腰椎間盤退變與脊柱骨盆矢狀面參數的相關性

李庚午， 楊長偉， 陳 凱， 朱曉東， 李 明

第二軍醫大學長海醫院骨科，上海 200433

·論 著·

腰椎間盤退變與脊柱骨盆矢狀面參數的相關性

李庚午， 楊長偉， 陳 凱， 朱曉東， 李 明*

第二軍醫大學長海醫院骨科，上海 200433

目的： 探討腰椎間盤退變與脊柱骨盆矢狀位參數的關系。方法： 回顧性分析2013年1月至2015年12月76例脊柱外科腰椎間盤退變疾病(腰椎間盤突出癥、退變性腰椎不穩癥)患者的臨床資料。在脊柱全長片上測量矢狀位參數，包括胸椎后凸角(TK)、腰椎前凸角(LL)、骶骨傾斜角(SS)、骨盆傾斜角(PT)、骨盆入射角(PI)、矢狀面垂直軸(SVA)，分析各項指標與腰椎間盤退變位置、范圍、程度的相關性。結果： 年齡與退變位置(r=-0.358,P<0.01)、退變范圍(r=0.329,P<0.01)、退變程度(r=0.452,P<0.01)明顯相關； PI與退變位置明顯相關(r=-0.257,P<0.05)；SVA與退變范圍(r=0.304,P<0.01)、退變程度(r=0.353,P<0.01)明顯相關。PI≤50°組患者位置值為4.14±0.64，PI>50°組患者位置值為3.57±1.08，差異有統計學意義(P<0.05)。結論： 腰椎間盤退變位置受脊柱骨盆矢狀面形態的影響，小PI人群傾向于L4/5、L5/S1椎間盤的退變，大PI人群更傾向于L3/4、L4/5椎間盤的退變。

腰椎間盤退變；脊柱骨盆參數；矢狀面平衡

脊柱退變性疾病常繼發于椎間盤退變。椎間盤退變與脊柱生物力學、生物學、損傷、炎癥、營養等多種因素相關[1-2]。生物力學因素是導致椎間盤退變的重要原因[3]。人體各個部分相互協調以維持站立時的平衡會形成不同的矢狀位形態，產生不同的生物力學特點[4]。不同矢狀位形態是否會影響椎間盤退變，目前研究較少。因此，本研究對腰椎間盤退變發生的位置、程度、范圍與脊柱骨盆矢狀位參數的相關性進行了初步研究，為后續研究奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月至2015年12月本院收治的腰椎間盤退變患者。納入標準：年齡>18歲、確診腰椎間盤退變疾病(腰椎間盤突出癥、退變性腰椎不穩癥)；具有全脊柱正側位X線片和術前腰椎MRI。排除標準：排除脊柱腫瘤、外傷、炎癥、峽部裂、畸形患者；排除神經肌肉疾病、下肢疾病影響站立患者。統計患者年齡、身高、體質量等一般情況。

1.2 影像學測量 采用醫院PACS系統，在站立位全脊柱正側位X線片上進行脊柱矢狀面參數的測量，采用最大Cobb角法[5]。在腰椎MRI正中矢狀位T2WI上對T12～S16個椎間盤進行評估。

1.2.1 脊柱骨盆參數 胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK)：上胸椎傾斜最大的椎體與胸椎后凸、腰椎前凸交界的夾角；腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL)：胸椎后凸、腰椎前凸交界處與S1上終板的夾角；骨盆入射角(pelvic incidence, PI)：經S1上終板中點作垂直于上終板的直線，該線與S1上終板中點和股骨頭中心點連線的夾角；骨盆傾斜角(pelvic tilt, PT)：S1上終板中點及股骨頭中心點連線與鉛垂線之間的夾角；骶骨傾斜角(sacral slope, SS)：S1上終板切線與水平線的夾角；矢狀面垂直軸(sagittal vertical axis, SVA)：經C7椎體中心的鉛垂線與S1終板后上角之間的水平距離。

1.2.2 椎間盤退變分級 采用Pfirrmann分級系統[6]，1級：髓核均質，透亮，與纖維環分界清，椎間盤高度正常；2級：髓核非完全均質，與纖維環分界清，椎間盤高度正常；3級：髓核中等程度變暗，與纖維環分界不清，椎間盤高度正常或輕度降低；4級：出現黑間盤髓核和纖維環分界喪失，椎間盤高度降低；5級：黑間盤，分界完全喪失，椎間隙塌陷。退變分級可直接代表椎間盤退變的嚴重程度。

1.3 位置量化、范圍選擇、程度處理 位置量化：T12～L5椎間盤退變分別記錄為0、1、2、3、4、5，T12/L1椎間盤退變記為0，L1/2椎間盤退變記為1，L2/3椎間盤退變記為2，L3/4椎間盤退變記為3，L4/5椎間盤退變記為4；L5/S1椎間盤退變記為5。數值大小反映了椎間盤位置，且與腰椎間盤序數一致。范圍選擇：常規選取分級4級和5級的椎間盤節段；最嚴重節段僅為3級，則選3級對應節段。退變程度：退變范圍內椎間盤退變程度相加除以退變范圍。

