引用本文: 楊家趙, 方詩元. 關節突關節方向在退變性腰椎滑脫中的作用研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2014, 28(4): 517-521. doi: 10.7507/1002-1892.20140116 復制
1955年Newman[1]首次提出椎弓根峽部完整的椎體滑脫是由腰椎關節突關節退變性關節炎導致,稱為退變性椎體滑脫(degenerative spondylolisthesis,DS)。半個多世紀以來,眾多學者[2-5]從生理、生物力學及解剖等方面對DS的病因機制進行了大量研究,認為DS的發生可能與多種因素有關,但確切的致病因素尚不清楚,其中關節突關節方向(facet joint orientation,FJO)是國內外學者最為關注的因素。本文將結合國內外文獻對FJO的概念、測量方法、病因的爭議及臨床意義等方面作一綜述。
1 FJO的概念
FJO是指上、下關節突的關節間隙相對于脊柱矢狀位或冠狀位的走向,這種特殊空間方向允許腰椎產生屈伸、側彎和旋轉活動,同時也對腰椎穩定性的維持起著重要作用。正常腰椎存在生理前凸,由于重力的作用,下腰椎受到向前下方的剪切力,存在向前滑脫的趨勢;而腰椎關節突關節具有對抗向前剪切力的作用,當FJO偏向矢狀位時其對抗能力減弱,引起腰椎滑脫的發生[6]。
文獻常以角度作為FJO的量化指標。Noren等[7]用椎間正中矢狀線與關節間隙前后兩端點連線的夾角度數作為關節突關節角(facet joint angle,FJA)。而Grobler等[8]認為關節突關節間隙的前內側點和后外側點連線與椎體矢狀線的夾角為FJA,該方法是目前國內外學者研究FJA最常用的方法。根據夾角的大小將FJO分為偏向矢狀位或冠狀位,但該角度標準尚未達成統一。Cinotti等[9]定義與冠狀位夾角> 60°時為明顯矢狀化;陳其昕等[10]認為與冠狀位夾角≥52°為矢狀型,≤36°為冠狀型,兩者之間為中間型;而Grobler等[8]和Boden等[11]則以45°為界,< 45°為偏向矢狀位。
2 FJO的影像學研究
2.1 測量設備
隨著影像技術的發展,研究FJO時使用的影像設備也不斷改進。Pathria等[12]首先在腰椎左右斜位X線片上測量FJO,稱為小關節傾斜角,即椎體前后緣皮質中點連線與小關節平行線之間的夾角。陳新軍等[13]指出上、下關節突從上下觀呈平面,因此在X線片上選擇小關節傾斜角來評估小關節的方向更準確。但Kalichman等[14]指出在X線片上觀察小關節形態的敏感性僅為55%,特異性僅為69%。關節突關節是由上、下關節突關節面組成的斜向后外、有一定彎曲率的滑膜關節,在X線斜位片上僅部分FJO與X線投射方向一致。因此用小關節傾斜角描述DS的FJA具有一定局限性。
CT可提供關節突關節的斷層圖像,對骨結構和軟組織有著更高的對比度,能夠在斷層圖像上精確測量FJO、觀察關節突關節形態及退變程度,是觀察關節突關節形態的理想方式[14]。楊賢玉等[15]認為在X線片上關節突關節間隙顯示不清晰,DS患者尤為明顯,如果用CT掃描后進行測量,結果可能會更加準確。Carrera等[16]首先在研究DS和峽部裂性滑脫的病因時運用CT描述關節突關節的形態。許勇等[17]通過CT測量椎體自身固有的骨性結構時,用下終板角描述關節突形態(類似X線片的小關節傾斜角)。Rankine等[18]和荊慧田等[19]在研究DS關節突關節的矢狀化方向與關節突退變性關節炎的關系時均采用CT圖像。
