髂嵴高度與腰椎失穩性疾病的相關性研究

王濤 馮碩 孫宇慶

生物進化論對近代自然科學和社會科學的發展有著深遠的影響，已經為大多數人所接受，在醫學領域的很多層面同樣啟發研究者的思考[1]。脊柱從原始的單棍無運動狀進化為多節運動狀經歷了漫長的過程。古脊椎動物通過這樣的進化可以更有效獲取食物并產生各種社會活動。 古猿進化為人類，直立行走解放了上肢，從此人類的生存能力大幅度增強，但是也為脊柱的健康帶來了諸多問題，如頸椎疾病、腰椎疾病和脊柱側凸等。在脊柱外科領域，雖然已經有部分學者專注于分析脊椎動物骨骼演化過程中的結構改變，研究人類直立行走的運動特點和行為方式，比較人類與其他靈長類動物的差異，但是對生物進化與人體疾病之間的關系，目前尚缺乏有說服力的結論。有學者通過研究發現，從進化的角度來看，黑猩猩作為一種猿類，與人類是近親。對比黑猩猩和人類的骨骼解剖圖可以發現，黑猩猩只有3節腰椎，而人類有5節腰椎，黑猩猩的髂嵴明顯高于人類。在進化過程中，隨著髂嵴高度的下降，人類出現了第4節和第5節腰椎，使得腰椎的靈活性更大，使人類可以完成更多更復雜的運動。但是，恰恰是多出來的這2節下腰椎及椎間盤更容易發生失穩性疾病，這是人類進化的代價。相關研究結果表明，尚未發現包括黑猩猩在內的其他哺乳動物患有脊柱退行性疾病。 黑猩猩的事例啟發研究者思考，較高的髂嵴在生物力學等方面是否存在優勢，可以避免腰椎失穩的發生。本研究從進化醫學的角度探討髂嵴高度與腰椎失穩性疾病的相關性。通過對正常人和腰椎失穩性疾病患者的髂嵴絕對高度和相對高度進行比較，探討髂嵴高度與腰椎失穩性疾病的關系。

資料與方法

一、資料

本課題為前瞻性研究，采用數字表法隨機選取并納入2017年 9月至2018年6月于北京積水潭醫院就診的腰痛患者40例，其中男20例，女20例，年齡 28～71歲，平均48.3歲；腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation，LDH)患者40例，其中男20例，女20例，年齡 22～76歲，平均47.2歲；腰椎滑脫患者40例，其中男20例，女20例，年齡 18～72歲，平均47.4歲；腰椎退行性側彎(degenerative scoliosis，DS)患者40例，其中男20例，女20例，年齡 51～77歲，平均62.9歲；健康志愿者40例為對照組，其中男20例，女20例，年齡 24～70歲，平均48.2歲。見表1。

表1 各組人口學數據

注：a為差異有統計學意義

本研究經北京積水潭醫院倫理委員會批準。所納入患者及健康志愿者均簽署知情同意書。

二、方法

1.髂嵴高度的測量：對各組樣本行腰椎正側位X線檢查，通過影像歸檔和通信系統分析原始數據。髂嵴絕對高度為X線側位像上髂嵴最高點到S1上終板中點的垂直距離。髂嵴相對高度=髂嵴絕對高度/L4椎體高度(L4椎體上下終板中點的連線長度)[2]。為消除身高、骨骼發育形態、骨性結構退變等因素的影響，以L4椎體高度作為髂嵴相對高度的參照值[3]。見圖1。

圖1側位X線像上髂嵴絕對高度和L4椎體高度的測量方法示意圖

2.在下腰椎L4和L5中選擇L4椎體高度作為參照的依據：(1)X線側位像中L5椎體可能呈矩形、梯形或楔形，形態不一，椎體前后緣高度不等， L4椎體的形態較L5穩定，個體差異小。(2)部分患者存在腰椎骶化的變異現象，這部分患者的側位X線像中L5椎體缺如，但L4椎體仍然存在且可以測量。(3)L4椎體的影像與周圍其他骨性結構疊加少，邊緣清晰，測量數據的穩定性和準確性更高。

3.統計學處理：應用SPSS 19.0統計軟件對數據進行處理。所有數據經正態性檢驗和方差齊性分析，均符合正態分布并方差齊，各組間數據比較采用單因素方差分析法。性別間檢驗采用獨立樣本t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

一、髂嵴絕對高度

各組間髂嵴絕對高度均值總體方差差異無統計學意義(F=1.887，P=0.114)。對每2組間髂嵴絕對高度均值進行比較，DS組與對照組和腰痛組的差異有統計學意義(P=0.040，0.015)。其他組間髂嵴絕對高度均值差異均無統計學意義(均P>0.05)。

二、L4椎體高度

各組間的L4椎體高度均值總體方差差異無統計學意義(F=1.717，P=0.582)。

三、髂嵴相對高度

各組間的髂嵴相對高度均值總體方差差異有統計學意義(F=2.572，P=0.039)。對每2組的髂嵴相對高度均值進行比較，DS組與對照組的髂嵴相對高度均值差異有統計學意義(P=0.011)。DS組與腰痛組的髂嵴相對高度均值差異有統計學意義(P=0.008)。其他組間髂嵴相對高度均值差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 各組髂嵴絕對高度、L4椎體高度和髂嵴相對高度

