脊柱矢状曲度的测量及临床意义
综 述R ev ie w
脊柱矢状曲度的测量及临床意义
胡海刚综述, 谭 伦审校
(四川省自贡市第四人民医院骨科, 643000)
关键词:脊柱, 矢状曲度, 测量
中图分类号:R 687 文献标志码:A 文章编号:1005-8478(2011) 02-0116-04
在正常生理状态下, 脊柱在矢状面呈一 S 形, 上承头颅, 下连骨盆, 有颈、胸、腰、骶4个生理弯曲, 不但扩大了躯干重心基底的面积, 而且加强了直立姿势的稳定性, 具有缓冲震荡和力学传导的作用, 是维持脊柱平衡的重要因素。脊柱矢状位形态对维持正常脊柱的功能尤为关键, 要评估脊柱矢状位的形态, 测量其矢状曲度则显得至关重要。目前, 关于脊柱矢状曲度的测量方法较多, 但可行性和可靠性不一, 在临床上指导疾病的诊断和治疗方面也缺乏相应的联系。本文就脊柱矢状曲度的测量和应用复习了近几年来国内外的相关文献, 现综述如下。1 颈椎矢状曲度的测量1 1 测量方法
1 1 1 Cobb 角测量法 在颈段, C 1颈椎线为寰椎前结节中心线和后弓最窄处中心线的连线, C 2颈椎线为C 2椎体下缘的延长线,
C 3~7颈椎线可为本椎体上下缘或共同构成终板的相
邻椎体的上下缘[1-2], 不同椎体延长线相交或者垂线相交所形成的夹角即为Cobb 角, 即采用双线法(图1) 和四线法(图2) 进行测量。
1 1 2 椎体后缘切线夹角法 Go re 等[3]采用Jackson 生理性应力线测量颈椎曲度, C 2和C 7后缘上下角连线相交所成的锐角称为颈椎角(cerv i ca l sp i ne ang l e ,
CSA ) , 正常值是21 3 ;
分别作C 2~7椎体后缘的切线, 相邻切线之间的夹角称为节段颈椎曲度, H arr i son 等[1]称其为相对旋转角(re lati ve rota ti on ang le , RRA ), RRA 之和即为绝对旋转角(absolute rota ti on ang le , ARA ), 若下一椎体后缘切线位于上一后缘切线的腹侧, 角度记作正值, 提示颈椎前凸; 相反位于背侧则为负值, 提示反张, 其发现颈椎曲度范围是16 5 ~66 , 从而得出平均颈椎曲度ARA 为34 9 ;
1 1 3 颈椎曲度椎体质心测量法(centro i d m easure m en t of ce rv ica l l o rdos i s , CCL) 属于改良的椎体质心法, 是O hara 等[2]基于腰椎体质心法(centro i d measure m en t o f l u m ba r lordo -DO I :10. 3977/. j i ss n. 1005-8478. 2011. 02. 08
基金项目:四川省卫生厅科学研究项目(编号:080424)
作者简介:胡海刚(1984-), 男, 在读研究生, 研究方向:脊柱外科,
(电话) [1**********], (电子信箱) ggyydbh @163 co m
si s , CLL ) 所提出的, 即分别将C 3、C 6和C 7椎体质心记作点a 、b 和c , 作C 2椎体下缘中点A, 连线A a 与bc 相交构成的锐角即为CCL 角(图3), 此时获得的是全颈椎的角度, 当A a 线位于bc 线的背侧时, CCL 角为负值。1 1 4 除以上3种方法之外, 度指数
[4]
Borden 氏法和Ish i hara 颈椎曲
Bo r -
作为线性距离测量指标在临床上也应用较广,
den 氏测量法:即自枢椎齿突后上缘到C7椎体后下缘画一直线为A 线, 沿颈椎各椎体后缘画一连弧线为B 线, 在A 、B 线间最宽处的垂直横交线为C 线, 此即为颈椎生理曲线的深度, 又称为弧弦距(图4) 。当C 为正值时称 前凸 , 为颈椎正常生理弧度; 直;
