基于骨盆代偿及胸椎代偿对腰椎退变患者脊柱 - 骨盆矢状面平衡的评估方法

侯颖 李翔宇 孔超 王宇 朱卫国 王东凡 史彬 鲁世保 卢洁

腰椎退行性病变是由于腰椎自然老化、退化造成腰椎间盘退变、小关节退变、黄韧带增厚、骨质增生等腰椎结构的一系列改变的病变过程，可引起腰痛及腰椎支持功能下降[1-2]。当腰椎退变发生时，腰椎间盘高度丢失、椎体滑移变形等形态学改变会造成腰椎前凸的减小甚至后凸畸形，同时部分患者会出现脊柱重心前移并出现脊柱 - 骨盆矢状面失平衡的现象。为了防止脊柱 - 骨盆矢状面失平衡情况的加重，通常脊柱及骨盆自身存在一定的代偿机制来防止脊柱矢状面失平衡的发生，比如骨盆后旋、胸椎后凸减小、颈椎前凸增加等来减少脊柱矢状面失平衡的发生[3]。

既往对脊柱 - 骨盆矢状面平衡的评估以 C7矢状位纵向距离 (sagittal vertical axis，SVA)为主，多数研究认为 C7-SVA ＞ 4 cm (或 5 cm)是脊柱 - 骨盆矢状面失平衡的标准[4-5]，同时研究指出 C7-SVA 与患者临床症状存在相关性，即 C7-SVA 越大，患者临床症状越重[5-6]。但在老年人群中，由于脊柱形态的退行性改变，C7-SVA 的合理范围缺乏共识，随着年龄增长，患者对 C7-SVA 可接受范围逐渐增大[7]。因此 C7-SVA 在评估脊柱 - 骨盆矢状面平衡中仍存在一定局限性。本研究纳入 159 例因腰痛于我院就诊行脊柱全长 X 线片检查的患者，通过脊柱 - 骨盆矢状面参数探寻骨盆代偿及胸椎代偿与脊柱 - 骨盆矢状面平衡的相关性，以此指导脊柱 - 骨盆矢状面平衡的评估及临床治疗。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1.纳入标准：(1)2017年 10 月至 2020年 10 月，因腰痛就诊于我院的患者；(2)年龄 ≥ 18 岁者；(3)腰痛病史超过 6 个月伴或不伴有下肢放射性疼痛者；(4)能短时间维持站立姿势并完成脊柱全长 X 线片拍摄者。

2.排除标准：(1)先天性或特发性脊柱畸形者；(2)脊柱手术史者；(3)既往有胸腰段骨折病史者；(4)近 6 个月存在颈肩痛或上背部疼痛者。

二、一般资料

本组共纳入 159 例，其中男 49 例，女 110 例；年龄范围 30～90 岁，平均 (64.81±11.14)岁，平均 Oswestry 功能障碍指数 (oswestry disability index，ODI)为 19.89±14.82，腰部疼痛视觉模拟评分 (visual analogue scale，VAS)为 4.35±1.87，下肢 VAS 评分为 2.80±1.85。

三、脊柱 - 骨盆参数测量

患者以站立位拍摄拼接脊柱全长 X 线片，要求患者放松站立姿态，上肢置于身体前方无支撑，目视前方，保持身体静态站立 2 min，拍摄完成后评估患者脊柱全长 X 线片，对于错位拼接片进行重新 拍摄。

采用脊柱全长侧位 X 线测量脊柱 - 骨盆参数，测量参数及方法如下：骨盆倾斜角 (pelvic tilt，PT)为 S1上终板的中点与两侧股骨头圆心连线中点的连线与垂线的夹角；骨盆入射角 (pelvic incidence，PI)为 S1上终板的中点与两侧股骨头圆心连线中点的连线与 S1上终板垂直线的夹角；骶骨倾斜角 (sacral slope，SS)为 S1上终板与水平线的夹角；腰椎前凸角 (lumbar lordosis，LL)为 S1上终板与 L1上终板间的夹角，胸腰段后凸角 (thoracolumbar kyphosis，TLK)为 L2下终板与 T12上终板间的夹角，胸段后凸角 (thoracic kyphosis，TK)为 T12下终板与 T4上终板间的夹角，C7倾斜角 (C7slope，C7S)为 C7上终板与水平线的夹角；C7-SVA 为 C7椎体中心的铅垂线与 S1上终板后上角的距离。测量示意图见图1。

