基于鉛垂線觀察脊柱矢狀面平衡的可行性

李清萍，郭安娜，陳少卿，黃熒熒，梁 偉，嚴志漢，何家維*

1.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，溫州 325000

2.十堰市人民醫(yī)院（湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬人民醫(yī)院）放射影像中心，十堰 442000

3.溫嶺市婦幼保健院放射科，溫嶺 317500

人體脊柱在矢狀面上不同節(jié)段存在前彎或后彎的曲度變化，這種曲度在個體間因年齡、性別和生活勞動方式的不同而存在差異和動態(tài)變化，在臨床工作中，尤其是脊柱手術(shù)后為保持脊柱矢狀面平衡、維持脊柱各節(jié)段的穩(wěn)定性，常常需要觀察這種曲度的情況，一般通過測量脊柱各節(jié)段的后凸角或前凸角來評價穩(wěn)定性變化（即Cobb 法）［1-5］。本課題組發(fā)現(xiàn)可借助C7鉛垂線（C7PL），通過測量各椎體的偏離距離來評價脊柱各段的穩(wěn)定性變化?，F(xiàn)以一組健康青少年為研究對象，分析Cobb 法和C7PL 法測量脊柱矢狀面參數(shù)的差異和相關(guān)性，驗證C7PL法評估脊柱矢狀面平衡的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：年齡14 ~ 18 歲，能主動配合脊柱全長X 線片拍攝；近期無脊柱疼痛、外傷及感染等疾病史；無脊柱側(cè)凸及軀干傾斜；拍攝的X 線片圖像清晰，符合測量要求。根據(jù)上述標準，共納入2015年3月—2017年9月因體檢等原因拍攝的59名志愿者的標準站立位脊柱全長側(cè)位X 線片影像學(xué)資料，志愿者年齡（16.1±1.4）歲，其中男31 名、女28 名。

1.2 成像設(shè)備和方法

主要成像設(shè)備及軟件包括德國西門子公司SIEMENS YSIO 全自動數(shù)字化X 線攝影系統(tǒng)及全長片專用攝影架、SIEMENS 圖像后處理工作站、放射信息系統(tǒng)（RIS）、醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（PACS）等。全脊柱X 線攝片包括正側(cè)位，均采取統(tǒng)一體位，正位片為前后站立位片，要求患者背部貼近探測器，雙眼平視前方，身體自然放松垂直站立于攝片架前，雙手置于身體兩側(cè)；側(cè)位片要求患者右側(cè)上臂輕貼探測器，雙眼平視，身體放松站直，上臂彎曲約45°，雙手微握拳放置在鎖骨中心區(qū)。攝片時采取X 線管固定、上下轉(zhuǎn)動角度，平板探測器上下垂直同步運動，經(jīng)3 ~ 4 次自動曝光，自動拼接成全脊柱正側(cè)位X 線片。所得圖像經(jīng)過PACS 傳輸?shù)焦ぷ髡?，進行相關(guān)測量［6］。

1.3 影像學(xué)測量

所有影像資料由2 位影像科主治醫(yī)師（A 和B）獨立采用Cobb法和C7PL法測量，間隔2周后進行第2次測量，測量結(jié)果取2次測量值的平均值。Cobb法測量的脊柱矢狀面參數(shù)包括胸椎后凸角（TK）和腰椎前凸角（LL），TK為沿T5上終板和T12下終板切線的交角，LL 為沿L1上終板和S1上終板切線的交角（圖1a）；C7PL 法測量的脊柱矢狀面參數(shù)包括各個椎體與C7PL 距離、骶骨上終板后上角與C7PL 距離（矢狀面軸向距離，SVA）、股骨頭中心與C7PL 距離（FPL），椎體與C7PL 距離為椎體中心點（矢狀面上椎體4個頂角對角線的交叉點）［7］與C7PL之間的水平距離，SVA 為S1椎體后上角與C7PL 的距離，F(xiàn)PL為股骨頭中心點（如果兩側(cè)股骨頭未重合則取各自中心點連線的中點）與C7PL 的距離（圖1b，c）。測量點位于鉛垂線前方為負值，位于后方則為正值。

圖1 Cobb法和C7PL 法參數(shù)測量Fig. 1 Parameters measured by Cobb method and C7PL method

