L4～S1椎弓根形態與椎板間及椎間孔大小的相關性

王 璨，王 亮，李 陽，王海濱，高忠亞，盧旭華*，陳 路*

1.川北醫學院附屬醫院骨科，南充 637100

2.海軍軍醫大學長征醫院骨科，上海 200003

腰椎在脊柱中活動范圍廣，承受壓力大，特別是下腰椎，最易發生退行性變導致的腰椎椎間盤突出癥（LDH），其中以L4/L5及L5/S1節段最為常見［1-2］。隨著脊柱微創技術的迅速發展，經椎板間和椎間孔入路是目前內窺鏡技術的主要入路［3］，椎弓根直接或間接參與組成這2 個通道，是術中的重要解剖參考標志之一。既往研究［1-2，4-5］對椎弓根、椎板間和椎間孔的解剖結構及形態特征有了一定認識，但缺乏對椎弓根形態（長度與角度）與相應節段椎板間及椎間孔大小之間相關性的研究。基于此，本研究主要通過對LDH 患者L4～ S1節段的影像學測量，研究和探討椎弓根長度、角度與相應節段椎板間及椎間孔大小的相關性，進一步認識人脊柱的形態結構特點，為臨床進行腰椎全內窺鏡下手術提供相關的解剖學依據和術前預判，減少術中及術后并發癥的發生，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①年齡18 ～ 55歲；②影像學確診為L4/L5或L5/S1節段LDH；③腰椎X線片和CT影像學資料完整。排除標準：①影像學資料提示L4/L5或L5/S1節段椎弓根及椎板破壞，如骨折等；②合并腰椎滑脫、畸形、腫瘤、感染等。按照上述標準，納入2020年1月—2022年6月海軍軍醫大學長征醫院收治的50例L4/L5或L5/S1節段LDH患者作為研究組，并選取同時期50名健康成年志愿者作為對照組。其中，研究組男34例、女16例，年齡為（40.94±9.61）歲，體質量指數（BMI）為（25.04±3.02） kg/m2；對照組男24例、女26 例，年齡為（36.16±10.55）歲，BMI為（23.58±3.51） kg/m2。2組性別、年齡和BMI等一般資料差異無統計學意義（P＞ 0.05），具有可比性。本研究經海軍軍醫大學長征醫院倫理委員會審核備案。

1.2 影像學指標測量

所有患者接受腰椎正側位X 線（DitalDiagnost，飛利浦，荷蘭）和CT 平掃（Brilliance，32 層，管電流220 mA，管電壓120 kV，層厚1.0 mm，飛利浦，荷蘭）及三維重建（層厚1.0 mm，間距0.5 mm）檢查。在腰椎正側位X 線片上測量L4/L5和L5/S1椎板間隙的最大高度和寬度，在CT 上測量椎弓根長度和角度、椎間孔最小高度和寬度，以上指標均采用IMPAX6.3.4095—AGFA 系統測量。為減少測量誤差，每項指標均由3 位脊柱外科醫師獨立測量，取平均值，同一椎體左右兩側再取平均值，記錄并作為測量值。參考文獻［2，4-10］的方法，測量左右椎弓根長度（圖1a）、椎弓根外展角（圖1b）、椎間孔高度與寬度（圖1c、d）、椎板間高度與寬度（圖1e）、椎弓根頭傾角（圖1f）。

1.3 統計學處理

采用SPSS 21.0 軟件對數據進行統計分析。采用Shapiro-Wilk 檢驗評估數據分布，用Levine 檢驗評估方差齊性，如果呈正態分布，以±s表示，采用t檢驗；如果呈非正態分布，采用中位數（下四分位數，上四分位數）表示，采用Mann-WhitneyU檢驗；以P＜ 0.05 為差異有統計學意義。采用Pearson相關系數檢驗評價參數關系；采用逐步多元線性回歸的多元相關性來確定相關變量對椎間孔及椎板間大小的獨立影響。

2 結 果

2組L4～ S1椎弓根長度、L4/L5及L5/S1節段椎間孔和椎板間高度差異均無統計學意義（P＞ 0.05，表1）。研究組S1椎弓根外展角小于對照組；研究組L4椎弓根頭傾角高于對照組，S1椎弓根頭傾角低于對照組；研究組L4與L5、L5與S1椎弓根頭傾角差值低于對照組；研究組L4/L5和L5/S1節段椎間孔寬度、椎板間寬度小于對照組；以上指標差異均有統計學意義（P＜ 0.05，表1）。

表1 2 組影像學指標比較Tab. 1 Comparison of imaging indicators between 2 groups

進一步將各指標與L4/L5和L5/S1節段的椎間孔及椎板間高度和寬度進行Pearson 相關分析，年齡與椎板間高度和寬度及椎間孔高度呈負相關，椎弓根外展角與椎板間寬度呈正相關，椎弓根長度與椎間孔寬度呈正相關，相鄰腰椎椎弓根頭傾角差值與椎間孔寬度呈正相關，椎板間寬度與椎間孔寬度呈正相關（表2）。

表2 椎間孔及椎板間高度和寬度的Pearson相關分析Tab. 2 Pearson correlation analysis of height and width of foramen and interlaminae

再對每個節段進行多重線性回歸建模，患者的年齡、椎弓根長度及角度與椎間孔及椎板間大小獨立相關，L5、S1椎弓根外展角與椎板間寬度顯著正相關（P＜0.05），L5椎弓根頭傾角與L4/L5及L5/S1椎間孔高度顯著負相關（P＜0.05）；相鄰腰椎椎弓根頭傾角差值與椎間孔寬度顯著正相關（P＜0.05）。得到8 個擬合直線。

