陳舊性胸腰椎骨折伴后凸畸形的脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)的特征分析

鄭國輝 于海洋 翟云雷 王偉 劉彬 盛明

骨質(zhì)疏松癥患病率隨社會老齡化逐漸增加，脊柱骨折作為骨質(zhì)疏松癥的嚴重并發(fā)癥，發(fā)病率同樣逐漸提高[1]。由于胸腰段是腰椎前凸及胸椎后凸的銜接點，也是應力的集中點，因此骨質(zhì)疏松性脊柱骨折常發(fā)生于胸腰段[2]，表現(xiàn)為胸腰椎骨折。矢狀面平衡與生活質(zhì)量密切相關[4-6]，未經(jīng)正規(guī)治療的陳舊性胸腰椎骨折由于椎體高度丟失，易合并進行性加重的矢狀面后凸畸形，進而導致矢狀面失衡，常帶來如頑固性腰背部疼痛、脊髓及神經(jīng)根受壓等問題[3]。目前對胸腰椎骨折合并后凸畸形患者的研究中，多與手術治療相關，對其術前矢狀面影像學參數(shù)的研究較少。本研究通過對比陳舊性胸腰椎骨折伴后凸畸形(post-traumatic thoracolumbar kyphosis, PTK)患者與正常無癥狀人群的脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)，探究其影像學參數(shù)的變化趨向及后凸畸形后骨盆代償?shù)哪Ｊ健?/p>

資料與方法

一、資料

1.病例來源：選取自2016年1月至2019年12月在安徽省阜陽市人民醫(yī)院骨科診治的陳舊性胸腰椎骨折伴后凸畸形患者共82例，其中男29例，女53例。正常無癥狀人群資料由文獻中獲得(表1)[7-10]。

2.選取標準：(1)納入標準：明確胸腰椎椎體高度丟失，影像學檢查證實為陳舊性骨折；合并后凸畸形，局部后凸Cobb角>20°；可獨立站立位完成脊柱全長X線片檢查的患者。(2)排除標準：高能量暴力導致的骨折；不能獨立完成站立位脊柱全長X線片檢查的患者；既往有脊柱、骨盆、髖關節(jié)手術史,伴有嚴重髖膝關節(jié)疾病者；脊柱結核、先天性脊柱畸形、強直性脊柱炎等原因引起的后凸畸形；合并其他脊柱疾患如腰椎滑脫、峽部裂等。

表1 82例PTK患者脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)

二、方法

1.影像學參數(shù)測量：所有入選研究對象簽署知情同意書后均行站立位脊柱全長X線片，投照源固定，依次連續(xù)曝光后拼接成像，獲得清晰的脊柱全長側位X線。通過影像歸檔與通信系統(tǒng)(picture archiving and communication system, PACS)系統(tǒng)測量脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)。由兩名經(jīng)驗豐富的脊柱外科醫(yī)生對參數(shù)進行測量，取平均值。測量包括局部后凸角(local kyphosis cobb angle，LKCA)：后凸累及節(jié)段的近端椎上終板與遠端椎下終板的夾角；胸椎后凸角(thoracic kyphosis，TK)：T4上終板垂線與T12下終板垂線的夾角；腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)：L1 上終板垂線與 S1 上終板的垂線的夾角；上腰彎前凸角(upper arc of total lumbar lordosis，UALL)：L1上終板垂線與L4上終板垂線的夾角；下腰彎前凸角(lower arc of total lumbar lordosis，LALL)：L4上終板垂線與S1上終板垂線的夾角；骨盆入射角(pelvic incidence，PI)：雙側股骨頭中心連線中點到 S1 上終板中心連線與 S1 上終板中垂線的夾角；骨盆投射角(pelvic tilt，PT)：S1 上終板中點到雙側股骨頭中心連線中點的連線與重垂線的夾角；骶骨傾斜角(sacral slope，SS)：S1 上終板與水平線之間的夾角；矢狀面平衡(sagittal vertical axis，SVA)： C7椎體中心所做的鉛垂線與S1后上緣的水平距離，若鉛垂線位于S1后上緣前方，則為正值，反之為負值(圖1)。

結 果

82例PTK患者脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)見表1。納入的PTK患者LKCA為46.4°±14.8°，TK為38.9°±15.2°，LL為37.9°±15.1°，UALL為-1.7°±13.9°，LALL為40.2°±12.0°，PI為50.9°±11.7°，PT為25.3°±11.1°，SS為25.4°±12.9°,SVA為(57.1±41.8)mm， TK、LALL、PI、PT、SVA顯著高于無癥狀人群[7-10]。LL、UALL、SS顯著低于無癥狀人群(表2)；LL與PI、PT、SS、TK、SVA相關(r=0.351,-0.401,0.764,0.477,-0.285;P<0.05)，SVA與PI、PT、LL相關(r=0.278,0.308,-0.285;P<0.05)，LALL與PI、SS呈顯著相關(r=0.451,0.488;P<0.05)，UALL與PT、SS、TK呈顯著相關(r=-0.417,0.466,0.388;P<0.05)(表3)。

