髖骨對稱性失衡與非特異性腰痛相關(guān)性的病例對照研究

高明月，朱立國*，王毅，張卓，徐一鳴，封雪菲，李學(xué)朋，韓濤，尹遜路，朱波

(1.中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院，北京 100102；2.明月堂醫(yī)學(xué)研究院，北京 101516)

1 背 景

非特異性腰痛(non-specific low back pain，NSLBP)是指病因不明的、除脊柱特異性疾病及神經(jīng)根性疼痛以外原因所引起的肋緣以下、臀橫紋以上及兩側(cè)腋中線之間區(qū)域內(nèi)的疼痛與不適，伴或不伴大腿牽涉痛[1]。根據(jù)自然病程可劃分為急性、亞急性、慢性三類[2]。因其高患病率及復(fù)發(fā)率，已成為國際領(lǐng)域的研究重點，研究文獻(xiàn)發(fā)表量呈每年遞增趨勢，其研究要點多集中在揭示潛在發(fā)病因素及尋找更好的對癥治療方案上。

多年來的研究顯示腰痛與機(jī)械物理因素及社會心理因素相關(guān)[3]。從骨骼-肌肉層面分析，與NSLBP相關(guān)的因素包括腰椎生理狀態(tài)與結(jié)構(gòu)的破壞、椎旁肌肉結(jié)構(gòu)的改變、脊柱-骨盆生理曲度的變化、骨盆傾斜度的改變[4-7]。可見，脊柱、骨盆的多種生理位置破壞與NSLBP的發(fā)生相關(guān)。比利時學(xué)者[8]通過觀察坐立狀態(tài)下脊柱各區(qū)域間的姿勢變化，總結(jié)出骨盆與脊柱的形態(tài)可以相互影響。法國學(xué)者[9]通過測量骨盆與脊柱參數(shù)，提出骨盆參數(shù)改變可影響脊柱矢狀面平衡。另一項臨床對照試驗發(fā)現(xiàn)，調(diào)整骨盆的穩(wěn)定性可通過影響血流而改善腰痛[10]。這些研究進(jìn)一步為骨盆的穩(wěn)定性與NSLBP發(fā)病間的相關(guān)性提供了一定依據(jù)。

人體直立狀態(tài)下骨盆的穩(wěn)定性主要通過骨盆在三維空間內(nèi)的位置反映?，F(xiàn)有的影像學(xué)研究大多從矢狀面對脊柱-骨盆參數(shù)進(jìn)行了觀察[5，11]，但卻缺少冠狀面的參數(shù)觀察。矢狀面的骨盆參數(shù)主要反映了骨盆在x軸上的穩(wěn)定性，而冠狀面的骨盆參數(shù)可補充說明骨盆在y、z軸上的穩(wěn)定性。骨盆是由骶骨和雙側(cè)髖骨共同圍成的一個整體，通過影像參數(shù)觀察比較雙側(cè)髖骨的對稱性更能補充說明骨盆在y、z軸上的穩(wěn)定性。為了能全面分析骨盆在三維空間內(nèi)的穩(wěn)定性與NSLBP發(fā)病間的相關(guān)性，我們開展了一項結(jié)合冠狀面及矢狀面的影像參數(shù)來分析骨盆穩(wěn)定性與NSLBP相關(guān)性的病例對照研究。

2 目的和假說

本研究旨在通過觀察CNSLBP患者與健康人間骨盆影像學(xué)的差異，探討髖骨對稱性失衡與NSLBP發(fā)病的相關(guān)性，并完善骨盆在x、y、z三軸上的穩(wěn)定性與NSLBP的關(guān)系。本研究的假說如下：(1)NSLBP患者與健康人間存在骨盆影像學(xué)的差異；(2)髖骨對稱性失衡與NSLBP發(fā)病具有相關(guān)性；(3)反映雙側(cè)髖骨對稱性的指標(biāo)對NSLBP具有一定預(yù)測性；(4)冠狀面與矢狀面骨盆參數(shù)間具有一定相關(guān)性。