C 为零值时称 变直 , 即颈椎生理弧度变
Ishiha ra 颈椎曲度指数(i ndex of CC I):是基于Borden 法而产生的
C 为负值时称 反弓 ;
ce rv ica l spina l curva t ure ,
(图5), 即作C 2和C 7椎体后下缘连线为A 线, C3-6各椎体后下缘到A 线的垂线分别为a3、a4、a5、a6, CCI 则是a3~a6之和与A 值的百分比[CC I=100 (a3+a4+a5+a6) /A ], 即颈椎曲率, 正常值为10 9 15 3, 若C 3~6的后下缘位于A 线的背项侧, 1 2 方法比较
Cobb 角测量法方便简单, 可靠性高, 四线法与双线法相比, 多划的两条垂线增加了人为误差因素[5]; 在测量节段颈椎曲度时, 由于颈椎间盘呈楔形, 椎体下缘直线与椎体后缘夹角通常>90 , 且各椎体间的角度均不一致, 所以Cobb 法测量节段颈椎曲度误差较大[6], 椎体后缘切线夹角法为较好的选择, 因为后缘切线理论上更符合脊柱曲度的走行, 两切线相交的角度能更准确反应曲度大小[1、7], CCL 同样也可以分析相邻椎体曲度, 但其作图测量步骤较复杂, 实用性稍差; 在测量全颈椎曲度时:H arrison 等[1]认为C 1~7Cobb 角值比实际曲度大, 而C 2~7Cobb 角又小于实际值, 因此椎体后缘切线法或CCL 测量更为准确。李军朋等[8]对Borden 法和Cobb 夹角法作相关性分析, 结论为Bo rden 法最可靠, 但可能因X 线投影条件或病人自身因素等影响其准确程度;
CCI 是唯一用
比值形式反映颈曲的方法, 减少了其因个体差异引起的误差, 但在曲度变直或呈 S 形时其变异指数与其他方法相比偏高, 可靠性降低[2]。Borden 氏法和Ish i ha ra 颈椎曲度指数(CC I) 作为线性距离测量指标, 只可大致判断颈曲是否正常,
a 值记作负值。
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在临床运用中多有模糊性, 对节段性的病变反映不够灵活和正确, 使得在诊治中缺少指导意义, 因而使其运用受限。2 胸腰椎矢状曲度的测量2 1 测量参数与方法
2 1 1 胸后凸(thorac i c kypho si s , TK ) 和腰前凸(l u m bar lordosis , LL ) 前者一般采用T 4到T 12作为上下基准, 后者则通常选择L 1上缘与S 1上缘, 二者均可采用Cobb 角法, 椎体后切线夹角法, 椎体质心法(改良型) 进行测量, 步骤与颈曲大同小异。
2 1 2 Chernukha 等[9]提出侧位X 线片腰椎前凸切线评估法(tangential radi og raph i c assess ment o f l umbar l o rdo si s , TRA LL ), 即在L 1后上缘与S 2后下缘之间作一连线, A 、B 线间最宽处的垂直横交线为C 线, 与椎体的交点记为D 点, 再分别作AD 、BD 连线, 两线相交所得的夹角即为TRALL 。2 1 3 腰椎曲线指数(i ndex o f l umbar sp i nal curvature ,
LCI)
属于线性距离测量指标, 即按照Seze 测量法, 在侧位X 线片上, 自T 12椎体的后下缘A 点~S 1的后上缘O 点作连线, 沿各腰椎后缘作弧状线, 二者形成弓形, 由曲线顶点到OA 的垂线距离即腰椎曲度, 弓顶至上述连线的垂直距离(a1~a5) 正常为1 8~2 2cm [10, 11],
T 12椎体后下角向下引一重力
线, 由S 1后上角至此线的垂直距离称为前突指数, 正常范围为2 5c m 以内。