示例如下：單節段退變，如L4/5椎間盤4級退變，則位置為4，范圍為1，程度為4；雙節段退變，如L4/5椎間盤4級退變，L5/S1椎間盤5級退變，則位置為(4+5)/2=4.5，范圍為2，程度為(4+5)/2=4.5；三節段退變，如L3/4椎間盤4級退變，L4/5椎間盤5級退變，L5/S1椎間盤5級退變，則位置為(3+4+5)/2=4，范圍為3，程度為(4+5+5)/3=4.7，以此類推。

1.4 統計學處理 采用SPSS 21.0統計軟件進行數據錄入及統計分析。將各參數進行描述性統計分析并用雙側t檢驗比較不同性別間各參數有無差異，檢驗水準(α)為0.05。將椎間盤退變位置、范圍、程度與年齡、體質指數(BMI)、脊柱骨盆矢狀位參數行Pearson相關分析(雙側)，檢驗水準(α)為0.05。根據PI的不同對椎間盤退變位置、范圍、程度進行雙側t檢驗。檢驗標準(α)為0.05。

2 結 果

2.1 患者一般資料及基本參數 納入76例患者，男性37例，女性39例，年齡19～78歲，平均56歲。男性和女性平均年齡分別是58.86歲、53.28歲，差異有統計學意義(P<0.05)。不同性別間退變范圍、程度差異有統計學意義(P<0.05，表1)。

2.2 各參數間相關分析 結果(表2)表明：年齡與TK(r=0.376,P<0.01)、退變位置(r=-0.358,P<0.01)、退變范圍(r=0.329,P<0.01)、退變程度(r=0.452,P<0.01)相關；TK與LL(r=0.531,P<0.01)相關；LL與PI(r=0.409,P<0.01)、SS(r=0.827,P<0.01)相關；PI與SS(r=0.532,P<0.01)、PT(r=0.711,P<0.01)、退變位置(r=-0.257,P<0.05)相關；SVA與退變范圍(r=0.304,P<0.01)、退變程度(r=0.353,P<0.01)相關。

表1 患者基本參數資料及男女間參數的對比

表2 腰椎間盤退變特點與矢狀面參數相關性

*P<0.05,**P<0.01

2.3 不同PI對椎間盤退變的影響 根據PI大小分組分析(表3)發現：PI≤50°組患者位置為4.14±0.64，PI>50°組患者位置為3.57±1.08，差異有統計學意義(P<0.05)。典型病例見圖1。

表3 椎間盤退變的位置、范圍、程度與PI大小的關系 N=76

圖1 兩例典型患者的影像學資料

3 討 論

腰椎間盤退變和腰椎間盤突出癥、退變性滑脫、退變性側彎等多種疾病相關。年齡與腰椎間盤的退變密切相關[1,7]。本研究結果顯示，年齡與退變位置(r=-0.358,P<0.01)、退變范圍(r=0.329,P<0.01)、退變程度(r=0.452,P<0.01)均明顯相關，提示隨著年齡的增大，退變位置升高，范圍變大，程度加重。

應力對腰椎間盤退變的影響不容忽視，腰椎的曲度由上到下逐漸增大，下腰椎占整個腰椎前凸的2/3，受到的應力最為集中，是腰椎間盤退變的好發節段[8]。應力在腰椎間盤退變的過程中起到了重要的作用。生物力學研究表明，腰椎間盤的退變與垂直的縱向負荷和椎間盤受到的剪切力相關[9]，且剪切力的大小隨脊柱的運動發生變化[3]。腰椎退變會導致腰椎間盤突出，好發于L4/5、L5/S1椎間盤[10]；腰椎退變同樣會導致腰椎不穩，但好發節段與腰椎間盤突出癥不同。Aono等[11]對142例女性進行了8年以上的前瞻性研究，結果發現退變性滑脫發生率為12.7%，4例發生了L3退變性滑脫，14例發生了L4退變性滑脫，發生滑脫人群有著更大的LL、PI，椎體的傾斜、椎間高度的丟失更嚴重，且L3退變性滑脫較L4退變性滑脫有更大的PI和腰椎曲度和L3椎體的傾斜。Gille等[12]對歐洲多中心共670例退變滑脫患者進行統計，73%的退變性滑脫發生在L4/5椎間盤，18%發生在L3/4椎間盤，3%發生于L2/3椎間盤。本研究結果顯示腰椎間盤退變的位置值為3.84±0.94，與這兩種典型的椎間盤疾病發生的平均位置相符。

