引用本文： 胥鴻達, 劉佳男, 李宏達, 魏冬, 苗軍, 夏群. 腰椎峽部裂滑脫相鄰節段三維瞬時運動特征的在體研究. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(12): 1560-1566. doi: 10.7507/1002-1892.201807026 復制
峽部裂滑脫（isthmic spondylolisthesis，IS）是因腰椎峽部裂缺陷而致椎體相鄰節段產生滑移，成人發病率約為 6%[1]。峽部是連接脊柱上下關節突的樞紐，當其缺損或是破壞時，脊柱后柱穩定性將受到影響[2]。許多學者通過離體或在體研究證實 IS 節段存在過度活動或失穩[3-6]。這種過度活動可能會改變脊柱正常力學傳導，影響相鄰節段椎間運動特征[7]。一些學者對此進行探索[8-12]，但研究結果并不一致或矛盾，峽部裂缺陷對相鄰節段椎間運動影響仍然存在爭議。大多數研究方法僅局限于腰椎矢狀面上屈伸活動的觀測，或采用離體實驗缺乏非生理載荷下的觀測，或非瞬時運動狀態下的觀測，尚無生理載荷下 IS 相鄰節段間三維瞬時運動的研究，即三維空間 6 個自由度運動（6 degree-of-freedom，6DOF）數據。
本課題組采用雙 X 線透視影像系統結合 MRI 或 CT 三維重建技術，對腰椎三維瞬時運動進行了一系列研究[13-16]。本研究測量 L4 IS 患者在前屈后伸、左右旋轉及左右側彎體位轉換過程中，相鄰節段間的三維位移和旋轉角度變化，并與健康志愿者進行比較，以獲取 IS 相鄰節段椎體三維運動特點。
1 資料與方法
1.1 研究對象
1.1.1 患者選擇標準
納入標準：① L4 IS 患者，以不同程度機械性腰痛為主，伴或不伴神經源性間歇性跛行，保守治療 6 個月無效；② 體質量指數 18.5～23.9；③ 骨密度正常（–1<T 值<1）。排除標準：① 既往有脊柱手術病史；② 有 L4 節段以外的滑脫、外傷、脊柱側凸及腫瘤；③ 年齡超過 75 歲；④ 有脊髓疾病、癱瘓、精神病史、肥胖及骨質疏松。2013 年 3 月— 10 月天津醫院脊柱外科收治患者中有 14 例符合選擇標準納入研究，作為研究組。另外招募既往無腰痛癥狀和脊柱疾病史的健康志愿者 15 名，作為對照組。本研究經過天津醫院醫學倫理委員會批準，受試者均簽署知情同意書。
1.1.2 一般資料
研究組：男 7 例，女 7 例；年齡 37～65 歲，平均 53 歲。體質量指數 23±2。骨密度 T 值為 0.7±0.1。滑脫程度按 Meyerding 分度[17]：Ⅰ度 6 例、Ⅱ度 8 例。對照組：男 9 例，女 6 例；年齡 45～60 歲，平均 54 歲。體質量指數 23±3。骨密度 T 值為 0.8±0.2。兩組受試者性別、年齡、體質量指數、骨密度比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.2 腰椎三維模型建立
受試者取平臥位，行 CT 薄層掃描（Siemens 公司，德國）獲取 L3～S1 椎體橫斷面圖像（層厚 0.75 mm，分辨率 512×512 像素）。將所得橫斷面 CT 圖像導入 Efilm 2.1 軟件（Merge Healthcare 公司，美國），轉化為 120 層矢狀面骨性輪廓圖像。再通過 Rhinoceros 4.0 造模軟件（Robert McNeel&Associates 公司，美國）描記每一層矢狀面骨性輪廓圖像，將椎體輪廓數字化；并將各層面矢狀位輪廓線輸入 Rhinoceros 4.0 造模軟件創建 L3～S1 的三維網狀模型，通過對網狀模型表面數字化處理建立 L3～S1 的三維模型[12-16]。
1.3 雙平面 X 線透視
采用 2 臺同型號管球相互垂直放置的 ARCADIS Orbic C 臂 X 線機（Siemens 公司，德國）組成雙熒光透視系統。采集受試者 45° 前屈、最大程度后伸、最大程度左旋-右旋和最大程度左側彎-右側彎時的腰椎圖像。每個采集圖像位置停留約 1 s，以獲得瞬時 X 線雙斜位透視圖像。見圖 1a。