另外,Fujiwara等[20]采用MRI研究關節突關節炎與椎間盤退變的關系時指出,MRI對關節突退變程度評估精確度為CT的94%,增生骨贅、真空現象會影響關節軟骨厚度的精確測量。Dai[21]首次采用MRI研究FJO與DS椎間盤退變的相關性,指出MRI軸位像顯示FJO關節突邊界敏感性雖不及CT掃描,但清晰度完全可滿足研究需求。Miyazaki等[22]研究FJO與椎管容積改變的動態關系時選擇在動態MRI圖像上測量FJA和椎管直徑,認為其可提供更加可靠的信息。但目前尚無研究就CT和MRI測量FJO的差異性進行評估。
2.2 測量層面及方法
雖然關于FJO測量的文獻很多,但研究所選擇的層面及測量方法卻不盡相同。Noren等[7]運用4 mm層厚CT對46例下腰痛患者掃描,選取平行上位椎體下終板的椎間盤中間層面圖像測量FJO,同時指出掃描層面與終板夾角< 2°時可將測量誤差控制在1%以內。Grobler等[8]選擇正常關節突關節5個平面的CT層面作為研究對象,比較關節突前后徑時發現,經過下位椎體后緣且平行上緣終板的CT圖像平面作為測量平面時關節突前后徑最大,認為該層面通過關節突關節的中心,對研究關節突關節形態具有代表性,也是此后眾多研究常用的測量層面[19, 23-26]。鑒于上述測量方法未考慮腰椎小關節前內側偏冠狀位、后外側偏矢狀位的形態結構特點,閆廣輝等[27]提出分別測量前內側和后外側FJA,可精確描述FJO上的改變。
然而,上述研究對FJO的測量均在單層CT圖像上進行,缺乏對FJO的空間描述。Cinotti等[9]認為關節突關節近端方向趨向矢狀位,遠端趨向冠狀位,建議采用平行于滑脫椎體上終板和椎弓根上緣兩個層面,按照Grobler等[8]方法測量角度。目前,對FJO簡單斷層研究已很少,Miyazaki等[22]建議對FJO進行詳細分類和使用更多參數來描述FJO復雜的三維結構。Toyone等[28]認為關節突關節面的走向是一個由近端到遠端的三維立體結構,CT或MRI單層面測量缺乏空間方向描述;他們進一步提出在CT平掃圖像上平行上、下緣終板分別測量關節突頭側和尾側關節角,從水平位、頭尾側方向描述FJO的空間結構。Gao等[29]通過CT多層面重建技術,在經過關節突關節前內側矢狀位上重建關節突關節的二維圖像并進行測量,實現對關節突關節矢狀位方向的觀察。Chung等[24]選擇經過椎體的上終板層面在冠狀位上重建關節突關節,實現對其冠狀位方向的觀察。我們在研究DS病因時結合Toyone等[28]和Gao等[29]方法實現對關節突方向的空間數據描述[30]。退變性腰椎滑脫不單純是椎體前后方向的移位,更是滑脫椎體三維結構的改變,基于CT圖像的關節突關節重建技術有望成為研究關節突的新方法,但該技術尚缺乏科學描述和支持,值得進一步研究。
3 FJO矢狀化的因果爭議
眾多研究表明DS與FJO的矢狀化明顯相關[11, 19, 28, 30-32],但矢狀化FJO是否為DS發生的病因尚存在爭議,即矢狀化方向是關節突關節預先存在的形態學特征,還是關節突關節在應力作用下二次重塑的結果。
3.1 矢狀化FJO是DS的病因
