引用本文: 周思宇, 孫卓然, 李危石. 矢狀位平衡影像學評價之爭議與現狀. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(11): 1365-1370. doi: 10.7507/1002-1892.201808080 復制
人類是目前唯一的直立兩足靈長類動物。我們的祖先在開始直立行走之后,其脊柱逐漸演變為現在的 S 形曲線,有著與站立體位密切相關的頸、胸、腰、骶 4 個矢狀位彎曲。而脊柱、骨盆與下肢之間相互協作,能夠幫助人們在站立時維持較小的能量消耗,減輕了重力對于關節、肌肉及韌帶的影響。
在過去的 10 年中,矢狀位平衡在脊柱外科疾病中的重要價值得到廣泛認可[1]。學者們也提出了很多評估矢狀位序列的方法,如影像學、圖像分析、脊柱外觀等。其中,影像學測量矢狀位參數是最常用且有效的。隨著對矢狀位平衡研究的深入,研究者們也提出了很多分歧,如整體平衡與局部平衡的側重,新舊參數的應用及價值,矯形手術方案的制定等。本文就矢狀位平衡影像學評價目前的爭議熱點展開綜述,旨在為臨床實踐與科研提供參考。
1 脊柱矢狀位整體平衡的評價
1.1 脊柱矢狀軸(sagittal vertical axis,SVA)
SVA 定義為經 C7 椎體中心所作的鉛垂線與 S1 后上緣的水平距離。若鉛垂線位于 S1 后上緣前方則為正值,反之為負值。
1.1.1 應用與發展
SVA 是目前最常用的用于評價脊柱整體矢狀位平衡的影像學參數,最早在 Jackson 等[2]的研究中被提及。Glassman 等[3]通過成人脊柱畸形(adult spinal deformity,ASD)患者的大樣本研究提出,矢狀位平衡與患者的健康狀態[Oswestry 功能障礙指數(ODI)、健康調查簡表(SF-12)評分、脊柱側凸研究會調查問卷(SRS-22)評分]最為相關;他們還發現即使輕度的矢狀位失衡也會影響患者的預后,患者的生活質量與矢狀位失衡的進展成負相關[4]。這使得研究者們將研究方向從脊柱的冠狀位轉向了矢狀位。
緊隨其后,很多學者的研究進一步證明了矢狀位平衡在脊柱外科臨床決策中的重要價值。Mac-Thiong 等[5]的前瞻性研究顯示 SVA 與 ASD 患者的 ODI 評分顯著相關,并探討了 C7 鉛垂線與重力線之間的關系。Lafage 等[6]的研究也證實了 SVA 與 ASD 患者生活質量之間的相關性。Schwab 等[7]對 492 例 ASD 患者的生活質量及影像學參數進行 Pearson 相關分析后提出,SVA 是與患者功能障礙相關性最高的參數之一。此外,學者們還進一步提出,脊柱矯形手術應以達到術后 SVA<5 cm 為目標之一[8-9]。
但 SVA 的臨床價值不僅局限于ASD患者。Radovanovic 等[10]對 84 例退變性腰椎滑脫患者術后 3 年隨訪發現,與 SVA<5 cm 的患者相比,SVA>5 cm 患者的 ODI 評分、疼痛視覺模擬評分(VAS)和生活質量評分明顯較差。Dohzono 等[11]報道腰椎管狹窄癥患者的矢狀位平衡與手術前后的癥狀評分有關,SVA 失衡患者腰腿痛 VAS 評分高于平衡者。Lee 等[12]對韓國人群中腰椎管狹窄癥患者的研究結果也顯示,SVA 與患者術后 ODI 評分和 VAS 評分相關。
SVA 的優點是測量簡單直觀,而且它是一個經典參數,在臨床中應用廣泛,已有很多研究證明其與患者術前、術后生活質量以及功能評分相關。
1.1.2 局限性與爭議