模擬生理載荷下腰椎三維瞬時運動狀態：將透視圖像矯正后導入 Rhinoceros 4.0 造模軟件，模擬透視場景。將每一節段腰椎三維重建模型導入模擬場景，調整每一節段模型的空間位置。按照腰椎解剖結構特點使其投射影像同時與兩個平面腰椎 X 線透視影像完全匹配，實現 L3～S1 椎體二維-三維圖像的轉換。見圖 1b。
圖1
雙 X 線影像透視系統
a. 相互垂直放置的 C 臂 X 線機; b. 通過 Rhinoceros 造模軟件重現腰椎在體活動
Figure1. Dual-X-ray fluoroscopy imaging systema. C-arm X-ray machine perpendicular to each other; b. The virtual reproduction of the in vivo position of the lumbar vertebrae was made in Rhinoceros modeling software
1.4 建立腰椎三維坐標系
在 L3～S1 椎體三維模型幾何中心建立三維坐標系，定義為 x 軸、y 軸、z 軸。x 軸位于冠狀面并指向左側，y 軸位于矢狀面并指向后側，z 軸垂直于 x-y 軸形成的平面并指向頭側。前屈-后伸時沿 x 軸的運動度 α 為主要運動軸（主運動軸），沿 y 軸、z 軸的運動度 β、γ 為耦合運動軸（次運動軸）；左旋-右旋時運動度 γ 為主要運動軸（主運動軸），運動度 α、β 為耦合運動軸（次運動軸）；左側彎-右側彎時運動度 β 為主要運動軸（主運動軸），運動度 α、γ 為耦合運動軸（次運動軸）。見圖 2。
圖2
在椎體幾何中心建立三維坐標系
Figure2.
Establishment of three-dimensional coordinate system in vertebral body geometry center
1.5 腰椎活動體位下三維數據的測量
參照文獻[12-16]方法，通過近側坐標相對于遠側坐標的位置，計算前屈-后伸位、左旋-右旋位、左側彎-右側彎 6 個腰椎活動體位下 L3、 4 和 L5、S1 椎體間的相對位移和旋轉角度（運動度）。
1.6 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 L4 IS 相鄰節段椎體間活動度
2.1.1 L3、 4
對照組 L3、 4 椎體間在前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎時，沿主要運動軸的活動度均較相應耦合運動軸活動度有增大趨勢；而研究組 L3、 4 椎體間這種趨勢消失，主次運動紊亂。兩組前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎姿勢下，沿 y 軸的活動度 β 比較差異無統計學意義（P>0.05）；但沿 x 軸和 z 軸的活動度 α 及 γ 差異均有統計學意義（P<0.05）。見圖 3a。
2.1.2 L5、S1
對照組 L5、S1 椎體間在左旋-右旋和左側彎-右側彎時沿主要運動軸的活動度均較相應耦合運動軸活動度有增大趨勢；而研究組 L5、S1 椎體間這種趨勢消失，其在左旋-右旋和左側彎-右側彎時沿主要運動軸的活動度明顯小于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。對照組 L5、S1 由于椎間小關節方向偏冠狀位，前屈-后伸時沿主要運動軸活動度較相應耦合運動軸活動度變小，但研究組這種趨勢消失，主次運動紊亂；兩組沿主要運動軸的活動度比較差異有統計學意義（P<0.05）。見圖 3b。
圖3
L4 IS 相鄰節段活動度
從左至右分別為前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎 a. L3、 4; b. L5、S1