Grobler等[8]在比較腰椎DS患者與腰痛患者FJA時指出,DS患者L4、5椎體FJO明顯矢狀化。Don等[26]在比較DS與峽部裂性滑脫時指出,前者FJO偏向矢狀位,后者偏向冠狀位。楊賢玉等[15]通過研究年齡、性別相匹配DS與正常志愿者的FJO得出,DS患者關節突關節與椎體矢狀面的夾角與對照組相比更偏向矢狀位[(34.93 ± 9.14)° vs (47.22 ± 5.37)°,P< 0.05)]。Boden等[11]亦發現DS患者FJA與正常人FJA有明顯差異,L4、5椎體FJO與冠狀位夾角> 45°以上患者發生DS的可能性是正常人的25倍;另外,滑脫椎體的鄰近節段雖無滑脫跡象,但FJO也明顯矢狀化,因而他們認為FJO的矢狀化改變是DS患者預先存在的形態學特征。韓永珍等[33]在研究正常人腰椎及DS患者腰椎椎間小關節角度時指出,DS的發生首先以腰椎椎間小關節的矢狀位為先決條件,椎間小關節與矢狀面或冠狀面所成角度不隨年齡的變化而改變。Hikata等[34]在分析后路減壓椎間融合術后導致DS鄰近節段退變的原因時指出,鄰近節段FJO偏向矢狀位是鄰近椎體前滑脫的危險因素。Toyone等[28]分別從頭側和尾側兩個層面對DS和腰椎管狹窄患者FJO進行比較分析,得出DS L4、5頭側FJO更加矢狀化(與冠狀位夾角72°),而尾側偏向冠狀位(與冠狀位夾角57°),在非滑脫節段L3、4 FJO亦有類似結果,且與患者年齡及椎間盤退變程度無關,進一步提示DS患者FJO的矢狀化是其形態學特征之一。Dai[21]指出DS患者FJO具有明顯矢狀化和不對稱性,且后者與椎間盤退變程度具有相關性,認為關節突關節形態學異常對于DS具有病因學意義。有限元分析得出,在體重指數、骨盆傾斜角及骶骨傾斜角等因素升高導致剪切力增大時,在過度剪切力作用下,矢狀化FJO是腰椎的一個弱點,難以抵抗椎體前移的應力,進而將矢狀化FJO作為DS發生的預測因素[35]。Schuller等[36]亦認為單純矢狀化FJO不足以導致椎體滑移,還與脊柱骨盆的矢狀位失衡導致向前的剪切力增加有關。生物力學研究表明,250 N的剪切外力即可使椎體向前滑移3.1 mm,導致Ⅰ度DS[37]。因此,在腰椎向前的剪切力增加時,FJO原本就偏向矢狀化的患者發生DS風險可能更大[36]。但目前對DS患者矢狀化FJO的生物學形成原因仍待進一步研究。
3.2 矢狀化FJO是DS的結果
由于無法得知DS患者發病前的FJO情況,因此有學者認為FJO的矢狀化可能是關節突關節退變增生所致。Berlemann等[38]將非DS患者與DS患者進行比較,得出L4、5 FJO矢狀化發生率僅在DS組明顯增高,DS非滑脫節段L3、4 FJA與非DS組比較差異無統計學意義;同時,他們將非DS組按年齡進行分組發現,年齡越大FJO越矢狀化,關節突退變程度越明顯,認為FJO明顯矢狀化是二次重塑的結果。Wang等[25]發現L4、5 FJA與年齡成負相關(r= -0.456),得出與年齡相關的重塑過程是導致FJO矢狀化的原因。Love等[39]亦指出無DS的老年患者與年輕患者比較,前者FJO明顯矢狀化,認為這是關節突退變的結果。Li等[40]通過對57具尸體脊柱研究發現,關節突退變是一常見現象,最早可在15歲時發生,而此時的椎間盤結構正常,同時指出L4、5 的關節突退變最為明顯,并隨著年齡增加而不斷加重。一項大樣本橫斷面研究表明,L4、5 關節突的矢狀化方向與關節突退變的關系密切[41];但Noren等[7]指出此現象在非DS患者中也存在。李永新等[23]將DS患者按關節突關節退變程度分組比較,發現不同退變程度下的FJA差異無顯著性,且滑脫程度與FJA無相關性(r=0.13,P> 0.05),認為DS患者關節突關節的形態變化是腰椎退變的結果而非其病因,其在DS發病過程中及穩定的再重建中起著一定作用。Chaput等[31]認為,目前尚無具有先天性關節突關節矢狀化方向的一組年輕患者在年老時出現DS的縱向研究報道,因而不支持矢狀化FJO是DS的病因假說;同時他們還觀察到,DS患者伴有明顯的關節突肥厚、關節炎、滑膜增生及骨贅形成等現象,認為此類患者FJO的矢狀化改變是椎體滑脫過程中關節突關節在應力作用下所致,矢狀化方向是適應關節突關節病理和生物力學的變化。