不同的腰椎曲度會引起生物力學的改變，而每個人的腰椎曲度并不一樣。Roussouly等[13]將腰椎曲度分為4型，1型：SS小于35°，PI小，腰椎前凸頂點最低，位于L5中部，腰椎含椎體最少，胸腰段轉折點低且靠后，其上形成一個較大的弧形胸椎后凸；2型：SS小于35°，腰椎前凸頂點位于L4底部，腰椎較長、腰椎前凸包含椎體也較多，胸腰轉折點較高且相對1型靠前，整個脊柱腰彎和胸彎都比較小；3型：SS在35°～45°，腰椎前凸頂點位于L4中部，腰彎較大，脊柱矢狀面呈完美S型；4型：SS大于45°，腰椎前凸頂點在L3或更高，腰彎最大，認為1、2型容易發生椎間盤突出癥，4型易出現椎管狹窄，3型腰椎患病率最低。Chaléat-Valayer等[14]認為，下腰痛更易發生在2型及PI較大的4型人群。

正常人脊柱的矢狀面形態和骨盆參數有著密切關系[15]。矢狀面形態(頭-脊柱-骨盆-雙下肢)是相互影響的，通過局部脊柱內曲度的增加或減少、骨盆的后旋、下肢的彎曲來維持重心和視線的水平[16-17]。本研究結果顯示，PI與SS明顯相關、SS與LL明顯相關，LL與TK明顯相關，SVA與LL明顯相關，SVA與PT明顯相關，SVA與退變范圍明顯相關，SVA與退變程度明顯相關，與上述研究結果基本一致，且隨退變范圍增加和程度加重，脊柱不斷前傾。

本研究發現年齡與TK相關，TK隨年齡的增加而增加，與Zhu等[15]的研究結果相似，但與Xu等[18]的測量結果并不完全相符，仍有待進一步研究。

腰椎間盤退變可引起腰椎間盤突出或不穩[19]，突出癥患者PI更小[13]，不穩滑脫患者PI更大[11, 20]。PI的大小對應著不同曲度的腰椎，較小的PI對應著較小的腰椎曲度，并常在L5處形成銳利的轉角。大的PI對應著大的圓鈍的弧形轉角，常在L3、L4、L5甚至更多椎體，此每個椎體傾角都較大。本研究結果顯示：按PI大小分組后，PI≤50°組患者位置值為4.14±0.64，PI>50°組患者位置值為3.57±1.08，差異有統計學意義(P<0.05)。部分大PI患者L5/S1椎間盤更加傾斜，退變程度明顯低于L4/5椎間盤，考慮與后部結構的保護有關。

綜上所述，腰椎間盤退變的位置受脊柱骨盆矢狀面形態的影響，小PI人群傾向于L4/5、L5/S1椎間盤的退變，大PI人群更傾向于L3/4、L4/5椎間盤的退變。本研究結果提示，矢狀面形態對脊柱易發生何位置腰椎間盤退變有一定的預測作用，可根據患者PI進行健康指導、預防，為后續研究奠定了基礎。

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[本文編輯] 廖曉瑜， 賈澤軍

Correlation between lumbar disc degeneration and sagittal parameters of spino-pelvic alignment

LI Geng-wu, YANG Chang-wei, CHEN Kai, ZHU Xiao-dong, LI Ming*

Department of Orthopedics, Changhai Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

Objective： To explore the correlation between the location, range and degree of lumbar disc degeneration (LDD) and sagittal parameters of spino-pelvic alignment. Methods： The clinical data of 76 patients with lumbar disc degeneration (lumbar disc herniation and degenerative lumbar instability) who underwent surgery from January 2013 to December 2015 were retrospectively analyzed. Full-length radiographs of the spine were taken to evaluate thoracic kyphosis (TK), lumbar lordosis (LL), sacral slope (SS), pelvic incidence (PI), pelvic tilt (PT), and sagittal vertical axis (SVA). The correlational analysis was carried out between the location, range and degree of lumbar disc degeneration and spino-pelvic sagittal parameters. Results： Age was related to location (r=-0.358,P<0.01), range (r=0.329,P<0.01), degree (r=0.452,P<0.01). PI was related to degeneration location (r=-0.257,P<0.05). SVA was related to degeneration range (r=0.304,P<0.01) and degeneration degree (r=0.353,P<0.01).The value of degeneration location in patients with PI≤50° was 4.14±0.64, yet the value in patients with PI>50° was 3.57±1.08 (P<0.05).Conclusions： The location of lumbar disc degeneration are correlated with spino-pelvic sagittal parameters. PI is an important factor affecting the location of lumbar disc degeneration. The population with PI≤50° are more likely to develop lumbar disc degeneration in L4/5and L5/S1discs, while the population with PI>50° are more likely to develop lumbar disc degeneration in L3/4and L4/5discs.

lumbar disc degeneration; spino-pelvic parameters; sagittal balance

2017-02-09 [接受日期] 2017-02-28

上海市自然科學基金(16ZR1449100). Supported by Natural Science Foundation of Shanghai (16ZR1449100).

李庚午，碩士生. E-mail: spineligengwu@163.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-31161700, E-mail: limingch@21cn.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20170098

R 681.5+3

A