腰椎前凸的相關(guān)研究進(jìn)展

1、腰椎前凸的相關(guān)研究進(jìn)展中華骨科雜志 2014-10-08 發(fā)表評(píng)論 分享作者：王峰正常生理狀態(tài)下，脊柱在矢狀面上呈現(xiàn)為“S”形，上承頭顱、下連骨盆，有頸、胸、腰、骶四個(gè)生理彎曲。腰椎生理性前凸不僅能增加脊柱的緩沖震蕩能力，對(duì)負(fù)重及維持腰部及骨盆穩(wěn)定性也甚為重要，是人體脊柱維持姿勢(shì)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一。目前對(duì)腰椎生理性前凸臨床功能的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深入，腰椎前凸在維持脊柱矢狀位平衡方面具有非常重要的作用，也是所有手術(shù)治療矯正腰椎脊柱畸形的終極目標(biāo)。腰椎前凸角度的改變是腰椎疾病和腰腿痛患者的常見(jiàn)病理改變之一。目前對(duì)腰椎前凸角度的正常參考范圍尚存在較多爭(zhēng)議。一、腰椎生理性前凸的解剖學(xué)特征腰椎生理性前凸是指脊柱

2、腰段向腹部突出形成的弧線，其形成與腰椎椎體及椎間盤(pán)楔形變有關(guān)。椎體及椎間盤(pán)向背側(cè)的楔形改變可以增加腰椎前凸角度，反之亦然。因此，腰椎前凸角度受腰椎椎體及椎間盤(pán)形態(tài)的影響。腰椎椎體不同節(jié)段和鄰近的椎間盤(pán)對(duì)腰椎前凸角度形成的貢獻(xiàn)不一，其中L5占腰椎前凸角度的約40%，L1僅為5%。腰椎前凸角度還與腰椎間的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)有關(guān)。同時(shí)，腰椎前凸角度也可影響胸椎后凸和骶骨、骨盆前傾等。二、腰椎生理性前凸的個(gè)體發(fā)育盡管很多學(xué)者認(rèn)為胎兒時(shí)期人體脊柱只有一個(gè)后凸（即胸曲，為原發(fā)性曲度），但也有研究證實(shí)胎兒時(shí)期在腰骶部的連接部位存在著生理性前凸。Choufani等對(duì)孕周23-40周的45例胎兒進(jìn)行MR檢查后發(fā)現(xiàn)，所有

3、胎兒均存在脊柱腰段的前凸弧度，平均半徑為18.7mm，且該前凸弧度與胎齡無(wú)明顯的相關(guān)性，即腰椎前凸弧度與生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)關(guān)，而是由先天遺傳因素所決定。目前關(guān)于兒童腰椎前凸角度的文獻(xiàn)報(bào)道較少。Reich-mann等發(fā)現(xiàn)3歲以內(nèi)的嬰幼兒腰椎前凸角度隨生長(zhǎng)發(fā)育不斷增加，3歲以后腰椎前凸角度即可達(dá)到正常成人水平。而其他的研究者則認(rèn)為，腰椎生理性前凸隨患兒年齡增長(zhǎng)逐漸加大，至青春期或20歲左右停止生長(zhǎng)，如Cil等發(fā)現(xiàn)腰椎前凸角度從3-6歲時(shí)的44.3°進(jìn)展為13-15歲時(shí)的54.6°。由此可以認(rèn)為，腰椎生理性前凸的發(fā)育始于胎兒時(shí)期，最快階段在3歲以內(nèi)，后期則緩慢持續(xù)發(fā)育直至成年。因此，在兒

4、童早期即確定腰椎前凸的正常角度對(duì)相關(guān)疾病的早期發(fā)現(xiàn)和早期治療非常關(guān)鍵，但目前有關(guān)腰椎生理性前凸發(fā)育的研究較少，其臨床認(rèn)識(shí)仍存在較大空白。三、腰椎前凸的評(píng)估（一）腰椎前凸的測(cè)量節(jié)段在測(cè)量腰椎前凸角度時(shí)最重要的是端椎的選擇，即納入多少個(gè)脊柱節(jié)段。目前最常見(jiàn)的評(píng)估腰椎前凸角度的方案是納入5個(gè)腰椎節(jié)段，使用Cobb角時(shí)頭端測(cè)量線平行于L1椎體上終板，尾端測(cè)量線平行于S1椎體上終板；也有學(xué)者使用T10和L2作為上、下分界線；或者測(cè)量時(shí)不包括L5，S1椎間盤(pán)。因測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，測(cè)量結(jié)果也存在較大差異，不具有可比性。如果要對(duì)不同研究結(jié)果進(jìn)行比較，則需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，即確定一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)量節(jié)段。基于L1-L,5是

