陈旧性胸腰椎骨折伴后凸畸形的脊柱-骨盆矢状位参数的特征分析

郑国辉 于海洋 翟云雷 王伟 刘彬 盛明

骨质疏松症患病率随社会老龄化逐渐增加，脊柱骨折作为骨质疏松症的严重并发症，发病率同样逐渐提高[1]。由于胸腰段是腰椎前凸及胸椎后凸的衔接点，也是应力的集中点，因此骨质疏松性脊柱骨折常发生于胸腰段[2]，表现为胸腰椎骨折。矢状面平衡与生活质量密切相关[4-6]，未经正规治疗的陈旧性胸腰椎骨折由于椎体高度丢失，易合并进行性加重的矢状面后凸畸形，进而导致矢状面失衡，常带来如顽固性腰背部疼痛、脊髓及神经根受压等问题[3]。目前对胸腰椎骨折合并后凸畸形患者的研究中，多与手术治疗相关，对其术前矢状面影像学参数的研究较少。本研究通过对比陈旧性胸腰椎骨折伴后凸畸形(post-traumatic thoracolumbar kyphosis, PTK)患者与正常无症状人群的脊柱-骨盆矢状面参数，探究其影像学参数的变化趋向及后凸畸形后骨盆代偿的模式。

资料与方法

一、资料

1.病例来源：选取自2016年1月至2019年12月在安徽省阜阳市人民医院骨科诊治的陈旧性胸腰椎骨折伴后凸畸形患者共82例，其中男29例，女53例。正常无症状人群资料由文献中获得(表1)[7-10]。

2.选取标准：(1)纳入标准：明确胸腰椎椎体高度丢失，影像学检查证实为陈旧性骨折；合并后凸畸形，局部后凸Cobb角>20°；可独立站立位完成脊柱全长X线片检查的患者。(2)排除标准：高能量暴力导致的骨折；不能独立完成站立位脊柱全长X线片检查的患者；既往有脊柱、骨盆、髋关节手术史,伴有严重髋膝关节疾病者；脊柱结核、先天性脊柱畸形、强直性脊柱炎等原因引起的后凸畸形；合并其他脊柱疾患如腰椎滑脱、峡部裂等。

表1 82例PTK患者脊柱-骨盆矢状位参数

二、方法

1.影像学参数测量：所有入选研究对象签署知情同意书后均行站立位脊柱全长X线片，投照源固定，依次连续曝光后拼接成像，获得清晰的脊柱全长侧位X线。通过影像归档与通信系统(picture archiving and communication system, PACS)系统测量脊柱-骨盆矢状位参数。由两名经验丰富的脊柱外科医生对参数进行测量，取平均值。测量包括局部后凸角(local kyphosis cobb angle，LKCA)：后凸累及节段的近端椎上终板与远端椎下终板的夹角；胸椎后凸角(thoracic kyphosis，TK)：T4上终板垂线与T12下终板垂线的夹角；腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)：L1 上终板垂线与 S1 上终板的垂线的夹角；上腰弯前凸角(upper arc of total lumbar lordosis，UALL)：L1上终板垂线与L4上终板垂线的夹角；下腰弯前凸角(lower arc of total lumbar lordosis，LALL)：L4上终板垂线与S1上终板垂线的夹角；骨盆入射角(pelvic incidence，PI)：双侧股骨头中心连线中点到 S1 上终板中心连线与 S1 上终板中垂线的夹角；骨盆投射角(pelvic tilt，PT)：S1 上终板中点到双侧股骨头中心连线中点的连线与重垂线的夹角；骶骨倾斜角(sacral slope，SS)：S1 上终板与水平线之间的夹角；矢状面平衡(sagittal vertical axis，SVA)： C7椎体中心所做的铅垂线与S1后上缘的水平距离，若铅垂线位于S1后上缘前方，则为正值，反之为负值(图1)。