注：a為差異有統計學意義

四、 性別

全部研究對象中，男性(100例)與女性(100例)的髂嵴絕對高度均值分別為45.0 mm和40.2 mm，差異有統計學意義(t=3.259，P=0.001)；男性與女性的L4椎體高度均值分別為33.7 mm和31.6 mm，差異有統計學意義(t=4.508，P=0.000)；男性與女性的髂嵴相對高度均值分別為1.34和1.28，差異無統計學意義(t=1.241，P=0.216)。

五、年齡

DS組患者年齡顯著高于其他各組，差異有統計學意義(F=12.997，P=0.000)。

討 論

一、腰椎解剖學和腰椎失穩性疾病的臨床表現

腰椎失穩常發生于下腰椎L4/5及L5/S1椎間盤。在對人類的“近親”黑猩猩等靈長類動物的解剖結構進行研究后，發現黑猩猩的腰椎只有L1～L3，而L4和L5融合于雙側髂嵴之內，髂嵴限制了下腰椎的活動度，使得與其相關的腰椎節段不存在發生腰椎失穩的可能性。與黑猩猩不同，人類在進化的過程中形成了L4和L5與髂嵴無骨性連接的腰椎結構，腰椎的活動度大大增加，但過度的活動造成L4和L5相關的椎間盤成了腰椎失穩性疾病高發部位[4]。結合腰椎失穩的發病位置特點，分析腰椎失穩的病因、病理與發展過程，可能髂嵴對下腰椎有一定的保護作用，髂嵴越高，與下腰椎橫突等結構之間的聯系越緊密，下腰椎穩定性越高，腰椎失穩性疾病越少[5]。本研究的結果在一定程度上支持了這一推論，但未能證實所有的腰椎失穩性疾病患者都存在這一解剖特點。首先，各組的髂嵴絕對高度均值經方差分析差異無統計學意義。雖然DS組的髂嵴絕對高度與對照組和腰痛組均有顯著差異，但是因為總體方差分析結果為無顯著性差異，使得組間比較結果不具有說服力。該結果可能是由于每個樣本的骨骼存在某種特性(如身高較高或較矮)造成的。在本研究的數據分析過程中，為了消除每個樣本造成結果偏倚的潛在可能性，引入了髂嵴相對高度的概念，即髂嵴絕對高度/L4椎體高度，將每個樣本的骨骼系統總體高度的差異對結果的影響降到最低。在髂嵴相對高度的比較中，各組髂嵴相對高度均值總體方差差異有統計學意義，同時DS組的髂嵴相對高度均值與對照組和腰痛組差異均有統計學意義。該差異比各組髂嵴絕對高度的差異表現得更明顯，而且由于組間總體方差存在顯著性差異，使得組間差異有統計學意義，對于分析各種疾病的臨床特點也更有意義。

二、性別不是腰椎不穩性疾病發病的影響因素

從數據統計結果和解剖學層面來看，男性平均身高高于女性，其髂嵴絕對高度的均值和L4椎體高度的均值也相應大于女性，差異有統計學意義。當消除性別差異后，男性與女性的髂嵴相對高度差異無統計學意義。這一結果與臨床醫生的普遍認知是一致的，同時也說明性別不是此類腰椎疾病發病的影響因素。

三、LDH患者的髂嵴高度無顯著異常

本研究的其他一些結果也值得臨床醫生關注。例如，LDH組髂嵴絕對高度均值為41.4 mm，處于整體樣本的中間水平，甚至低于對照組。由于該差異不具有統計學意義，髂嵴絕對高度小并不能被解釋為LDH發病的影響因素。LDH患者的髂嵴高度之所以引起關注，是因為近年臨床上對于LDH的治療逐步趨向微創化或無創化[6]。椎間孔鏡技術即為首屈一指的微創手術技術[7]。通常認為，患者的髂嵴越高，椎間孔鏡的手術操作通道越難以放置到令人滿意的位置，手術的難度也就越大。盡管椎板間椎間孔鏡等技術在臨床工作中也逐漸出現并得到應用，其操作過程可以規避髂嵴高度對手術操作的影響，但是，LDH患者的髂嵴高度并不高于正常人這一結果，還是給臨床醫生開展椎間孔鏡技術提供了有價值的信息。

四、組間年齡差異可能使研究結果產生偏倚

DS組患者的年齡均值大且跨度小，明顯高于其他4組，差異有統計學意義。DS是一種明確的退行性疾病，其發病與脊柱退變有關，患者以高齡人群為主。腰痛、LDH和腰椎滑脫除與退變相關外，還與發育性因素如環狀骨骺的發育，腰椎峽部的發育以及相關的肌肉、關節和韌帶的發育等相關，所以，在腰痛組、LDH組、腰椎滑脫組以及對照組中，均有部分樣本為中青年人，樣本的年齡跨度大，平均年齡較DS組低。本研究結果中的年齡差異與疾病本身的特點有關[8]。該年齡差異可能使研究結果產生偏倚，在本研究中無法避免。在今后的進一步研究中可專注于高齡患者樣本的搜集，可能消除這種偏倚。

綜上所述，本研究結果證實了DS患者的髂嵴高度低于正常人這一推測。本研究結果雖然未能充分證明髂嵴高度與腰椎失穩性疾病的發生存在相關性，但并不能否定或排除這一假設?，F代醫學對人類腰椎的結構、生理學和進化過程的了解尚不完全[9]。大多數臨床醫生和基礎醫學研究者執著于追求現代醫學的前沿研究進展以及新技術的開發和應用[10-11]。相信從脊椎動物進化的角度探討腰椎失穩性疾病的發生原因與病理過程，將有助于臨床醫生擺脫慣性思維，從進化醫學的角度對腰椎失穩性疾病提出科學的預防和治療策略。