Adams等[42]指出腰椎關節突關節前1/3承受壓縮應力導致骨質破壞,后2/3承受剪切應力導致骨質增生,關節突關節炎隨著年齡增長可改變關節突關節的形態使其更偏向矢狀位。張繼業等[43]通過動物實驗縱向研究腰椎小關節突加載應力后不同時間點小關節方向的變化,發現小關節后外2/3處骨贅增生較其他部位明顯增多,小關節增生內聚,并指出高應力可引起腰椎小關節退變,小關節方向的矢狀化改變是由小關節退變和重塑所致。
綜上述,我們認為在討論FJO的矢狀化與DS的因果關系時,應考慮關節突關節的退變程度是否會影響關節突關節的形態學特征,這需要一個包括青少年到中老年各層次人群的大樣本前瞻性研究來證實。
4 FJO的臨床意義
Devine等[44]在一篇系統分析中指出,DS發生風險與年齡增長、女性患者和增大的冠狀位FJA(矢狀化FJO)3個高危因素關系密切。雖然這3個因素均不易改變,但充分理解它們對臨床醫生有重要意義,尤其是矢狀化FJO。
4.1 FJO在預防中的價值
對發現具有上述因素的高危患者應指導其對可能發生的DS進行預防。Cinotti等[9]指出矢狀化FJO和椎體過度活動在DS發生中起著重要作用,兩者對DS的發生具有一定預測價值。Anderson等[45]研究表明,腰椎過伸過屈時椎間不穩定性增加。目前,臨床尚無對矢狀化FJO進行早期干預的方法,因此限制腰椎過度活動成為一種可行方法。馮強等[46]指出通過測量腰椎小關節角度可在滑脫前期及時發現,勸告患者盡量避免從事可能導致脊椎傷殘的活動和工作,對減少、減輕腰椎滑脫有重要意義。
4.2 FJO對手術方案選擇的價值
Miyazaki等[22]在研究FJO與椎管直徑關系時指出,DS患者關節突內聚和椎管狹窄是由關節突的矢狀化所致。Grobler等[8]和O’Rourke等[47]指出,關節突關節形態學的測量對DS減壓后是否需融合有著重要指導作用,認為FJO矢狀化的DS患者當后路減壓去除50%的關節突冠狀直徑時,比FJO冠狀化者丟失的關節面要多,按照“椎弓根到椎弓根”的減壓方式可能導致術后滑脫程度和臨床癥狀加重。Blumenthal等[48]對單純減壓的DS患者術后平均隨訪3.6年,發現FJO與冠狀面夾角> 50°時,其再手術率為39%。劉成等[49]指出在行小關節切除手術時應嚴格掌握指征,使手術在徹底減壓基礎上盡量減少對腰椎后部結構的破壞,當小關節切除部分> 1/2時,應對手術節段進行功能重建。Kleinstueck等[50]對DS患者單純減壓組(56例)和減壓后融合組(157例)進行多元回歸分析,控制混雜因素后顯示融合是影響臨床結果的惟一因素。然而在傳統手術操作中試圖保留一半以上小關節的可能性很小[10],尤其對于DS矢狀化的關節突更為困難。但Dohzono等[51]提出通過顯微鏡輔助單側入路對DS進行微創減壓,減壓側關節突可保留72.8%,對側可保留95.5%,認為微創減壓可明顯減少對關節突的切除,保留后柱結構的完整性,有利于脊柱的術后穩定。因而我們認為,對FJO矢狀化的DS患者,在選擇手術方案時應充分考慮矢狀化FJO在減壓后是否會影響脊柱的穩定性及是否需進一步融合固定,同時顯微鏡下的微創減壓將為DS患者手術治療提供一種新的選擇。
5 存在的問題及展望
對于矢狀化FJO是否會導致退變性腰椎滑脫的發生,理想方法是設計一個包括青少年到中老年各層次人群的大樣本前瞻性研究及長期隨訪來驗證。退變性腰椎滑脫鄰近節段FJO亦表現出明顯矢狀化,進一步研究采取何種措施來干預椎體的滑脫至關重要;另外,如何選擇合理的手術方式以減少退變性腰椎滑脫術后鄰近節段的退變,這些都是困擾臨床醫生且亟待解決的棘手問題。
