引用本文: 楊萬梅, 崔西龍, 王康康, 張偉, 尹穩, 姜濟世, 于海洋. 陳舊性創傷性脊柱后凸畸形術前站立位至俯臥位脊柱-骨盆矢狀位參數變化研究. 中國修復重建外科雜志, 2023, 37(5): 596-600. doi: 10.7507/1002-1892.202301070 復制
脊柱骨折常發生于胸腰段,后凸畸形是其常見并發癥之一[1]。創傷性后凸畸形可引起腰背部疼痛、神經損傷等并發癥,需要手術治療。手術方式包括Smith-Petersen截骨(Smith-Petersen osteotomy,SPO)、經椎弓根椎體截骨(pedicle subtraction osteotomy,PSO)、椎體三柱切除術等[2-3]。解除神經壓迫、重建脊柱穩定性及恢復矢狀位平衡是手術的主要目標。手術通常在俯臥位下進行,然而目前手術策略的制定是基于術前站立位。體位變化時,矢狀位參數會發生改變,螺釘植入方向也需改變[4]。因此,基于術前站立位影像學資料指導螺釘植入可能對手術安全性及準確性有一定影響[4-5]。另外,矢狀位參數的改變可能影響手術方案的選擇,術中再測量這些參數,術者可能無法及時調整手術方案。因此,了解矢狀位參數由站立位至俯臥位的變化具有重要臨床意義。
俯臥位對脊柱畸形幾何形態的影響,在青少年特發性脊柱側凸中已得到廣泛應用[6-7]。也有相關研究報道了俯臥位脊柱參數的變化,但主要集中在退變性脊柱畸形[8-11],關于陳舊性創傷性脊柱后凸畸形俯臥位脊柱-骨盆矢狀位參數的變化鮮有報道。體位改變或于畸形區域施加外力引起畸形矯正的百分率被稱為“畸形柔韌度”,在青少年特發性脊柱側凸患者中,畸形柔韌度可預測矯形效果[6-7]。本研究擬通過觀察陳舊性創傷性脊柱后凸畸形患者術前站立位至俯臥位脊柱-骨盆矢狀位參數的變化,為術前手術方案的選擇提供參考。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準:① 診斷為陳舊性創傷性脊柱后凸畸形;② 接受矯形手術;③ 術前站立位、俯臥位脊柱全長側位X線片齊全。排除標準:① 腫瘤等病理性骨折;② 合并退變性側凸,Cobb角>10°;③ 合并強直性脊柱炎等其他感染性疾病; ④ 合并彌漫性特發性骨肥厚癥等僵硬性脊柱后凸畸形。2016年12月—2021年6月共36例患者符合選擇標準納入研究。
本組男7例,女29例;年齡50~79歲,平均63.9歲;身體質量指數19~25 kg/m2,平均21.26 kg/m2。病變節段:T11 2例,T12 12例,T11、12 2例,T12、L1 4例,L1 12例,L2 2例,L2、3 1例,L3 1例。病程4~120個月,平均19.6個月。骨密度?3.0~0.5 T,平均 ?1.62 T。手術采用SPO 4例,Ponte截骨6例,PSO 2例,改良的四級截骨18例;余6例未截骨。
1.2 研究方法
行術前站立位和俯臥位脊柱全長側位X線片檢查,并測量脊柱-骨盆矢狀位影像學參數。術前俯臥位攝片時,于患者胸骨和髂前棘齊平的前側各置1張軟墊,使腹部懸空,髖關節屈曲不超過30°,膝下有泡沫墊,頭部置于馬蹄形頭枕中,頸椎保持中立位,上肢抬起,肘關節屈曲90°[8]。