作為一個經典參數,SVA 也存在一些局限。首先,SVA 僅能體現整體情況,不能反映局部平衡和代償機制,如一些患者雖能維持 SVA<5 cm,但需要過度減小胸椎后凸和后傾骨盆等來代償,其臨床癥狀較重[13]。其次,大多數研究采用 SVA>5 cm 為判斷矢狀位失衡的標準,但李危石等[14]和馬清偉等[15]對退變性側彎的老年人群研究后發現,老年人通常能耐受輕度的矢狀位失衡,所以對于老年患者,可能用更高的 SVA 臨界值(SVA>8 cm)來判定矢狀位失衡更為合適。再者,SVA 其實并非重力線[16],我國學者提出可用肺門作為軀干重心,評估強直性脊柱炎胸腰段后凸畸形患者的矢狀位平衡和矯形設計,因為這些患者的 C7 鉛垂線總是位于軀干重心之前[17]。
缺點:① 僅能體現整體情況。② 一些嚴重脊柱畸形的患者,無法完成測量 SVA 需要的體位,無法獲得準確的 SVA 評價[18]。③ 是一個距離參數,在圖像校準時可能會有誤差。④ 由于個體差異,按 SVA 的絕對值來進行分析,理論上缺乏準確性。⑤ 并不等于重力線。
1.1.3 如何合理運用
方式一,在應用 SVA 的同時,結合局部矢狀位平衡參數,如腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL)、胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK)、骨盆傾斜角(pelvic tilt,PT)、骶骨傾斜角(sacral slope,SS)等。如對于老年人而言,LL-TK>0° 提示局部平衡良好[19];正常情況下 SS 大于 PT,即 SS>50%骨盆入射角(pelvic incidence,PI),這也是輔助判斷矢狀位平衡的一個方式[20-21]。方式二,使用以 T1 骨盆角(T1 pelvic angle,TPA)為代表的包含軀干傾斜和骨盆代償兩方面信息的參數。
1.2 TPA
TPA 定義為 T1 椎體中心和股骨頭中心連線,與股骨頭中心和骶骨上終板中點連線形成的夾角,從幾何學關系可知,TPA=T1 脊柱骨盆傾斜角 ( T1 spino-pelvic inclination, T1SPI)+PT。
1.2.1 應用與發展
TPA 是由 Protopsaltis 等[22]提出反映脊柱整體平衡的參數,正常值約為 11.9°[23],其綜合了軀干傾斜和骨盆旋轉兩方面的因素。此外,TPA 還與 LL、PT、SVA、PI 等有顯著相關性。Protopsaltis 等通過他們的多中心前瞻性研究得出,TPA 與 ASD 患者生活質量顯著相關,并通過線性回歸得出與最低功能障礙 ODI 為 20 分相關的臨界 TPA 為 14°,建議以此為矯形手術目標[22]。
在 Protopsaltis 等提出 TPA 的概念后,研究者們也圍繞著該參數開展了更多更深入的研究。Ryan 等[24]提出可以用 TPA 對患者進行分型,較之 SRS-Schwab 分型更加準確,他們推薦 TPA 10° 為手術目標。一項針對 656 例日本老年志愿者的調查顯示,TPA 與年齡、性別及種族有關,TPA 與志愿者的健康相關生活質量(health related quality of life,HRQOL)有顯著性相關[25]。Banno 等[26]對 76 例 ASD 術后患者進行 2 年隨訪發現,TPA 與術后 ODI 顯著相關,且其相關性強于 SVA,并提出針對日本人群,TPA 的目標值應為 20°。