1955年Newman[1]首次提出椎弓根峽部完整的椎體滑脫是由腰椎關節突關節退變性關節炎導致,稱為退變性椎體滑脫(degenerative spondylolisthesis,DS)。半個多世紀以來,眾多學者[2-5]從生理、生物力學及解剖等方面對DS的病因機制進行了大量研究,認為DS的發生可能與多種因素有關,但確切的致病因素尚不清楚,其中關節突關節方向(facet joint orientation,FJO)是國內外學者最為關注的因素。本文將結合國內外文獻對FJO的概念、測量方法、病因的爭議及臨床意義等方面作一綜述。
1 FJO的概念
FJO是指上、下關節突的關節間隙相對于脊柱矢狀位或冠狀位的走向,這種特殊空間方向允許腰椎產生屈伸、側彎和旋轉活動,同時也對腰椎穩定性的維持起著重要作用。正常腰椎存在生理前凸,由于重力的作用,下腰椎受到向前下方的剪切力,存在向前滑脫的趨勢;而腰椎關節突關節具有對抗向前剪切力的作用,當FJO偏向矢狀位時其對抗能力減弱,引起腰椎滑脫的發生[6]。
文獻常以角度作為FJO的量化指標。Noren等[7]用椎間正中矢狀線與關節間隙前后兩端點連線的夾角度數作為關節突關節角(facet joint angle,FJA)。而Grobler等[8]認為關節突關節間隙的前內側點和后外側點連線與椎體矢狀線的夾角為FJA,該方法是目前國內外學者研究FJA最常用的方法。根據夾角的大小將FJO分為偏向矢狀位或冠狀位,但該角度標準尚未達成統一。Cinotti等[9]定義與冠狀位夾角> 60°時為明顯矢狀化;陳其昕等[10]認為與冠狀位夾角≥52°為矢狀型,≤36°為冠狀型,兩者之間為中間型;而Grobler等[8]和Boden等[11]則以45°為界,< 45°為偏向矢狀位。
2 FJO的影像學研究
2.1 測量設備
隨著影像技術的發展,研究FJO時使用的影像設備也不斷改進。Pathria等[12]首先在腰椎左右斜位X線片上測量FJO,稱為小關節傾斜角,即椎體前后緣皮質中點連線與小關節平行線之間的夾角。陳新軍等[13]指出上、下關節突從上下觀呈平面,因此在X線片上選擇小關節傾斜角來評估小關節的方向更準確。但Kalichman等[14]指出在X線片上觀察小關節形態的敏感性僅為55%,特異性僅為69%。關節突關節是由上、下關節突關節面組成的斜向后外、有一定彎曲率的滑膜關節,在X線斜位片上僅部分FJO與X線投射方向一致。因此用小關節傾斜角描述DS的FJA具有一定局限性。
CT可提供關節突關節的斷層圖像,對骨結構和軟組織有著更高的對比度,能夠在斷層圖像上精確測量FJO、觀察關節突關節形態及退變程度,是觀察關節突關節形態的理想方式[14]。楊賢玉等[15]認為在X線片上關節突關節間隙顯示不清晰,DS患者尤為明顯,如果用CT掃描后進行測量,結果可能會更加準確。Carrera等[16]首先在研究DS和峽部裂性滑脫的病因時運用CT描述關節突關節的形態。許勇等[17]通過CT測量椎體自身固有的骨性結構時,用下終板角描述關節突形態(類似X線片的小關節傾斜角)。Rankine等[18]和荊慧田等[19]在研究DS關節突關節的矢狀化方向與關節突退變性關節炎的關系時均采用CT圖像。