图1 脊柱 - 骨盆参数测量示意图(PI：骨盆入射角；PT：骨盆倾斜角；SS：骶骨倾斜角；LL：腰椎前凸角；TLK：胸腰段后凸角；TK：胸椎后凸角；C7S：C7 倾斜角；C7-SVA：C7 矢状面轴向距离)Fig.1 Method to measure spine sagittal alignment (PI: Pelvic incidence; PT: Pelvic tilt; SS: Sacral slope; LL: Lumbar lordosis; TLK: Thoracolumbar kyphosis; TK: Thoracic kyphosis; C7S: C7 slope; C7-SVA: C7 sagittal vertical axis)

四、脊柱畸形及代偿评估与分组

根据成人脊柱畸形 SRS-Schwab 分型中矢状位的调整参数作为参考，PI-LL ≥ 10° 考虑存在腰椎前凸减小；PT ≥ 20° 考虑发生显著骨盆后旋代偿[7]；参考 Li 等[2]研究，TK ≥ -30° 考虑发生胸椎背伸代偿。62 例划分到腰椎前凸正常组 (PI-LL ＜ 10°)， 81 例划分为退变代偿组 [ PT ≥ 20° 和 (或)TK ≥ -30° ]，16 例无显著骨盆代偿及胸椎代偿被划分为退变缺乏代偿组 (PT ＜ 20° 且 TK ＜ -30°)。在前凸丢失组中，32 例存在单纯骨盆代偿，25 例存在骨盆及胸椎联合代偿，24 例单纯胸椎代偿。

五、临床症状评估

采用 ODI 对患者的腰椎功能进行评估，以 VAS 评分分别评估患者腰痛及下肢疼痛的程度。

六、统计学处理

采用 SPSS 22.0 软件进行统计学分析。定量数据用x-±s表示。Pearson 相关性分析变量间的相关性；t检验及χ2检验分析两组间差异；单因素方差分析比较 3 组间差异；倾向评分匹配分析来剔除存在混杂因素的案例。P＜ 0.05 为差异有统计学意义。

结 果

将患者临床症状相关指标与年龄及脊柱 - 骨盆参数做线性相关分析 (表 1)，发现 ODI 与 SS、LL、TK、C7-SVA 存在相关性，腰部 VAS 评分与 PT、LL、TK、C7-SVA 存在相关性，而下肢 VAS 评分仅与 LL 存在相关性。

表1 临床症状相关指标与年龄及脊柱 - 骨盆参数做线性相关分析Tab.1 Linear correlation between clinical parameters and patient characteristics

对 3 组患者的特征及脊柱 - 骨盆参数进行对比 (表 2)，发现前凸正常组 LL 大于其它两组 (P＜ 0.001)，C7-SVA 小于其它两组 (P＜ 0.001)；代偿组的 PI、PT、TK 值均显著大于另外两组 (P＜ 0.001)；缺乏代偿组患者年龄及 C7S 高于其它两组 (P= 0.020，P= 0.039)；对于 3 组临床症状评分，缺乏代偿组 ODI 及腰部 VAS 评分高于代偿组及前凸正常组 (P＜ 0.001)，但下肢 VAS 评分在 3 组中差异无统计学意义 (P= 0.262)。将患者分组与 ODI、腰部 VAS 评分、下肢 VAS 评分进行相关性分析发现，ODI 及腰部 VAS 评分与分组有显著相关性 (P＜ 0.001，P＜ 0.001)，而下肢 VAS 评分与分组无相关性 (P= 0.803)。

表2 3 组患者临床资料比较 (±s)Tab.2 Comparison among three groups (±s)

表2 3 组患者临床资料比较 (±s)Tab.2 Comparison among three groups (±s)

注：a与腰椎前凸正常组比较，P ＜ 0.005；b与退变代偿组比较，P ＜ 0.005Notice: aP ＜ 0.005 compared with the normal lumbar lordosis group; bP ＜ 0.005 compared with the degeneration compensation group

项目 腰椎前凸正常 (n = 62)退变代偿 (n = 81)退变缺乏代偿 (n = 16) P 值年龄 (岁)62.63±11.19 65.21±10.71 71.19±11.11ab 0.020性别 (n)0.109 男 21 20 8 女 41 61 8 PI (°)47.66± 7.83 53.68± 9.30a 48.48± 7.93b＜ 0.001 PT (°)11.65± 4.67 23.52± 8.60a 15.02± 3.57b＜ 0.001 SS (°)36.01± 8.05a 30.17± 8.67a 33.46± 8.15 ＜ 0.001 LL (°)44.92± 8.76 29.03±11.50a 32.06± 8.73a＜ 0.001 TLK (°)-7.52± 8.22 -6.82± 7.77 -9.28± 5.48 0.501 TK (°) -37.61± 9.64 -28.21±11.52a -37.67± 7.16b＜ 0.001 C7S (°)22.12± 5.67 21.80± 6.81 26.31± 7.60ab 0.039 C7-SVA (cm) 0.20± 2.94 4.41± 4.70a 6.26± 3.45a＜ 0.001 ODI 9.48± 7.18 24.83±14.62a 35.25±11.52ab＜ 0.001腰部 VAS 评分 3.27± 1.42 4.85± 1.73a 5.94± 1.98ab＜ 0.001下肢 VAS 评分 2.84± 1.90 2.69± 1.82 3.18± 1.91 0.262