Figure3. Adjacent segment mobility of L4 ISFrom left to right for flexion-extension, left-right twisting, and left-right bending, respectively a. L3, 4; b. L5, S1
2.2 L4 IS 相鄰節段相對位移
2.2.1 L3、 4
研究組 L3、 4 椎體間在前屈-后伸位時沿 y 軸、左旋-右旋時沿 z 軸、左側彎-右側彎時沿 z 軸的相對位移均顯著大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；其余各體位下沿其余各軸的相對位移兩組間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見圖 4a。
2.2.2 L5、S1
研究組 L5、S1 椎體間在前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎時沿 x、y、z 軸的相對位移與對照組比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見圖 4b。
圖4
L4 IS 相鄰節段相對位移
從左至右分別為前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎 a. L3、 4; b. L5、S1
Figure4. Relative displacement of adjacent segments of L4 ISFrom left to right for flexion-extension, left-right twisting, and left-right bending, respectively a. L3, 4; b. L5, S1
3 討論
探討腰椎發生 IS 后其相鄰節段在體三維瞬時運動特征，對于 IS 手術方式的選擇或融合術后相鄰節段退變的預防有積極意義。但由于技術原因和腰椎解剖結構的復雜性，生理載荷下 IS 相鄰節段 6DOF 數據尚未見報道。本研究采用雙 X 線透視影像系統結合 CT 掃描技術，探索不同體位下（前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎）L4 IS 對相鄰節段在體運動的影響，并與對照組比較。結果發現 L4 IS 導致相鄰節段（L3、 4 和 L5、S1）運動模式異于對照組；滑脫相鄰頭側節段（L3、 4）存在位移失穩，相鄰尾側節段（L5、S1）旋轉角度明顯減小。
3.1 L4 IS 相鄰節段運動模式
腰椎三維運動存在共軛（耦合）特征，即同時發生在同一軸上的平移和旋轉活動，或指在一個軸上的旋轉或平移活動必然伴有另一個軸上的旋轉或平移活動的現象[18]。通常將與外載荷方向相同的脊柱運動稱為主運動，把其他方向的運動稱為耦合運動[19]。主運動伴隨耦合運動極少被深入研究。利用雙平面 X 線透視，Pearcy[20]發現正常人腰椎屈伸和左右側彎運動時，主運動軸活動度均較耦合運動軸大；Shin 等[21]證實左右旋轉時也存在同樣的運動趨勢。本研究結論與其一致，即正常人腰椎（L3、 4 和 L5、S1）各活動姿勢下主要運動軸活動度均大于耦合運動軸，但 L5、S1 屈伸活動時沿冠狀軸（主運動軸）活動度小于矢狀軸和垂直軸（耦合運動軸），這可能與 L5、S1 關節突方向偏冠狀位有關[22]。但本組 L4 IS 患者相鄰節段（L3、 4 和 L5、S1）這種主次運動模式消失，各活動姿勢下其耦合運動呈現一種增大的趨勢，可能與滑脫導致相鄰節段肌肉韌帶等“非對稱性”加強相關[10]。從生物力學觀點來看，增大的耦合運動將改變峽部裂相鄰椎間盤剪切力和張應力，加速退變。許多學者證實 IS 患者相鄰椎間盤退變會導致相應的臨床癥狀[10, 23-24]。這有助于解釋一些峽部裂患者臨床癥狀定位與峽部裂節段不一致的臨床現象[24]。