另外,Fujiwara等[20]采用MRI研究關節突關節炎與椎間盤退變的關系時指出,MRI對關節突退變程度評估精確度為CT的94%,增生骨贅、真空現象會影響關節軟骨厚度的精確測量。Dai[21]首次采用MRI研究FJO與DS椎間盤退變的相關性,指出MRI軸位像顯示FJO關節突邊界敏感性雖不及CT掃描,但清晰度完全可滿足研究需求。Miyazaki等[22]研究FJO與椎管容積改變的動態關系時選擇在動態MRI圖像上測量FJA和椎管直徑,認為其可提供更加可靠的信息。但目前尚無研究就CT和MRI測量FJO的差異性進行評估。
2.2 測量層面及方法
雖然關于FJO測量的文獻很多,但研究所選擇的層面及測量方法卻不盡相同。Noren等[7]運用4 mm層厚CT對46例下腰痛患者掃描,選取平行上位椎體下終板的椎間盤中間層面圖像測量FJO,同時指出掃描層面與終板夾角< 2°時可將測量誤差控制在1%以內。Grobler等[8]選擇正常關節突關節5個平面的CT層面作為研究對象,比較關節突前后徑時發現,經過下位椎體后緣且平行上緣終板的CT圖像平面作為測量平面時關節突前后徑最大,認為該層面通過關節突關節的中心,對研究關節突關節形態具有代表性,也是此后眾多研究常用的測量層面[19, 23-26]。鑒于上述測量方法未考慮腰椎小關節前內側偏冠狀位、后外側偏矢狀位的形態結構特點,閆廣輝等[27]提出分別測量前內側和后外側FJA,可精確描述FJO上的改變。
然而,上述研究對FJO的測量均在單層CT圖像上進行,缺乏對FJO的空間描述。Cinotti等[9]認為關節突關節近端方向趨向矢狀位,遠端趨向冠狀位,建議采用平行于滑脫椎體上終板和椎弓根上緣兩個層面,按照Grobler等[8]方法測量角度。目前,對FJO簡單斷層研究已很少,Miyazaki等[22]建議對FJO進行詳細分類和使用更多參數來描述FJO復雜的三維結構。Toyone等[28]認為關節突關節面的走向是一個由近端到遠端的三維立體結構,CT或MRI單層面測量缺乏空間方向描述;他們進一步提出在CT平掃圖像上平行上、下緣終板分別測量關節突頭側和尾側關節角,從水平位、頭尾側方向描述FJO的空間結構。Gao等[29]通過CT多層面重建技術,在經過關節突關節前內側矢狀位上重建關節突關節的二維圖像并進行測量,實現對關節突關節矢狀位方向的觀察。Chung等[24]選擇經過椎體的上終板層面在冠狀位上重建關節突關節,實現對其冠狀位方向的觀察。我們在研究DS病因時結合Toyone等[28]和Gao等[29]方法實現對關節突方向的空間數據描述[30]。退變性腰椎滑脫不單純是椎體前后方向的移位,更是滑脫椎體三維結構的改變,基于CT圖像的關節突關節重建技術有望成為研究關節突的新方法,但該技術尚缺乏科學描述和支持,值得進一步研究。
3 FJO矢狀化的因果爭議
眾多研究表明DS與FJO的矢狀化明顯相關[11, 19, 28, 30-32],但矢狀化FJO是否為DS發生的病因尚存在爭議,即矢狀化方向是關節突關節預先存在的形態學特征,還是關節突關節在應力作用下二次重塑的結果。
3.1 矢狀化FJO是DS的病因
Grobler等[8]在比較腰椎DS患者與腰痛患者FJA時指出,DS患者L4、5椎體FJO明顯矢狀化。Don等[26]在比較DS與峽部裂性滑脫時指出,前者FJO偏向矢狀位,后者偏向冠狀位。楊賢玉等[15]通過研究年齡、性別相匹配DS與正常志愿者的FJO得出,DS患者關節突關節與椎體矢狀面的夾角與對照組相比更偏向矢狀位[(34.93 ± 9.14)° vs (47.22 ± 5.37)°,P< 0.05)]。Boden等[11]亦發現DS患者FJA與正常人FJA有明顯差異,L4、5椎體FJO與冠狀位夾角> 45°以上患者發生DS的可能性是正常人的25倍;另外,滑脫椎體的鄰近節段雖無滑脫跡象,但FJO也明顯矢狀化,因而他們認為FJO的矢狀化改變是DS患者預先存在的形態學特征。