结 果

82例PTK患者脊柱-骨盆矢状位参数见表1。纳入的PTK患者LKCA为46.4°±14.8°，TK为38.9°±15.2°，LL为37.9°±15.1°，UALL为-1.7°±13.9°，LALL为40.2°±12.0°，PI为50.9°±11.7°，PT为25.3°±11.1°，SS为25.4°±12.9°,SVA为(57.1±41.8)mm， TK、LALL、PI、PT、SVA显著高于无症状人群[7-10]。LL、UALL、SS显著低于无症状人群(表2)；LL与PI、PT、SS、TK、SVA相关(r=0.351,-0.401,0.764,0.477,-0.285;P<0.05)，SVA与PI、PT、LL相关(r=0.278,0.308,-0.285;P<0.05)，LALL与PI、SS呈显著相关(r=0.451,0.488;P<0.05)，UALL与PT、SS、TK呈显著相关(r=-0.417,0.466,0.388;P<0.05)(表3)。

图1 全脊柱侧位X线片上测量脊柱-骨盆矢状位参数的示意图

讨 论

骨质疏松性脊柱骨折多发生于骨密度明显降低的老年人，常常因轻微外力、摔倒，甚至日常生活负重而发生[11-12]。绝经后的女性因激素水平下降的原因在此方面表现的更加突出[13]。因此，本研究纳入的患者多为女性患者。骨质疏松性脊柱骨折常伴有严重的胸背部疼痛，活动严重受限，早期可通过PVP、PKP等微创手术方式进行椎体强化治疗达到减轻疼痛早期下床的目的[14-16]。保守治疗常常以卧床为主，辅助以减轻疼痛、抗骨质疏松药物治疗[17]。未经正规治疗的骨质疏松性脊柱骨折可迁延为陈旧性脊柱骨折，合并伤椎高度丢失产生局部后凸畸形，甚至会逐渐发展成进行性的整体后凸畸形。

本研究所纳入的对象均有不同程度的后凸畸形，陈旧性骨折伤椎周围的后凸畸形会造成局部的不平衡，导致脊柱力线改变及肌肉等软组织变性等。脊柱由许多连接的各个椎体活动单元组成，通过骨盆与下肢相连接。因此，当脊柱发生局部失衡时，脊柱和骨盆均有一定程度的代偿。胸腰段因承担人体上半部的重力，无胸廓支撑保护，且缺少横突附着肌肉组织的保障，使其退变程度及曲度变化发生较早且较重[18-19]。Vialle等[20]发现脊柱-骨盆参数之间具有密切相关性，腰椎前凸受到骨盆形态的影响。Schwab等[21]研究表明脊柱骨盆各参数对健康相关生活质量有着紧密的影响，PT, SVA及PI-LL值会显著影响患者的ODI评分。因此，本研究主要目的是探究陈旧性胸腰椎骨折伴后凸畸形对整体脊柱序列的影响及骨盆代偿机制。

本研究中PTK人群TK及LL与无症状人群存在显著差异，与骨折椎体前缘高度丢失表现相符。UALL显著低于无症状人群，相反，LALL显著高于无症状人群。本研究显示，胸腰椎骨折后随病程迁迁延，椎体畸形愈合楔形改变，局部后凸畸形形成，进而病椎周围脊柱序列失衡，躯干代偿性向前倾斜。这同样是PTK人群的SVA值较正常人群显著高的主要原因。同时，为了保持矢状面的平衡状态，下腰椎过伸及骨盆旋后，依此代偿因局部后凸畸形产生的躯干前移。

表2 PTK患者与无症状人群脊柱-骨盆参数对比

注：TK：胸椎后凸角；LL：腰椎前凸角；UALL;上腰弯前凸角;LALL:下腰弯前凸角；PI:骨盆入射角; PT:骨盆投射角;SS:骶骨倾斜角;SVA:矢状面平衡;aP<0.05;bP<0.01

表3 PTK患者脊柱-骨盆参数间Pearson检验的相关性

注：TK：胸椎后凸角；LL：腰椎前凸角；UALL;上腰弯前凸角;LALL:下腰弯前凸角；PI: 骨盆入射角;PT:骨盆投射角; SS:骶骨倾斜角;SVA:矢状面平衡;aP<0.05

即使躯体存在这种平衡代偿机制，但由于骨盆及下腰椎代偿能力有限，仍存在进行性后凸加重的可能。这与因椎体骨折导致矢状位力线不平衡，临近节段椎间盘发生退变，导致椎间隙高度丢失相关[22]。最终会导致后凸畸形及躯体失平衡加重。