3 試驗設(shè)計與方法

本研究為病例對照研究，盲主要結(jié)局評價者。招募的受試者來自于中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院門診及體檢中心，確定入組的志愿者根據(jù)有無腰痛分為腰痛組(n=33，包括男12例，女21例)和健康組(n=66，包括男34例，女32例)，試驗全過程受中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院倫理委員會監(jiān)督審查。

3.1 納入標(biāo)準(zhǔn) 腰痛組納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡25～45歲；符合非特異性腰痛診斷標(biāo)準(zhǔn)；腰痛至少持續(xù)3個月；本人或家屬簽訂知情同意書。

慢性非特異性腰痛診斷標(biāo)準(zhǔn)：(1)以背部最后一肋下至臀褶之間區(qū)域出現(xiàn)疼痛或不適感為主要癥狀，并持續(xù)3個月以上；(2)排除特異性脊柱病變和神經(jīng)根疼痛：體格檢查無單側(cè)或雙側(cè)下肢(超過膝關(guān)節(jié))的疼痛或麻木感，無間歇性跛行；雙下肢運動感覺功能正常；伴有放射性癥狀的患者，采用MRI排除椎間盤炎癥、贅生物壓迫等情況；既往無骨質(zhì)疏松、脊柱關(guān)節(jié)炎等特異性脊柱病史；(3)無腹腔腫瘤及結(jié)石病史。

健康組納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡25～45歲；近6個月內(nèi)無腰痛史；無骨折、脊柱腫瘤、脊柱畸形、腰椎間盤疾病及脊柱相關(guān)疾病手術(shù)史；本人或家屬簽訂知情同意書。

3.2 排除標(biāo)準(zhǔn) 腰痛組排除標(biāo)準(zhǔn)：明確診斷為脊柱畸形(如脊柱側(cè)凸或脊椎前移)、脊柱骨折、脊柱腫瘤等特異性脊柱疾?。粚嵤┻^脊柱融合及椎間盤切除術(shù)等與脊柱相關(guān)的手術(shù)；盆腔炎癥、腫瘤等婦科疾??；射線照相暴露禁忌證(孕婦、6個月內(nèi)備孕、腫瘤)；神經(jīng)根性病變；既往有腰椎結(jié)核、結(jié)石、骨質(zhì)疏松、腹腔腫瘤病史；患有精神病。

健康組排除標(biāo)準(zhǔn)：明確診斷為非特異性腰痛；通過自我匯報和體格檢查，發(fā)現(xiàn)有骨關(guān)節(jié)特別是髖骨、脊柱特異性疾病及神經(jīng)根性病變雖然未導(dǎo)致腰痛的；既往有腰椎結(jié)核、結(jié)石、骨質(zhì)疏松、腹腔腫瘤病史；射線照相暴露禁忌證(孕婦、6個月內(nèi)備孕、腫瘤)；患有精神病。

3.3 數(shù)據(jù)采集與測量 收集研究對象的年齡、性別、體重、身高、腰圍、工作性質(zhì)、疾病史等人口統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)；收集腰痛組的視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)及疼痛部位。本研究采用數(shù)字化X線成像系統(tǒng)(DR)采集兩組的骨盆正側(cè)位圖像，圖像采集范圍為L3腰椎椎體上緣至股骨小轉(zhuǎn)子下緣，圖像采集統(tǒng)一在中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院影像科進(jìn)行拍照，拍照過程要求統(tǒng)一設(shè)定體位及攝像距離，鏡頭距平板探測器距離預(yù)設(shè)為110 cm，志愿者雙腳前后對齊平肩并自然分開(注：雙腳腳尖向內(nèi)并攏會影響骨盆真實位置)，正位X線片雙臂向兩側(cè)外展45°，側(cè)位X線片雙手抱頭，身體直立位。

