胸、腰椎畸形手術中脊柱矢狀面序列重建的臨床策略

伍宇軒 海 涌 潘愛星

(首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院骨科，北京 100020)

脊柱是一個多節(jié)段的聚集體，人體軀干的平衡由脊柱、骨盆、髖關節(jié)及膝關節(jié)共同參與維持。良好的骨與關節(jié)序列對于神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)的有效運轉尤為重要，其中脊柱矢狀面序列在維持舒適的站姿和平衡及獲得良好的遠期臨床治療效果等方面扮演著關鍵角色[1]。通過對一些特定影像學參數(shù)的評估來指導脊柱畸形手術中矢狀面序列的重建策略也成為脊柱外科近年來的熱點之一。本文將對不同類型胸、腰椎畸形手術中重建矢狀面序列的臨床策略進行綜述。

1 成人退行性脊柱側凸(adult degenerative scoliosis，ADS)矢狀面序列重建策略

Roussouly等[2]于2005年建立了脊柱矢狀位分型系統(tǒng)，根據(jù)骶骨傾斜角(sacral slope,SS)以及術后腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)前凸頂點，將正常人站立位腰骶部矢狀面平衡歸納為4種形態(tài)，其中3型腰椎前凸比例最為和諧，呈現(xiàn)一條協(xié)調的幾乎等長的胸椎后凸和腰椎前凸曲線，曲線拐點在胸腰段，為最常見的類型。許多臨床研究[3-5]通過對正常成人脊柱局部以及整體序列的測量，從而得到了脊柱骨盆參數(shù)的正常參考值。由于維持姿勢時脊柱和骨盆復雜的關系，且這些參數(shù)的正常參考值范圍較寬，局部的脊柱骨盆參數(shù)并不足以為患者的個體化理想序列以及重建脊柱序列的手術策略提供充足的參考。因此在重建脊柱矢狀面序列時，更應關注脊柱整體序列的變化和各參數(shù)之間的比例關系。

1.1 不同影像學評價標準下的重建策略

ADS的全面地評估應包含脊柱彎曲類型、脊柱骨盆參數(shù)和軀干平衡。目前，評估脊柱畸形矢狀面序列的主流標準是SRS-Schwab(Scoliosis Research Society)分型[3]，該分類系統(tǒng)定義脊柱矯形術后理想的矢狀面目標是：LL與骨盆入射角(pelvic incidence，PI)相差<10°；骨盆傾斜角(pelvic tilt，PT)<20°；矢狀面平衡(sagittal vertical axis，SVA)在4 cm以內。該標準是基于患者健康生活質量(health-related quality-of-life，HRQOL)與影像學結果總結得出的一般規(guī)律[3]。但在最新的針對中國人腰椎長節(jié)段矯形融合術后的研究[4]顯示，PI-LL差值在10°～20°即可獲得滿意的臨床治療效果，且術后合并癥較少。因此，在確定脊柱矯形方案時還應結合患者的種族人群特點，不可一概而論。同時，研究[5]顯示不同年齡與脊柱畸形病因的患者在該分型下所獲得的臨床治療效果差異有統(tǒng)計學意義，在進行手術策略的制定時，以上兩個因素同樣不容忽視。此外該標準的不足之處在于其不能有效地預測矯形術后機械性合并癥發(fā)生的可能性。

為探索能夠預測ADS術后機械性合并癥發(fā)生概率的方法，Yilgor等[6]在2017年提出了全脊柱(矢狀面)序列比例評分系統(tǒng)(Global Alignment and Proportion Score，GAP Score)(圖1)。與Schwab標準不同之處在于，GAP評分系統(tǒng)更加注重脊柱矢狀面參數(shù)實際與理想的差值，并將各參數(shù)進行賦值整合，從相對骶骨傾斜、相對腰椎前凸、腰椎前凸分布比率、相對軀干傾斜以及年齡等5個維度獲得脊柱矢狀面序列GAP得分，通過評分的高低評價脊柱的矢狀面平衡情況。評分越低，脊柱失平衡的程度和術后合并癥發(fā)生概率越低，該評分系統(tǒng)不僅能夠全面地評估脊柱矢狀面平衡情況，同時能夠有效地預測矯形術后機械性合并癥的發(fā)生風險，提高患者健康生活質量。此外，Rose等[7]提出胸椎后凸(thoracic kyphosis，TK)、LL、PI可以共同影響矢狀位平衡并可根據(jù)三者關系指導手術，當術后TK+LL+PI<45°時，可以獲得良好的矢狀位平衡。Kim等[8]進一步將該公式完善，認為術后TK+LL+PI應為20°～45°。

