基于CT觀察退變性腰椎滑脫癥與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角及關(guān)節(jié)椎弓根角的關(guān)系

李 蘭, 殷小丹, 李旭雪, 張 滔, 劉愉勤

(1.四川省骨科醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科, 四川 成都 610041 2.四川省成都市成華區(qū)中醫(yī)醫(yī)院放射科, 四川 成都 610051)

退行性腰椎滑脫(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)被定義為整個(gè)上椎骨(椎體和椎骨后部,包括神經(jīng)弓和突起)相對(duì)于下椎骨滑動(dòng),并伴隨退行性改變,椎環(huán)無(wú)相關(guān)破壞或缺損[1]。DLS是腰椎運(yùn)動(dòng)段長(zhǎng)期節(jié)段間不穩(wěn)定的結(jié)果,一般在50歲以上的人群中最為常見(jiàn),男女比例為6∶1,并且可能伴有老年人腰痛、神經(jīng)源性跛行、膀胱直腸疾病和神經(jīng)根病,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[2]。其病因是多因素的,且與其他病理相關(guān),例如椎間盤退變、小關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎等,最終造成椎管狹窄[3]。DLS主要發(fā)生在 L4～L5水平,因?yàn)長(zhǎng)4～L5椎間隙受累程度是其他脊柱節(jié)段的6～9倍[4]。目前影像學(xué)是臨床診斷的主要方法,CT可以顯示小關(guān)節(jié)的排列及其退行性變化,關(guān)節(jié)面的不對(duì)稱滑動(dòng)導(dǎo)致脊椎滑脫的旋轉(zhuǎn)分量等。對(duì)于滑脫程度較輕且未出現(xiàn)神經(jīng)根癥狀的DLS患者,一般采取非手術(shù)治療,主要為使用非甾體抗炎藥緩解疼痛,以及其他身體康復(fù)鍛煉和輔助治療如牽引、經(jīng)皮神經(jīng)電刺激等?；诖?本文主要通過(guò)CT觀察探討DLS與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和關(guān)節(jié)椎弓根角的關(guān)系,以期為評(píng)估DLS患者的中遠(yuǎn)期治療療效提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料:回顧性收集2020年1月至2022年6月四川省骨科醫(yī)院收治的169例DLS癥患者作為研究對(duì)象,納為DLS組,另選取同期于我院就診并伴有腰腿疼痛但未腰椎滑脫的169例年齡匹配患者作為對(duì)照組;DLS組(男63例,女106例)年齡63～81歲,平均年齡(70.15±4.15)歲;健康組(男60例,女109例)年齡58～79歲,平均年齡(69.63±4.78)歲。將上述169例DLS癥患者作為訓(xùn)練集,按照相同標(biāo)準(zhǔn)另選擇同期于本院就診的DLS癥患者40例,設(shè)為驗(yàn)證集。

1.2納入標(biāo)準(zhǔn)以及排除標(biāo)準(zhǔn):納入標(biāo)準(zhǔn):①脊柱、腰椎進(jìn)行CT和MR檢查;②符合《實(shí)用骨科學(xué)》中DLS診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]。排除標(biāo)準(zhǔn):①脊柱腫瘤、轉(zhuǎn)移瘤或血管瘤;②既往腰椎手術(shù)史;③先天性或外傷性脊柱畸形。

1.3觀察指標(biāo)與診斷標(biāo)準(zhǔn):收集DLS組和健康組的臨床資料,包括年齡、性別、病程、身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index,BMI)、是否合并糖尿病、骨質(zhì)疏松;根據(jù)影像學(xué)檢查結(jié)果記錄患者是否存在椎間盤退變、腰椎結(jié)構(gòu)及曲度改變、韌帶松弛、關(guān)節(jié)松弛、腰椎小關(guān)節(jié)突病變、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角不對(duì)稱比例、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變程度、L4～L5椎弓根角。關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角:在CT中選擇了穿過(guò)下椎體上終板并平行于上椎體下終板的水平。然后標(biāo)記3條線(a、b、c),線a為穿過(guò)椎體后緣的切線,線b、c分別穿過(guò)相應(yīng)小關(guān)節(jié)的前內(nèi)側(cè)點(diǎn)和后外側(cè)點(diǎn)。角α和角β表示對(duì)應(yīng)的小關(guān)節(jié)角,見(jiàn)圖1;L4～L5椎弓根角:側(cè)位片上椎體前后緣中點(diǎn)連線與椎間小關(guān)節(jié)間隙夾角為小關(guān)節(jié)推弓根角;關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變程度根據(jù)Kalichman標(biāo)準(zhǔn)[6]分為4個(gè)等級(jí),1級(jí):關(guān)節(jié)間隙<2mm,無(wú)骨贅或硬化;2級(jí):關(guān)節(jié)間隙1～2mm,形成骨贅或硬化;3級(jí):關(guān)節(jié)間隙<1mm,存在輕度軟骨下侵蝕和中度骨贅;4級(jí):關(guān)節(jié)間隙嚴(yán)重狹窄,骨贅較大,軟骨下囊腫較為嚴(yán)重。本文以上所有指標(biāo)以及各項(xiàng)評(píng)分均為同一研究者實(shí)施。