圖1 全脊柱側位X線片上測量脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)的示意圖

討 論

骨質(zhì)疏松性脊柱骨折多發(fā)生于骨密度明顯降低的老年人，常常因輕微外力、摔倒，甚至日常生活負重而發(fā)生[11-12]。絕經(jīng)后的女性因激素水平下降的原因在此方面表現(xiàn)的更加突出[13]。因此，本研究納入的患者多為女性患者。骨質(zhì)疏松性脊柱骨折常伴有嚴重的胸背部疼痛，活動嚴重受限，早期可通過PVP、PKP等微創(chuàng)手術方式進行椎體強化治療達到減輕疼痛早期下床的目的[14-16]。保守治療常常以臥床為主，輔助以減輕疼痛、抗骨質(zhì)疏松藥物治療[17]。未經(jīng)正規(guī)治療的骨質(zhì)疏松性脊柱骨折可遷延為陳舊性脊柱骨折，合并傷椎高度丟失產(chǎn)生局部后凸畸形，甚至會逐漸發(fā)展成進行性的整體后凸畸形。

本研究所納入的對象均有不同程度的后凸畸形，陳舊性骨折傷椎周圍的后凸畸形會造成局部的不平衡，導致脊柱力線改變及肌肉等軟組織變性等。脊柱由許多連接的各個椎體活動單元組成，通過骨盆與下肢相連接。因此，當脊柱發(fā)生局部失衡時，脊柱和骨盆均有一定程度的代償。胸腰段因承擔人體上半部的重力，無胸廓支撐保護，且缺少橫突附著肌肉組織的保障，使其退變程度及曲度變化發(fā)生較早且較重[18-19]。Vialle等[20]發(fā)現(xiàn)脊柱-骨盆參數(shù)之間具有密切相關性，腰椎前凸受到骨盆形態(tài)的影響。Schwab等[21]研究表明脊柱骨盆各參數(shù)對健康相關生活質(zhì)量有著緊密的影響，PT, SVA及PI-LL值會顯著影響患者的ODI評分。因此，本研究主要目的是探究陳舊性胸腰椎骨折伴后凸畸形對整體脊柱序列的影響及骨盆代償機制。

本研究中PTK人群TK及LL與無癥狀人群存在顯著差異，與骨折椎體前緣高度丟失表現(xiàn)相符。UALL顯著低于無癥狀人群，相反，LALL顯著高于無癥狀人群。本研究顯示，胸腰椎骨折后隨病程遷遷延，椎體畸形愈合楔形改變，局部后凸畸形形成，進而病椎周圍脊柱序列失衡，軀干代償性向前傾斜。這同樣是PTK人群的SVA值較正常人群顯著高的主要原因。同時，為了保持矢狀面的平衡狀態(tài)，下腰椎過伸及骨盆旋后，依此代償因局部后凸畸形產(chǎn)生的軀干前移。

表2 PTK患者與無癥狀人群脊柱-骨盆參數(shù)對比

注：TK：胸椎后凸角；LL：腰椎前凸角；UALL;上腰彎前凸角;LALL:下腰彎前凸角；PI:骨盆入射角; PT:骨盆投射角;SS:骶骨傾斜角;SVA:矢狀面平衡;aP<0.05;bP<0.01

表3 PTK患者脊柱-骨盆參數(shù)間Pearson檢驗的相關性

注：TK：胸椎后凸角；LL：腰椎前凸角；UALL;上腰彎前凸角;LALL:下腰彎前凸角；PI: 骨盆入射角;PT:骨盆投射角; SS:骶骨傾斜角;SVA:矢狀面平衡;aP<0.05

即使軀體存在這種平衡代償機制，但由于骨盆及下腰椎代償能力有限，仍存在進行性后凸加重的可能。這與因椎體骨折導致矢狀位力線不平衡，臨近節(jié)段椎間盤發(fā)生退變，導致椎間隙高度丟失相關[22]。最終會導致后凸畸形及軀體失平衡加重。