通过倾向评分匹配分析，以匹配容差 0.02 匹配腰椎正常组及退变代偿组的年龄、性别及 PI，两组各有 49 例匹配成功 (表 3)，对比匹配后两组发现腰椎代偿组患者 PT、TK、C7-SVA 增大 (P＜ 0.001)，ODI 及腰部 VAS 评分更高 (P＜ 0.001)，而 LL、SS 更小 (P＜ 0.001)。

表3 腰椎前凸正常组与退变代偿组比较 (±s)Tab.3 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative compensation group (±s)

表3 腰椎前凸正常组与退变代偿组比较 (±s)Tab.3 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative compensation group (±s)

项目 腰椎前凸正常 (n = 49)退变代偿 (n = 49) t / χ2 值 P 值年龄 (岁)64.14±9.87 62.39±10.99 0.583 0.408性别 (n)0.192 0.661 男 16 14 女 33 35 PI (°)48.46±7.43 49.17± 7.45 -0.397 0.642 PT (°)11.89±4.25 20.48± 7.20 -7.437 ＜ 0.001 SS (°)36.57±7.51 28.68± 8.26 5.007 ＜ 0.001 LL (°)46.32±8.32 26.60±10.22 10.490 ＜ 0.001 TLK (°)-8.10±8.03 -7.36± 7.03 -0.267 0.627 TK (°) -39.84±8.54 -25.25±10.16 -7.955 ＜ 0.001 C7S (°)22.70±5.72 21.72± 6.31 0.784 0.426 C7-SVA (cm) 0.38±2.91 3.78± 4.91 -4.160 ＜ 0.001 ODI 8.83±6.33 27.20±14.48 -8.300 ＜ 0.001腰部 VAS 评分 3.26±1.44 5.26± 1.77 -6.145 ＜ 0.001下肢 VAS 评分 2.67±1.86 2.61± 1.74 -0.057 0.867

通过倾向评分匹配分析，以匹配容差 0.02 匹配腰椎正常组及退变缺乏代偿组的年龄、性别及 PI，两种各有 14 例匹配成功 (表 4)，对比匹配后两组发现腰椎缺乏代偿组患者 PT、C7-SVA 增大 (P= 0.016，P＜ 0.001)，ODI 及腰部 VAS 评分更高 (P＜ 0.001，P= 0.001)，LL 更小 (P＜ 0.001)。

表4 腰椎前凸正常组与退变缺乏代偿组比较 (±s)Tab.4 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative low-compensation group (±s)

表4 腰椎前凸正常组与退变缺乏代偿组比较 (±s)Tab.4 Comparison between normal lumbar lordosis group and degenerative low-compensation group (±s)

项目 腰椎前凸正常 (n = 14)退变代偿 (n = 14) t / χ2 值 P 值年龄 (岁)70.00±10.03 69.50±10.85 0.127 0.900性别 (n)0.144 0.705 男 8 7 女 6 7 PI (°)45.17± 7.10 47.45± 7.96 -0.799 0.432 PT (°)10.79± 4.98 15.06± 3.81 -2.542 0.017 SS (°)34.38± 6.88 32.39± 8.16 0.696 0.493 LL (°)43.53± 5.90 30.75± 8.55 4.604 ＜ 0.001 TLK (°)-8.96± 7.90 -9.50± 5.48 0.211 0.834 TK (°) -44.76±12.04 -37.29± 7.55 -1.968 0.060 C7S (°)24.18± 6.46 26.36± 7.70 -0.808 0.426 C7-SVA (cm) 0.66± 2.84 6.15± 3.40 -4.639 ＜ 0.001 ODI 7.14± 4.32 34.14±10.80 -8.687 ＜ 0.001腰部 VAS 评分 3.14± 1.35 5.71± 2.02 -3.964 0.001下肢 VAS 评分 2.50± 2.21 3.07± 1.98 -0.721 0.478