我國亦有學者開展了關于 TPA 的研究,Qiao 等[27]對 92 例 ASD 患者進行回顧性研究后認為,TPA 不僅與患者術后的矢狀位參數、HRQOL 相關,還與經椎弓根截骨術(pedicle subtraction osteotomy,PSO)的截骨角度顯著相關,SVA 雖然也與 HRQOL 有關,但與 PSO 截骨角度無關。Yang 等[28]研究了 TPA 在非特異性下腰痛患者中的應用,發現 TPA 與年齡、LL、PT、T1SPI、SVA 以及腰痛評分有關,證實了其在評估非特異性下腰痛患者矢狀位平衡時的價值。
優點:① 是角度參數,能夠避免圖像校準偏移,而且測量可靠性較高[28];② 綜合了 PT 和 SVA 的信息;③ 受站立時的調節機制如骨盆旋轉、膝關節彎曲等影響較小,攝片時無需患者保持伸膝狀態[22];④ 對于站立時需要拐杖等支撐物或只能坐著的患者,也能測量 TPA,其受支撐物及體位影響較小[22]。
1.2.2 局限性
目前關于矯形手術中的目標 TPA 值尚處于爭論之中[22, 24, 26]。不同種族可能對于 TPA 值有不同的耐受性[25]。而且由于 TPA 包含骨盆傾斜和軀干傾斜的特點,其會受未融合節段的影響,導致它在手術中不容易控制,因此我們很難預測術后的 TPA 值。如何通過術前參數預測術后 TPA,這是以后需要研究的問題。
缺點:目前尚無公認適用于指導矯形手術的 TPA 值;且術后 TPA 值不容易預測。另一方面,高 PT 者與低 PT 者可以表現為同樣的 TPA 值,但這兩者可能并不相同,在應用 TPA 時需要注意[29]。
1.3 整體傾斜角(global tilt,GT)
GT 定義為從 C7 椎體中心到骶骨平臺中點連線,與股骨頭中心到骶骨平臺中點連線形成的夾角。
GT 與 TPA 類似,是反映脊柱整體平衡的參數,也包含了脊柱序列和骨盆代償兩方面信息。一項研究通過比較患者兩種不同站位后發現[30],與 PT、SVA 和 TPA 比較,GT 受患者體位影響最小。Obeid 等[31]則報道 GT 與患者脊柱矢狀位序列紊亂的相關性最高,Banno 等[25]的研究也證實 GT 與生活質量評分相關。
優點:① 受體位變化影響可能比 TPA 更小;② 受股骨頭位置誤差影響更小。缺點:① 與 TPA 類似,在手術中難以預測和控制;② 尚缺少用 GT 來衡量中國人群矢狀位平衡可行性的相關研究。
1.4 整體矢狀軸(global sagittal axis,GSA)
GSA 定義為從 C7 椎體中心到股骨髁中點連線,與股骨髁中點到 S1 上終板連線的夾角。
GSA 是最近由 Diebo 等[32]提出的綜合性參數,其能反映脊柱、骨盆以及下肢代償三方面信息。所以 GSA 特別適用于評估:① 嚴重脊柱畸形,骨盆后旋代償達到極限,需要啟動下肢代償者;② 骨盆后旋代償機制障礙者。
在 Diebo 等提出 GSA 之后,Ferrero 等[33]的研究證實了矢狀位失衡患者下肢代償的確會對生活質量產生影響。Day 等[34]的研究也表明 GSA 能衡量 ASD 患者畸形程度,其與 SVA 明顯相關。
優點:① 綜合了軀干、骨盆和下肢三方面的信息,相比測量多個參數綜合考量而言,GSA 更加簡便、直觀;② 相較于 SVA、PT、TPA、LL 等參數而言,其與患者生活質量的關系可能更顯著。但作為一個新參數,GSA 在臨床中的應用還有待更多研究來證實。
2 骨盆-脊柱矢狀位序列的重要作用
2.1 以 PI 為核心的參數系統及其臨床應用
骨盆不僅是承載脊柱的基座,也是其與下肢連接的橋梁,在機體矢狀位平衡的調節中起重要的作用。
2.1.1 PI 及骨盆-脊柱擬合關系
PI 定義為經 S1 上終板中點作一條垂直于終板的線,與經 S1 上終板的中心和股骨頭中心作的另一條直線之間的夾角。
