退變性脊柱側(cè)凸矢狀面平衡的研究進(jìn)展

侯俊景 牟利民 馬原

退變性脊柱側(cè)凸（degenerative scoliosis，DS）是兒童或青少年時(shí)期沒有脊柱側(cè)凸病史，而是成年后出現(xiàn)的冠狀面Cobb角＞10°的一種側(cè)凸畸形[1]。DS是一種影響全球大約38%人口的疾病，在年齡＞60歲的女性中更常見。預(yù)計(jì)到2050年，世界人口構(gòu)成將以老年人為主，DS患者也會(huì)增多，這將加重社會(huì)醫(yī)療衛(wèi)生保健體系的負(fù)擔(dān)[2]。引起DS的病因尚不明確，此前的研究表明可能與椎間盤和小關(guān)節(jié)進(jìn)行性和不對(duì)稱的退行性改變有關(guān)[3]。DS患者伴隨側(cè)凸進(jìn)行性加重，引起局部椎管或椎間孔狹窄以及站立時(shí)整體平衡異常，從而出現(xiàn)下腰痛、下肢疼痛和運(yùn)動(dòng)功能障礙等。DS患者多伴有基礎(chǔ)疾病，在選擇治療方法時(shí)需要考慮患者身體狀況能否耐受手術(shù)[4]。以往有關(guān)DS的研究，強(qiáng)調(diào)矢狀面平衡在DS治療中處于重要地位，維持脊柱-骨盆矢狀面平衡是治療DS的關(guān)鍵因素[5]。然而，對(duì)于年邁且伴隨脊柱退行性改變的DS患者而言，恢復(fù)理想的脊柱-骨盆矢狀面平衡，可能導(dǎo)致較高的手術(shù)并發(fā)癥和再手術(shù)率。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)矢狀面平衡在DS的整體平衡維持、治療和預(yù)后等方面的研究進(jìn)展作一綜述，重新認(rèn)識(shí)DS矢狀面平衡，旨在為DS治療中恢復(fù)矢狀面平衡提供循證依據(jù)。

1 脊柱-骨盆矢狀面平衡的相關(guān)解剖參數(shù)

胸椎后凸角（thoracic kyphosis，TK）：T4上終板與T12下終板之間的角度。T1骨盆角（T1pelvic angle，TPA）：股骨頭軸線到T1中心的連線與股骨頭軸線到S1終板中點(diǎn)的連線的夾角。腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）：L1上終板與S1上終板之間的夾角。L1骨盆角（lumbar pelvic angle，LPA）：L1椎體中心與股骨頭軸線的連線與股骨頭軸和S1終板中心連線的夾角（圖1）。矢狀垂直軸（sagittal vertical axis，SVA）：C7椎體的中心與始于S1的后上角繪制的鉛垂線之間的偏移距離[6]。在這些脊柱-骨盆矢狀面平衡的相關(guān)解剖參數(shù)中，SVA是一個(gè)位置和距離參數(shù)，受患者體位變動(dòng)的影響很大，需要校準(zhǔn)[7]。SVA與患者術(shù)后生活質(zhì)量相關(guān)，Scheer等[8]研究證明老年患者SVA矯正越嚴(yán)格，患者的腰椎Oswestry功能障礙指數(shù)（the oswestry disability index，ODI）評(píng)分結(jié)果越好。TPA能夠?qū)φw矢狀面平衡的情況進(jìn)行量化，包含軀干傾斜和骨盆后傾，同時(shí)受體位的影響較小[9]。LPA的變化體現(xiàn)出局部矢狀面代償機(jī)制的作用效果，當(dāng)出現(xiàn)局部矢狀面失衡，則LPA會(huì)變小[10]。LL在腰椎節(jié)段的分布并不均勻，Pesenti等[11]研究表明，腰椎前凸并非均勻分布于不同腰椎水平。L4～S1節(jié)段占前凸的62%，而其他3個(gè)節(jié)段占38%。在高PI患者中，腰椎近端節(jié)段形成的近端前凸幾乎占總前凸的一半。L4～S1形成的前凸幾乎是恒定的不受PI影響。這一發(fā)現(xiàn)表明，整體脊柱前凸的形狀不能以遠(yuǎn)端脊柱前凸為特征。這在恢復(fù)整體前凸的治療中有指導(dǎo)意義。