圖1 關(guān)節(jié)突CT橫斷位圖像

2 結(jié) 果

2.1臨床資料的比較:通過(guò)比較兩組臨床資料發(fā)現(xiàn),兩組在年齡、性別以及病程方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);DLS組在BMI、椎間盤退變、腰椎結(jié)構(gòu)及曲度發(fā)生改變、韌帶松弛、骨質(zhì)疏松、全身關(guān)節(jié)松弛、腰椎小關(guān)節(jié)突病變、合并糖尿病方面均高于健康組(P<0.05),見(jiàn)表1。

表1 兩組臨床資料的比較

2.2關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角與關(guān)節(jié)椎弓根角的比較:通過(guò)影像學(xué)的觀察與測(cè)量發(fā)現(xiàn),DLS組的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角與健康組相比減小,關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角不對(duì)稱以及退變程度為1、2級(jí)的人數(shù)比例上升,椎弓根角增大(P<0.05),見(jiàn)表2。

表2 兩組研究對(duì)象關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角與關(guān)節(jié)椎弓根角的比較

2.3影響DLS的多因素分析:將表1和表2中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的13個(gè)指標(biāo)作為自變量進(jìn)行多因素Logistic回歸分析,結(jié)果顯示,BMI增加、椎間盤退變、腰椎結(jié)構(gòu)及曲度發(fā)生改變、韌帶松弛、骨質(zhì)疏松、脫鈣、全身關(guān)節(jié)松弛、腰椎小關(guān)節(jié)突病變、合并糖尿病、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角減小、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角不對(duì)稱、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變以及椎弓根角的增加均為導(dǎo)致DLS發(fā)生的危險(xiǎn)因素(OR值>1,P<0.05)。見(jiàn)表3、表4。

表3 賦值表

表4 多因素Logistic回歸分析

2.4DLS與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和關(guān)節(jié)椎弓根角的關(guān)系:采用平滑曲線擬合關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和關(guān)節(jié)椎弓根角與DLS的相關(guān)關(guān)系。在調(diào)整BMI、骨質(zhì)疏松等混雜因素后,擬合分析結(jié)果顯示,關(guān)節(jié)椎弓根角與DLS呈正相關(guān),其OR值為1.35(95%CI:1.06～1.74,P<0.05),在一定范圍內(nèi)隨著角度的增加,DLS的風(fēng)險(xiǎn)隨之增大;而關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和與DLS呈負(fù)相關(guān),其OR值為0.63(95%CI:0.41～0.87,P<0.05),在一定范圍內(nèi)隨著角度的增加,DLS的風(fēng)險(xiǎn)隨之減小,見(jiàn)圖2。

圖2 平滑曲線擬合圖

2.5DLS的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型:根據(jù)上述分析得到的與DLS相關(guān)的13個(gè)變量采用R軟件構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。如圖3所示,該模型含有14個(gè)節(jié)點(diǎn),17條有向邊。結(jié)果顯示:BMI指數(shù)增加、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角減小、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角不對(duì)稱以及椎弓根角的增加與DLS直接相關(guān),合并糖尿病可通過(guò)影響B(tài)MI指數(shù)間接與DLS相關(guān);而椎間盤退變、韌帶松弛、全身關(guān)節(jié)松弛、腰椎結(jié)構(gòu)及曲度發(fā)生改變、骨質(zhì)疏松、脫鈣、腰椎小關(guān)節(jié)突病變、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變則通過(guò)影響關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角不對(duì)稱以及椎弓根角間接影響DLS。

圖3 DLS的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析圖

2.6貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)推理:利用Netica軟件進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)(圖4)。當(dāng)患者關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角減小、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角不對(duì)稱以及椎弓根角的增加的概率降為0時(shí),患者DLS發(fā)生率由50%降低為37.2%。

圖4 DLS的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理圖

2.7貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型驗(yàn)證

2.7.1模型區(qū)分度評(píng)價(jià):采用ROC曲線評(píng)價(jià)模型區(qū)分度進(jìn),結(jié)果如圖5,訓(xùn)練集AUC為0.763(95%CI:0.689～0.826,P<0.001),C-index為0.815;驗(yàn)證集AUC為0.798(95%CI:0.667～0.836,P<0.001);C-index為0.834;預(yù)測(cè)模型的C-index在訓(xùn)練集和驗(yàn)證集中均>0.75,模型區(qū)分度較高。

圖5 預(yù)測(cè)模型的ROC曲線

2.7.2校準(zhǔn)度評(píng)價(jià):Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗(yàn)預(yù)測(cè)模型發(fā)現(xiàn):在訓(xùn)練集中χ2=7.467,P=0.673(圖6A);在驗(yàn)證集中χ2=5.347,P=0.664(圖6B),差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖6 預(yù)測(cè)模型的校準(zhǔn)度

