基于骨盆代償及胸椎代償對腰椎退變患者脊柱 - 骨盆矢狀面平衡的評估方法

侯穎 李翔宇 孔超 王宇 朱衛(wèi)國 王東凡 史彬 魯世保 盧潔

腰椎退行性病變是由于腰椎自然老化、退化造成腰椎間盤退變、小關節(jié)退變、黃韌帶增厚、骨質增生等腰椎結構的一系列改變的病變過程，可引起腰痛及腰椎支持功能下降[1-2]。當腰椎退變發(fā)生時，腰椎間盤高度丟失、椎體滑移變形等形態(tài)學改變會造成腰椎前凸的減小甚至后凸畸形，同時部分患者會出現脊柱重心前移并出現脊柱 - 骨盆矢狀面失平衡的現象。為了防止脊柱 - 骨盆矢狀面失平衡情況的加重，通常脊柱及骨盆自身存在一定的代償機制來防止脊柱矢狀面失平衡的發(fā)生，比如骨盆后旋、胸椎后凸減小、頸椎前凸增加等來減少脊柱矢狀面失平衡的發(fā)生[3]。

既往對脊柱 - 骨盆矢狀面平衡的評估以 C7矢狀位縱向距離 (sagittal vertical axis，SVA)為主，多數研究認為 C7-SVA ＞ 4 cm (或 5 cm)是脊柱 - 骨盆矢狀面失平衡的標準[4-5]，同時研究指出 C7-SVA 與患者臨床癥狀存在相關性，即 C7-SVA 越大，患者臨床癥狀越重[5-6]。但在老年人群中，由于脊柱形態(tài)的退行性改變，C7-SVA 的合理范圍缺乏共識，隨著年齡增長，患者對 C7-SVA 可接受范圍逐漸增大[7]。因此 C7-SVA 在評估脊柱 - 骨盆矢狀面平衡中仍存在一定局限性。本研究納入 159 例因腰痛于我院就診行脊柱全長 X 線片檢查的患者，通過脊柱 - 骨盆矢狀面參數探尋骨盆代償及胸椎代償與脊柱 - 骨盆矢狀面平衡的相關性，以此指導脊柱 - 骨盆矢狀面平衡的評估及臨床治療。

資料與方法

一、納入標準與排除標準

1.納入標準：(1)2017年 10 月至 2020年 10 月，因腰痛就診于我院的患者；(2)年齡 ≥ 18 歲者；(3)腰痛病史超過 6 個月伴或不伴有下肢放射性疼痛者；(4)能短時間維持站立姿勢并完成脊柱全長 X 線片拍攝者。

2.排除標準：(1)先天性或特發(fā)性脊柱畸形者；(2)脊柱手術史者；(3)既往有胸腰段骨折病史者；(4)近 6 個月存在頸肩痛或上背部疼痛者。

二、一般資料

本組共納入 159 例，其中男 49 例，女 110 例；年齡范圍 30～90 歲，平均 (64.81±11.14)歲，平均 Oswestry 功能障礙指數 (oswestry disability index，ODI)為 19.89±14.82，腰部疼痛視覺模擬評分 (visual analogue scale，VAS)為 4.35±1.87，下肢 VAS 評分為 2.80±1.85。

三、脊柱 - 骨盆參數測量

患者以站立位拍攝拼接脊柱全長 X 線片，要求患者放松站立姿態(tài)，上肢置于身體前方無支撐，目視前方，保持身體靜態(tài)站立 2 min，拍攝完成后評估患者脊柱全長 X 線片，對于錯位拼接片進行重新 拍攝。