韓永珍等[33]在研究正常人腰椎及DS患者腰椎椎間小關節角度時指出,DS的發生首先以腰椎椎間小關節的矢狀位為先決條件,椎間小關節與矢狀面或冠狀面所成角度不隨年齡的變化而改變。Hikata等[34]在分析后路減壓椎間融合術后導致DS鄰近節段退變的原因時指出,鄰近節段FJO偏向矢狀位是鄰近椎體前滑脫的危險因素。Toyone等[28]分別從頭側和尾側兩個層面對DS和腰椎管狹窄患者FJO進行比較分析,得出DS L4、5頭側FJO更加矢狀化(與冠狀位夾角72°),而尾側偏向冠狀位(與冠狀位夾角57°),在非滑脫節段L3、4 FJO亦有類似結果,且與患者年齡及椎間盤退變程度無關,進一步提示DS患者FJO的矢狀化是其形態學特征之一。Dai[21]指出DS患者FJO具有明顯矢狀化和不對稱性,且后者與椎間盤退變程度具有相關性,認為關節突關節形態學異常對于DS具有病因學意義。有限元分析得出,在體重指數、骨盆傾斜角及骶骨傾斜角等因素升高導致剪切力增大時,在過度剪切力作用下,矢狀化FJO是腰椎的一個弱點,難以抵抗椎體前移的應力,進而將矢狀化FJO作為DS發生的預測因素[35]。Schuller等[36]亦認為單純矢狀化FJO不足以導致椎體滑移,還與脊柱骨盆的矢狀位失衡導致向前的剪切力增加有關。生物力學研究表明,250 N的剪切外力即可使椎體向前滑移3.1 mm,導致Ⅰ度DS[37]。因此,在腰椎向前的剪切力增加時,FJO原本就偏向矢狀化的患者發生DS風險可能更大[36]。但目前對DS患者矢狀化FJO的生物學形成原因仍待進一步研究。
3.2 矢狀化FJO是DS的結果
由于無法得知DS患者發病前的FJO情況,因此有學者認為FJO的矢狀化可能是關節突關節退變增生所致。Berlemann等[38]將非DS患者與DS患者進行比較,得出L4、5 FJO矢狀化發生率僅在DS組明顯增高,DS非滑脫節段L3、4 FJA與非DS組比較差異無統計學意義;同時,他們將非DS組按年齡進行分組發現,年齡越大FJO越矢狀化,關節突退變程度越明顯,認為FJO明顯矢狀化是二次重塑的結果。Wang等[25]發現L4、5 FJA與年齡成負相關(r= -0.456),得出與年齡相關的重塑過程是導致FJO矢狀化的原因。Love等[39]亦指出無DS的老年患者與年輕患者比較,前者FJO明顯矢狀化,認為這是關節突退變的結果。Li等[40]通過對57具尸體脊柱研究發現,關節突退變是一常見現象,最早可在15歲時發生,而此時的椎間盤結構正常,同時指出L4、5 的關節突退變最為明顯,并隨著年齡增加而不斷加重。一項大樣本橫斷面研究表明,L4、5 關節突的矢狀化方向與關節突退變的關系密切[41];但Noren等[7]指出此現象在非DS患者中也存在。李永新等[23]將DS患者按關節突關節退變程度分組比較,發現不同退變程度下的FJA差異無顯著性,且滑脫程度與FJA無相關性(r=0.13,P> 0.05),認為DS患者關節突關節的形態變化是腰椎退變的結果而非其病因,其在DS發病過程中及穩定的再重建中起著一定作用。Chaput等[31]認為,目前尚無具有先天性關節突關節矢狀化方向的一組年輕患者在年老時出現DS的縱向研究報道,因而不支持矢狀化FJO是DS的病因假說;同時他們還觀察到,DS患者伴有明顯的關節突肥厚、關節炎、滑膜增生及骨贅形成等現象,認為此類患者FJO的矢狀化改變是椎體滑脫過程中關節突關節在應力作用下所致,矢狀化方向是適應關節突關節病理和生物力學的變化。Adams等[42]指出腰椎關節突關節前1/3承受壓縮應力導致骨質破壞,后2/3承受剪切應力導致骨質增生,關節突關節炎隨著年齡增長可改變關節突關節的形態使其更偏向矢狀位。張繼業等[43]通過動物實驗縱向研究腰椎小關節突加載應力后不同時間點小關節方向的變化,發現小關節后外2/3處骨贅增生較其他部位明顯增多,小關節增生內聚,并指出高應力可引起腰椎小關節退變,小關節方向的矢狀化改變是由小關節退變和重塑所致。