PI 反映了骶骨終板與股骨頭的相對位置,在骨骼發育成熟之后,它即保持不變[16],是脊柱矯形手術中最重要的參數依據。骨盆-脊柱矢狀位序列的線性擬合關系也是制定矯形目標的基礎,國外學者用線性回歸預測正常青年白種人群 LL=PI+9°[35];我國學者孫卓然等[36]報道,此公式并不適合中國人,正常青年國人以 LL=0.6×PI+20° 來預測更為合適;但對于中國中老年人群,馬清偉等[37]報道因為中老年人 TK 大于年輕人,且 TK 與 LL 相關性較強,應使用 LL=0.6×PI+0.4×TK+10° 來預測理想的 LL 值。另一方面,PI 參與了某些脊柱疾病的發病機制,高 PI 與峽部裂性腰椎滑脫、青少年特發性脊柱側彎相關,而低 PI 則與慢性腰痛相關[38-40]。
2.1.2 LL 與脊柱矯形策略
LL 定義為 L1 椎體上終板和 S1 椎體上終板之間的夾角。以過腰椎前凸角頂點的水平線為界,可將 LL 分為上腰彎和下腰彎。下腰彎等于 SS,而上腰彎多不受脊柱形態的影響,為恒定的常數,約為 20°[41]。
LL 是反映腰椎平衡的一個重要參數,很多脊柱外科疾病都伴隨著 LL 的丟失,Kepler 等[42]報道 LL 減低與更差的腰腿痛 VAS 評分相關。所以,根據患者的 PI 重建理想的 LL,是手術恢復矢狀位平衡的關鍵步驟。有研究顯示手術重建合適的 LL 能夠提高患者生活質量,減低相鄰節段退變的發生率,降低交界性后凸發生率[8, 43-45]。Schwab 等[46]建議將 PI-LL=±9° 作為矯形目標,這也是目前使用最廣泛的矯形目標。但我國學者李危石等[14]研究發現,對于中國老年退變性側凸人群,可能用 PI-LL=15~28° 作為矯形目標更為合適。Sun 等[47]和 Zhang 等[48]的研究也得出了類似結論,即對于中國退變性側凸人群用 PI-LL=10~20° 來指導矯形能獲得更好療效。
2.1.3 脊柱骶骨角(spino-sacral angle,SSA)
SSA 定義為 C7 中點至骶骨平臺中點連線與骶骨平臺所成的角度[49]。其正常值范圍(135±7.8)°[50],Roussouly 等[49]提出在正常人群中 SSA=0.96×SS+97°。SSA 反映了整個脊柱的后凸情況。
目前有很多研究探討了 SSA 在脊柱后凸類疾病中的應用。Debarge 等[51]報道 SSA 能更好地評估強直性脊柱炎患者的后凸矯正程度及效果;Bourghli 等[52]對峽部裂型腰椎滑脫患者進行術后隨訪發現,SSA 與患者臨床預后顯著相關。
2.1.4 小結
優點:①PI 是一個較穩定的參數;② 以 PI 為核心的參數系統之間有顯著的線性關系,手術矯正時能夠通過公式預測術后變化,可控性較強;③ 與患者臨床預后有顯著關系。
2.2 局限與爭議
首先,骨盆-脊柱矢狀位序列受到種族因素影響,中西方人群的參數及擬合關系并不相同,基于西方人群的手術目標并不適用于我國人群[36, 47-48]。其次,站位和坐位的骨盆-脊柱矢狀位序列并不相同,而目前的研究多著眼于站立位的序列結果,這可能對臨床應用產生影響[53-54]。再者,在成年人群中,PI 受到骶髂關節的影響,可能也會發生變化[55-56]。
缺點:① 現在已有文獻[55-56]對 PI 的穩定性提出質疑;② 需要確定骶骨終板位置,不適合于 S1 終板顯示不清的患者(如部分高度脊椎滑脫或脊柱術后的患者)。
2.3 解決方式
重建患者的矢狀位序列要考慮到年齡、種族、體位等諸多因素的影響,針對不同患者制定更加個性化的矯形目標。
3 結語
矢狀位平衡關系著患者生活質量[5]。在脊柱矯形手術中,重建患者的矢狀位平衡是最重要的手術目標之一。了解患者矢狀位局部和整體平衡情況,既能幫助評估疾病的嚴重程度,又能為手術方案的制定提供參考。目前各種評價矢狀位序列與平衡的參數均有優點與局限性,如何充分利用各參數的優勢,進行整合,從而建立患者個體化的矢狀位平衡與重建方案,是將來研究的方向。