為保持?jǐn)?shù)據(jù)測量的相對客觀，分別請三位觀測人員測量DR片的數(shù)據(jù)，并取其平均值作為最終測量結(jié)果，圖像測量采用了Image J圖像處理軟件。骨盆正位X線片中觀測的主要結(jié)局指標(biāo)包括雙側(cè)髖骨閉孔大小(obturator foramen size，OFS)和骨盆旋轉(zhuǎn)角(pelvic rotation angle，PRA)，骨盆側(cè)位X線片中觀測的次要結(jié)局指標(biāo)包括骶骨傾斜角(sacral slope，SS)、骨盆入射角(pelvic incidence angle，PI)、腰骶關(guān)節(jié)角(lumbosacral angle，LSA)，各指標(biāo)測量見圖1～2(本文中所示的DR圖像皆取自試驗收集數(shù)據(jù)，為保護(hù)志愿者隱私已抹去基本信息)。OFS是測量左右閉孔大小是否一致的指標(biāo)，為左右閉孔面積比值(小值/大值)的百分?jǐn)?shù)；PRA為垂直參考線與雙側(cè)髂后上棘連線中點的垂直線形成的夾角；SS是反映骨盆傾斜的指標(biāo)，為骶骨上緣終板切線與水平線的夾角；PI是垂直穿過骶骨上緣終板中點的直線與骶骨終板中點和雙側(cè)股骨頭中點的連線之間所形成的夾角；LSA反映了腰椎與骶骨的關(guān)系，是L3腰椎前緣切線的垂直線與骶骨前緣切線垂直線間形成的夾角。

圖像采用了Image J的增強對比及尋找邊界技術(shù)。OFS為閉孔1/閉孔2的面積比值的百分?jǐn)?shù)，結(jié)果越接近100%說明雙側(cè)閉孔大小越一致，相反越接近0說明雙側(cè)閉孔大小越不一致。PRA為垂直參考線與雙側(cè)髂后上棘連線中點的垂直線形成的夾角，角度越大說明雙側(cè)髖骨左右高度越不一致(見圖1)。圖像采用了ImageJ的窗口調(diào)整技術(shù)。LSA的測量有兩種方法，本研究采用了M.Maurice Abitbol的測量方法[12]。主要測量了L3腰椎前緣切線的垂直線與骶骨前緣切線垂直線間形成的夾角。SS是骶骨上緣終板切線與水平線的夾角。PI是垂直穿過骶骨上緣終板中點的直線與骶骨終板中點和雙側(cè)股骨頭圓心連線中點的連線之間所形成的夾角(見圖2)。

圖1 冠狀位指標(biāo)測量

圖2 矢狀位指標(biāo)測量

3.4 數(shù)據(jù)分析 本研究所收集的數(shù)據(jù)均使用SPSS 25.0分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。計量資料年齡、體重、身高、腰圍均不符合正態(tài)分布，采用Mann-Whitney檢驗兩組差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義；計數(shù)資料性別采用χ2檢驗兩組差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。采用roc曲線分析法分析了各影像學(xué)參數(shù)對診斷NSLBP的識別能力，并通過靈敏度及特異性計算尤登指數(shù)，確定OFS與PRA的最佳臨界值，使其離散為二分類計數(shù)資料。通過查閱以往文獻(xiàn)確定PI和SS的分界點[11]，并離散化為二分類計數(shù)資料。采用χ2檢驗分析兩組間離散化后的OFS、PRA、PI及SS差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。采用二元邏輯回歸分析腰痛與OFS、PRA、PI及SS的相關(guān)性、OR比值比。采用單樣本t檢驗對健康組樣本人群與已知總體[11]PI均數(shù)相比差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。采用獨立樣本t檢驗分析兩組LSA差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。采用皮爾遜相關(guān)分析分析OFS、PRA、PI、SS、LSA與VAS之間的關(guān)系。