脊柱-骨盆矢狀位參數:① 局部后凸Cobb角(local kyphosis Cobb angle,LKCA):傷椎上2個椎體上終板與下2個椎體下終板的夾角;② 胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK):T5上終板與T12下終板的夾角;③ 腰椎前凸角(1umbar lordosis,LL):L1上終板與S1上終板的夾角;④ 骶骨傾斜角(sacral slop,SS):S1上終板與水平線所形成的夾角;⑤ 骨盆傾斜角(pelvic tilt,PT):骶骨終板中點和雙側股骨頭中點的連線與重力線之間的夾角;⑥ 骨盆投射角(pelvic incidence,PI):垂直穿過骶骨終板中點的直線與骶骨終板中點和雙側股骨頭中點連線之間的夾角;⑦ PI與LL匹配度(PI and LL mismatch,PI-LL):即PI與LL之差。見圖1。按照以下公式計算后凸柔韌度:后凸柔韌度=(術前站立位LKCA?術前俯臥位LKCA)/術前站立位LKCA×100%[12]。

a. 站立位,LKCA 41.1°、TK 61.5°、LL 56.4°、SS 35.2°、PT 18.3°、PI-LL ?3.9°;b. 俯臥位,LKCA 32.8°、TK 55.3°、LL 54.1°、SS 33.9°、PT 18.6°、PI-LL ?1.6°
Figure1. Diagram of preoperative spinal-pelvic sagittal parameter measurementa. In standing position, LKCA 41.1°, TK 61.5°, LL 56.4°, SS 35.2°, PT 18.3°, and PI-LL ?3.9°; b. In prone position, LKCA 32.8°, TK 55.3°, LL 54.1°, SS 33.9°, PT 18.6°, and PI-LL ?1.6°
1.3 統計學方法
采用SPSS26.0統計軟件進行分析。計量資料行正態性檢驗均符合正態分布,數據以均數±標準差表示,采用單因素方差分析比較術前站立位與俯臥位矢狀位參數差異;采用Pearson相關分析判斷術前站立位和俯臥位各參數之間的相關性。檢驗水準α=0.05。
2 結果
當體位由站立位變為俯臥位后,LKCA與TK均顯著減小,差異有統計學意義(P<0.05);SS、LL、PT及PI-LL差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。Pearson 相關分析示,無論站立位還是俯臥位,LL與SS成正相關、LL與PI-LL成負相關(P<0.05),并且在俯臥位時LL與SS相關強度較站立位時有所增加。在站立位時,LKCA與SS和PT均存在相關性(P<0.05);而當體位變為俯臥位后,LKCA與SS和PT之間的相關性消失,而PT與PI-LL之間成正相關(P<0.05)。見表2、3。本組患者后凸柔韌度為25.13%~78.79%,平均33.85%。





3 討論
脊柱矢狀位參數是影響患者生活質量的重要因素[13]。矢狀位曲線可隨體位改變而改變,通過體位改變,脊柱自我矯正可達37%,占整體矯形的50%,所以在制定手術方案時應考慮體位的影響[14-16]。手術通常于俯臥位進行,因此探討患者術前站立位至俯臥位時脊柱-骨盆矢狀位參數的變化具有重要意義。
陳舊性創傷性脊柱后凸畸形矯正主要針對LKCA,融合節段一般選擇骨折部位上、下2~3個椎體[2-3]。本組患者LKCA從站立位 [(45.22±14.01)°] 到俯臥位 [(29.09±10.78)°] 明顯減小,后凸柔韌度為25.13%~78.79%,平均33.85%。發生這種變化的可能原因之一是重力作用[14],由站立位變為俯臥位后,肩部及骨盆墊高,軀干受重力作用向前塌陷,椎間盤前方張開、后方閉合,從而使得后凸Cobb角減小。Fei等[9]比較了退變性脊柱側凸畸形患者站立位、仰臥位MRI及術中手術體位下利用C臂X線機測得的手術節段LKCA,發現俯臥位時LKCA明顯減小,本研究結果與其一致。