人類是目前唯一的直立兩足靈長類動物。我們的祖先在開始直立行走之后,其脊柱逐漸演變為現在的 S 形曲線,有著與站立體位密切相關的頸、胸、腰、骶 4 個矢狀位彎曲。而脊柱、骨盆與下肢之間相互協作,能夠幫助人們在站立時維持較小的能量消耗,減輕了重力對于關節、肌肉及韌帶的影響。
在過去的 10 年中,矢狀位平衡在脊柱外科疾病中的重要價值得到廣泛認可[1]。學者們也提出了很多評估矢狀位序列的方法,如影像學、圖像分析、脊柱外觀等。其中,影像學測量矢狀位參數是最常用且有效的。隨著對矢狀位平衡研究的深入,研究者們也提出了很多分歧,如整體平衡與局部平衡的側重,新舊參數的應用及價值,矯形手術方案的制定等。本文就矢狀位平衡影像學評價目前的爭議熱點展開綜述,旨在為臨床實踐與科研提供參考。
1 脊柱矢狀位整體平衡的評價
1.1 脊柱矢狀軸(sagittal vertical axis,SVA)
SVA 定義為經 C7 椎體中心所作的鉛垂線與 S1 后上緣的水平距離。若鉛垂線位于 S1 后上緣前方則為正值,反之為負值。
1.1.1 應用與發展
SVA 是目前最常用的用于評價脊柱整體矢狀位平衡的影像學參數,最早在 Jackson 等[2]的研究中被提及。Glassman 等[3]通過成人脊柱畸形(adult spinal deformity,ASD)患者的大樣本研究提出,矢狀位平衡與患者的健康狀態[Oswestry 功能障礙指數(ODI)、健康調查簡表(SF-12)評分、脊柱側凸研究會調查問卷(SRS-22)評分]最為相關;他們還發現即使輕度的矢狀位失衡也會影響患者的預后,患者的生活質量與矢狀位失衡的進展成負相關[4]。這使得研究者們將研究方向從脊柱的冠狀位轉向了矢狀位。
緊隨其后,很多學者的研究進一步證明了矢狀位平衡在脊柱外科臨床決策中的重要價值。Mac-Thiong 等[5]的前瞻性研究顯示 SVA 與 ASD 患者的 ODI 評分顯著相關,并探討了 C7 鉛垂線與重力線之間的關系。Lafage 等[6]的研究也證實了 SVA 與 ASD 患者生活質量之間的相關性。Schwab 等[7]對 492 例 ASD 患者的生活質量及影像學參數進行 Pearson 相關分析后提出,SVA 是與患者功能障礙相關性最高的參數之一。此外,學者們還進一步提出,脊柱矯形手術應以達到術后 SVA<5 cm 為目標之一[8-9]。
但 SVA 的臨床價值不僅局限于ASD患者。Radovanovic 等[10]對 84 例退變性腰椎滑脫患者術后 3 年隨訪發現,與 SVA<5 cm 的患者相比,SVA>5 cm 患者的 ODI 評分、疼痛視覺模擬評分(VAS)和生活質量評分明顯較差。Dohzono 等[11]報道腰椎管狹窄癥患者的矢狀位平衡與手術前后的癥狀評分有關,SVA 失衡患者腰腿痛 VAS 評分高于平衡者。Lee 等[12]對韓國人群中腰椎管狹窄癥患者的研究結果也顯示,SVA 與患者術后 ODI 評分和 VAS 評分相關。
SVA 的優點是測量簡單直觀,而且它是一個經典參數,在臨床中應用廣泛,已有很多研究證明其與患者術前、術后生活質量以及功能評分相關。
1.1.2 局限性與爭議