一些離體實驗證實脊柱后柱損傷不影響側屈活動[8, 25-26]。Goel 等[26]通過尸體研究發現切斷上下關節之間的峽部后，相應節段屈伸和左右旋轉活動度分別增加 33% 和 113%，側屈活動無明顯改變。Mihara 等[8]證實峽部裂相鄰上位椎體也存在相似的運動趨勢。本研究結論與其一致，即峽部裂上位椎體（L3、 4）側屈活動度與對照組相似，同時還發現屈伸和左右旋轉運動時伴隨的側彎活動度也與對照組相似。
3.2 L4 IS 相鄰節段運動范圍
IS 節段位置和形態已經改變，Vialle 等[27]發現與正常人相比，IS 患者擁有更大的腰椎前凸角和骶骨入射角。Lamartina 等[28]發現滑脫患者通過加強肌肉力量維持直立姿勢下重力線位置和水平凝視。這些都可能影響 IS 相鄰節段的運動范圍。
一些研究發現 L5、S1 IS 相鄰上位節段常發生 L4 后滑脫[23-24, 29]，分析可能是 L5 向前滑脫后，L4、 5 節段黃韌帶張應力增加，導致 L4 發生后滑脫[29]。Mihara 等[8]卻認為 L5 前滑脫時峽部裂缺損改變 L4、 5 椎間穩定性，棘突和棘突間韌帶并不能有效地限制 L4、 5 椎間運動，導致過度活動產生后滑脫；并通過小牛脊柱模型證實 L4 IS 相鄰上位節段（L3、 4）在屈伸和旋轉時活動度分別較正常對照組增加 106% 和 120%。利用 CT 重建，Been 等[30]發現與退變滑脫相比，IS 腰椎前凸角更大，機體為維持直立姿勢下的平衡，代償性增加相鄰上位節段椎間盤楔形變角度。本研究結果表明滑脫相鄰頭側節段（L3、 4）存在位移失穩；同時還發現左右側彎時研究組 L3、 4 沿垂直方向的相對位移明顯大于對照組，兩組間沿冠狀軸左右位移無差異，可能與上腰椎關節突方向偏矢狀位，限制其左右活動相關[22]。
L4 IS 對相鄰下位節段的影響鮮有報道，且存在爭議。一些學者認為滑脫將增加尾側節段的活動度[31-32]。Morishita 等[31]采用過伸過屈 X 線片研究 L4、 5 滑脫融合術前后各節段間運動變化，發現術前屈伸活動時尾側節段活動度明顯高于滑脫節段（占整個腰椎活動 29%及 25%）。隨著現代影像技術的不斷進步，另一些學者發現滑脫不會增加尾側節段的活動度，甚至可能限制其正常活動[11, 33-34]。McGregor 等[11]運用動態 MRI 技術、Takayanagi 等[34]運用動態攝影術研究發現，L4、 5 滑脫尾側節段在屈伸運動時角度運動較正常人有減小趨勢。本研究結果也表明了這點，同時發現不同活動姿勢下，滑脫尾側節段活動度存在差異，即屈伸運動時活動度接近對照組，左右旋轉、左右側彎運動時卻小于對照組。
L5、S1 角度運動減小的原因可能為：站立時峽部裂其前后兩部分在重力作用下有向兩側分離的趨勢，必然增加滑脫周圍肌肉韌帶的張力，特別是髂腰韌帶；與退變滑脫相比，IS 關節突方向更趨冠狀位，這些都可能限制 L5、S1 的正常活動[35-36]。另外，本課題組前期發現 L4 IS 節段存在失穩[6]；本次研究發現滑脫頭側節段 L3、 4 也存在位移失穩，L5、S1 活動減少也可能是上位椎體過度活動的機械性補償[6, 37-38]。
3.3 臨床意義
本研究從運動力學的角度發現，不穩定的 IS 缺損不僅改變滑脫節段的穩定性，同時還影響相鄰頭側節段的穩定，但相鄰尾側節段趨于穩定。故對這類患者保守治療無效選擇手術治療時，應根據術中及術前影像檢查判斷峽部裂上位脊柱椎間盤退變程度或椎間穩定性，選擇合適的術式，鞏固腰椎穩定性，減少術后相鄰節段退變的發生，提高手術療效。
綜上述，本研究從腰椎在體學動學角度觀察了 L4 IS 患者相鄰節段間三維運動規律，發現有癥狀 IS 患者滑脫相鄰節段椎體三維運動特點與正常人明顯不同，相鄰頭側椎間運動存在位移失穩，而尾側椎間運動趨于穩定。但本研究也存在如下不足：首先，只研究了術前 IS 患者相鄰節段運動特征，需要進一步對比研究融合術后是否存在運動學差異；其次，只研究了 L4、 5 節段，且本實驗病例采集匹配過程相對復雜耗時，今后將改進實驗設備與技術，擴大樣本量，以期獲得更全面的不同節段 IS 相鄰節段在體運動特性的數據，為臨床 IS 治療方式的選擇和術后相鄰節段退變的預防提供一定理論依據。