采用脊柱全長側位 X 線測量脊柱 - 骨盆參數，測量參數及方法如下：骨盆傾斜角 (pelvic tilt，PT)為 S1上終板的中點與兩側股骨頭圓心連線中點的連線與垂線的夾角；骨盆入射角 (pelvic incidence，PI)為 S1上終板的中點與兩側股骨頭圓心連線中點的連線與 S1上終板垂直線的夾角；骶骨傾斜角 (sacral slope，SS)為 S1上終板與水平線的夾角；腰椎前凸角 (lumbar lordosis，LL)為 S1上終板與 L1上終板間的夾角，胸腰段后凸角 (thoracolumbar kyphosis，TLK)為 L2下終板與 T12上終板間的夾角，胸段后凸角 (thoracic kyphosis，TK)為 T12下終板與 T4上終板間的夾角，C7傾斜角 (C7slope，C7S)為 C7上終板與水平線的夾角；C7-SVA 為 C7椎體中心的鉛垂線與 S1上終板后上角的距離。測量示意圖見圖1。

圖1 脊柱 - 骨盆參數測量示意圖(PI：骨盆入射角；PT：骨盆傾斜角；SS：骶骨傾斜角；LL：腰椎前凸角；TLK：胸腰段后凸角；TK：胸椎后凸角；C7S：C7 傾斜角；C7-SVA：C7 矢狀面軸向距離)Fig.1 Method to measure spine sagittal alignment (PI: Pelvic incidence; PT: Pelvic tilt; SS: Sacral slope; LL: Lumbar lordosis; TLK: Thoracolumbar kyphosis; TK: Thoracic kyphosis; C7S: C7 slope; C7-SVA: C7 sagittal vertical axis)

四、脊柱畸形及代償評估與分組

根據成人脊柱畸形 SRS-Schwab 分型中矢狀位的調整參數作為參考，PI-LL ≥ 10° 考慮存在腰椎前凸減小；PT ≥ 20° 考慮發(fā)生顯著骨盆后旋代償[7]；參考 Li 等[2]研究，TK ≥ -30° 考慮發(fā)生胸椎背伸代償。62 例劃分到腰椎前凸正常組 (PI-LL ＜ 10°)， 81 例劃分為退變代償組 [ PT ≥ 20° 和 (或)TK ≥ -30° ]，16 例無顯著骨盆代償及胸椎代償被劃分為退變缺乏代償組 (PT ＜ 20° 且 TK ＜ -30°)。在前凸丟失組中，32 例存在單純骨盆代償，25 例存在骨盆及胸椎聯合代償，24 例單純胸椎代償。

五、臨床癥狀評估

采用 ODI 對患者的腰椎功能進行評估，以 VAS 評分分別評估患者腰痛及下肢疼痛的程度。

六、統(tǒng)計學處理

采用 SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計學分析。定量數據用x-±s表示。Pearson 相關性分析變量間的相關性；t檢驗及χ2檢驗分析兩組間差異；單因素方差分析比較 3 組間差異；傾向評分匹配分析來剔除存在混雜因素的案例。P＜ 0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

將患者臨床癥狀相關指標與年齡及脊柱 - 骨盆參數做線性相關分析 (表 1)，發(fā)現 ODI 與 SS、LL、TK、C7-SVA 存在相關性，腰部 VAS 評分與 PT、LL、TK、C7-SVA 存在相關性，而下肢 VAS 評分僅與 LL 存在相關性。

表1 臨床癥狀相關指標與年齡及脊柱 - 骨盆參數做線性相關分析Tab.1 Linear correlation between clinical parameters and patient characteristics

對 3 組患者的特征及脊柱 - 骨盆參數進行對比 (表 2)，發(fā)現前凸正常組 LL 大于其它兩組 (P＜ 0.001)，C7-SVA 小于其它兩組 (P＜ 0.001)；代償組的 PI、PT、TK 值均顯著大于另外兩組 (P＜ 0.001)；缺乏代償組患者年齡及 C7S 高于其它兩組 (P= 0.020，P= 0.039)；對于 3 組臨床癥狀評分，缺乏代償組 ODI 及腰部 VAS 評分高于代償組及前凸正常組 (P＜ 0.001)，但下肢 VAS 評分在 3 組中差異無統(tǒng)計學意義 (P= 0.262)。將患者分組與 ODI、腰部 VAS 評分、下肢 VAS 評分進行相關性分析發(fā)現，ODI 及腰部 VAS 評分與分組有顯著相關性 (P＜ 0.001，P＜ 0.001)，而下肢 VAS 評分與分組無相關性 (P= 0.803)。