作為一個經典參數,SVA 也存在一些局限。首先,SVA 僅能體現整體情況,不能反映局部平衡和代償機制,如一些患者雖能維持 SVA<5 cm,但需要過度減小胸椎后凸和后傾骨盆等來代償,其臨床癥狀較重[13]。其次,大多數研究采用 SVA>5 cm 為判斷矢狀位失衡的標準,但李危石等[14]和馬清偉等[15]對退變性側彎的老年人群研究后發現,老年人通常能耐受輕度的矢狀位失衡,所以對于老年患者,可能用更高的 SVA 臨界值(SVA>8 cm)來判定矢狀位失衡更為合適。再者,SVA 其實并非重力線[16],我國學者提出可用肺門作為軀干重心,評估強直性脊柱炎胸腰段后凸畸形患者的矢狀位平衡和矯形設計,因為這些患者的 C7 鉛垂線總是位于軀干重心之前[17]。
缺點:① 僅能體現整體情況。② 一些嚴重脊柱畸形的患者,無法完成測量 SVA 需要的體位,無法獲得準確的 SVA 評價[18]。③ 是一個距離參數,在圖像校準時可能會有誤差。④ 由于個體差異,按 SVA 的絕對值來進行分析,理論上缺乏準確性。⑤ 并不等于重力線。
1.1.3 如何合理運用
方式一,在應用 SVA 的同時,結合局部矢狀位平衡參數,如腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL)、胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK)、骨盆傾斜角(pelvic tilt,PT)、骶骨傾斜角(sacral slope,SS)等。如對于老年人而言,LL-TK>0° 提示局部平衡良好[19];正常情況下 SS 大于 PT,即 SS>50%骨盆入射角(pelvic incidence,PI),這也是輔助判斷矢狀位平衡的一個方式[20-21]。方式二,使用以 T1 骨盆角(T1 pelvic angle,TPA)為代表的包含軀干傾斜和骨盆代償兩方面信息的參數。
1.2 TPA
TPA 定義為 T1 椎體中心和股骨頭中心連線,與股骨頭中心和骶骨上終板中點連線形成的夾角,從幾何學關系可知,TPA=T1 脊柱骨盆傾斜角 ( T1 spino-pelvic inclination, T1SPI)+PT。
1.2.1 應用與發展
TPA 是由 Protopsaltis 等[22]提出反映脊柱整體平衡的參數,正常值約為 11.9°[23],其綜合了軀干傾斜和骨盆旋轉兩方面的因素。此外,TPA 還與 LL、PT、SVA、PI 等有顯著相關性。Protopsaltis 等通過他們的多中心前瞻性研究得出,TPA 與 ASD 患者生活質量顯著相關,并通過線性回歸得出與最低功能障礙 ODI 為 20 分相關的臨界 TPA 為 14°,建議以此為矯形手術目標[22]。
在 Protopsaltis 等提出 TPA 的概念后,研究者們也圍繞著該參數開展了更多更深入的研究。Ryan 等[24]提出可以用 TPA 對患者進行分型,較之 SRS-Schwab 分型更加準確,他們推薦 TPA 10° 為手術目標。一項針對 656 例日本老年志愿者的調查顯示,TPA 與年齡、性別及種族有關,TPA 與志愿者的健康相關生活質量(health related quality of life,HRQOL)有顯著性相關[25]。Banno 等[26]對 76 例 ASD 術后患者進行 2 年隨訪發現,TPA 與術后 ODI 顯著相關,且其相關性強于 SVA,并提出針對日本人群,TPA 的目標值應為 20°。
我國亦有學者開展了關于 TPA 的研究,Qiao 等[27]對 92 例 ASD 患者進行回顧性研究后認為,TPA 不僅與患者術后的矢狀位參數、HRQOL 相關,還與經椎弓根截骨術(pedicle subtraction osteotomy,PSO)的截骨角度顯著相關,SVA 雖然也與 HRQOL 有關,但與 PSO 截骨角度無關。Yang 等[28]研究了 TPA 在非特異性下腰痛患者中的應用,發現 TPA 與年齡、LL、PT、T1SPI、SVA 以及腰痛評分有關,證實了其在評估非特異性下腰痛患者矢狀位平衡時的價值。