骨盆的三維結(jié)構(gòu)及形態(tài)參數(shù)對(duì)脊柱-骨盆矢狀位平衡有著重要意義。骨盆入射角（pelvic incidence，PI）：S1上終板中點(diǎn)與髖軸中點(diǎn)的連線與S1上終板垂線的夾角。骨盆傾斜角（pelvic tilt，PT）：S1上終板中點(diǎn)到髖軸中點(diǎn)的連線與鉛垂直線之間的角度。骶骨傾斜角（sacral slope，SS）：骶骨終板與水平線之間的角度，它為腰椎彎曲奠定了基礎(chǔ)[6]。在脊柱-骨盆的矢狀面參數(shù)中，PI=SS+PT[12]（圖1）。PI隨生長(zhǎng)發(fā)育增加，在成年后成為固定且特異于患者的解剖學(xué)參數(shù)，并與脊柱生理曲線關(guān)系密切[13]。Schwab等[14-16]指出SVA、PT、PI-LL是制定手術(shù)計(jì)劃的關(guān)鍵參數(shù)，并以這些參數(shù)為中心對(duì)成人脊柱畸形進(jìn)行分類，以指導(dǎo)手術(shù)矯正。Cheung等[17]研究表明骨盆是人類直立行走中維持穩(wěn)定性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，并直接影響脊柱的排列。而PI是整個(gè)脊柱構(gòu)建的基礎(chǔ)，由于PI是不變的，當(dāng)脊柱疾病或手術(shù)引起LL的丟失，會(huì)導(dǎo)致PI和LL之間的不匹配，從而影響整體矢狀面的平衡[13]。LL具有顯著個(gè)體差異，將LL視為患者特異性的參數(shù)將更有利于患者整體平衡的恢復(fù)。排列良好的脊椎矢狀對(duì)線，PI-LL＜11°[18]。當(dāng)LL開始丟失時(shí)，PT參與維持矢狀面平衡的動(dòng)態(tài)過程，一般PT＜15°，為了維持矢狀面平衡，PT的角度開始增大，出現(xiàn)骨盆后傾，隨著PT代償?shù)倪M(jìn)行，骨盆X線正位片上可以看到骨盆出口由正常橢圓形外觀慢慢變窄，當(dāng)超出PT的代償能力，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的矢狀位失衡[19]。

2 脊柱-骨盆矢狀位解剖參數(shù)在維持矢狀面平衡中的變化

脊柱-骨盆存在復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，機(jī)體通過精密的內(nèi)在機(jī)制維持著矢狀面平衡[20]，通過增加或減少脊柱的曲度、骨盆的后傾和下肢的彎曲來維持重心和水平視覺[21]。矢狀面平衡是動(dòng)態(tài)的平衡，隨著年齡增長(zhǎng)解剖結(jié)構(gòu)退變開始出現(xiàn)，主要發(fā)生在椎間盤水平[22]。當(dāng)椎旁肌和附著韌帶發(fā)生退化，將會(huì)引起LL的減小。這會(huì)引發(fā)人體平衡代償機(jī)制，防止軀干過度前傾。如胸椎后凸和骨盆后傾增加以保持直立姿勢(shì)，如果LL的缺失經(jīng)代償機(jī)制補(bǔ)償，能夠維持整體矢狀面平衡，患者可能并沒有伴隨癥狀。如果這些嘗試都失敗了，就會(huì)引入下肢進(jìn)行平衡補(bǔ)償，產(chǎn)生髖膝關(guān)節(jié)屈曲。當(dāng)髖膝關(guān)節(jié)代償達(dá)到極限時(shí)，更遠(yuǎn)端的踝關(guān)節(jié)也會(huì)背屈來輔助，此時(shí)，盡管骨盆已經(jīng)后傾，但整體軀干仍有向前傾斜的趨勢(shì)，并出現(xiàn)大腿后側(cè)肌群和腹肌痙攣。隨著畸形加重和背部肌肉疲勞，患者大多選擇向前彎腰來緩解疼痛。在下肢產(chǎn)生疲勞后，可能加速髖膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生退變。脊柱-骨盆失去矢狀面平衡是疼痛產(chǎn)生的根源，重新達(dá)到矢狀面平衡并恢復(fù)脊柱生理彎曲，可能會(huì)明顯減輕腰背部疼痛等癥狀。當(dāng)恢復(fù)LL等生理彎曲后，代償機(jī)制出現(xiàn)的盆腔后傾、PT升高、TK降低等可自行糾正[23-25]。