表2 3 組患者臨床資料比較 (±s)Tab.2 Comparison among three groups (±s)

表2 3 組患者臨床資料比較 (±s)Tab.2 Comparison among three groups (±s)

注：a與腰椎前凸正常組比較，P ＜ 0.005；b與退變代償組比較，P ＜ 0.005Notice: aP ＜ 0.005 compared with the normal lumbar lordosis group; bP ＜ 0.005 compared with the degeneration compensation group

項目 腰椎前凸正常 (n = 62)退變代償 (n = 81)退變缺乏代償 (n = 16) P 值年齡 (歲)62.63±11.19 65.21±10.71 71.19±11.11ab 0.020性別 (n)0.109 男 21 20 8 女 41 61 8 PI (°)47.66± 7.83 53.68± 9.30a 48.48± 7.93b＜ 0.001 PT (°)11.65± 4.67 23.52± 8.60a 15.02± 3.57b＜ 0.001 SS (°)36.01± 8.05a 30.17± 8.67a 33.46± 8.15 ＜ 0.001 LL (°)44.92± 8.76 29.03±11.50a 32.06± 8.73a＜ 0.001 TLK (°)-7.52± 8.22 -6.82± 7.77 -9.28± 5.48 0.501 TK (°) -37.61± 9.64 -28.21±11.52a -37.67± 7.16b＜ 0.001 C7S (°)22.12± 5.67 21.80± 6.81 26.31± 7.60ab 0.039 C7-SVA (cm) 0.20± 2.94 4.41± 4.70a 6.26± 3.45a＜ 0.001 ODI 9.48± 7.18 24.83±14.62a 35.25±11.52ab＜ 0.001腰部 VAS 評分 3.27± 1.42 4.85± 1.73a 5.94± 1.98ab＜ 0.001下肢 VAS 評分 2.84± 1.90 2.69± 1.82 3.18± 1.91 0.262

通過傾向評分匹配分析，以匹配容差 0.02 匹配腰椎正常組及退變代償組的年齡、性別及 PI，兩組各有 49 例匹配成功 (表 3)，對比匹配后兩組發(fā)現腰椎代償組患者 PT、TK、C7-SVA 增大 (P＜ 0.001)，ODI 及腰部 VAS 評分更高 (P＜ 0.001)，而 LL、SS 更小 (P＜ 0.001)。

表3 腰椎前凸正常組與退變代償組比較 (±s)Tab.3 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative compensation group (±s)

表3 腰椎前凸正常組與退變代償組比較 (±s)Tab.3 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative compensation group (±s)

項目 腰椎前凸正常 (n = 49)退變代償 (n = 49) t / χ2 值 P 值年齡 (歲)64.14±9.87 62.39±10.99 0.583 0.408性別 (n)0.192 0.661 男 16 14 女 33 35 PI (°)48.46±7.43 49.17± 7.45 -0.397 0.642 PT (°)11.89±4.25 20.48± 7.20 -7.437 ＜ 0.001 SS (°)36.57±7.51 28.68± 8.26 5.007 ＜ 0.001 LL (°)46.32±8.32 26.60±10.22 10.490 ＜ 0.001 TLK (°)-8.10±8.03 -7.36± 7.03 -0.267 0.627 TK (°) -39.84±8.54 -25.25±10.16 -7.955 ＜ 0.001 C7S (°)22.70±5.72 21.72± 6.31 0.784 0.426 C7-SVA (cm) 0.38±2.91 3.78± 4.91 -4.160 ＜ 0.001 ODI 8.83±6.33 27.20±14.48 -8.300 ＜ 0.001腰部 VAS 評分 3.26±1.44 5.26± 1.77 -6.145 ＜ 0.001下肢 VAS 評分 2.67±1.86 2.61± 1.74 -0.057 0.867

