脊柱矢状曲度的测量及临床意义

综 述Revie 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 R687 文献标志码 A 文章编号 1005 8478 2011 02 0116 04 DO I 10 3977 j issn 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 电话电子信箱 ggyydbh 163 com 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 C1颈椎线为寰椎前结节中 心线和后弓最窄处中心线的连线 C2颈椎线为 C2椎体下缘的 延长线 C3 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 Gore等 3 采用 Jackson生理性 应力线测量颈椎曲度 C2和 C7后缘上下角连线相交所成的锐 角称为颈椎角 cervical spine angle CSA 正常值是 21 3 分别作 C2 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 Harrison等 1 称其为相对旋转角 relative rotation angle RRA RRA 之和即为绝对旋 转角 absolute rotation angle 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 centroid measure ment of cervical lordosis CCL 属于改良的椎体质心法 是 Ohara 等 2 基于腰椎体质心法 centroid measure ment of lumbar lordo sis CLL 所提出的 即分别将 C3 C6和 C7椎体质心记作点 a b和 c 作 C2椎体下缘中点 A 连线 Aa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 Aa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 Borden氏法和 Ishihara颈椎曲 度指数 4 作为线性距离测量指标在临床上也应用较广 Bor 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 C为零值时称 变直 即颈椎生理弧度变 直 C为负值时称 反弓 Ishihara颈椎曲度指数 index of cervical spinal curvature CCI 是基于 Borden 法而 产生的 图 5 即作 C2和 C7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 CCI 100 a3 a4 a5 a6 A 即颈椎曲率 正常值为 10 9 15 3 若 C3 6的后下缘位 于 A 线的背项侧 a值记作负值 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 Harrison等 1 认为 C 1 7Cobb角值比实 际曲度大 而 C2 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 Borden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 Ishihara 颈椎曲 度指数 CCI 作为线性距离测量指标 只可大致判断颈曲是否正常 116 第 1 9卷 第 2期 2 0 1 1年 1 月 中国矫形 外科杂 志 O rthopedic Journal of China Vol 19 No 2 Jan 2011 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 thoracic kyphosis TK 和腰 前凸 lumbar lordosis LL 前者一般采用 T4到 T12作为上下基准 后者 则通常选择 L1上缘与 S1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 radiographic assessment of lumbar lordosis TRALL 即在 L1后上缘与 S2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 index of lumbar spinal 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 T12椎体的后下缘 A 点 S1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 2 cm 10 11 T12椎体后下角向下引一重力 线 由 S1后上角至此线的垂直距离称为前突指数 正常范围 为 2 5 c m以内 2 1 4 腰骶角 lumbosacral angle LSA L5下终板与 S1上 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 pelvic incidence PI 即 S1上终板的垂线和 S1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 sacral slope SS S1 上终板与水平线的夹角 骨盆倾斜角 pelvic tilt PT 重力 垂直线和 S1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 ittal vertical axis SVA 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 C7Plumb L ine C7PL 的距离 如果 C7PL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 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 S1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 S2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 LCI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 SVA 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 第 1 9卷 第 2期 2 0 1 1年 1 月 中国矫形 外科杂 志 O rthopedic Journal of China Vol 19 No 2 Jan 2011 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 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 Randall 22 通过对 34例青少年 Scheuer mann 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 Raphael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 状曲度在脊柱滑脱手术中的重要性 Labelle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 LSA 反应了腰 骶椎之间的关系 正常情况 下 LSA 为前凸 L5发生滑脱后 随着骨盆的旋转 LSA 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 Legaye等研究发现骨盆入射角 PI 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 PI对于每个人来说都是恒定的 并且等 于 PT SS的值 M ac Thiong等的大样本研究认为 PI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 PI LL SS LSA 均较健康成人高 PI 与滑移度 SS LL及 LSA有显著相关性 LSA与滑移度 SS 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 PI越大 发生 滑脱的风险越大 PI LSA 越大 滑脱进展的可能性越大 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 C2 7角的变化而变 化 颈椎曲度异常时 C1 2与 C2 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 llard等通过对 33例胸段 Scheuer mann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 118 第 1 9卷 第 2期 2 0 1 1年 1 月 中国矫形 外科杂 志 O rthopedic Journal of China Vol 19 No 2 Jan 2011 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 参考文献 1 Harrison DE Harrison DD Cailliet R et al Cobb method orHarrison posterior tangentmethod J Spine 2000 16 2072 2078 2 Ohara A M iyamoto K Naganawa T et al Reliabilities of and correla tions among 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