3 脊柱-骨盆矢狀位參數(shù)在DS分型中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)DS的分類并未統(tǒng)一，常用的對(duì)成人脊柱側(cè)凸的分類中，2005年Aebi分類從DS的發(fā)病機(jī)制方面分型；2006年脊柱側(cè)凸研究協(xié)會(huì)（the Scoliosis Research Society，SRS）從影像學(xué)表現(xiàn)分型；2012年SRS-Schwab分型[15]以SRS為基礎(chǔ)同時(shí)結(jié)合脊柱的平衡情況、側(cè)凸嚴(yán)重程度等方面進(jìn)行分型。Aebi[3]以引起DS的病因?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行分型，此分型相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)DS手術(shù)治療指導(dǎo)意義不大，同時(shí)并未考慮矢狀面平衡因素。2006年提出的SRS分型系統(tǒng)，又稱Lowe分型，其根據(jù)側(cè)凸主彎類型分為7個(gè)分型，又根據(jù)影像學(xué)表現(xiàn)，加入3種影像學(xué)修正型。用于描述區(qū)域矢狀面排列、腰椎退行性改變和整體對(duì)齊[26]。SRS-Schwab分類結(jié)合患者的影像學(xué)表現(xiàn)與臨床癥狀，納入矢狀面影像學(xué)參數(shù)：如PI、PT、LL、SVA等，該分類的理論基礎(chǔ)是骨盆形態(tài)影響脊柱排列，提出脊柱-骨盆參數(shù)與疼痛癥狀和脊柱相關(guān)殘疾有關(guān)，是目前最重要也是最常用的成人脊柱畸形分型系統(tǒng)[27]。

4 DS的長(zhǎng)節(jié)段融合固定和短節(jié)段融合固定

4.1 長(zhǎng)節(jié)段融合固定 臨床上DS手術(shù)治療方式包括單純減壓和減壓后短節(jié)段或長(zhǎng)節(jié)段融合固定術(shù)。為避免椎板切除術(shù)后脊柱不穩(wěn)定，并在手術(shù)重建后保持脊柱的穩(wěn)定性和整體平衡。通常在減壓后再行內(nèi)固定融合手術(shù)[28]。長(zhǎng)節(jié)段融合指平均固定融合節(jié)段數(shù)≥3個(gè)或融合節(jié)段達(dá)到或超過脊柱側(cè)凸的上下端椎（圖2）。長(zhǎng)節(jié)段融合固定術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于DS的治療，已有的研究證明長(zhǎng)節(jié)段融合固定術(shù)能更好地矯正脊柱側(cè)凸畸形和冠狀面失衡，重建脊柱矢狀面排列，患者癥狀明顯改善。且隨著隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)，行長(zhǎng)節(jié)段融合固定的患者術(shù)后Cobb角變化相比短節(jié)段融合能得到更好的保持[29-31]。對(duì)于Cobb角較大、矢狀面和冠狀面嚴(yán)重不平衡的患者，Phan等[32]建議進(jìn)行長(zhǎng)節(jié)段融合固定。在肯定長(zhǎng)節(jié)段固定治療DS效果同時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)節(jié)段融合固定所伴隨的問題也應(yīng)該被注意到。DS患者大多高齡且多伴發(fā)骨質(zhì)疏松、冠心病、糖尿病。對(duì)于高齡且伴有基礎(chǔ)疾病的老年患者，應(yīng)首先評(píng)估手術(shù)耐受程度。Hosogane等[33]研究發(fā)現(xiàn)，脊柱畸形矯正手術(shù)圍術(shù)期不良事件的發(fā)生率超過40%。長(zhǎng)節(jié)段融合固定術(shù)早期并發(fā)癥發(fā)生率高于行短節(jié)段融合固定的患者。長(zhǎng)節(jié)段固定具備較大程度的矯形能力，使脊柱周圍力學(xué)產(chǎn)生變化，改變了負(fù)荷分布，內(nèi)固定結(jié)構(gòu)承受更大應(yīng)力，使術(shù)后斷釘/棒的風(fēng)險(xiǎn)增加[34]。Yoshida等[35]研究發(fā)現(xiàn)，患者術(shù)后1年的ODI評(píng)分量表中的個(gè)人自理部分與術(shù)前相比無(wú)明顯改善，諸如需要彎腰完成的動(dòng)作無(wú)法順利完成。因此，在計(jì)劃行長(zhǎng)節(jié)段融合固定時(shí)，要考慮患者年齡、對(duì)手術(shù)耐受程度和個(gè)人對(duì)手術(shù)期望并盡量減少手術(shù)中產(chǎn)生的損傷。