相似情況也發生于胸椎,由于重力作用患者從站立位變為俯臥位時TK減小。既往研究也發現從站立位到俯臥位時,正常健康人群或休門病后凸畸形患者的TK均有所減小[8,17-18] 。此外,本組患者平均年齡為63.9歲,老年患者肌力下降,站立位時肌力不足以維持軀干平衡[19],導致胸椎后凸過度,而俯臥位時消除了這種作用,TK明顯減小。
本組患者體位從站立位變為俯臥位時LL無明顯變化,分析原因主要有:① 疾病自身因素,不同疾病的體位改變導致LL變化程度不同。Greenhill等[8]發現在休門病伴后凸畸形中,患者站立位至俯臥位LL減小;Fei等[9]報道成人脊柱畸形患者的LL減小;Yasuda等[10]報道在退變性脊柱畸形中,站立位至俯臥位時LL增加;Lee等[11]報道腰椎管狹窄及腰椎滑脫患者俯臥位時LL增加。但目前尚未發現在陳舊性創傷性脊柱骨折后凸畸形中,從站立位變為俯臥位時LL變化的相關文獻。② 髖關節位置:當髖關節屈曲>30° 時LL減小,后伸>0° 時LL增加, 0°~30° 時對LL影響較小[20-21] ,與站立位無區別。本研究攝片時,患者髖關節屈曲均在30° 以內,可減少俯臥位時髖關節對LL的影響。③ 年齡因素:中老年人由于年齡增長而發生腰椎退行性病變,導致腰椎活動度變差,對矢狀位參數有一定影響[13,22],可能是從站立位變為俯臥位時LL不變的一個因素。
本研究Pearson相關分析結果表明,無論在站立位還是俯臥位,LL與SS和PI-LL均具有相關性。LL減小時,機體為了維持平衡,骨盆后傾、SS減小,而骨盆參數PI是固定值,因此PI-LL與LL成負相關。既往研究表明PT與LL相關,PT增加則LL減小[23]。本組患者術前站立位至俯臥位LL、 PT均無變化,PI是固定值,不隨體位改變而改變,因此PI-LL也無變化,與既往研究結果相似[5,24]。SS反映骨盆傾斜,PI與PT、SS存在幾何關系(PI=PT+SS)[25],由于本組患者PT無變化,因此SS也無變化。
脊柱-骨盆矢狀位參數間的關系可能提示后凸畸形的代償機制。有文獻報道,較年輕的陳舊性脊柱骨折后凸畸形患者矢狀位平衡代償順序依次為骨折鄰近節段、腰椎前凸增加、胸椎后凸減小[26]。脊柱的代償能力隨著年齡增長而降低,因此老年人可能通過骨盆旋轉維持矢狀面平衡[27]。本研究結果表明站立位時LKCA與TK、LL無相關,而與SS成負相關,與PT成正相關,也說明老年人矢狀位平衡可能代償機制之一為骨盆后旋。而俯臥位時,LKCA與SS和PT之間相關性消失,進一步驗證了這種代償機制。Diebo等[28]發現患者的年齡在利用骨盆后傾代償機制中起著重要作用,對于相同程度的畸形,老年患者的骨盆傾斜(后傾)程度明顯高于年輕患者。另外,脊柱后凸也是老年人代償其他疾病的方式之一,如椎管狹窄、疼痛等[29]。
本研究存在以下不足:① 本組患者骨折累及T11~L3,未研究不同骨折節段對脊柱-骨盆矢狀位參數的影響。② 俯臥位矢狀位參數測量尚無標準體位,髖關節位置及膝部、胸部、骨盆處的軟墊高度均可對其產生影響[20,30],因此如何確定標準的影像學拍攝體位尚需進一步研究。③ 本組患者術前站立位LKCA為(45.22±14.01)°,重度后凸畸形患者較少,可能造成選擇性偏移。
綜上述,陳舊性創傷性脊柱后凸畸形患者術前從站立位到俯臥位時,LKCA、TK均顯著減小, LKCA與SS和PT之間相關性消失,而PT與PI-LL成正相關,無論在站立位還是俯臥位,LL與SS和PI-LL均具有相關性,術前制定手術方案時應考慮到這些變化。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經阜陽市人民醫院醫學倫理委員會批準([2021]19號)