優點:① 是角度參數,能夠避免圖像校準偏移,而且測量可靠性較高[28];② 綜合了 PT 和 SVA 的信息;③ 受站立時的調節機制如骨盆旋轉、膝關節彎曲等影響較小,攝片時無需患者保持伸膝狀態[22];④ 對于站立時需要拐杖等支撐物或只能坐著的患者,也能測量 TPA,其受支撐物及體位影響較小[22]。
1.2.2 局限性
目前關于矯形手術中的目標 TPA 值尚處于爭論之中[22, 24, 26]。不同種族可能對于 TPA 值有不同的耐受性[25]。而且由于 TPA 包含骨盆傾斜和軀干傾斜的特點,其會受未融合節段的影響,導致它在手術中不容易控制,因此我們很難預測術后的 TPA 值。如何通過術前參數預測術后 TPA,這是以后需要研究的問題。
缺點:目前尚無公認適用于指導矯形手術的 TPA 值;且術后 TPA 值不容易預測。另一方面,高 PT 者與低 PT 者可以表現為同樣的 TPA 值,但這兩者可能并不相同,在應用 TPA 時需要注意[29]。
1.3 整體傾斜角(global tilt,GT)
GT 定義為從 C7 椎體中心到骶骨平臺中點連線,與股骨頭中心到骶骨平臺中點連線形成的夾角。
GT 與 TPA 類似,是反映脊柱整體平衡的參數,也包含了脊柱序列和骨盆代償兩方面信息。一項研究通過比較患者兩種不同站位后發現[30],與 PT、SVA 和 TPA 比較,GT 受患者體位影響最小。Obeid 等[31]則報道 GT 與患者脊柱矢狀位序列紊亂的相關性最高,Banno 等[25]的研究也證實 GT 與生活質量評分相關。
優點:① 受體位變化影響可能比 TPA 更小;② 受股骨頭位置誤差影響更小。缺點:① 與 TPA 類似,在手術中難以預測和控制;② 尚缺少用 GT 來衡量中國人群矢狀位平衡可行性的相關研究。
1.4 整體矢狀軸(global sagittal axis,GSA)
GSA 定義為從 C7 椎體中心到股骨髁中點連線,與股骨髁中點到 S1 上終板連線的夾角。
GSA 是最近由 Diebo 等[32]提出的綜合性參數,其能反映脊柱、骨盆以及下肢代償三方面信息。所以 GSA 特別適用于評估:① 嚴重脊柱畸形,骨盆后旋代償達到極限,需要啟動下肢代償者;② 骨盆后旋代償機制障礙者。
在 Diebo 等提出 GSA 之后,Ferrero 等[33]的研究證實了矢狀位失衡患者下肢代償的確會對生活質量產生影響。Day 等[34]的研究也表明 GSA 能衡量 ASD 患者畸形程度,其與 SVA 明顯相關。
優點:① 綜合了軀干、骨盆和下肢三方面的信息,相比測量多個參數綜合考量而言,GSA 更加簡便、直觀;② 相較于 SVA、PT、TPA、LL 等參數而言,其與患者生活質量的關系可能更顯著。但作為一個新參數,GSA 在臨床中的應用還有待更多研究來證實。
2 骨盆-脊柱矢狀位序列的重要作用
2.1 以 PI 為核心的參數系統及其臨床應用
骨盆不僅是承載脊柱的基座,也是其與下肢連接的橋梁,在機體矢狀位平衡的調節中起重要的作用。
2.1.1 PI 及骨盆-脊柱擬合關系
PI 定義為經 S1 上終板中點作一條垂直于終板的線,與經 S1 上終板的中心和股骨頭中心作的另一條直線之間的夾角。
