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人类退行性脊柱矢状位序列的分类
作者:福州骨科医院  阅读次数:100  更新时间:2018-02-13 08:20:38

  背景

  脊柱矢状位平衡是理解和治疗脊柱病变的一个新兴概念。1992年Duval等率先提出骨盆参数,包括骨盆入射角(PI)、骨盆倾斜角(PT)和骶骨倾斜角(SS),且三者存在代数和关系,即PI=PT+SS(图1)。PI随青春期年龄的增长趋向线性增加,并且在成年期变为一个恒定的解剖参数。此外,整体和局部的脊柱参数,包括腰椎前凸(LL)和胸椎后凸(TK)在很大程度上都取决于PI。

  ▲图1 骨盆参数:PI,骨盆入射角;PT,骨盆倾斜角;SS,骶骨倾斜角;三者关系:PI=PT+SS

  基于此,2005年Roussouly等依据SS值和脊柱形态,提出了一种正常脊柱平衡的分类方法,将正常脊柱分为四种类型(图2)。这种分类有助于确定脊柱局部的高应力区:腰弯程度越大,后方附件特别是小关节上的应力则越大;腰弯位置越低或平背畸形,椎间盘的应力则越大。

  ▲ 图2 正常脊柱Roussouly分类:1型, SS值较低(<35°),呈现一条较长的胸腰椎后凸和较短的腰椎前凸曲线;2型, SS值较低(<35°),呈现一种平背畸形的外观;3型, SS值较高(35~45°),呈现一条几乎等长的胸椎后凸和腰椎前凸曲线;4型, SS值非常高(>45°),呈现一条较大的腰椎前凸和较短的胸椎后凸曲线

  2011年Roussouly等更新了这一分类:在正常人群中加入了前倾3型和前倾4型。但是,它仅建立在无症状的人群基础上,在病理条件下不能应用。另外,脊柱退行性变可以改变弯曲的结构,并引起畸形上方(脊柱节段)或下方(骨盆、髋膝关节)区域的代偿,从而使该分类在退变情况下难以应用。

  研究者们已努力对退行性脊柱疾病,如强直性脊柱炎、退行性脊柱滑脱或成人脊柱畸形(SRS-Schwab分类)进行了分类,但是在平衡、不平衡和代偿性不平衡脊柱的原始推论之外,还没有尝试对矢状位不平衡进行分类,而且之前的那种分类取决于C7的位置,同时需多种参数来评估矢状位平衡(如SSA、SVA、整体倾斜度、TPA、Barrey率)。另外,所有这些参数都是位置性参数,并没有尝试分析脊柱的形态及其病理演变过程。

  因此,本文的目的是基于最初正常脊柱的Roussouly分类,提出一种人类退行性脊柱矢状位序列的分类方法。此外,该研究还描述了退行性变可能的演变过程以确定患者脊柱的初始类型,同时有助于脊柱外科医生术前确定理想的腰椎弯曲的形状,以恢复每位患者最佳的脊柱轮廓。

  正文解读

  一、首先,作者描述了该研究的具体方法。

  纳入标准:(1)年龄>35岁;(2)机械性腰背痛和退行性改变(退行性椎间盘疾病、小关节面肥厚、退行性腰椎滑脱);(3)非手术治疗失败有腰椎融合指征。

  排除标准:(1)既往有脊柱手术史,除椎间盘切除术外;(2)影像学资料不全者;(3)有脊柱外伤、肿瘤或感染史。结果共纳入2010年至2016年期间800名前往作者所在医院咨询的症状性腰背痛患者。

  EOS?低剂量成像系统获取每位患者全脊柱正侧位X光片。测量以下脊柱和骨盆参数:骨盆参数包括PI、PT和SS;脊柱参数包括LL,TK和前凸椎体数目(NVL);整体脊柱参数包括Barrey率(BR),即从C7铅垂线(C7PL)到髋关节旋转轴的水平距离与S1后上角到髋关节旋转轴的水平距离(SFD)之间的比值,以评估脊柱整体的平衡(图3)。上述所有参数均由单独的操作人员使用KEOPS软件(SMAIO,法国里昂)进行测量,因发现其比手动测量骨盆矢状位参数以及冠状位Cobb角具有更好的可靠性。

  ▲图3 Barrey率(BR)的测量。C7铅垂线(C7PL);S1后上角到髋关节旋转轴的水平距离(SFD)

  二、随后,作者基于Roussouly分类[10],首次描述了人类退行性脊柱矢状位序列,包括经典型、前倾型、后倾型以及后凸型。在此分类中,共包含11种退行性脊柱形态。

  (1)经典型(图2):

  1型 以低SS(<35°)为特征,其中LL较短,后凸范围延伸至胸腰段。一种非和谐的背部轮廓,表现胸腰椎后凸和较短的腰椎高度前凸。

  2型 以低SS(<35°)为特征,LL长而平接近一条直线。一种和谐平坦的背部轮廓。

  3型 以中等SS(35~45°)为特征, LL较为匀称。一种和谐的背部轮廓。

  4型 以高SS(> 45°)为特征,LL的范围和大小均有所增加。一种和谐且高度弯曲的背部轮廓。

  (其中1型和2型有较低的PI(<50°),3型和4型有较高的PI值(>50°))。

  (2)前倾型 前倾3型和4型分别具有与经典3型和4型(SS值中等或较高)相同的特征,但具有较低PT值(≤5°)。

  (3)后倾型 来自四种经典类型伴有骨盆后倾。后倾1型、2型、3型和4型根据SS和LL形状,分别具有与经典类型相同的特征,但具有较高的PT值(≥25°)。

  (4)后凸型 当所有代偿机制被耗尽时会发生后凸。根据胸椎可能的代偿可分为两种亚型。

  ● 腰椎后凸形状:表现为腰椎后凸畸形,同时胸椎后凸代偿性减小;