作者貢獻聲明 楊萬梅、崔西龍、王康康:參與研究設計及實施、數據收集整理及統計分析;楊萬梅、崔西龍:文章撰寫;張偉、尹穩、姜濟世:參與數據收集整理及統計分析;于海洋:負責研究設計及實施,并對文章的知識性內容作批評性審閱
脊柱骨折常發生于胸腰段,后凸畸形是其常見并發癥之一[1]。創傷性后凸畸形可引起腰背部疼痛、神經損傷等并發癥,需要手術治療。手術方式包括Smith-Petersen截骨(Smith-Petersen osteotomy,SPO)、經椎弓根椎體截骨(pedicle subtraction osteotomy,PSO)、椎體三柱切除術等[2-3]。解除神經壓迫、重建脊柱穩定性及恢復矢狀位平衡是手術的主要目標。手術通常在俯臥位下進行,然而目前手術策略的制定是基于術前站立位。體位變化時,矢狀位參數會發生改變,螺釘植入方向也需改變[4]。因此,基于術前站立位影像學資料指導螺釘植入可能對手術安全性及準確性有一定影響[4-5]。另外,矢狀位參數的改變可能影響手術方案的選擇,術中再測量這些參數,術者可能無法及時調整手術方案。因此,了解矢狀位參數由站立位至俯臥位的變化具有重要臨床意義。
俯臥位對脊柱畸形幾何形態的影響,在青少年特發性脊柱側凸中已得到廣泛應用[6-7]。也有相關研究報道了俯臥位脊柱參數的變化,但主要集中在退變性脊柱畸形[8-11],關于陳舊性創傷性脊柱后凸畸形俯臥位脊柱-骨盆矢狀位參數的變化鮮有報道。體位改變或于畸形區域施加外力引起畸形矯正的百分率被稱為“畸形柔韌度”,在青少年特發性脊柱側凸患者中,畸形柔韌度可預測矯形效果[6-7]。本研究擬通過觀察陳舊性創傷性脊柱后凸畸形患者術前站立位至俯臥位脊柱-骨盆矢狀位參數的變化,為術前手術方案的選擇提供參考。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準:① 診斷為陳舊性創傷性脊柱后凸畸形;② 接受矯形手術;③ 術前站立位、俯臥位脊柱全長側位X線片齊全。排除標準:① 腫瘤等病理性骨折;② 合并退變性側凸,Cobb角>10°;③ 合并強直性脊柱炎等其他感染性疾病; ④ 合并彌漫性特發性骨肥厚癥等僵硬性脊柱后凸畸形。2016年12月—2021年6月共36例患者符合選擇標準納入研究。
本組男7例,女29例;年齡50~79歲,平均63.9歲;身體質量指數19~25 kg/m2,平均21.26 kg/m2。病變節段:T11 2例,T12 12例,T11、12 2例,T12、L1 4例,L1 12例,L2 2例,L2、3 1例,L3 1例。病程4~120個月,平均19.6個月。骨密度?3.0~0.5 T,平均 ?1.62 T。手術采用SPO 4例,Ponte截骨6例,PSO 2例,改良的四級截骨18例;余6例未截骨。
1.2 研究方法
行術前站立位和俯臥位脊柱全長側位X線片檢查,并測量脊柱-骨盆矢狀位影像學參數。術前俯臥位攝片時,于患者胸骨和髂前棘齊平的前側各置1張軟墊,使腹部懸空,髖關節屈曲不超過30°,膝下有泡沫墊,頭部置于馬蹄形頭枕中,頸椎保持中立位,上肢抬起,肘關節屈曲90°[8]。
脊柱-骨盆矢狀位參數:① 局部后凸Cobb角(local kyphosis Cobb angle,LKCA):傷椎上2個椎體上終板與下2個椎體下終板的夾角;② 胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK):T5上終板與T12下終板的夾角;③ 腰椎前凸角(1umbar lordosis,LL):L1上終板與S1上終板的夾角;④ 骶骨傾斜角(sacral slop,SS):S1上終板與水平線所形成的夾角;⑤ 骨盆傾斜角(pelvic tilt,PT):骶骨終板中點和雙側股骨頭中點的連線與重力線之間的夾角;⑥ 骨盆投射角(pelvic incidence,PI):垂直穿過骶骨終板中點的直線與骶骨終板中點和雙側股骨頭中點連線之間的夾角;⑦ PI與LL匹配度(PI and LL mismatch,PI-LL):即PI與LL之差。見圖1。按照以下公式計算后凸柔韌度:后凸柔韌度=(術前站立位LKCA?術前俯臥位LKCA)/術前站立位LKCA×100%[12]。