PI 反映了骶骨終板與股骨頭的相對位置,在骨骼發育成熟之后,它即保持不變[16],是脊柱矯形手術中最重要的參數依據。骨盆-脊柱矢狀位序列的線性擬合關系也是制定矯形目標的基礎,國外學者用線性回歸預測正常青年白種人群 LL=PI+9°[35];我國學者孫卓然等[36]報道,此公式并不適合中國人,正常青年國人以 LL=0.6×PI+20° 來預測更為合適;但對于中國中老年人群,馬清偉等[37]報道因為中老年人 TK 大于年輕人,且 TK 與 LL 相關性較強,應使用 LL=0.6×PI+0.4×TK+10° 來預測理想的 LL 值。另一方面,PI 參與了某些脊柱疾病的發病機制,高 PI 與峽部裂性腰椎滑脫、青少年特發性脊柱側彎相關,而低 PI 則與慢性腰痛相關[38-40]。
2.1.2 LL 與脊柱矯形策略
LL 定義為 L1 椎體上終板和 S1 椎體上終板之間的夾角。以過腰椎前凸角頂點的水平線為界,可將 LL 分為上腰彎和下腰彎。下腰彎等于 SS,而上腰彎多不受脊柱形態的影響,為恒定的常數,約為 20°[41]。
LL 是反映腰椎平衡的一個重要參數,很多脊柱外科疾病都伴隨著 LL 的丟失,Kepler 等[42]報道 LL 減低與更差的腰腿痛 VAS 評分相關。所以,根據患者的 PI 重建理想的 LL,是手術恢復矢狀位平衡的關鍵步驟。有研究顯示手術重建合適的 LL 能夠提高患者生活質量,減低相鄰節段退變的發生率,降低交界性后凸發生率[8, 43-45]。Schwab 等[46]建議將 PI-LL=±9° 作為矯形目標,這也是目前使用最廣泛的矯形目標。但我國學者李危石等[14]研究發現,對于中國老年退變性側凸人群,可能用 PI-LL=15~28° 作為矯形目標更為合適。Sun 等[47]和 Zhang 等[48]的研究也得出了類似結論,即對于中國退變性側凸人群用 PI-LL=10~20° 來指導矯形能獲得更好療效。
2.1.3 脊柱骶骨角(spino-sacral angle,SSA)
SSA 定義為 C7 中點至骶骨平臺中點連線與骶骨平臺所成的角度[49]。其正常值范圍(135±7.8)°[50],Roussouly 等[49]提出在正常人群中 SSA=0.96×SS+97°。SSA 反映了整個脊柱的后凸情況。
目前有很多研究探討了 SSA 在脊柱后凸類疾病中的應用。Debarge 等[51]報道 SSA 能更好地評估強直性脊柱炎患者的后凸矯正程度及效果;Bourghli 等[52]對峽部裂型腰椎滑脫患者進行術后隨訪發現,SSA 與患者臨床預后顯著相關。
2.1.4 小結
優點:①PI 是一個較穩定的參數;② 以 PI 為核心的參數系統之間有顯著的線性關系,手術矯正時能夠通過公式預測術后變化,可控性較強;③ 與患者臨床預后有顯著關系。
2.2 局限與爭議
首先,骨盆-脊柱矢狀位序列受到種族因素影響,中西方人群的參數及擬合關系并不相同,基于西方人群的手術目標并不適用于我國人群[36, 47-48]。其次,站位和坐位的骨盆-脊柱矢狀位序列并不相同,而目前的研究多著眼于站立位的序列結果,這可能對臨床應用產生影響[53-54]。再者,在成年人群中,PI 受到骶髂關節的影響,可能也會發生變化[55-56]。
缺點:① 現在已有文獻[55-56]對 PI 的穩定性提出質疑;② 需要確定骶骨終板位置,不適合于 S1 終板顯示不清的患者(如部分高度脊椎滑脫或脊柱術后的患者)。
2.3 解決方式
重建患者的矢狀位序列要考慮到年齡、種族、體位等諸多因素的影響,針對不同患者制定更加個性化的矯形目標。
3 結語
矢狀位平衡關系著患者生活質量[5]。在脊柱矯形手術中,重建患者的矢狀位平衡是最重要的手術目標之一。了解患者矢狀位局部和整體平衡情況,既能幫助評估疾病的嚴重程度,又能為手術方案的制定提供參考。目前各種評價矢狀位序列與平衡的參數均有優點與局限性,如何充分利用各參數的優勢,進行整合,從而建立患者個體化的矢狀位平衡與重建方案,是將來研究的方向。