4 結(jié) 果

比較兩組性別、年齡、體重、身高及腰圍，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，見表1)。離散化OFS、PRA、SS、PI為二分類變量(見表2)，兩組OFS、PRA、SS比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，而兩組PI比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。本研究健康組樣本人群PI(44.42±8.60)°與已知總體PI相比較，兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義。兩組LSA比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。二分類變量OFS的靈敏度和特異性分別為0.97和0.74，陽性和陰性似然比分別為3.73和0.04；PRA的靈敏度和特異性分別為0.79和0.48，陽性和陰性似然比分別為1.52和0.44；SS的靈敏度和特異性分別為0.69和0.58，陽性和陰性似然比分別為1.64和0.53。VAS與二分類變量PRA、SS的相關(guān)系數(shù)r<0.3，相關(guān)程度極弱；VAS與二變量OFS的相關(guān)系數(shù)r<0.8，>0.5，相關(guān)性較強。各指標(biāo)間相關(guān)性結(jié)果顯示僅OFS與SS具有顯著相關(guān)性，且OR=2.500。OFS、PRA及SS這三個指標(biāo)均正常和均異常與腰痛發(fā)生的風(fēng)險比值比見表3，三個指標(biāo)同時出現(xiàn)異常發(fā)生腰痛的比值為5，三個指標(biāo)均正常發(fā)生腰痛的比值為0。

5 討 論

骨盆的穩(wěn)定性可通過骨盆在三維空間內(nèi)的位置進(jìn)行描述(見圖3)。人體坐標(biāo)軸中，x軸即冠狀軸，y軸即垂直軸，z軸即矢狀軸。從冠狀面觀察，生理狀態(tài)下骨盆的左右側(cè)屈是以z軸為軸心的運動，骨盆的前后旋轉(zhuǎn)是以y軸為軸心的運動，病理狀態(tài)下骨盆z軸的失衡可表現(xiàn)為雙側(cè)髖骨左右高低不一致，骨盆y軸的失衡可表現(xiàn)為雙側(cè)髖骨面積大小的差異。從矢狀面觀察，生理狀態(tài)下骨盆的前屈后伸是以x軸為軸心的運動，病理狀態(tài)下骨盆x軸的失衡可表現(xiàn)為骨盆的前傾或后傾。

表1 兩組年齡、體重、身高及腰圍比較結(jié)果

表2 兩組OFS、PRA、SS、PI χ2比較

表3 三個指標(biāo)聯(lián)合與腰痛發(fā)生的OR表

圖3 人體坐標(biāo)軸示意圖

現(xiàn)有的影像學(xué)研究大多從矢狀面對脊柱-骨盆參數(shù)進(jìn)行了觀察，而矢狀面的脊柱-骨盆參數(shù)主要反映了骨盆以x軸為軸心旋轉(zhuǎn)的前后位置的平衡，缺少骨盆以y、z軸為軸心旋轉(zhuǎn)上的平衡描述。本研究中的冠狀面影像參數(shù)OFS主要反映了髖骨和骨盆以y軸為軸心的旋轉(zhuǎn)平衡，骨盆在y軸上保持平衡時，左右髖骨的閉孔面積大小基本一致，隨著骨盆在y軸上的旋轉(zhuǎn)，雙側(cè)閉孔面積大小比例隨之產(chǎn)生變化。

PRA主要反映了髖骨和骨盆以z軸為軸心的左右平衡，骨盆在z軸上保持平衡時，平面圖上左右髖骨的髂后上棘連線中點的垂直線與垂直參考線重疊，隨著骨盆在z軸上的旋轉(zhuǎn)，髂后上棘連線中點的垂直線與垂直參考線間形成夾角，夾角越大，肉眼可見的z軸失衡越明顯。