4.2 短節(jié)段融合固定 短節(jié)段融合是指平均融合固定節(jié)段數(shù)＜3個(gè)或融合節(jié)段位于脊柱側(cè)凸上下端椎內(nèi)（圖3）。在脊柱矢狀面對(duì)線良好的情況下，行短節(jié)段融合固定的手術(shù)時(shí)間少于長(zhǎng)節(jié)段融合組，術(shù)中失血量少于長(zhǎng)節(jié)段融合組[34,36-37]。Simmons[38]研究認(rèn)為，矯正脊柱側(cè)凸畸形可能不需要長(zhǎng)節(jié)段融合，當(dāng)短節(jié)段融合術(shù)對(duì)側(cè)凸節(jié)段行有限復(fù)位，并對(duì)椎管狹窄的節(jié)段進(jìn)行減壓后，對(duì)應(yīng)的腰背部及下肢癥狀可能會(huì)緩解或消失。Hwang等[39]研究認(rèn)為減壓聯(lián)合短節(jié)段融合術(shù)可改善癥狀，但不會(huì)加速退行性改變。從理論上講，如果融合的節(jié)段較少，并發(fā)癥發(fā)生的可能性也會(huì)降低。與長(zhǎng)節(jié)段融合相比，短節(jié)段融合具有手術(shù)時(shí)間短、術(shù)后并發(fā)癥少的優(yōu)點(diǎn)，且手術(shù)前后兩種固定融合方式視覺模擬評(píng)分比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[40]。兩種手術(shù)都可以有效改善患者的疼痛癥狀[34]。何達(dá)等[41]指出如果患者脊柱側(cè)凸并非是導(dǎo)致患者癥狀的主要原因，可以只對(duì)責(zé)任椎行短節(jié)段減壓融合。雖然長(zhǎng)節(jié)段融合在矯正側(cè)凸Cobb角方面能力較強(qiáng)，但仍需更多證據(jù)來證明DS患者長(zhǎng)節(jié)段融合的必要性。因此，對(duì)于以腿痛和神經(jīng)源性跛行為主訴的退變性腰椎側(cè)凸患者，推薦短節(jié)段融合固定[42]。目前對(duì)于融合固定的范圍尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此在擬定手術(shù)時(shí)需謹(jǐn)慎選擇。以后需要更多大樣本、多中心、更長(zhǎng)時(shí)間隨訪的前瞻性研究。

5 矢狀面平衡參數(shù)與DS患者預(yù)后的關(guān)系

脊柱能否保持矢狀面平衡將影響患者手術(shù)效果和術(shù)后生活質(zhì)量[10]?；颊咂谕中g(shù)能夠減輕疼痛，矯正軀體畸形[43]。Schwab等[44]的前瞻性多中心研究評(píng)估了脊椎-骨盆解剖參數(shù)與DS患者臨床結(jié)局之間的潛在關(guān)聯(lián)。Boody等[45]發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)癥狀性PI-LL不匹配的最常見原因之一是術(shù)前未經(jīng)過精心規(guī)劃就實(shí)施的脊柱融合術(shù)導(dǎo)致的醫(yī)源性平背畸形。PT、SVA和PI-LL與患者的癥狀和可能出現(xiàn)的殘疾程度密切相關(guān)，Boody等建議術(shù)后SVA＜40 mm、PI-LL＜10°、PT＜20°以達(dá)到較好的矢狀位對(duì)齊。在術(shù)前討論時(shí)，術(shù)者應(yīng)考慮LL的節(jié)段性分布，而不僅僅只是恢復(fù)整體前凸。脊柱各節(jié)段彼此之間并非獨(dú)立關(guān)系，頸椎畸形可能會(huì)間接影響胸腰椎的排列從而產(chǎn)生新的畸形，而胸腰椎畸形可能會(huì)導(dǎo)致頸椎曲度變化[46-47]?；颊咴谧晕移胶庹{(diào)節(jié)的過程中，變大的LL會(huì)引起TK的增加，而TK又與頸椎前凸增加有關(guān)。當(dāng)手術(shù)矯正胸腰椎矢狀面錯(cuò)位后，可改善異常頸椎前凸。李危石等[48]對(duì)139例志愿者采用前瞻性影像學(xué)參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)人PI、LL明顯小于西方人群，在此基礎(chǔ)上孫卓然等[49]初步得出適合中國(guó)人的PI-LL擬合關(guān)系，LL=0.623PI+20.611。我國(guó)中老年人群LL的理想預(yù)測(cè)值為L(zhǎng)L=0.6PI+0.4TK+10°，老年人群TK、SVA與青年人群有明顯差異。Lafage等[50]研究表明對(duì)老年患者而言，在制定詳細(xì)手術(shù)計(jì)劃時(shí)，可以適當(dāng)放寬各矢狀位解剖參數(shù)的建議標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槔夏昊颊吣軌蜻m應(yīng)一定程度的矢狀位對(duì)線不齊。