本研究顯示，PTK人群骨盆解剖學參數(shù)PI值顯著高于正常無癥狀人群，這與以往文獻報道不符。Schl?sser等[23]認為，PI值在人的自然生長的骨骼發(fā)育成熟的過程中會發(fā)生變化；當成年后，PI值往往形成定值，不會發(fā)生改變。Place等[24]通過對50名招募的志愿者在拍攝骨盆向前、向后旋轉至最大的狀態(tài)兩種不同狀態(tài)下骨盆側位X線片及測量中發(fā)現(xiàn)PI值會隨不同的骨盆姿勢產(chǎn)生相應的變化，平均2.9°，23例個體改變>3°。本研究結果顯示，PI值并非一成不變，這可能與骶髂關節(jié)潛在的活動度有關。Dai等[25]通過對1 044例絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的女性患者長期隨訪的回歸分析研究認為骨質(zhì)疏松性脊柱骨折的發(fā)生與低PI值相關。唐沖等[26]通過對62例新鮮性OVCF患者的影像學資料與60名同年齡段正常志愿者進行對比，發(fā)現(xiàn)PI值并無明顯差異。本研究顯示，并非骨質(zhì)疏松性脊柱骨折的發(fā)生與低PI值相關，而是骨折發(fā)生后產(chǎn)生的局部后凸畸形導致脊柱矢狀位失衡、軀干前移，骶髂關節(jié)間剪切應力增大是導致PTK人群較正常人群高PI值的原因。

通過對參數(shù)間相關性進行分析發(fā)現(xiàn)，PTK患者之中LL與PI、PT、SS、TK、SVA具有相關性；TK則表現(xiàn)與LL值，尤其是UALL具有相關性。這與馬清偉等[7]報道的結果一致，正常人群中LL值與骨盆參數(shù)密切相關。TK值與LL值表現(xiàn)出顯著的相關性，即無論胸腰段骨折的椎體位于胸段或腰段，均能影響胸腰椎其他椎體節(jié)段產(chǎn)生相應的變化，是由于傷椎周圍局部不平衡導致的。

由于本研究是針對陳舊性胸腰椎骨折伴后凸畸形患者的研究，因此，將胸腰椎曲度的變化即LL、TK的變化作為自變量而分析矢狀位變化及骨盆代償模式。SVA與LL值呈負相關，UALL與PT有相關性，因此，后凸畸形是影響SVA及PT的始動因素。故重建腰椎前凸的曲度，尤其是恢復骨折周圍后凸畸形的正常序列對于重建軀體的平衡相當重要。Schwab等[27]在回顧分析95例患者的資料后發(fā)現(xiàn)LL及胸腰椎后凸(thoracolumbar kyphosis，TLK)與腰背部疼痛VAS評分相關，LL減小及TLK增大均可加重腰背部疼痛；因此，重建LL值對患者的生活質(zhì)量較為重要。而過度重建LL值可能會導致TK值的增大，導致雙曲度銜接部位剪切力增大，易造成近端交界性后凸 (proximal junctional kyphosis ,PJK)和近端交界性失敗(proximal junctional failure, PJF)等近端嚴重并發(fā)癥的產(chǎn)生，多需行翻修手術治療[28]。SRS-Schwab分型中針對成人退行性脊柱側后凸畸形提出的3項矢狀位修正參數(shù)中[29]，將PI-LL作為重建指標，認為PI-LL值位于0°～10°時患者擁有良好的生活質(zhì)量及功能。但Zhang等[30]及Sun等[31]通過回顧既往行長節(jié)段固定融合治療的成人脊柱畸形患者的矢狀面參數(shù)與生活質(zhì)量評價，認為PI-LL值位于10°～20°時患者有著較好的生活質(zhì)量及功能。Hey等[32]研究表明正常人在直立位、筆直坐位、放松坐位3種不同的姿勢下，其LL值是不同的。陳舊性胸腰椎骨折患者的手術治療多以長節(jié)段融合固定為主，而手術治療后的腰椎其LL值可變化范圍很小，難以同時滿足不同姿勢的矢狀位形態(tài)要求。因此，行手術治療時需考慮患者年齡、生活習慣及狀態(tài)等因素去選擇重建腰椎前凸的程度;同時,恢復局部后凸的正常脊柱序列可恢復患者脊柱的力線及糾正骨盆的代償狀態(tài)。

綜上所述，PTK患者在TK、LL、PI、PT、SS、SVA等參數(shù)上與正常無癥狀群有顯著差異，局部后凸的產(chǎn)生使骨盆自身的解剖參數(shù)變化;同時,骨盆因失平衡發(fā)生后傾的狀態(tài)進行代償。陳舊性胸腰椎骨折伴后凸畸形患者行手術治療時需做好個體化的術前手術方案，以恢復局部后凸的正常脊柱序列為主。重建脊柱骨盆矢狀位平衡，可有效提高患者的手術預后效果及降低遠期并發(fā)癥的發(fā)生。