2 1 4 腰骶角(l u m bosacral ang le , LSA ), 终板的连线的夹角, 即W iltse 测量法。
2 1 5 骨盆矢状面形态的评估分为形态学与姿势性参数两方面, 前者主要是描述骨盆的解剖形态, 具有个体独特性, 且不受个体姿势影响, 目前研究应用最广泛的是骨盆入射角(pe l v ic i ncidence , P I) , 即S 1上终板的垂线和S 1上终板的中点与股骨头中心连线的夹角, 若双侧股骨头不重叠, 则取两股骨头中心连线的中点; 后者主要评估骨盆的空间方位, 受个体姿势的影响, 通常用骶骨倾斜角(sacra l slope ,
SS),
S 1
上终板与水平线的夹角, 骨盆倾斜角(pelv i c tilt , PT ), 重力垂直线和S 1上终板的中点与股骨头中心连线之间的夹角(图6) 来量化。
2 1 6 矢状垂直轴(sag i tta l vertica l ax is , S VA ) 同样也为一重要的线性距离测量指标[12], 指的是骶骨后上缘与C 7铅垂线(C 7P lu mb L i ne , C 7PL ) 的距离, 如果C 7PL 在骶骨后上缘的前方则将距离定义为正值, 如果在骶骨后上缘的后方则定义为负值
。
L 5下终板与S 1上
图1 双线测量法 图2 四线测量法 图3 CCL 测量法 图4 弧弦距测量法 图5 CCI 测量法 图6 SS 与PT 测量法
2 2 方法比较
胸曲在胚胎时已经出现, 出生后保持不变, 为原发性曲度, 并且胸椎与胸廓牢固相连, 较为稳定, 使得胸曲不易发生改变, 回顾文献可发现以往对胸曲的测量研究甚少。
在临床上, 要准确评估胸腰椎的矢状曲度, 就必须选择恰当的摄片参数, 一般应包括下位胸椎、全部腰椎以及骨盆。Cobb 法在椎体终板的选择上还没有统一标准, 不同研究者间存在较大差异。吴超等[35]采用T 11至S 1相邻椎体的上终板垂线之夹角(Cobb 角四线法) 来测量相邻节段矢状曲度, 并获得了总体均数的95%可信区间。Cobb 法, 后切线夹角法, 椎体质心法, TRALL 法在同一测量者内和不同测量者间的重复性均较高, 证明有良好的可靠性, 但具有不同的临床实用性, 由于脊柱骨折后, 骨折椎体上下终板可能受到不同程度的破坏, 选取骨折椎上位椎体的上终板延线和下位椎体的下终板延线作为上下基准进行Cobb 法测量, 在组间与组内都具有最高的可靠性[23]。另外, 尽管Cobb 法和后切线夹角法都能分
析脊柱节段和整体曲度, 但就其精确性来讲, 后切线法则更甚一筹[13]; TRALL 法, 由于需要S 2的参与, 在普通X 线片上难以准确定位, 并且无法分析节段曲度, 所以一般未予推荐。LC I 对于一些脊柱骨折或椎体滑脱使椎体后缘不成弧线的病例测量较为困难。在评价脊柱矢状位整体形态方面, 矢状位垂直轴(S VA ) 应用最广泛且具有相当高的可靠性[14]。3 矢状曲度的改变与脊柱疾病之间的关系
正常的脊柱矢状曲度可在消耗最小能量下保持身体的平衡稳定[15], 脊柱及其周围的软组织疾病和损伤, 如椎间盘退变、脊柱骨折等, 都可引起生理曲度的变化, 由于需要维持脊柱的稳定和平衡, 会继发性改变相邻节段的矢状曲度, 进一步引起相邻椎病变, 所以脊柱矢状曲度改变与脊柱疾病之间互为因果。
3 1 颈椎矢状序列的改变影响椎体的活动角度, 使得整体运动时节段椎体受到极大的负荷而发生加速的退化改变, 而且椎体生物力学的不平衡可导致颈椎退行性病变的进一步发
117
展[16-17]。王圣林等[18]发现寰椎关节不稳或前脱位时会导致下颈椎出现代偿性过度前凸(即鹅颈畸形), 而能加速下颈椎的退变。刘美金等[19]发现20~30岁人群颈椎曲度异常发生率较高, 并且青壮年生理曲度的变化与临床诊断颈椎病的符合率较低, 低龄颈椎病(15~19岁) 主要是颈椎曲度值改变, 而与骨质增生关系很小[20]。低龄化颈椎曲度改变者的发生原因主要是维持颈椎正常前凸状态的软组织前后力量平衡失调而造成, 也可以是功能性改变; 而中高年龄层的患者主要是颈肩部肌肉、筋膜、韧带、关节囊等软组织以及椎间盘、椎体骨质产生不可逆的病理变化, 如韧带的断裂、椎间盘脱出、结核和椎间关节特别是钩椎关节的增生而造成, 则属器质性改变。