6 矢狀面平衡的其他影響因素

為了維持整體矢狀面的平衡，需要脊柱-骨盆相關(guān)結(jié)構(gòu)參與，也需要下肢的髖、膝、踝等關(guān)節(jié)的功能支持。當(dāng)雙下肢功能完善的情況下，重建脊柱矢狀面平衡的努力是值得的。但隨著患者的年齡增長(zhǎng)，退行性改變將從諸多方面出現(xiàn)[51]。在正常人群中，不存在標(biāo)準(zhǔn)的矢狀面平衡。最重要的是脊柱和骨盆參數(shù)之間達(dá)到良好匹配，將重力軸置于生理位置。矢狀面脊柱骨盆排列是從骨盆到枕骨的復(fù)雜的相互關(guān)系鏈[47]。矢狀面平衡是動(dòng)態(tài)的，是人體在不同年齡階段其解剖結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)變化的形態(tài)學(xué)參數(shù)，平衡的維持還與前庭功能、視覺、本體感覺和大腦系統(tǒng)有關(guān)。脊柱的骨性結(jié)構(gòu)可以通過手術(shù)重新排列，但這可能不足以恢復(fù)老年患者的平衡狀態(tài)[52]。隨著年齡的增長(zhǎng)，SVA、PI-LL和T1骨盆角逐漸增加[53]。此外和殘疾相關(guān)的脊柱對(duì)線解剖參數(shù)隨著年齡的增加也有類似的變化[50]。老年患者可出現(xiàn)輕微的脊柱曲度變化和骨盆后傾的增加，這些改變可能是正常的。Bae等[54]對(duì)157例患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)前后的影像學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與運(yùn)動(dòng)前比較，患者運(yùn)動(dòng)后SVA減少，PT、LL明顯降低，PI-LL增加。這可能與骨盆周圍肌肉和脊柱伸肌群疲勞所致，所以可以要求患者行走一定距離或在固定時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)之后再進(jìn)行X線片拍攝，以獲得準(zhǔn)確的矢狀面排列影像。對(duì)于DS患者的治療，外科醫(yī)師既要考慮影像學(xué)表現(xiàn)，又要結(jié)合患者的健康狀況和個(gè)人訴求。Hayashi等[55]研究發(fā)現(xiàn)，患者的自我形象、疼痛癥狀和站立姿勢(shì)是影響成人脊柱畸形手術(shù)后2年滿意度的重要因素。

7 小結(jié)

在DS的診療中，Cobb角并不像在青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的診療中那樣起主導(dǎo)作用，脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)變化、手術(shù)融合節(jié)段的不同、患者個(gè)體差異、影像檢查前運(yùn)動(dòng)與否等都會(huì)對(duì)側(cè)凸手術(shù)的效果和手術(shù)預(yù)后產(chǎn)生影響。一些新的脊柱-骨盆解剖參數(shù)被引入來評(píng)估矢狀面平衡狀態(tài)。無(wú)論使用何種分類系統(tǒng)或參數(shù)，將LL與PI匹配總是很重要的。要牢記這種關(guān)系是動(dòng)態(tài)變化的，會(huì)隨著患者的年齡和PI的不同而變化。矢狀面平衡代償需要下肢廣泛參與。DS患者的診療需要個(gè)體化，根據(jù)他們的身體條件進(jìn)行手術(shù)干預(yù)。PI與整體矢狀位對(duì)齊以及脊柱骨盆參數(shù)顯著相關(guān)。老年患者在手術(shù)矯正側(cè)凸的需求方面顯得不太積極，更多關(guān)注于癥狀的緩解。無(wú)論是長(zhǎng)節(jié)段還是短節(jié)段融合固定，在伴隨固有的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，患者也獲得實(shí)質(zhì)性的好處。DS的手術(shù)治療要求主刀醫(yī)師對(duì)手術(shù)的復(fù)雜性有深刻的理解，包括對(duì)脊柱解剖結(jié)構(gòu)和脊柱-骨盆影像學(xué)參數(shù)的熟悉，而且對(duì)術(shù)式伴隨的益處和風(fēng)險(xiǎn)有較好的把控。綜上所述，在DS的手術(shù)治療中重建矢狀面平衡需與多方面因素相結(jié)合。