L4/L5椎間孔高度（mm）=18.016-0.048×年齡（歲）-0.094×L5椎弓根頭傾角（°）+0.043×體質量（kg）；（R2=0.225，P＜0.05）。

L4/L5椎間孔寬度（mm）=1.383+0.387×L5椎弓根長度（mm）+0.101×L4與L5椎弓根頭傾角差值（°）+0.099×L4/L5椎板間寬度（mm）；（R2=0.254，P＜0.05）。

L4/L5椎板間高度（mm）=17.42-0.082×年齡（歲）；（R2=0.10，P＜0.05）。

L4/L5椎板間寬度（mm）=0.513×L5椎弓根外展角（°）+10.254×身高（cm）+0.556×L4/L5椎間孔寬度（mm）-10.431；（R2=0.461，P＜0.05）。

L5/S1椎間孔高度（mm）=10.103-0.097×L5椎弓根頭傾角（°）+0.035×體質量（kg）+0.203×L5/S1椎板間高度（mm）；（R2=0.225，P＜0.05）。

L5/S1椎間孔寬度（mm）=0.332×L5椎弓根長度（mm）+0.064×L5與S1椎弓根頭傾角差值（°）+0.139×L5/S1椎板間寬度（°）；（R2=0.254，P＜0.05）。

L5/S1椎板間高度（mm）= 12.12-0.05×年齡（歲）+0.330×L5/S1椎間孔高度（°）；（R2=0.078，P＜0.05）。

L5/S1椎板間寬度（mm）=14.712-0.100×年齡（歲）+0.330×S1椎弓根外展角（°）+0.715×L5/S1椎間孔寬度（°）；（R2=0.327，P＜0.05）。

3 討 論

近年來，內窺鏡下腰椎融合內固定術在國內發展迅速，經椎板間入路和經椎間孔入路是目前主要的術式。本研究通過對椎弓根長度和角度的分析，來預測椎間孔和椎板間大小及手術難易程度，指導臨床入路選擇，達到優化手術方式、減少手術并發癥的目的。腰椎內窺鏡下手術均可通過椎板或關節突成形，使工作通道順利到達靶點［11］。張海峰等［5］指出，術前椎間孔和椎板間的測量對研判手術切除骨量具有重要意義。術前根據椎弓根、椎板間和椎間孔形態結構選擇不同的手術入路，經椎板間或椎間孔暴露椎間盤過程中，內窺鏡下常以下位椎體椎弓根為參考點，通過切除上下關節突后的Kambin三角［3，12-13］，貼近并參照椎弓根上緣外展及頭傾角和方向置入融合器，此方法可遠離神經行走根和出口根，避免意外損傷硬膜或神經根，將融合器安全置入椎間隙偏中線的位置，學習曲線相對平緩，更易掌握。

本研究結果顯示，脊柱退行性變隨著年齡增長逐漸加重，椎板間及椎間孔高度和寬度均變小，身高與椎弓根角度和長度無顯著相關性，與喬風雷等［4］、張海峰等［5］和Yan 等［14］的研究結論部分一致。目前被廣泛接受的椎間孔解剖結構是指一個具有上、下椎弓根邊界的沙漏形椎間室［15］，腰椎CT 三維重建可見L4/L5、L5/S1椎間孔的高度和寬度遞減［4］，與本研究測量結果一致。L5椎弓根頭傾角與L4/L5和L5/S1椎間孔高度呈負相關，在極度彎腰時椎間孔高度增大［16-17］。相鄰椎弓根頭傾角差值與椎間孔寬度呈正相關，腰椎退行性變加重、生理曲度減小時，椎間孔寬度會相應減小，導致椎間孔狹窄，出口神經根受壓，引起腰腿痛。腰椎椎弓根垂直于椎體后緣切線時椎間孔狹窄部最寬。L4至S1椎弓根外展角逐漸增大，椎間孔方向由側方移行至斜前方，在椎間孔建立通道時，穿刺難度增加，手術皮膚開口離棘突中線距離也需增加，目的是使工作通道順利到達靶點，不被關節突阻擋，切除最少的骨質，避免破壞腰椎穩定性，因此，L4/L5節段病變時選擇椎間孔入路更有優勢。本研究結果進一步顯示，L5/S1椎板間高度和寬度均大于L4/L5節段，高度與寬度的乘積也大于L4/L5節段，因此，L5/S1節段病變時選擇椎板間入路相對更安全，與別業俊等［2］和張海峰等［5］的研究結果一致。本研究組在測量過程中發現，L4/L5到L5/S1椎間孔高度（即相鄰椎弓根距離）遞減，椎弓根矢狀位角度差遞增，相對應椎板弧線距離遞減，但椎板間隙高度卻遞增，考慮與L5椎板高度減小有關［1-2，5］。另外，椎弓根頭傾角逐漸增大，椎弓根與相連的椎板夾角逐漸增加［18］，椎板頭傾角度越大，越容易出現“百葉窗”現象，導致椎板間隙越大，這也可解釋椎間孔高度遞減而椎板間高度遞增的部分原因。

本研究的局限性：①測量主要基于影像學資料，而患者體位存在不一致的可能性，矢狀面、冠狀面和橫斷面在影像學資料上可能出現扭曲，導致最窄區測量誤差［7］。②所收集的影像學資料均來自同一研究中心，有待在多中心人群中驗證其準確性。③樣本量較小，后續研究有待擴大樣本量增強說服力。

綜上，椎板間及椎間孔高度和寬度隨著患者年齡增長而變小，椎板間寬度隨著L5、S1椎弓根外展角度增大而變大；L5椎弓根頭傾角越大，相鄰椎間孔高度越小；相鄰椎體椎弓根頭傾角差值增加，椎間孔寬度增大；椎弓根角度和長度影響椎板間及椎間孔的大小，影響手術難度和手術方式選擇。