峽部裂滑脫（isthmic spondylolisthesis，IS）是因腰椎峽部裂缺陷而致椎體相鄰節段產生滑移，成人發病率約為 6%[1]。峽部是連接脊柱上下關節突的樞紐，當其缺損或是破壞時，脊柱后柱穩定性將受到影響[2]。許多學者通過離體或在體研究證實 IS 節段存在過度活動或失穩[3-6]。這種過度活動可能會改變脊柱正常力學傳導，影響相鄰節段椎間運動特征[7]。一些學者對此進行探索[8-12]，但研究結果并不一致或矛盾，峽部裂缺陷對相鄰節段椎間運動影響仍然存在爭議。大多數研究方法僅局限于腰椎矢狀面上屈伸活動的觀測，或采用離體實驗缺乏非生理載荷下的觀測，或非瞬時運動狀態下的觀測，尚無生理載荷下 IS 相鄰節段間三維瞬時運動的研究，即三維空間 6 個自由度運動（6 degree-of-freedom，6DOF）數據。
本課題組采用雙 X 線透視影像系統結合 MRI 或 CT 三維重建技術，對腰椎三維瞬時運動進行了一系列研究[13-16]。本研究測量 L4 IS 患者在前屈后伸、左右旋轉及左右側彎體位轉換過程中，相鄰節段間的三維位移和旋轉角度變化，并與健康志愿者進行比較，以獲取 IS 相鄰節段椎體三維運動特點。
1 資料與方法
1.1 研究對象
1.1.1 患者選擇標準
納入標準：① L4 IS 患者，以不同程度機械性腰痛為主，伴或不伴神經源性間歇性跛行，保守治療 6 個月無效；② 體質量指數 18.5～23.9；③ 骨密度正常（–1<T 值<1）。排除標準：① 既往有脊柱手術病史；② 有 L4 節段以外的滑脫、外傷、脊柱側凸及腫瘤；③ 年齡超過 75 歲；④ 有脊髓疾病、癱瘓、精神病史、肥胖及骨質疏松。2013 年 3 月— 10 月天津醫院脊柱外科收治患者中有 14 例符合選擇標準納入研究，作為研究組。另外招募既往無腰痛癥狀和脊柱疾病史的健康志愿者 15 名，作為對照組。本研究經過天津醫院醫學倫理委員會批準，受試者均簽署知情同意書。
1.1.2 一般資料
研究組：男 7 例，女 7 例；年齡 37～65 歲，平均 53 歲。體質量指數 23±2。骨密度 T 值為 0.7±0.1。滑脫程度按 Meyerding 分度[17]：Ⅰ度 6 例、Ⅱ度 8 例。對照組：男 9 例，女 6 例；年齡 45～60 歲，平均 54 歲。體質量指數 23±3。骨密度 T 值為 0.8±0.2。兩組受試者性別、年齡、體質量指數、骨密度比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.2 腰椎三維模型建立
受試者取平臥位，行 CT 薄層掃描（Siemens 公司，德國）獲取 L3～S1 椎體橫斷面圖像（層厚 0.75 mm，分辨率 512×512 像素）。將所得橫斷面 CT 圖像導入 Efilm 2.1 軟件（Merge Healthcare 公司，美國），轉化為 120 層矢狀面骨性輪廓圖像。再通過 Rhinoceros 4.0 造模軟件（Robert McNeel&Associates 公司，美國）描記每一層矢狀面骨性輪廓圖像，將椎體輪廓數字化；并將各層面矢狀位輪廓線輸入 Rhinoceros 4.0 造模軟件創建 L3～S1 的三維網狀模型，通過對網狀模型表面數字化處理建立 L3～S1 的三維模型[12-16]。
1.3 雙平面 X 線透視
采用 2 臺同型號管球相互垂直放置的 ARCADIS Orbic C 臂 X 線機（Siemens 公司，德國）組成雙熒光透視系統。采集受試者 45° 前屈、最大程度后伸、最大程度左旋-右旋和最大程度左側彎-右側彎時的腰椎圖像。每個采集圖像位置停留約 1 s，以獲得瞬時 X 線雙斜位透視圖像。見圖 1a。