通過傾向評分匹配分析，以匹配容差 0.02 匹配腰椎正常組及退變缺乏代償組的年齡、性別及 PI，兩種各有 14 例匹配成功 (表 4)，對比匹配后兩組發(fā)現腰椎缺乏代償組患者 PT、C7-SVA 增大 (P= 0.016，P＜ 0.001)，ODI 及腰部 VAS 評分更高 (P＜ 0.001，P= 0.001)，LL 更小 (P＜ 0.001)。

表4 腰椎前凸正常組與退變缺乏代償組比較 (±s)Tab.4 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative low-compensation group (±s)

表4 腰椎前凸正常組與退變缺乏代償組比較 (±s)Tab.4 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative low-compensation group (±s)

項目 腰椎前凸正常 (n = 14)退變代償 (n = 14) t / χ2 值 P 值年齡 (歲)70.00±10.03 69.50±10.85 0.127 0.900性別 (n)0.144 0.705 男 8 7 女 6 7 PI (°)45.17± 7.10 47.45± 7.96 -0.799 0.432 PT (°)10.79± 4.98 15.06± 3.81 -2.542 0.017 SS (°)34.38± 6.88 32.39± 8.16 0.696 0.493 LL (°)43.53± 5.90 30.75± 8.55 4.604 ＜ 0.001 TLK (°)-8.96± 7.90 -9.50± 5.48 0.211 0.834 TK (°) -44.76±12.04 -37.29± 7.55 -1.968 0.060 C7S (°)24.18± 6.46 26.36± 7.70 -0.808 0.426 C7-SVA (cm) 0.66± 2.84 6.15± 3.40 -4.639 ＜ 0.001 ODI 7.14± 4.32 34.14±10.80 -8.687 ＜ 0.001腰部 VAS 評分 3.14± 1.35 5.71± 2.02 -3.964 0.001下肢 VAS 評分 2.50± 2.21 3.07± 1.98 -0.721 0.478

討論

人體在站立時矢狀面上的重心位置落在雙足之間時才能保證脊柱矢狀面的平衡，同時以最小的能量輸出維持站立姿態(tài)。當脊柱退變發(fā)生后，腰椎間盤退變等因素造成腰椎前凸逐漸減小，甚至出現腰椎后凸畸形，而只有脊柱骨盆其它部分能夠較好代償時才能繼續(xù)維持脊柱矢狀面的平衡，但是當脊柱自身無法通過充分代償來彌補腰椎前凸丟失時，脊柱重心前移增加能量輸出，引起患者腰部疼痛等癥狀，因此對于腰痛患者評估脊柱 - 骨盆參數非常 重要[2-3]。

腰椎退變性后凸畸形最早在 1988年由 Takemitsu 等[8]提出，作者根據腰椎后凸的程度范圍以及直立行走維持情況將腰椎退變性后凸畸形分為 4 型，近年來有學者認為腰椎后凸畸形應更名為原發(fā)性脊柱矢狀面失平衡 (primary degenerative sagittal imbalance，PDSI)，并將診斷標準定義為 PI-LL ≥ 15° 以及 PT ≥ 25°[9]。目前對于成人脊柱畸形的評估主要采用 SRS-Schwab 分型[7]，該分型對脊柱 - 骨盆矢狀位畸形評估同樣為 PI-LL、C7-SVA、PT 3 個參數，其中 PI-LL ≥ 10°、PT ≥ 25° 以及 SVA ≥ 4 cm 定義為脊柱畸形，SRS-Schwab 分型應用于成人脊柱畸形評估，并以此指導矯形目標并為實現良好的骨盆 - 脊柱矢狀面平衡提供參考依據，本研究以 SRS-Schwab 分型矢狀面參數作為分組參考。筆者臨床中也觀察到部分患者骨盆后旋代償 PT 增大而 C7-SVA 無明顯增大，或者部分患者 C7-SVA 增大而骨盆無明顯后旋代償，對于此類患者的病情及脊柱 - 骨盆矢狀面平衡的評估也缺乏一定認識，因此本研究通過脊柱代償機制對患者進行分組，探討不同退變階段患者的脊柱 - 骨盆矢狀面參數及臨床癥狀。