讨论

人体在站立时矢状面上的重心位置落在双足之间时才能保证脊柱矢状面的平衡，同时以最小的能量输出维持站立姿态。当脊柱退变发生后，腰椎间盘退变等因素造成腰椎前凸逐渐减小，甚至出现腰椎后凸畸形，而只有脊柱骨盆其它部分能够较好代偿时才能继续维持脊柱矢状面的平衡，但是当脊柱自身无法通过充分代偿来弥补腰椎前凸丢失时，脊柱重心前移增加能量输出，引起患者腰部疼痛等症状，因此对于腰痛患者评估脊柱 - 骨盆参数非常 重要[2-3]。

腰椎退变性后凸畸形最早在 1988年由 Takemitsu 等[8]提出，作者根据腰椎后凸的程度范围以及直立行走维持情况将腰椎退变性后凸畸形分为 4 型，近年来有学者认为腰椎后凸畸形应更名为原发性脊柱矢状面失平衡 (primary degenerative sagittal imbalance，PDSI)，并将诊断标准定义为 PI-LL ≥ 15° 以及 PT ≥ 25°[9]。目前对于成人脊柱畸形的评估主要采用 SRS-Schwab 分型[7]，该分型对脊柱 - 骨盆矢状位畸形评估同样为 PI-LL、C7-SVA、PT 3 个参数，其中 PI-LL ≥ 10°、PT ≥ 25° 以及 SVA ≥ 4 cm 定义为脊柱畸形，SRS-Schwab 分型应用于成人脊柱畸形评估，并以此指导矫形目标并为实现良好的骨盆 - 脊柱矢状面平衡提供参考依据，本研究以 SRS-Schwab 分型矢状面参数作为分组参考。笔者临床中也观察到部分患者骨盆后旋代偿 PT 增大而 C7-SVA 无明显增大，或者部分患者 C7-SVA 增大而骨盆无明显后旋代偿，对于此类患者的病情及脊柱 - 骨盆矢状面平衡的评估也缺乏一定认识，因此本研究通过脊柱代偿机制对患者进行分组，探讨不同退变阶段患者的脊柱 - 骨盆矢状面参数及临床症状。

Gille 等[10]按照腰椎局部代偿及骨盆代偿情况对腰椎滑脱且整体脊柱矢状位平衡的患者进行了详细分组，同时其它研究也将脊柱矢状位平衡情况分为平衡脊柱、隐秘失平衡脊柱以及失平衡脊柱[3,11]。因此脊柱退变过程中，代偿的发生可暂时维持脊柱的平衡情况，只有在失去代偿阶段，脊柱的退变畸形才会造成明显的失平衡和加重的临床症状。

通过临床症状评分与脊柱 - 骨盆矢状位参数相关性分析发现，ODI、腰部 VAS 评分以及下肢 VAS 评分均与 LL 存在相关性，侧面反映了腰椎前凸丢失越多，临床症状越重，但反映骨盆后旋代偿大小的 PT 与腰部 VAS 评分存在相关性，反映骨盆代偿后的 SS 与 ODI 存在相关性，同时 TK、C7-SVA 与 ODI 及腰部 VAS 评分均有相关性。所以腰椎退变程度及脊柱矢状位平衡情况均与临床症状存在相关性，这与既往研究证明腰椎前凸减少、脊柱矢状位失平衡 (C7-SVA 过大)患者临床症状较重的结论一 致[2,5-6,12]。但既往研究缺乏对骨盆及胸椎代偿患者的进一步探讨，所以本研究根据腰椎前凸丢失情况以及骨盆、胸椎代偿情况将患者分为 3 组 (图2)，以 PI 及 LL 的匹配情况分析有无腰椎前凸丢失，按照成人脊柱畸形 SRS-Schwab 分型中矢状位的调整参数，PI-LL ＜ 10° 认为腰椎前凸正常，PT ≥ 20° 认为存在明显骨盆后旋代偿，TK ≥ -30° 存在胸椎后伸代偿，根据有无代偿再将患者分为腰椎代偿组和腰椎缺乏代偿组，相关性分析证明 3 组患者临床症状逐渐加重，对于临床参考具有一定意义。

图2 a：腰椎前凸正常组病例；b：腰椎代偿组病例；c：腰椎失代偿组病例 (PI：骨盆入射角；PT：骨盆倾斜角；LL：腰椎前凸角；TK：胸椎后凸角)Fig.2 a: A case in normal lumbar lordosis group; b: A case in degenerative compensation group; c: A case in degenerative low-compensation group (PI: Pelvic incidence; PT: Pelvic tilt; LL: Lumbar lordosis; TK: Thoracic kyphosis)