統(tǒng)計結(jié)果表明腰痛組和健康組基線水平一致，可排除年齡、性別等混雜因素干擾，提示兩組具有可比性。對腰痛組和健康組矢狀面和冠狀面的影像參數(shù)分析可知，兩組間OFS、PRA、SS均具有明顯統(tǒng)計學(xué)差異，可以明確NSLBP患者與健康人之間存在骨盆影像學(xué)的差異。從試驗結(jié)果來看，OFS越一致、PRA越小、SS在正常值范圍內(nèi)，腰痛發(fā)生概率越小，反之腰痛發(fā)生概率越大。以上三個指標(biāo)分別反映了骨盆在y、z、x軸上的穩(wěn)定性，因此我們可以說NSLBP與無腰痛人群相比，骨盆在三維空間內(nèi)的穩(wěn)定性明顯下降。對于矢狀面參數(shù)PI的研究，以往文獻(xiàn)存在爭議，Chaléat-Valayer[6]通過觀察腰痛人群與健康人群的脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)總結(jié)出腰痛人群與健康人群間存在PI的差異；而Dubousset[13]提出PI屬于解剖學(xué)參數(shù)，與骨盆空間無關(guān)，個體差異不同，一旦生長完成就與年齡無關(guān)，且骶髂關(guān)節(jié)(由骶骨和髖骨組成)的活動對其影響被認(rèn)為是微不足道的。本試驗研究結(jié)果更傾向于后者，通過單樣本t檢驗對本研究正常組樣本人群與已知總體相比較，兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示本研究中所選取的正常人群PI基本符合中國人群PI正常范圍，且研究結(jié)果顯示健康組和腰痛組間PI差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

骨盆在x、y、z軸上的位置失衡是雙側(cè)髖骨對稱性失衡所造成的。髖骨對稱性失衡是指人體在直立或平臥狀態(tài)下左右兩側(cè)髖骨在三維空間內(nèi)的位置失對稱性，由雙側(cè)髖骨的上下、前后、左右位置改變所引起，表現(xiàn)為骨盆以x、y、z軸為軸心的異常旋轉(zhuǎn)。從骨盆正側(cè)位X線片中，我們能夠通過觀察雙側(cè)閉孔面積大小是否一致以及雙側(cè)髖骨左右高度是否一致(如髂嵴高度、髂后上棘高度等)來判斷雙側(cè)髖骨是否存在y、z軸的失衡，但很難明確判斷髖骨的x軸失衡，可通過SS來判斷骨盆是否存在x軸的失衡即骨盆的前傾或后傾。SS是反映骨盆傾斜度的指標(biāo)，結(jié)果顯示骨盆的前傾、后傾皆可引發(fā)腰痛，進(jìn)一步分析SS與OFS、PRA的關(guān)系發(fā)現(xiàn)OFS與SS間存在明顯的相關(guān)性，OR=2.500，提示OFS<88%的人群，相對于OFS≥88%的人群，SS發(fā)生異常(<26°或>39°)的可能性高2.5倍，說明OFS越一致，SS越趨于正常范圍(32.5±6.5)°，雙側(cè)閉孔大小越不一致，SS越趨于異常范圍(<26°或>39°)。OFS反映了雙側(cè)髖骨在y軸上的對稱平衡，OFS對于SS的影響提示左右髖骨在y軸上的對稱失衡可引起骨盆的前、后傾變化。結(jié)果還顯示，OFS、PRA及SS三個指標(biāo)同時出現(xiàn)異常發(fā)生腰痛的比值為5，即對于三個指標(biāo)均異常而言，腰痛發(fā)生的概率是無腰痛概率的5倍；三個指標(biāo)均異常與腰痛發(fā)生與否的比值比(OR)為18.529，95%置信區(qū)間大于1，且不包括1，代表三個指標(biāo)同時出現(xiàn)異常出現(xiàn)腰痛的可能性是三個指標(biāo)未同時出現(xiàn)異常的18.529倍，也就是說三個指標(biāo)同時發(fā)生異常更容易發(fā)生腰痛。三個指標(biāo)均正常發(fā)生腰痛的比值為0，即對于三個指標(biāo)均正常而言，腰痛發(fā)生的概率是0。三個指標(biāo)均正常與腰痛發(fā)生與否的比值比為0.619，95%置信區(qū)間小于1，且不包括1，代表三個指標(biāo)均正常時發(fā)生腰痛的可能性要小于三個指標(biāo)不均正常的情況。即髖骨y、z軸的失衡和骨盆x軸的失衡同時出現(xiàn)時會顯著增加腰痛發(fā)生的風(fēng)險，而相反，三者皆相對穩(wěn)定時會減少腰痛發(fā)生風(fēng)險，這進(jìn)一步證明了髖骨對稱性失衡與腰痛發(fā)病間的關(guān)系。髖骨是腰背部肌肉的主要附著點，當(dāng)雙側(cè)髖骨空間位置不平衡時，不僅引發(fā)骨盆穩(wěn)定性降低，同時可引起腰背部肌肉受力不均，從而引發(fā)腰痛癥狀。