模擬生理載荷下腰椎三維瞬時運動狀態：將透視圖像矯正后導入 Rhinoceros 4.0 造模軟件，模擬透視場景。將每一節段腰椎三維重建模型導入模擬場景，調整每一節段模型的空間位置。按照腰椎解剖結構特點使其投射影像同時與兩個平面腰椎 X 線透視影像完全匹配，實現 L3～S1 椎體二維-三維圖像的轉換。見圖 1b。
圖1
雙 X 線影像透視系統
a. 相互垂直放置的 C 臂 X 線機; b. 通過 Rhinoceros 造模軟件重現腰椎在體活動
Figure1. Dual-X-ray fluoroscopy imaging systema. C-arm X-ray machine perpendicular to each other; b. The virtual reproduction of the in vivo position of the lumbar vertebrae was made in Rhinoceros modeling software
1.4 建立腰椎三維坐標系
在 L3～S1 椎體三維模型幾何中心建立三維坐標系，定義為 x 軸、y 軸、z 軸。x 軸位于冠狀面并指向左側，y 軸位于矢狀面并指向后側，z 軸垂直于 x-y 軸形成的平面并指向頭側。前屈-后伸時沿 x 軸的運動度 α 為主要運動軸（主運動軸），沿 y 軸、z 軸的運動度 β、γ 為耦合運動軸（次運動軸）；左旋-右旋時運動度 γ 為主要運動軸（主運動軸），運動度 α、β 為耦合運動軸（次運動軸）；左側彎-右側彎時運動度 β 為主要運動軸（主運動軸），運動度 α、γ 為耦合運動軸（次運動軸）。見圖 2。
圖2
在椎體幾何中心建立三維坐標系
Figure2.
Establishment of three-dimensional coordinate system in vertebral body geometry center
1.5 腰椎活動體位下三維數據的測量
參照文獻[12-16]方法，通過近側坐標相對于遠側坐標的位置，計算前屈-后伸位、左旋-右旋位、左側彎-右側彎 6 個腰椎活動體位下 L3、 4 和 L5、S1 椎體間的相對位移和旋轉角度（運動度）。
1.6 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 L4 IS 相鄰節段椎體間活動度
2.1.1 L3、 4
對照組 L3、 4 椎體間在前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎時，沿主要運動軸的活動度均較相應耦合運動軸活動度有增大趨勢；而研究組 L3、 4 椎體間這種趨勢消失，主次運動紊亂。兩組前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎姿勢下，沿 y 軸的活動度 β 比較差異無統計學意義（P>0.05）；但沿 x 軸和 z 軸的活動度 α 及 γ 差異均有統計學意義（P<0.05）。見圖 3a。
2.1.2 L5、S1
對照組 L5、S1 椎體間在左旋-右旋和左側彎-右側彎時沿主要運動軸的活動度均較相應耦合運動軸活動度有增大趨勢；而研究組 L5、S1 椎體間這種趨勢消失，其在左旋-右旋和左側彎-右側彎時沿主要運動軸的活動度明顯小于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。對照組 L5、S1 由于椎間小關節方向偏冠狀位，前屈-后伸時沿主要運動軸活動度較相應耦合運動軸活動度變小，但研究組這種趨勢消失，主次運動紊亂；兩組沿主要運動軸的活動度比較差異有統計學意義（P<0.05）。見圖 3b。
圖3
L4 IS 相鄰節段活動度
從左至右分別為前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎 a. L3、 4; b. L5、S1
