體高度

各組間的L4椎體高度均值總體方差差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.717，P=0.582)。

三、髂嵴相對高度

各組間的髂嵴相對高度均值總體方差差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=2.572，P=0.039)。對每2組的髂嵴相對高度均值進行比較，DS組與對照組的髂嵴相對高度均值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.011)。DS組與腰痛組的髂嵴相對高度均值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.008)。其他組間髂嵴相對高度均值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 各組髂嵴絕對高度、L4椎體高度和髂嵴相對高度

注：a為差異有統(tǒng)計學(xué)意義

四、 性別

全部研究對象中，男性(100例)與女性(100例)的髂嵴絕對高度均值分別為45.0 mm和40.2 mm，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.259，P=0.001)；男性與女性的L4椎體高度均值分別為33.7 mm和31.6 mm，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.508，P=0.000)；男性與女性的髂嵴相對高度均值分別為1.34和1.28，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.241，P=0.216)。

五、年齡

DS組患者年齡顯著高于其他各組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=12.997，P=0.000)。

討 論

一、腰椎解剖學(xué)和腰椎失穩(wěn)性疾病的臨床表現(xiàn)

腰椎失穩(wěn)常發(fā)生于下腰椎L4/5及L5/S1椎間盤。在對人類的“近親”黑猩猩等靈長類動物的解剖結(jié)構(gòu)進行研究后，發(fā)現(xiàn)黑猩猩的腰椎只有L1～L3，而L4和L5融合于雙側(cè)髂嵴之內(nèi)，髂嵴限制了下腰椎的活動度，使得與其相關(guān)的腰椎節(jié)段不存在發(fā)生腰椎失穩(wěn)的可能性。與黑猩猩不同，人類在進化的過程中形成了L4和L5與髂嵴無骨性連接的腰椎結(jié)構(gòu)，腰椎的活動度大大增加，但過度的活動造成L4和L5相關(guān)的椎間盤成了腰椎失穩(wěn)性疾病高發(fā)部位[4]。結(jié)合腰椎失穩(wěn)的發(fā)病位置特點，分析腰椎失穩(wěn)的病因、病理與發(fā)展過程，可能髂嵴對下腰椎有一定的保護作用，髂嵴越高，與下腰椎橫突等結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系越緊密，下腰椎穩(wěn)定性越高，腰椎失穩(wěn)性疾病越少[5]。本研究的結(jié)果在一定程度上支持了這一推論，但未能證實所有的腰椎失穩(wěn)性疾病患者都存在這一解剖特點。首先，各組的髂嵴絕對高度均值經(jīng)方差分析差異無統(tǒng)計學(xué)意義。雖然DS組的髂嵴絕對高度與對照組和腰痛組均有顯著差異，但是因為總體方差分析結(jié)果為無顯著性差異，使得組間比較結(jié)果不具有說服力。該結(jié)果可能是由于每個樣本的骨骼存在某種特性(如身高較高或較矮)造成的。在本研究的數(shù)據(jù)分析過程中，為了消除每個樣本造成結(jié)果偏倚的潛在可能性，引入了髂嵴相對高度的概念，即髂嵴絕對高度/L4椎體高度，將每個樣本的骨骼系統(tǒng)總體高度的差異對結(jié)果的影響降到最低。在髂嵴相對高度的比較中，各組髂嵴相對高度均值總體方差差異有統(tǒng)計學(xué)意義，同時DS組的髂嵴相對高度均值與對照組和腰痛組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。該差異比各組髂嵴絕對高度的差異表現(xiàn)得更明顯，而且由于組間總體方差存在顯著性差異，使得組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，對于分析各種疾病的臨床特點也更有意義。

二、性別不是腰椎不穩(wěn)性疾病發(fā)病的影響因素

從數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果和解剖學(xué)層面來看，男性平均身高高于女性，其髂嵴絕對高度的均值和L4椎體高度的均值也相應(yīng)大于女性，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。當(dāng)消除性別差異后，男性與女性的髂嵴相對高度差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這一結(jié)果與臨床醫(yī)生的普遍認知是一致的，同時也說明性別不是此類腰椎疾病發(fā)病的影響因素。

三、LDH患者的髂嵴高度無顯著異常

本研究的其他一些結(jié)果也值得臨床醫(yī)生關(guān)注。例如，LDH組髂嵴絕對高度均值為41.4 mm，處于整體樣本的中間水平，甚至低于對照組。由于該差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，髂嵴絕對高度小并不能被解釋為LDH發(fā)病的影響因素。LDH患者的髂嵴高度之所以引起關(guān)注，是因為近年臨床上對于LDH的治療逐步趨向微創(chuàng)化或無創(chuàng)化[6]。椎間孔鏡技術(shù)即為首屈一指的微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)[7]。通常認為，患者的髂嵴越高，椎間孔鏡的手術(shù)操作通道越難以放置到令人滿意的位置，手術(shù)的難度也就越大。盡管椎板間椎間孔鏡等技術(shù)在臨床工作中也逐漸出現(xiàn)并得到應(yīng)用，其操作過程可以規(guī)避髂嵴高度對手術(shù)操作的影響，但是，LDH患者的髂嵴高度并不高于正常人這一結(jié)果，還是給臨床醫(yī)生開展椎間孔鏡技術(shù)提供了有價值的信息。

四、組間年齡差異可能使研究結(jié)果產(chǎn)生偏倚

DS組患者的年齡均值大且跨度小，明顯高于其他4組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。DS是一種明確的退行性疾病，其發(fā)病與脊柱退變有關(guān)，患者以高齡人群為主。腰痛、LDH和腰椎滑脫除與退變相關(guān)外，還與發(fā)育性因素如環(huán)狀骨骺的發(fā)育，腰椎峽部的發(fā)育以及相關(guān)的肌肉、關(guān)節(jié)和韌帶的發(fā)育等相關(guān)，所以，在腰痛組、LDH組、腰椎滑脫組以及對照組中，均有部分樣本為中青年人，樣本的年齡跨度大，平均年齡較DS組低。本研究結(jié)果中的年齡差異與疾病本身的特點有關(guān)[8]。該年齡差異可能使研究結(jié)果產(chǎn)生偏倚，在本研究中無法避免。在今后的進一步研究中可專注于高齡患者樣本的搜集，可能消除這種偏倚。

綜上所述，本研究結(jié)果證實了DS患者的髂嵴高度低于正常人這一推測。本研究結(jié)果雖然未能充分證明髂嵴高度與腰椎失穩(wěn)性疾病的發(fā)生存在相關(guān)性，但并不能否定或排除這一假設(shè)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對人類腰椎的結(jié)構(gòu)、生理學(xué)和進化過程的了解尚不完全[9]。大多數(shù)臨床醫(yī)生和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究者執(zhí)著于追求現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的前沿研究進展以及新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用[10-11]。相信從脊椎動物進化的角度探討腰椎失穩(wěn)性疾病的發(fā)生原因與病理過程，將有助于臨床醫(yī)生擺脫慣性思維，從進化醫(yī)學(xué)的角度對腰椎失穩(wěn)性疾病提出科學(xué)的預(yù)防和治療策略。