  ● 整体后凸形状:表现为腰椎后凸畸形,但没有胸椎后凸代偿性减小(脊柱处于不平衡状态)。

  三、每种退行性脊柱类型的发生率如何,作者做了详细的统计分析(表1)。

  经典1-4型是该人群的主要类型(71.9%),后倾型是第二常见类别(20.8%),前倾型的发生率最低(1.5%)。

  与正常人群相比,经典1型和2型发生率增加,可能因为经典1型是低PI类型的退行性改变,而经典2型是较高PI类型的退行性改变。

  此外,人群中没有发现两个理论亚型,即后倾1型和4型。这可能与以下因素相关:后倾1型和整体后凸(PI值较低时)具有相同的特征,并且后倾4型失去了脊柱前凸、增加了后倾3型的发生率。

  ▲表1 所描述的每种脊柱类型的出现率

  四、与无症状人群相比,退行性脊柱与骨盆参数之间是否存在类似的相关性,每种退行性脊柱类型PI值有何区别,作者对脊柱骨盆参数也进行了统计分析。

  退变性脊柱疾病患者脊柱骨盆矢状位参数变化范围很大(表2),PI平均56.97°(26°~97°),LL平均值为49.4°(-13°~94°),TK平均值为32.3°(3°~77°),NVL平均为4.6(1~11),SS平均为35°(2°~69°),PT平均21.4(11°~49°),BR平均值在102%(-160%~630%)。

  ▲表2 退变性脊柱疾病患者脊柱骨盆矢状位参数测量结果

  相关性检验提示:SS与LL中度相关,表明腰椎前凸的大小仍然由S1的上终板相对于水平轴的位置决定。SS和PI高度相关。PI与LL以及SS与PT之间统计学上也存在显著的弱相关性(表3)。

  ▲表3 脊柱骨盆参数之间的相关性

  五、最后,作者描述了一种正常脊柱类型向其病理形态演变的可能过程。

  Polly等曾提到:“人的一生就是后凸的过程。”代偿潜力很大程度上取决于PI值。较低PI类型具有较小的代偿潜力,而较高PI类型具有较大的代偿潜力。故经典4型具有最大的代偿潜力(图4)。

  ▲图4 根据所描述的不同脊柱类型来分析PI。经典1型和2型,前倾3型和4型以及腰椎后凸均以低PI值为特征。相比之下,经典3型和后倾2型(及其与TK的亚类)具有中等PI值。经典4型和后倾3型特征相同,即具有非常高的PI值。整体后凸型可能具有较广范围的PI值。

  另一方面,如果在脊柱后凸节段附近具有柔韧性,那么在局部后凸上方和/或下方脊柱节段的伸展性就会增加。如果脊柱僵硬,且合并进行性后凸、重力线前移、骨盆后倾,则会导致SS下降。考虑到这些事实,人类退行性脊柱矢状序列的分类,实际就是通过四种经典类型+脊柱后凸而形成的。

  因此,当1型脊柱出现后凸过程时,腰椎区域以下会进行代偿,主要通过增加更多的短节段前凸(加重1型)。另外,当代偿机制耗尽时,LL会消失并且胸腰段正常后凸的伸展不足,会导致整体后凸型(PI值非常小)的发生率增加(图5)。

  ▲图5 1型脊柱形态可能的演变过程

  同样,2型脊柱也有一定的代偿范围。当脊柱后凸过程影响到胸腰段或腰段时,LL小范围的增加会形成1型脊柱(胸腰椎后凸畸形),或者LL消失形成腰椎后凸型(如果胸椎可以弥补下腰椎)或整体后凸型( PI值较低)(图6)。

  ▲图6 2型脊柱形态可能的演变过程

  当LL丢失影响到3型脊柱时,代偿始于上方可移动的脊柱节段(TK减小),并发生骨盆后倾、SS降低,从而增加了后倾2型的发生率。如果胸椎移动度较小,胸椎后凸也不会导致后倾2型+TK发生率升高,唯一的代偿表现为骨盆后倾的增加。3型最终演变为整体后凸型(PI值较高),并出现最大程度的骨盆后倾(图7)。

  ▲图7 3型脊柱形态可能的演变过程

  最后,4型脊柱前凸丢失时会产生3型+骨盆后倾,即后倾3型脊柱。随后的演变与3型脊柱相同(图8)。

  ▲图8 4型脊柱形态可能的演变过程

  事实上,经典3型和后倾2型(有或没有TK)具有相同的PI,而经典4型和后倾3型的特征在于非常高的PI(图4)。这些有助于脊柱外科医生预测最佳矫正量和棒的最佳弯曲度,以确保比较好的疗效。例如,PI值较低的类型,整体后凸形状比较好恢复至具有较短前凸的1型;PI值较高的类型,比较好恢复至具有较长前凸的3型或4型。

  总结

  这是首次基于人类正常腰椎矢状序列Roussouly分类,对退行性脊柱疾病进行分类。研究共描述了11种类型包括经典的1~4型,前倾3、4型,后倾型1~4型以及后凸型,并提出了一种脊柱形态演变过程,其后会对手术结果进行评估,以期基于这种分类提出一种治疗算法。

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