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以x±s 表示，應(yīng)用Kolmogorov-Smirnov 法檢驗數(shù)據(jù)是否呈正態(tài)分布，采用獨立樣本t 檢驗比較2 位醫(yī)師間及2 種方法間測量的差異性，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。應(yīng)用Pearson相關(guān)分析探討各參數(shù)之間的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)|r|的絕對值< 0.25表示兩變量極低度相關(guān)，≥0.25且< 0.50表示低度相關(guān)，≥0.50且< 0.70表示中度相關(guān)，≥0.70且< 0.90表示高度相關(guān)，≥0.9 表示極高度相關(guān)。

2 結(jié) 果

本研究以59 名健康青少年為研究對象，測量數(shù)據(jù)結(jié)果均符合正態(tài)分布。以Cobb 法測量，A 醫(yī)師測量的TK 和LL 分別為24.1°±11.5°、51.0°±8.5°，B 醫(yī) 師 測 量 的TK 和LL 分 別 為28.1°±8.1°、49.4°±6.0°。2 位醫(yī)師測量的TK 差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P < 0.05），并呈中度相關(guān)（r=0.662）；測量的LL差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P > 0.05），且呈高度相關(guān)（r=0.873）。以C7PL 法測量，A 醫(yī)師測量的T6與C7PL 距離（T6PL）、L4與C7PL 距離（L4PL）分別為（27.3±19.0）mm、-（43.5±19.7）mm，B 醫(yī)師測量的T6PL 和L4PL 分別為（24.3±13.2）mm、-（45.5±25.9）mm，2 位醫(yī)師的測量差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P > 0.05），且呈極高度相關(guān)（r=0.905，r=0.936）。A醫(yī)師測量的SVA和FPL分別為-（21.4±23.4）mm、-（48.3±29.3）mm，B醫(yī)師 測 量 的SVA 和FPL 分 別 為-（19.1±25.2）mm、-（46.1±27.9）mm，2 位醫(yī)師的測量結(jié)果差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P > 0.05），且呈高度相關(guān)（r=0.856，r=0.837）。對Cobb法和C7PL法的測量結(jié)果進行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，TK 與T6PL 呈高度相關(guān)（r=0.760），LL 與L4PL 呈中度負相關(guān)（r=-0.592）。對C7PL 法的測量指標進行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，T6PL 與L4PL呈中度負相關(guān)（r=-0.655），與SVA 呈低度負相關(guān)（r=-0.404），與FPL呈中度負相關(guān)（r=-0.646）。

3 討 論

脊柱是脊椎通過關(guān)節(jié)、韌帶和肌肉等結(jié)構(gòu)形成的軀體正中的重要結(jié)構(gòu)，它的三維穩(wěn)定性和活動性不但關(guān)系到軀體的形態(tài)外觀，而且影響脊柱的各種功能。青春期是脊柱骨骼肌肉生長發(fā)育成型的關(guān)鍵時期，易受到各種不良因素影響發(fā)生病變，電子設(shè)備使用量的急劇增長、青少年學(xué)習(xí)時長時間保持一個坐姿及背負沉重的書包等因素均易引起病理性脊柱側(cè)凸和后凸改變，從而造成脊柱矢狀面穩(wěn)定性的異常［8-10］。因此，青少年椎體矢狀面穩(wěn)定性變化及各平衡參數(shù)越來越受到重視。