a. 站立位,LKCA 41.1°、TK 61.5°、LL 56.4°、SS 35.2°、PT 18.3°、PI-LL ?3.9°;b. 俯臥位,LKCA 32.8°、TK 55.3°、LL 54.1°、SS 33.9°、PT 18.6°、PI-LL ?1.6°
Figure1. Diagram of preoperative spinal-pelvic sagittal parameter measurementa. In standing position, LKCA 41.1°, TK 61.5°, LL 56.4°, SS 35.2°, PT 18.3°, and PI-LL ?3.9°; b. In prone position, LKCA 32.8°, TK 55.3°, LL 54.1°, SS 33.9°, PT 18.6°, and PI-LL ?1.6°
1.3 統計學方法
采用SPSS26.0統計軟件進行分析。計量資料行正態性檢驗均符合正態分布,數據以均數±標準差表示,采用單因素方差分析比較術前站立位與俯臥位矢狀位參數差異;采用Pearson相關分析判斷術前站立位和俯臥位各參數之間的相關性。檢驗水準α=0.05。
2 結果
當體位由站立位變為俯臥位后,LKCA與TK均顯著減小,差異有統計學意義(P<0.05);SS、LL、PT及PI-LL差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。Pearson 相關分析示,無論站立位還是俯臥位,LL與SS成正相關、LL與PI-LL成負相關(P<0.05),并且在俯臥位時LL與SS相關強度較站立位時有所增加。在站立位時,LKCA與SS和PT均存在相關性(P<0.05);而當體位變為俯臥位后,LKCA與SS和PT之間的相關性消失,而PT與PI-LL之間成正相關(P<0.05)。見表2、3。本組患者后凸柔韌度為25.13%~78.79%,平均33.85%。





3 討論
脊柱矢狀位參數是影響患者生活質量的重要因素[13]。矢狀位曲線可隨體位改變而改變,通過體位改變,脊柱自我矯正可達37%,占整體矯形的50%,所以在制定手術方案時應考慮體位的影響[14-16]。手術通常于俯臥位進行,因此探討患者術前站立位至俯臥位時脊柱-骨盆矢狀位參數的變化具有重要意義。
陳舊性創傷性脊柱后凸畸形矯正主要針對LKCA,融合節段一般選擇骨折部位上、下2~3個椎體[2-3]。本組患者LKCA從站立位 [(45.22±14.01)°] 到俯臥位 [(29.09±10.78)°] 明顯減小,后凸柔韌度為25.13%~78.79%,平均33.85%。發生這種變化的可能原因之一是重力作用[14],由站立位變為俯臥位后,肩部及骨盆墊高,軀干受重力作用向前塌陷,椎間盤前方張開、后方閉合,從而使得后凸Cobb角減小。Fei等[9]比較了退變性脊柱側凸畸形患者站立位、仰臥位MRI及術中手術體位下利用C臂X線機測得的手術節段LKCA,發現俯臥位時LKCA明顯減小,本研究結果與其一致。
相似情況也發生于胸椎,由于重力作用患者從站立位變為俯臥位時TK減小。既往研究也發現從站立位到俯臥位時,正常健康人群或休門病后凸畸形患者的TK均有所減小[8,17-18] 。此外,本組患者平均年齡為63.9歲,老年患者肌力下降,站立位時肌力不足以維持軀干平衡[19],導致胸椎后凸過度,而俯臥位時消除了這種作用,TK明顯減小。