通過roc曲線及似然比分別分析OFS、PRA、SS對診斷NSLBP的識別能力，OFS以88作為分界限對NSLBP具有一定診斷價值，大于88則雙側(cè)閉孔大小基本一致，小于88則雙側(cè)閉孔大小顯著不一致。OFS陽性似然比為3.73，提示：慢性非特異性腰痛患者檢出雙側(cè)閉孔大小顯著不一致的可能性要比健康人高出3.73倍。PRA以1.12°作為二分類臨界值的靈敏度和特異性分別為0.79和0.48，說明PRA對NSLBP的診斷性不明確，SS以(32.5±6.5)°作為二分類臨界值的靈敏度和特異性分別為0.69和0.58，提示SS對NSLBP診斷性不明確。以上結(jié)果提示OFS對診斷NSLBP具有一定價值，提示了雙側(cè)髖骨在y軸上的失穩(wěn)可能是引發(fā)NSLBP的關(guān)鍵因素。

同其他脊柱-骨盆病變一樣，存在結(jié)構(gòu)的變化，并不一定有癥狀出現(xiàn)，這也解釋了為什么健康組中存在一定數(shù)量的OFS異常改變；同時結(jié)構(gòu)變化的程度與臨床癥狀未必呈正比關(guān)系，本研究中的各參數(shù)變化與腰痛程度并未發(fā)現(xiàn)明顯相關(guān)性。癥狀是否出現(xiàn)及癥狀表現(xiàn)程度與結(jié)構(gòu)改變固然有關(guān)系，但同時也受其他因素影響。我們從腰痛組中觀察到大部分腰痛人群癥狀出現(xiàn)與髖骨對稱性失衡相關(guān)，同樣，也在健康組中觀察到存在髖骨對稱性失衡的人群因為運動鍛煉或其他區(qū)域嚴(yán)重的疼痛而未表現(xiàn)出腰部的不適。

6 結(jié) 論

NSLBP人群與健康人群之間存在影像學(xué)差異。與健康人群相比，NSLBP人群的骨盆穩(wěn)定性明顯下降，而雙側(cè)髖骨在空間上的對稱性失衡是引起骨盆穩(wěn)定性下降及引發(fā)腰痛的主要原因。骨盆矢狀面與冠狀面的參數(shù)可以相互影響，其中髖骨以y軸為軸心的旋轉(zhuǎn)失衡可引發(fā)骨盆y軸及以前后傾為改變的x軸的失衡。髖骨對稱性失衡與非特異性腰痛存在顯著相關(guān)性，反映雙側(cè)髖骨y軸平衡的OFS比值對NSLBP具有一定診斷價值。為明確驗證髖骨對稱性失衡與NSLBP發(fā)病間的關(guān)系，需進(jìn)一步觀察調(diào)整髖骨對稱性失衡后與NSLBP癥狀改善間的關(guān)系。