Figure3. Adjacent segment mobility of L4 ISFrom left to right for flexion-extension, left-right twisting, and left-right bending, respectively a. L3, 4; b. L5, S1
2.2 L4 IS 相鄰節段相對位移
2.2.1 L3、 4
研究組 L3、 4 椎體間在前屈-后伸位時沿 y 軸、左旋-右旋時沿 z 軸、左側彎-右側彎時沿 z 軸的相對位移均顯著大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；其余各體位下沿其余各軸的相對位移兩組間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見圖 4a。
2.2.2 L5、S1
研究組 L5、S1 椎體間在前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎時沿 x、y、z 軸的相對位移與對照組比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見圖 4b。
圖4
L4 IS 相鄰節段相對位移
從左至右分別為前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎 a. L3、 4; b. L5、S1
Figure4. Relative displacement of adjacent segments of L4 ISFrom left to right for flexion-extension, left-right twisting, and left-right bending, respectively a. L3, 4; b. L5, S1
3 討論
探討腰椎發生 IS 后其相鄰節段在體三維瞬時運動特征，對于 IS 手術方式的選擇或融合術后相鄰節段退變的預防有積極意義。但由于技術原因和腰椎解剖結構的復雜性，生理載荷下 IS 相鄰節段 6DOF 數據尚未見報道。本研究采用雙 X 線透視影像系統結合 CT 掃描技術，探索不同體位下（前屈-后伸、左旋-右旋和左側彎-右側彎）L4 IS 對相鄰節段在體運動的影響，并與對照組比較。結果發現 L4 IS 導致相鄰節段（L3、 4 和 L5、S1）運動模式異于對照組；滑脫相鄰頭側節段（L3、 4）存在位移失穩，相鄰尾側節段（L5、S1）旋轉角度明顯減小。
3.1 L4 IS 相鄰節段運動模式
腰椎三維運動存在共軛（耦合）特征，即同時發生在同一軸上的平移和旋轉活動，或指在一個軸上的旋轉或平移活動必然伴有另一個軸上的旋轉或平移活動的現象[18]。通常將與外載荷方向相同的脊柱運動稱為主運動，把其他方向的運動稱為耦合運動[19]。主運動伴隨耦合運動極少被深入研究。利用雙平面 X 線透視，Pearcy[20]發現正常人腰椎屈伸和左右側彎運動時，主運動軸活動度均較耦合運動軸大；Shin 等[21]證實左右旋轉時也存在同樣的運動趨勢。本研究結論與其一致，即正常人腰椎（L3、 4 和 L5、S1）各活動姿勢下主要運動軸活動度均大于耦合運動軸，但 L5、S1 屈伸活動時沿冠狀軸（主運動軸）活動度小于矢狀軸和垂直軸（耦合運動軸），這可能與 L5、S1 關節突方向偏冠狀位有關[22]。但本組 L4 IS 患者相鄰節段（L3、 4 和 L5、S1）這種主次運動模式消失，各活動姿勢下其耦合運動呈現一種增大的趨勢，可能與滑脫導致相鄰節段肌肉韌帶等“非對稱性”加強相關[10]。從生物力學觀點來看，增大的耦合運動將改變峽部裂相鄰椎間盤剪切力和張應力，加速退變。許多學者證實 IS 患者相鄰椎間盤退變會導致相應的臨床癥狀[10, 23-24]。這有助于解釋一些峽部裂患者臨床癥狀定位與峽部裂節段不一致的臨床現象[24]。