由于脊柱退变畸形的评估受多种因素影响，因此需充分考虑性别、年龄、基础骨盆参数等对脊柱退变畸形的影响，比如 GAP (global alignment and proportion)评分作为较新的脊柱矢状面序列评估标 准[13]，已证实其在预测矫形术后机械性并发症的作用，GAP 评分计算时，PI 及年龄是计算理想形态参数的重要依据。为进一步减少性别、年龄、PI 在 3 组患者比较的影响，笔者采用倾斜评分匹配消除患者性别、年龄及 PI 差异后进行进一步详细对比，发现相较于正常组，代偿组患者通过骨盆后旋 (PT 增 大)和 (或)胸椎后伸 (TK 增大)代偿，部分减缓了重心前移的情况，因此此组患者在 LL 减小的情况下，C7-SVA 平均值仍未 ＞ 5 cm，保持了部分维持脊柱矢状位平衡能力；而缺乏代偿组仅存在少许骨盆后旋代偿 (PT 部分增大)，胸椎无明显后伸代偿，因此无法通过代偿纠正 LL 减小造成的重心前移，此组 C7-SVA 平均值 ＞ 5 cm，出现了脊柱矢状位失平衡，从而造成临床症状加重。目前对于不同患者代偿能力不同的原因缺乏相关研究，高龄、肌萎缩、骨关节炎等均可能减少患者骨盆及胸椎的代偿能力[2,14]，但不论缺乏代偿的原因为何，对于高龄患者应进行充分术前评估，以期提高患者愈后。对于不同分组的患者，在考虑手术治疗时应充分考虑其代偿能力以及胸椎柔韧度，缺乏代偿的患者可能要对腰椎进行充分的矫形来实现其术后脊柱矢状面平衡，当然对于不同分组患者进行不同的腰椎矫形手术及其临床疗效需要进一步前瞻性研究证实，但本研究对初步评估患者脊柱矢状面平衡提供了新的理论依据。

目前对于脊柱 - 骨盆整体矢状位平衡情况主要以 C7-SVA 进行评估，C7-SVA 与临床症状存在明显相关性[5-6]，但在临床应用时，笔者发现 C7-SVA 与患者站立姿态由很大相关性，有研究采用强直性脊柱炎患者进行研究，发现不同站立姿势会造成 SVA 有 14.16 cm 的改变[15]。同时存在脊柱矢状位失平衡的患者，由于长时间站立和行走后身体前倾，此时测量 C7-SVA 的数值可能较休息状态时较大，因此 C7-SVA 在测量时影响因素较多，尤其在高龄患者中，患者对 C7-SVA 可接受范围较大[7]，因此如何精确评估患者脊柱 - 骨盆平衡状态仍是难点。本研究提供的分组对脊柱 - 骨盆矢状位平衡状态评估提供一定参考意义，进一步理解腰椎退变后脊柱 - 骨盆矢状位的改变过程。

本研究存在一定局限性，本研究纳入腰痛伴或不伴有下肢疼痛患者，因此可能有腰部疼痛原因脊柱失平衡患者，但排除了上背部及颈肩痛患者，因此无论什么原因的脊柱矢状位失平衡，脊柱除腰椎以外的部分代偿仍是维持平衡的重要机制，对患者腰椎前凸减少原因及代偿机制仍需进一步深入研究；因为样本量有限，无法从代偿方面做更为细致的分组，同时未从 PI 大小或者 Roussouly 分型对患者基础骨盆形态进行分组，所以本研究仅分为 3 组进行比较，此外由于脊柱退变是复杂过程，除腰椎前凸改变外，肌萎缩、骨量丢失、关节炎等均对脊柱形态产生影响，对于胸椎和骨盆代偿能力的评估缺乏深入探究，因此需进一步研究解决以上缺陷。但本研究从骨盆代偿及胸椎代偿角度，分析代偿在腰椎退变性患者中脊柱 - 骨盆矢状面平衡的价值，具有一定临床意义。

综上所述，基于骨盆代偿及胸椎代偿分组对腰椎退变患者脊柱 - 骨盆矢状面平衡评估可反应患者的脊柱平衡情况及临床症状，可避免重心评估脊柱平衡不准确的情况，对于不同分组的患者在制订手术方案时，应充分考虑患者的各类代偿能力，缺乏代偿能力的患者需充分恢复腰椎前凸，以实现患者术后脊柱矢状面平衡，因此基于骨盆代偿及胸椎代偿分组在高龄腰椎退变患者中有一定应用价值。