Gille 等[10]按照腰椎局部代償及骨盆代償情況對腰椎滑脫且整體脊柱矢狀位平衡的患者進行了詳細分組，同時其它研究也將脊柱矢狀位平衡情況分為平衡脊柱、隱秘失平衡脊柱以及失平衡脊柱[3,11]。因此脊柱退變過程中，代償的發(fā)生可暫時維持脊柱的平衡情況，只有在失去代償階段，脊柱的退變畸形才會造成明顯的失平衡和加重的臨床癥狀。

通過臨床癥狀評分與脊柱 - 骨盆矢狀位參數相關性分析發(fā)現，ODI、腰部 VAS 評分以及下肢 VAS 評分均與 LL 存在相關性，側面反映了腰椎前凸丟失越多，臨床癥狀越重，但反映骨盆后旋代償大小的 PT 與腰部 VAS 評分存在相關性，反映骨盆代償后的 SS 與 ODI 存在相關性，同時 TK、C7-SVA 與 ODI 及腰部 VAS 評分均有相關性。所以腰椎退變程度及脊柱矢狀位平衡情況均與臨床癥狀存在相關性，這與既往研究證明腰椎前凸減少、脊柱矢狀位失平衡 (C7-SVA 過大)患者臨床癥狀較重的結論一 致[2,5-6,12]。但既往研究缺乏對骨盆及胸椎代償患者的進一步探討，所以本研究根據腰椎前凸丟失情況以及骨盆、胸椎代償情況將患者分為 3 組 (圖2)，以 PI 及 LL 的匹配情況分析有無腰椎前凸丟失，按照成人脊柱畸形 SRS-Schwab 分型中矢狀位的調整參數，PI-LL ＜ 10° 認為腰椎前凸正常，PT ≥ 20° 認為存在明顯骨盆后旋代償，TK ≥ -30° 存在胸椎后伸代償，根據有無代償再將患者分為腰椎代償組和腰椎缺乏代償組，相關性分析證明 3 組患者臨床癥狀逐漸加重，對于臨床參考具有一定意義。

圖2 a：腰椎前凸正常組病例；b：腰椎代償組病例；c：腰椎失代償組病例 (PI：骨盆入射角；PT：骨盆傾斜角；LL：腰椎前凸角；TK：胸椎后凸角)Fig.2 a: A case in normal lumbar lordosis group; b: A case in degenerative compensation group; c: A case in degenerative low-compensation group (PI: Pelvic incidence; PT: Pelvic tilt; LL: Lumbar lordosis; TK: Thoracic kyphosis)