2.7.3臨床決策曲線:臨床決策曲線結(jié)果顯示預(yù)測(cè)模型距離極端曲線較遠(yuǎn),訓(xùn)練集中,當(dāng)閾概率在10%～95%時(shí)使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型推測(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和關(guān)節(jié)椎弓根角與DLS的相關(guān)性的凈獲益率高(圖7A),而在驗(yàn)證集中,閾概率在13%～98%范圍內(nèi)凈獲益高(圖7B),由此可見(jiàn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型安全可靠,實(shí)用性強(qiáng)。

圖7 預(yù)測(cè)模型的決策曲線分析

3 討 論

DLS是一種多因素過(guò)程性疾病,盡管病因仍有爭(zhēng)議,但退行性結(jié)構(gòu)改變、椎間高度減少通常與DLS相關(guān)。具體來(lái)說(shuō),這些結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致節(jié)段性不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致受累椎體漸進(jìn)式滑移(或椎體滑脫)。椎間盤的退行性改變,以及脊柱節(jié)段支撐肌肉和韌帶的結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)變化,也可能導(dǎo)致DLS的發(fā)生。與其他脊柱退行性疾病一樣,其他潛在的危險(xiǎn)因素可能包括年齡較大、女性、較大的體重指數(shù)、更嚴(yán)重的椎間盤退變、矢狀突關(guān)節(jié)方向、肌肉萎縮和矢狀位失調(diào)等。

據(jù)報(bào)道,與健康志愿者相比,DLS患者的骨盆入射角和傾斜增加,同時(shí)骶骨斜度和腰椎前凸減少[7]。對(duì)多例DLS患者的脊柱盆腔對(duì)準(zhǔn)參數(shù)的研究中也證實(shí)了骨盆入射角確實(shí)是DLS的一個(gè)致病因素[8]。本研究發(fā)現(xiàn),椎間盤退變、腰椎結(jié)構(gòu)及曲度發(fā)生改變以及全身關(guān)節(jié)松弛都是導(dǎo)致DLS發(fā)生的危險(xiǎn)因素。

小關(guān)節(jié)突作為脊柱唯一的滑膜關(guān)節(jié),由于其對(duì)剪切力和旋轉(zhuǎn)力的抵抗,在維持脊柱的穩(wěn)定性方面起著重要作用,因此與脊柱節(jié)段損傷密切相關(guān)。此外,一項(xiàng)生物力學(xué)研究報(bào)道小關(guān)節(jié)突承受脊柱33%的動(dòng)載荷和35%的靜載荷[9]。由于關(guān)節(jié)軟骨和纖維囊的作用,小關(guān)節(jié)突的主要功能是引導(dǎo)和限制脊柱的運(yùn)動(dòng)。所有這些都表明小關(guān)節(jié)突是脊柱穩(wěn)定的重要因素。小關(guān)節(jié)突的方向是小關(guān)節(jié)突的空間方向與矢狀面或冠狀面之間的夾角,可以通過(guò)小關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角來(lái)量化。本研究發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和與DLS呈負(fù)相關(guān),在一定范圍內(nèi)隨著角度的增加,DLS的風(fēng)險(xiǎn)隨之減小。一些研究人員報(bào)道退行性腰椎滑脫的原因之一是關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變,特別是軸向面的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)矢狀化[10]。此外,隨著年齡的增加,關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)在軸向面會(huì)變得更加矢狀。椎間盤退變以及腰椎小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎都是導(dǎo)致小關(guān)節(jié)方向改變的相關(guān)因素。在Morimoto等[11]研究中發(fā)現(xiàn),腰椎L3～L4和腰椎L4～L5的軸向面和矢狀面小關(guān)節(jié)方向之間存在顯著正相關(guān),且DLS患者軸向面小關(guān)節(jié)的矢狀面變化主要發(fā)生在L4～L5水平,關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)在矢狀面上比對(duì)照組更水平。此外,還有多項(xiàng)研究報(bào)道DLS的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)在軸向面矢狀位更明顯,如有研究對(duì)多名腰痛或坐骨神經(jīng)痛患者進(jìn)行CT檢查發(fā)現(xiàn),滑移椎體中小關(guān)節(jié)的方向更加水平[12],與本文研究結(jié)果一致。

我們的研究有一些局限性。首先,該研究是回顧性研究。其次,由于數(shù)據(jù)量有限,即使沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的指標(biāo)并不表明它們不是DLS的危險(xiǎn)因素。綜上所述,對(duì)DLS患者基于CT觀察發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)角和關(guān)節(jié)椎弓根角與DLS具有一定的相關(guān)性,我們相信這將有助于進(jìn)一步研究DLS的危險(xiǎn)因素和機(jī)制,臨床應(yīng)予重點(diǎn)關(guān)注。