綜上述,我們認為在討論FJO的矢狀化與DS的因果關系時,應考慮關節突關節的退變程度是否會影響關節突關節的形態學特征,這需要一個包括青少年到中老年各層次人群的大樣本前瞻性研究來證實。
4 FJO的臨床意義
Devine等[44]在一篇系統分析中指出,DS發生風險與年齡增長、女性患者和增大的冠狀位FJA(矢狀化FJO)3個高危因素關系密切。雖然這3個因素均不易改變,但充分理解它們對臨床醫生有重要意義,尤其是矢狀化FJO。
4.1 FJO在預防中的價值
對發現具有上述因素的高危患者應指導其對可能發生的DS進行預防。Cinotti等[9]指出矢狀化FJO和椎體過度活動在DS發生中起著重要作用,兩者對DS的發生具有一定預測價值。Anderson等[45]研究表明,腰椎過伸過屈時椎間不穩定性增加。目前,臨床尚無對矢狀化FJO進行早期干預的方法,因此限制腰椎過度活動成為一種可行方法。馮強等[46]指出通過測量腰椎小關節角度可在滑脫前期及時發現,勸告患者盡量避免從事可能導致脊椎傷殘的活動和工作,對減少、減輕腰椎滑脫有重要意義。
4.2 FJO對手術方案選擇的價值
Miyazaki等[22]在研究FJO與椎管直徑關系時指出,DS患者關節突內聚和椎管狹窄是由關節突的矢狀化所致。Grobler等[8]和O’Rourke等[47]指出,關節突關節形態學的測量對DS減壓后是否需融合有著重要指導作用,認為FJO矢狀化的DS患者當后路減壓去除50%的關節突冠狀直徑時,比FJO冠狀化者丟失的關節面要多,按照“椎弓根到椎弓根”的減壓方式可能導致術后滑脫程度和臨床癥狀加重。Blumenthal等[48]對單純減壓的DS患者術后平均隨訪3.6年,發現FJO與冠狀面夾角> 50°時,其再手術率為39%。劉成等[49]指出在行小關節切除手術時應嚴格掌握指征,使手術在徹底減壓基礎上盡量減少對腰椎后部結構的破壞,當小關節切除部分> 1/2時,應對手術節段進行功能重建。Kleinstueck等[50]對DS患者單純減壓組(56例)和減壓后融合組(157例)進行多元回歸分析,控制混雜因素后顯示融合是影響臨床結果的惟一因素。然而在傳統手術操作中試圖保留一半以上小關節的可能性很小[10],尤其對于DS矢狀化的關節突更為困難。但Dohzono等[51]提出通過顯微鏡輔助單側入路對DS進行微創減壓,減壓側關節突可保留72.8%,對側可保留95.5%,認為微創減壓可明顯減少對關節突的切除,保留后柱結構的完整性,有利于脊柱的術后穩定。因而我們認為,對FJO矢狀化的DS患者,在選擇手術方案時應充分考慮矢狀化FJO在減壓后是否會影響脊柱的穩定性及是否需進一步融合固定,同時顯微鏡下的微創減壓將為DS患者手術治療提供一種新的選擇。
5 存在的問題及展望
對于矢狀化FJO是否會導致退變性腰椎滑脫的發生,理想方法是設計一個包括青少年到中老年各層次人群的大樣本前瞻性研究及長期隨訪來驗證。退變性腰椎滑脫鄰近節段FJO亦表現出明顯矢狀化,進一步研究采取何種措施來干預椎體的滑脫至關重要;另外,如何選擇合理的手術方式以減少退變性腰椎滑脫術后鄰近節段的退變,這些都是困擾臨床醫生且亟待解決的棘手問題。