1.2 術中重建策略的選擇

手術中上、下融合椎的選擇往往也對矢狀位失衡的矯正至關重要。ADS的患者往往存在胸腰段的后凸，當手術近端固定在下胸段時，T10被認為是理想的近端融合椎，因為T10有真肋結構，穩(wěn)定性優(yōu)于T11、T12，此外T9也常被選擇為近端融合椎，選擇T9以及T10可以降低近端交界性失敗等術后機械性合并癥的發(fā)生[9-10]。對于脊柱側凸合并L4/5、L5/S1節(jié)段的椎管狹窄的患者，遠端融合椎一般選擇L5或者S1，當L5/S1椎間盤退變不嚴重且無明顯畸形時，可將遠端固定于L5，當L5/S1椎間盤存在嚴重退變或伴有椎體滑脫及峽部裂時，應將遠端固定于S1[11]。此外，術中恢復合理的LL對于矢狀面平衡的恢復同樣重要，通過測量術前過伸過屈位X線判斷脊柱柔韌度，可決定恢復LL的手術方式的選擇。如果脊柱的柔韌性良好，術中腰椎伸展體位，可以有效增大腰椎前凸，如果脊柱的柔韌性欠佳，則需要進一步從后路進行截骨以獲得良好的矢狀位平衡[12-13]。

圖1 全脊柱(矢狀面)序列比例評分表[6]Fig.1 Global alignment and proportion(GAP) Score[6]

2 青少年特發(fā)性脊柱側凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)矢狀面序列重建策略

對于正常兒童及青少年而言，TK及LL會隨著生長發(fā)育而逐漸增加。隨著TK與LL的增大，PT也逐漸增大，而由于SS無明顯變化，PI也隨著年齡增長而逐漸增大[14](圖2)。對于AIS患者而言，盡管其PI較正常青少年大，但是由于手術從未融合至L4椎體以下甚至骨盆，骨盆參數(shù)的變化對于AIS的治療無特殊指導意義。并且對于經(jīng)驗豐富的脊柱外科醫(yī)生而言，在治療術前矢狀位平衡的患者時，幾乎不會使患者術后出現(xiàn)矢狀位>4 cm的失平衡狀態(tài)[15]。因此根據(jù)SRS-Schwab分型[3]等提出的針對ASD患者的重建策略，并不能簡單的應用到AIS患者，需要符合AIS疾病發(fā)展規(guī)律的新策略。

圖2 脊柱骨盆矢狀位參數(shù)[14]Fig.2 Sagittal spinoopelvic parameters[14]TK：thoracic kyphosis；LL：lumbar lordosis.

2.1 TK重建

矢狀位TK的重建是目前脊柱外科的熱難點問題之一。研究[15-17]顯示，TK與LL、頸椎矢狀位平衡以及冠狀位平衡密切相關，良好的TK重建對于術后脊柱的平衡、患者健康相關生活質量及中遠期臨床療效均有著積極的影響，并且可有效降低術后近遠端交界性后凸(proximal and distal junctional kyphosis，PJK/DJK)等合并癥的發(fā)生。TK重建受多種因素的影響，如內固定類型、材質、種類以及矯形技術等。全椎弓根螺釘矯形系統(tǒng)作為第三代矯形系統(tǒng)的代表，目前得到了廣泛的應用，然而其對于TK重建的有效性仍不盡人意，其矢狀位重建的治療效果甚至不及釘鉤系統(tǒng)[18-19]。內固定物在TK重建的不足，需要通過矯形技術來彌補。隨著矯形技術的不斷發(fā)展，近年來新興的雙棒同時平移矯形技術[20]、雙棒同時去旋轉技術[21]、共平面技術[22]等較早期技術均獲得了良好的重建效果。平移技術的原理為通過椎弓根螺釘或椎板鉤與棒連接固定將脊柱依次橫向拉至預彎棒以矯正脊柱畸形。雙棒同時平移可將矯形力同時分布于雙棒上，提高了整體矯形能力。雙棒同時去旋轉技術是將矢狀面預彎成理想曲度的兩棒至于側凸兩側的椎弓根螺釘內，其中凹側的預彎角度較凸側大，以重建理想的TK，隨后將凹側棒旋轉90°，凸側棒同時旋轉，將冠狀面畸形轉向矢狀面，在糾正冠狀面畸形的同時，進行良好的矢狀面重建。二者同時應用往往可獲得更佳的重建效果。共平面技術是在凸側置入椎弓根螺釘，連接延長桿，并在延長桿中置入兩根鋼棒，形成椎體-椎弓根螺釘-延長桿固定系統(tǒng)，通過去旋轉實現(xiàn)矯形區(qū)及非矯形區(qū)的共平面化，且延長桿增加了椎體矢狀面狀態(tài)的可視性，可更好地重建矢狀位平衡。