3 2 异常的胸椎后凸曲度与临床症状和疾病息息相关, 胸椎后凸可随着年龄增加而变化, 出现胸痛, 肩关节与肺功能受损, 背侧的神经血管出口综合征等临床病症。范力军等
[21]
状曲度在脊柱滑脱手术中的重要性。L abelle 等[26]通过研究骨盆入射角认为它是腰椎滑脱病人矢状曲度评估的较好指标, 认为脊柱通过腰椎矢状曲度适应骨盆的形态。综上可见在大多数腰椎疾病中都有矢状曲度的改变。
3 3 腰骶角(LS A ) 反应了腰、骶椎之间的关系, 正常情况下,
LS A 为前凸, L 5发生滑脱后, 随着骨盆的旋转,
LS A 前
凸逐渐减小, 甚至变为后凸, 而且滑脱程度越重,
LSA 也越
大[27]。L egaye 等研究发现骨盆入射角(P I) 是骨盆的基础解剖参数, 它决定了骨盆、骶骨与腰椎的关系, 与腰椎前凸紧密相关。骨盆入射角P I 对于每个人来说都是恒定的, 并且等于PT +SS 的值。M ac T h i ong 等的大样本研究认为, P I 值在儿童期和青少年期有轻微的增长趋势, 直至成年后达到稳定状态。贾俊峰等[27]通过对76例L 5峡部裂型滑脱症病人研究发现, 腰椎滑脱患者的P I 、LL 、SS 、L S A 均较健康成人高, 与滑移度、SS 、LL 及LSA 有显著相关性,
P I
LSA 与滑移度、SS
P I 越大, 发生
发
现胸椎后凸角值随年龄的增大而增大, 其主要因素为老年性骨质疏松、年龄性磨损及椎间盘退变所致椎体变形, 胸椎后凸角大小的改变均可降低脊柱的弹性作用, 影响脊柱的正常支持功能。另外, R anda ll [22]通过对34例青少年Scheuer m ann 病研究发现, 胸腰段后凸的增加伴随颈椎前凸的增加以保持矢状平衡。
胸腰段脊柱骨折后, 有潜在的或者明显的脊柱不稳, 并且在矢状面上呈后凸畸形, 这种畸形如得不到及时纠正, 远期将发生矢状面的平衡失偿, 导致迟发性疼痛性后凸畸形, 严重影响预后, 如果相邻椎代偿性改变能维持矢状面上的平衡, 则相邻椎同时也承受了异常的应力, 加速了邻椎病的发生, 所以准确的评估和纠正脊柱的异常曲度对胸腰椎骨折的临床诊断和治疗有重要意义。
腰椎矢状曲度的改变与腰椎间盘突出症有直接相关性, 正常人而言, 直立位时脊柱载荷主要由椎间盘和椎体承担, 而关节突关节不承受载荷或仅承受较少载荷, 腰椎生理曲度变小时, 应力重新分布, 椎体和椎间盘原有的力学结构失衡, 椎间盘与后方小关节构成的三关节复合体更易发生异常位移和应变, 从而腰椎失稳, 发生腰腿痛[20]。韦以宗等[24]研究发现腰椎曲度变化影响到颈椎曲度, 病理改变与久坐有关; 腰椎曲度改变是颈椎病、颈腰综合征的重要病因和病理改变。腰椎间盘突出症患者侧位X 线片上可观察到腰椎曲度变直或变小, 并且腰椎生理曲度弓顶距离越小, 腰椎间盘突出症复发的可能性较大, 距离越大, 则复发的可能性较小, 由此可知, 腰椎曲度的改变以某种形式介入腰椎间盘突出症的产生及发展, 是腰椎间盘突出发生的内在因素和生物力学基础, 对腰椎间盘突出症的疗效评价也有重要意义。
腰椎矢状曲度发生改变与腰椎滑脱也密切相关, 而且能较准确地反应腰椎滑脱病人腰椎整体功能的变化。腰椎曲度变直及椎间隙高度变窄时腰椎关节突关节更偏向矢状位, 其限制腰椎过度活动的能力减弱, 上位椎体为对抗向前的剪切力而向前滑脱, 引起腰椎滑脱的程度加重, 118
R aphae l 等[25]研
究发现脊柱滑脱程度与腰椎前凸呈正相关性, 并指出恢复矢