本研究显示，PTK人群骨盆解剖学参数PI值显著高于正常无症状人群，这与以往文献报道不符。Schlösser等[23]认为，PI值在人的自然生长的骨骼发育成熟的过程中会发生变化；当成年后，PI值往往形成定值，不会发生改变。Place等[24]通过对50名招募的志愿者在拍摄骨盆向前、向后旋转至最大的状态两种不同状态下骨盆侧位X线片及测量中发现PI值会随不同的骨盆姿势产生相应的变化，平均2.9°，23例个体改变>3°。本研究结果显示，PI值并非一成不变，这可能与骶髂关节潜在的活动度有关。Dai等[25]通过对1 044例绝经后骨质疏松症的女性患者长期随访的回归分析研究认为骨质疏松性脊柱骨折的发生与低PI值相关。唐冲等[26]通过对62例新鲜性OVCF患者的影像学资料与60名同年龄段正常志愿者进行对比，发现PI值并无明显差异。本研究显示，并非骨质疏松性脊柱骨折的发生与低PI值相关，而是骨折发生后产生的局部后凸畸形导致脊柱矢状位失衡、躯干前移，骶髂关节间剪切应力增大是导致PTK人群较正常人群高PI值的原因。

通过对参数间相关性进行分析发现，PTK患者之中LL与PI、PT、SS、TK、SVA具有相关性；TK则表现与LL值，尤其是UALL具有相关性。这与马清伟等[7]报道的结果一致，正常人群中LL值与骨盆参数密切相关。TK值与LL值表现出显著的相关性，即无论胸腰段骨折的椎体位于胸段或腰段，均能影响胸腰椎其他椎体节段产生相应的变化，是由于伤椎周围局部不平衡导致的。

由于本研究是针对陈旧性胸腰椎骨折伴后凸畸形患者的研究，因此，将胸腰椎曲度的变化即LL、TK的变化作为自变量而分析矢状位变化及骨盆代偿模式。SVA与LL值呈负相关，UALL与PT有相关性，因此，后凸畸形是影响SVA及PT的始动因素。故重建腰椎前凸的曲度，尤其是恢复骨折周围后凸畸形的正常序列对于重建躯体的平衡相当重要。Schwab等[27]在回顾分析95例患者的资料后发现LL及胸腰椎后凸(thoracolumbar kyphosis，TLK)与腰背部疼痛VAS评分相关，LL减小及TLK增大均可加重腰背部疼痛；因此，重建LL值对患者的生活质量较为重要。而过度重建LL值可能会导致TK值的增大，导致双曲度衔接部位剪切力增大，易造成近端交界性后凸 (proximal junctional kyphosis ,PJK)和近端交界性失败(proximal junctional failure, PJF)等近端严重并发症的产生，多需行翻修手术治疗[28]。SRS-Schwab分型中针对成人退行性脊柱侧后凸畸形提出的3项矢状位修正参数中[29]，将PI-LL作为重建指标，认为PI-LL值位于0°～10°时患者拥有良好的生活质量及功能。但Zhang等[30]及Sun等[31]通过回顾既往行长节段固定融合治疗的成人脊柱畸形患者的矢状面参数与生活质量评价，认为PI-LL值位于10°～20°时患者有着较好的生活质量及功能。Hey等[32]研究表明正常人在直立位、笔直坐位、放松坐位3种不同的姿势下，其LL值是不同的。陈旧性胸腰椎骨折患者的手术治疗多以长节段融合固定为主，而手术治疗后的腰椎其LL值可变化范围很小，难以同时满足不同姿势的矢状位形态要求。因此，行手术治疗时需考虑患者年龄、生活习惯及状态等因素去选择重建腰椎前凸的程度;同时,恢复局部后凸的正常脊柱序列可恢复患者脊柱的力线及纠正骨盆的代偿状态。

综上所述，PTK患者在TK、LL、PI、PT、SS、SVA等参数上与正常无症状群有显著差异，局部后凸的产生使骨盆自身的解剖参数变化;同时,骨盆因失平衡发生后倾的状态进行代偿。陈旧性胸腰椎骨折伴后凸畸形患者行手术治疗时需做好个体化的术前手术方案，以恢复局部后凸的正常脊柱序列为主。重建脊柱骨盆矢状位平衡，可有效提高患者的手术预后效果及降低远期并发症的发生。