本組患者體位從站立位變為俯臥位時LL無明顯變化,分析原因主要有:① 疾病自身因素,不同疾病的體位改變導致LL變化程度不同。Greenhill等[8]發現在休門病伴后凸畸形中,患者站立位至俯臥位LL減小;Fei等[9]報道成人脊柱畸形患者的LL減小;Yasuda等[10]報道在退變性脊柱畸形中,站立位至俯臥位時LL增加;Lee等[11]報道腰椎管狹窄及腰椎滑脫患者俯臥位時LL增加。但目前尚未發現在陳舊性創傷性脊柱骨折后凸畸形中,從站立位變為俯臥位時LL變化的相關文獻。② 髖關節位置:當髖關節屈曲>30° 時LL減小,后伸>0° 時LL增加, 0°~30° 時對LL影響較小[20-21] ,與站立位無區別。本研究攝片時,患者髖關節屈曲均在30° 以內,可減少俯臥位時髖關節對LL的影響。③ 年齡因素:中老年人由于年齡增長而發生腰椎退行性病變,導致腰椎活動度變差,對矢狀位參數有一定影響[13,22],可能是從站立位變為俯臥位時LL不變的一個因素。
本研究Pearson相關分析結果表明,無論在站立位還是俯臥位,LL與SS和PI-LL均具有相關性。LL減小時,機體為了維持平衡,骨盆后傾、SS減小,而骨盆參數PI是固定值,因此PI-LL與LL成負相關。既往研究表明PT與LL相關,PT增加則LL減小[23]。本組患者術前站立位至俯臥位LL、 PT均無變化,PI是固定值,不隨體位改變而改變,因此PI-LL也無變化,與既往研究結果相似[5,24]。SS反映骨盆傾斜,PI與PT、SS存在幾何關系(PI=PT+SS)[25],由于本組患者PT無變化,因此SS也無變化。
脊柱-骨盆矢狀位參數間的關系可能提示后凸畸形的代償機制。有文獻報道,較年輕的陳舊性脊柱骨折后凸畸形患者矢狀位平衡代償順序依次為骨折鄰近節段、腰椎前凸增加、胸椎后凸減小[26]。脊柱的代償能力隨著年齡增長而降低,因此老年人可能通過骨盆旋轉維持矢狀面平衡[27]。本研究結果表明站立位時LKCA與TK、LL無相關,而與SS成負相關,與PT成正相關,也說明老年人矢狀位平衡可能代償機制之一為骨盆后旋。而俯臥位時,LKCA與SS和PT之間相關性消失,進一步驗證了這種代償機制。Diebo等[28]發現患者的年齡在利用骨盆后傾代償機制中起著重要作用,對于相同程度的畸形,老年患者的骨盆傾斜(后傾)程度明顯高于年輕患者。另外,脊柱后凸也是老年人代償其他疾病的方式之一,如椎管狹窄、疼痛等[29]。
本研究存在以下不足:① 本組患者骨折累及T11~L3,未研究不同骨折節段對脊柱-骨盆矢狀位參數的影響。② 俯臥位矢狀位參數測量尚無標準體位,髖關節位置及膝部、胸部、骨盆處的軟墊高度均可對其產生影響[20,30],因此如何確定標準的影像學拍攝體位尚需進一步研究。③ 本組患者術前站立位LKCA為(45.22±14.01)°,重度后凸畸形患者較少,可能造成選擇性偏移。
綜上述,陳舊性創傷性脊柱后凸畸形患者術前從站立位到俯臥位時,LKCA、TK均顯著減小, LKCA與SS和PT之間相關性消失,而PT與PI-LL成正相關,無論在站立位還是俯臥位,LL與SS和PI-LL均具有相關性,術前制定手術方案時應考慮到這些變化。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經阜陽市人民醫院醫學倫理委員會批準([2021]19號)
作者貢獻聲明 楊萬梅、崔西龍、王康康:參與研究設計及實施、數據收集整理及統計分析;楊萬梅、崔西龍:文章撰寫;張偉、尹穩、姜濟世:參與數據收集整理及統計分析;于海洋:負責研究設計及實施,并對文章的知識性內容作批評性審閱