2.2 近、遠端固定椎(upper and lowest instrumented vertebra，UIV/LIV)的選擇

UIV/LIV的合理選擇，同樣可以減少術后機械性合并癥的發(fā)生，提高患者的健康生活質量。選擇近端固定椎(upper instrumented vertebra，UIV)時，應考慮T1-4節(jié)段的矢狀位序列以及UIV 與上端椎的位置關系，當該節(jié)段存在過度后凸時，UIV應選擇在該節(jié)段內，且UIV的選擇往往不應高過上端椎，以降低PJK的發(fā)生率[15]。在進行遠端固定椎(lowest instrumented vertebra，LIV)的選擇時，依據(jù)不同的參考條件，手術策略往往不同。劉臻等[23]建議在對Lenke1型患者行STF時應結合腰彎修正型制定手術策略:對于腰彎柔韌性佳的Lenke 1A患者只需融合至T12即可，而Lenke 1B/C患者的融合范圍應延伸至L1，這樣有利于腰彎自行矯正并減小DJK的發(fā)生率。徐亮等[24]將矢狀面穩(wěn)定椎(sagittal stable vertebra，SSV)納入LIV選擇時的參考條件，認為對于Lenke1A型AIS患者，遠端融合至SSV或其遠端椎體可顯著降低術后DJK的發(fā)生率，更好的維持矢狀面平衡。Nohara等[25]對LIV的選擇和遠端未融合節(jié)段腰椎間盤退變的相關性進行了隨訪研究，發(fā)現(xiàn)保留腰椎活動節(jié)段數(shù)目越少即LIV越靠近尾端的患者椎間盤退變的發(fā)生率越高，而當LIV位于L4、5時，患者往往會出現(xiàn)下腰痛現(xiàn)象。Fischer等[26]則根據(jù)椎體的旋轉以及骶骨正中線(center sacral vertical line，CSVL)對選擇LIV時，LIV與穩(wěn)定椎(stable vertebra，SV)和中立椎(neutral vertebra，NV)的相對位置關系進行了新的分型，為如何選擇LIV以降低AO現(xiàn)象和DJK的發(fā)生率提供了新的臨床依據(jù)。然而UIV及LIV的選擇不應只考慮矢狀位平衡，還需綜合考慮術后腰椎失代償、術后；遠端疊加現(xiàn)象(adding on phenomenon, AO)等冠狀位平衡問題。

2.3 AIS矢狀位重建的其他臨床策略

上述矢狀位重建策略的制定，往往建立在Lenke分型系統(tǒng)[27]這個金標準之上。Abelin-Genevois等[28]在Roussouly矢狀面分型的基礎上，提出了AIS矢狀位新分型系統(tǒng)，并根據(jù)該分型提出了指導青少年特發(fā)性脊柱側凸的手術策略(圖3)。該分型根據(jù)特定的影像學參數(shù)將AIS患者分為3大類型，且每型的手術策略側重不盡相同，其中重建TK以及維持胸腰段的豎直狀態(tài)為該分型系統(tǒng)下的重點。相比Lenke分型系統(tǒng)，該分型更加綜合的考慮了患者的矢狀位平衡狀態(tài)，并可以此更加準確的選擇矢狀面矯形位置以及合適的內植物以達到理想的矯形效果。

圖3 青少年特發(fā)性脊柱側凸矢狀位新分型[28]Fig.3 New sagittal classification for AIS[28]

3 總結

在胸、腰椎畸形的治療中，重建脊柱矢狀面序列對于恢復軀干平衡十分重要。Dubousset[29]提出的“經(jīng)濟圓錐”概念指出：人在站立位時，以雙腳為基底部形成一個從腳到頭側的倒圓錐穩(wěn)定區(qū)域，在此范圍內，軀干以最小的耗能維持平衡，如果軀干偏離了中心軸但還在圓錐范圍以內，則需要更大的肌肉負荷和能量消耗來維持其直立站姿，導致患者出現(xiàn)疲勞、軀干疼痛和功能障礙。對于ADS患者而言，目前主流的評估標準仍為SRS-Schwab分型，而GAP評分的提出，彌補了其在預測術后合并癥上的不足，仍需進一步的印證。對于AIS患者而言，雖然分型系統(tǒng)、內固定系統(tǒng)以及矯形技術不斷發(fā)展完善，如何有效地進行TK的重建仍需進一步探索。研究[30-31]顯示，術后TK的減小與PJK發(fā)生成正相關，術后TK的增大與DJK發(fā)生呈正相關，如何合理的確定TK重建的安全邊界，從而降低合并癥發(fā)生率，同樣需要進一步的研究。此外，最近Newton等[32]證實了3D分析對于充分描述AIS引起的矢狀位畸形的重要性。由于脊柱畸形是復雜的三維結構的畸形，在進行矢狀面序列重建策略的制定時，還應從其他冠狀面等其他維度綜合考慮，以獲得理想的矯形效果。