軀體矢狀面的穩(wěn)定性主要由脊柱、骨盆和下肢三大組成部分的相互平衡來維持，從而使人體在最小能耗的前提下保持相對穩(wěn)定的姿勢。既往對矢狀面穩(wěn)定性的評價指標主要包括胸腰椎前后凸的Cobb 角和骨盆各參數(shù)［1-5］。其中Cobb 角作為量化脊柱曲度的標準方法被大多數(shù)學(xué)者采用，但也有學(xué)者對其評價的準確性和可重復(fù)性提出質(zhì)疑。Langensiepen 等［11］在對特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者Cobb角測量的系統(tǒng)性回顧研究中發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化測量方法優(yōu)于人工測量方法，但11 種數(shù)字化測量方法所得結(jié)果卻各不相同。He 等［12］同樣指出，Cobb 法測量受諸多因素影響，不同醫(yī)師的測量結(jié)果存在顯著差異。本研究中由相同年資的2 位主治醫(yī)師獨立對59名青少年的站立位脊柱全長側(cè)位X 線片進行測量，2 位醫(yī)師測量的TK 值差異有統(tǒng)計學(xué)意義且僅呈中度相關(guān)，而測量的LL 差異無統(tǒng)計學(xué)意義且呈高度相關(guān)。筆者認為這可能是由于Cobb 法測量時劃線存在誤差，尤其是T4和T5處肩胛骨遮擋、S1上緣髂骨遮擋等原因，造成劃線存在更大差異，而腰段劃線比胸段重復(fù)性更好，所以腰椎測量的誤差更小。同時本研究也發(fā)現(xiàn)，采用Cobb 角測量法僅能對胸段或腰段進行整體評價，而不能評價每個椎體的位置情況，而椎體的位置對外科矯形手術(shù)非常重要。采用C7PL法測量可以計算每個椎體與C7PL的距離，其評價脊柱的曲度變化效果可能更好。當然，不管是采用Cobb法測量角度評價，還是基于C7PL評價，均須使用影像學(xué)資料，均會受到攝片時體位（前傾或后仰）的影響。本課題組在日常工作中雖然均要求采用統(tǒng)一規(guī)定體位拍攝，但具體到每例患者、每個操作技術(shù)員在攝片時可能還存在一定偏差。

基于C7PL 評價脊柱矢狀面前/后傾斜在既往文獻中曾有報道［13-15］，但用于評價脊柱穩(wěn)定性或每個椎體的偏移情況的研究甚少。筆者認為，在側(cè)位X線片上作椎體對角連線，其交叉點即為椎體的中心點，測量此中心點到C7PL 的距離，即可評價椎體偏移情況，繼而評價整個脊柱的穩(wěn)定性情況。本研究測量了T5~ L5共13 個椎體中心點到C7PL 的水平距離，得出正常青少年主胸彎位于T5~7，主腰彎位于L3~5，其中T6和L4為主胸彎和主腰彎的頂椎。故此，本研究選擇T6PL 和L4PL 進行重復(fù)測量比較，發(fā)現(xiàn)2 位醫(yī)師的測量結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義且相關(guān)性極高。由此可見，基于C7PL 的矢狀位參數(shù)可以提高測量結(jié)果的重復(fù)性和準確性，也可以明確每個椎體偏離C7PL 的距離，說明基于C7PL 觀察脊柱矢狀面曲度變化是可行的。本研究還分析Cobb 法與C7PL 法對胸腰段曲度測量結(jié)果的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在胸椎（TK與T6PL）高度相關(guān)，而腰椎僅低度負相關(guān)，這可能因為Cobb 法測量以S1上緣劃線，而骶骨傾斜角個體差異大，且青少年正處于發(fā)育階段，還沒有因為骶骨傾斜角不同而造成腰椎曲度的明顯差異，故而在腰段2 種方法評價相關(guān)性偏低。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)C7PL 法用于評價骨盆及下肢的平衡性也是可行的。有研究報道，可利用骶骨后上角是位于C7PL 前方還是后方來評價脊柱的傾斜類型，通過SVA 評價軀干整體平衡情況，進一步評價其與健康狀況（如脊柱側(cè)凸研究會問卷疼痛評分、Oswestry 功能障礙指數(shù)）的相關(guān)性［14］。本研究通過測量SVA 和FPL 發(fā)現(xiàn)，正常青少年骶骨后上角和股骨頭均位于C7PL 前部，與T6PL 低度和中度負相關(guān)，亦可認為胸椎的后凸影響到腰椎和骨盆的前凸，說明C7PL 法可方便而整體地評價脊柱矢狀面的穩(wěn)定情況［15］。

綜上所述，準確評價人體矢狀面整體穩(wěn)定性對于臨床解釋相關(guān)癥狀、治療相關(guān)疾病、恢復(fù)脊柱穩(wěn)定性有重要意義，采用C7PL法通過測量每個椎體的偏移距離能準確評價脊柱矢狀面曲度變化，是Cobb法通過測量脊柱節(jié)段性前凸或后凸角度來評價脊柱平衡的有效補充，也可整體化評價脊柱-骨盆-下肢的穩(wěn)定性，值得試用。但C7PL 法測量參數(shù)可能會受攝片體位、患者年齡和性別等因素的影響，還有待今后大樣本研究逐步完善。