一些離體實驗證實脊柱后柱損傷不影響側屈活動[8, 25-26]。Goel 等[26]通過尸體研究發現切斷上下關節之間的峽部后，相應節段屈伸和左右旋轉活動度分別增加 33% 和 113%，側屈活動無明顯改變。Mihara 等[8]證實峽部裂相鄰上位椎體也存在相似的運動趨勢。本研究結論與其一致，即峽部裂上位椎體（L3、 4）側屈活動度與對照組相似，同時還發現屈伸和左右旋轉運動時伴隨的側彎活動度也與對照組相似。
3.2 L4 IS 相鄰節段運動范圍
IS 節段位置和形態已經改變，Vialle 等[27]發現與正常人相比，IS 患者擁有更大的腰椎前凸角和骶骨入射角。Lamartina 等[28]發現滑脫患者通過加強肌肉力量維持直立姿勢下重力線位置和水平凝視。這些都可能影響 IS 相鄰節段的運動范圍。
一些研究發現 L5、S1 IS 相鄰上位節段常發生 L4 后滑脫[23-24, 29]，分析可能是 L5 向前滑脫后，L4、 5 節段黃韌帶張應力增加，導致 L4 發生后滑脫[29]。Mihara 等[8]卻認為 L5 前滑脫時峽部裂缺損改變 L4、 5 椎間穩定性，棘突和棘突間韌帶并不能有效地限制 L4、 5 椎間運動，導致過度活動產生后滑脫；并通過小牛脊柱模型證實 L4 IS 相鄰上位節段（L3、 4）在屈伸和旋轉時活動度分別較正常對照組增加 106% 和 120%。利用 CT 重建，Been 等[30]發現與退變滑脫相比，IS 腰椎前凸角更大，機體為維持直立姿勢下的平衡，代償性增加相鄰上位節段椎間盤楔形變角度。本研究結果表明滑脫相鄰頭側節段（L3、 4）存在位移失穩；同時還發現左右側彎時研究組 L3、 4 沿垂直方向的相對位移明顯大于對照組，兩組間沿冠狀軸左右位移無差異，可能與上腰椎關節突方向偏矢狀位，限制其左右活動相關[22]。
L4 IS 對相鄰下位節段的影響鮮有報道，且存在爭議。一些學者認為滑脫將增加尾側節段的活動度[31-32]。Morishita 等[31]采用過伸過屈 X 線片研究 L4、 5 滑脫融合術前后各節段間運動變化，發現術前屈伸活動時尾側節段活動度明顯高于滑脫節段（占整個腰椎活動 29%及 25%）。隨著現代影像技術的不斷進步，另一些學者發現滑脫不會增加尾側節段的活動度，甚至可能限制其正常活動[11, 33-34]。McGregor 等[11]運用動態 MRI 技術、Takayanagi 等[34]運用動態攝影術研究發現，L4、 5 滑脫尾側節段在屈伸運動時角度運動較正常人有減小趨勢。本研究結果也表明了這點，同時發現不同活動姿勢下，滑脫尾側節段活動度存在差異，即屈伸運動時活動度接近對照組，左右旋轉、左右側彎運動時卻小于對照組。
L5、S1 角度運動減小的原因可能為：站立時峽部裂其前后兩部分在重力作用下有向兩側分離的趨勢，必然增加滑脫周圍肌肉韌帶的張力，特別是髂腰韌帶；與退變滑脫相比，IS 關節突方向更趨冠狀位，這些都可能限制 L5、S1 的正常活動[35-36]。另外，本課題組前期發現 L4 IS 節段存在失穩[6]；本次研究發現滑脫頭側節段 L3、 4 也存在位移失穩，L5、S1 活動減少也可能是上位椎體過度活動的機械性補償[6, 37-38]。
3.3 臨床意義
本研究從運動力學的角度發現，不穩定的 IS 缺損不僅改變滑脫節段的穩定性，同時還影響相鄰頭側節段的穩定，但相鄰尾側節段趨于穩定。故對這類患者保守治療無效選擇手術治療時，應根據術中及術前影像檢查判斷峽部裂上位脊柱椎間盤退變程度或椎間穩定性，選擇合適的術式，鞏固腰椎穩定性，減少術后相鄰節段退變的發生，提高手術療效。
綜上述，本研究從腰椎在體學動學角度觀察了 L4 IS 患者相鄰節段間三維運動規律，發現有癥狀 IS 患者滑脫相鄰節段椎體三維運動特點與正常人明顯不同，相鄰頭側椎間運動存在位移失穩，而尾側椎間運動趨于穩定。但本研究也存在如下不足：首先，只研究了術前 IS 患者相鄰節段運動特征，需要進一步對比研究融合術后是否存在運動學差異；其次，只研究了 L4、 5 節段，且本實驗病例采集匹配過程相對復雜耗時，今后將改進實驗設備與技術，擴大樣本量，以期獲得更全面的不同節段 IS 相鄰節段在體運動特性的數據，為臨床 IS 治療方式的選擇和術后相鄰節段退變的預防提供一定理論依據。