由于脊柱退變畸形的評估受多種因素影響，因此需充分考慮性別、年齡、基礎骨盆參數等對脊柱退變畸形的影響，比如 GAP (global alignment and proportion)評分作為較新的脊柱矢狀面序列評估標 準[13]，已證實其在預測矯形術后機械性并發(fā)癥的作用，GAP 評分計算時，PI 及年齡是計算理想形態(tài)參數的重要依據。為進一步減少性別、年齡、PI 在 3 組患者比較的影響，筆者采用傾斜評分匹配消除患者性別、年齡及 PI 差異后進行進一步詳細對比，發(fā)現相較于正常組，代償組患者通過骨盆后旋 (PT 增 大)和 (或)胸椎后伸 (TK 增大)代償，部分減緩了重心前移的情況，因此此組患者在 LL 減小的情況下，C7-SVA 平均值仍未 ＞ 5 cm，保持了部分維持脊柱矢狀位平衡能力；而缺乏代償組僅存在少許骨盆后旋代償 (PT 部分增大)，胸椎無明顯后伸代償，因此無法通過代償糾正 LL 減小造成的重心前移，此組 C7-SVA 平均值 ＞ 5 cm，出現了脊柱矢狀位失平衡，從而造成臨床癥狀加重。目前對于不同患者代償能力不同的原因缺乏相關研究，高齡、肌萎縮、骨關節(jié)炎等均可能減少患者骨盆及胸椎的代償能力[2,14]，但不論缺乏代償的原因為何，對于高齡患者應進行充分術前評估，以期提高患者愈后。對于不同分組的患者，在考慮手術治療時應充分考慮其代償能力以及胸椎柔韌度，缺乏代償的患者可能要對腰椎進行充分的矯形來實現其術后脊柱矢狀面平衡，當然對于不同分組患者進行不同的腰椎矯形手術及其臨床療效需要進一步前瞻性研究證實，但本研究對初步評估患者脊柱矢狀面平衡提供了新的理論依據。

目前對于脊柱 - 骨盆整體矢狀位平衡情況主要以 C7-SVA 進行評估，C7-SVA 與臨床癥狀存在明顯相關性[5-6]，但在臨床應用時，筆者發(fā)現 C7-SVA 與患者站立姿態(tài)由很大相關性，有研究采用強直性脊柱炎患者進行研究，發(fā)現不同站立姿勢會造成 SVA 有 14.16 cm 的改變[15]。同時存在脊柱矢狀位失平衡的患者，由于長時間站立和行走后身體前傾，此時測量 C7-SVA 的數值可能較休息狀態(tài)時較大，因此 C7-SVA 在測量時影響因素較多，尤其在高齡患者中，患者對 C7-SVA 可接受范圍較大[7]，因此如何精確評估患者脊柱 - 骨盆平衡狀態(tài)仍是難點。本研究提供的分組對脊柱 - 骨盆矢狀位平衡狀態(tài)評估提供一定參考意義，進一步理解腰椎退變后脊柱 - 骨盆矢狀位的改變過程。

本研究存在一定局限性，本研究納入腰痛伴或不伴有下肢疼痛患者，因此可能有腰部疼痛原因脊柱失平衡患者，但排除了上背部及頸肩痛患者，因此無論什么原因的脊柱矢狀位失平衡，脊柱除腰椎以外的部分代償仍是維持平衡的重要機制，對患者腰椎前凸減少原因及代償機制仍需進一步深入研究；因為樣本量有限，無法從代償方面做更為細致的分組，同時未從 PI 大小或者 Roussouly 分型對患者基礎骨盆形態(tài)進行分組，所以本研究僅分為 3 組進行比較，此外由于脊柱退變是復雜過程，除腰椎前凸改變外，肌萎縮、骨量丟失、關節(jié)炎等均對脊柱形態(tài)產生影響，對于胸椎和骨盆代償能力的評估缺乏深入探究，因此需進一步研究解決以上缺陷。但本研究從骨盆代償及胸椎代償角度，分析代償在腰椎退變性患者中脊柱 - 骨盆矢狀面平衡的價值，具有一定臨床意義。

綜上所述，基于骨盆代償及胸椎代償分組對腰椎退變患者脊柱 - 骨盆矢狀面平衡評估可反應患者的脊柱平衡情況及臨床癥狀，可避免重心評估脊柱平衡不準確的情況，對于不同分組的患者在制訂手術方案時，應充分考慮患者的各類代償能力，缺乏代償能力的患者需充分恢復腰椎前凸，以實現患者術后脊柱矢狀面平衡，因此基于骨盆代償及胸椎代償分組在高齡腰椎退變患者中有一定應用價值。