与LL 有显著相关性, 但SS 与滑移度无显著相关。可以看出, 骨盆的矢状位形态对滑脱的发展有直接影响, 滑脱的风险越大,
4 矢状曲度与手术治疗之间的关系
矢状曲度是临床上脊柱内固定手术所需要的重要参数, 它在指导复位(甚至置钉与弯棒) 和功能修复方面作用巨大, 所以在手术过程中恢复及重建正常的矢状曲度则显得尤为关键。在治疗脊柱疾病时, 如脊椎融合术和人工椎间盘置换等, 都需要恢复正常的生理曲度, 这样不仅有利于维持脊柱的远期稳定性及恢复其本身的生物力学环境, 而且对防止邻近节段乃至整个脊椎的进一步退行性变有积极作用[16]。
袁峰等研究发现颈椎序列主要是通过C 2~7角的变化而变化, 颈椎曲度异常时C 1-2与C 2~7角度呈负相关, 在寰枢椎固定融合手术时应注意寰枢椎角度的变化情况。桂斌捷等[28]对14例颈椎特发性后凸畸形患者采取手术方法进行治疗, 所有患者均采用颈椎前路椎间盘切除减压, 椎间隙植骨和前路钢板内固定, 结果手术后患者临床体征明显改善, 颈椎后凸畸形由手术前平均-15 6 矫正为手术后平均-6 4 , 矫正效果明显, 并且手术后短期随访表明颈椎矫正度数在随访中没有丢失。顾晓民等[29]发现颈椎前路分节段减压术能够重建颈椎曲度, 但对术前颈椎曲度明显变直的病例, 改善的程度并不显著。
A ll ard 等通过对33例胸段Scheuer m ann 病患者进行矫形术和术后随访发现, 为了避免术后胸椎矢状序列混乱, 维持矢状平衡, 术中矫正到胸曲的正常范围(40 ~50 ) 为最佳[30]。胸腰椎压缩性骨折时, 脊柱存在潜在的或明显的不稳, 特别是爆裂性骨折, 脊柱的前、中、后柱均严重的破坏, 应及早行手术治疗, 以防止后凸畸形进行性加重, 减少日后出现脊髓损害的可能性, 矢状面指数(即脊柱后凸角度-正常生理弧度) 真正反映了受伤节段的畸形(后凸) 程度, 这正也是临床中需要矫正的角度, 如按后凸Cobb 角进行矫形则是不正确的。以往的研究较为注意骨折椎体高度的恢复, 而对脊柱生理矢状曲度特别是相邻节段矢状曲度的研究不多,
P I 、LS A 越大, 滑脱进展的可能性越大。
短节段后路内固定术中相邻节段生理矢状曲度参考值更是缺乏理论依据, 很少报道应用正常相邻椎的矢状曲度来指导平行于椎体终板的经椎弓根置钉和纠正矢状曲度的预弯棒, 若选择不适合的角度螺钉(或棒) 并且将椎体融合于非生理状况下的矢状曲度势必会影响术后功能, 吴超等[31]通过测量75例正常成人脊柱侧立位X 线片上相邻椎体上终板垂线之间相交夹角确定其相邻节段矢状曲度, 发现此矢状曲度与性别、年龄不相关, 并且在临床手术时恢复相邻节段生理矢状曲度可以明显改善预后, 并使术后断钉及松动率明显降低, 这是相邻椎Cobb 角度的一个初步成功应用。5 结 论
矢状曲度对脊柱的稳定和平衡等功能有重要意义; 矢状曲度的改变与脊柱疾病的发生互为因果; 目前其测量方法纷繁复杂, 在临床上,
Cobb 角测量法凭借其简单方便可靠的特
性, 在胸腰段应用最为广泛, 而在颈段, 椎体后缘切线夹角法测量则更为准确; 脊柱外伤或疾病很大部份都呈单节段病理改变的特点, 使相邻椎矢状曲度测量的价值更大, 避免了病变椎的相邻节段代偿的影响; 目前对相邻椎矢状曲度的测量方面研究较少, 缺乏大样本正常相邻椎矢状曲度的正常值, 但这恰好是脊柱复位内固定融合手术所必需恢复的; 可见, 相邻椎矢状曲度在残疾的鉴定、对术中指导准确的置钉、复位、弯棒以及术后资料随访等方面都具有重要的临床实用价值, 值得进一步深入研究与探讨。
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(收稿:2010-09-04)
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