5、組成脊柱腰段的重要結(jié)構(gòu)，并且在功能上比較接近，因此測(cè)量腰椎前凸角度時(shí)應(yīng)包括L1-L5椎體和椎間盤(pán)，即采用Cobb角的測(cè)量方案。（二）腰椎前凸的測(cè)量方法測(cè)量腰椎前凸角度的方法較多，這些方法可按照臨床測(cè)量和影像學(xué)測(cè)量分為兩類(lèi)。臨床測(cè)量直接依據(jù)患者外形測(cè)量脊柱前凸的角度，影像學(xué)測(cè)量則通過(guò)二維或三維影像學(xué)檢測(cè)手段進(jìn)行間接測(cè)量。每種測(cè)量方法都有其優(yōu)點(diǎn)及局限性，不同測(cè)量方法得出的腰椎前凸角度在臨床上的可比性也存在一定的爭(zhēng)議。臨床測(cè)量腰椎前凸角度的技術(shù)包括三維姿勢(shì)分析系統(tǒng)、形態(tài)學(xué)照片分析系統(tǒng)等，通過(guò)測(cè)量腰椎棘突的弧度來(lái)評(píng)估腰椎前凸角度。該方法的優(yōu)勢(shì)是無(wú)輻射，可以多次重復(fù)測(cè)量，并對(duì)腰椎前凸角度的改變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

6、其缺點(diǎn)是可重復(fù)性較影像學(xué)測(cè)量差；角度的評(píng)估僅僅依靠人體表面弧度的改變，人體表面結(jié)構(gòu)如椎旁肌、皮下組織、棘突長(zhǎng)度和發(fā)育方向等均可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。影像學(xué)測(cè)量腰椎前凸角度的方法較多。Cobb角已成為測(cè)量腰椎前凸角度的金標(biāo)準(zhǔn)。該方法操作簡(jiǎn)便，可靠性高。但其應(yīng)用的最大缺點(diǎn)是，理論上兩個(gè)不同方向的腰椎弧度可以出現(xiàn)相同的角度（圖1）。因此，Vrtovec等提出利用脊柱各個(gè)腰段椎體的前緣或后緣切線構(gòu)成的角度、腰椎椎體中心點(diǎn)的連線所構(gòu)成的角度或利用計(jì)算機(jī)軟件模擬最優(yōu)擬合橢圓并測(cè)算腰椎前凸角（圖2）。（三）不同體位對(duì)腰椎前凸角度的影響在腰椎前凸角度測(cè)量中，研究對(duì)象的體位對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。大部分研究測(cè)量腰椎

7、前凸角度時(shí)都采用站立位X線片。行站立側(cè)位X線片檢查時(shí)，手臂的位置可影響腰椎矢狀位平衡，由此改變腰椎前凸角度。上肢中立位是最理想的位置，但卻因容易遮擋部分脊柱通常不予采用。雖然也有學(xué)者認(rèn)為上肢位置不會(huì)顯著影響腰椎前凸角度，但大多數(shù)學(xué)者仍建議對(duì)患者進(jìn)行腰椎前凸角度隨訪評(píng)估時(shí)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)上肢體位。Marks等觀察站立位時(shí)雙上肢不同位置對(duì)X線腰椎前凸的動(dòng)態(tài)影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，站立位時(shí)上肢支撐、肩關(guān)節(jié)屈曲30°時(shí)測(cè)量的腰椎前凸角度和雙上肢下垂時(shí)的角度基本相同。近年來(lái)腰椎CT及MR檢查被廣泛應(yīng)用于腰椎疾患的臨床診斷中，上述檢查需要患者平臥。明確測(cè)量體位對(duì)腰椎前凸角度測(cè)量結(jié)果的影響對(duì)評(píng)估不同研究間腰椎角

8、度的異同十分重要。一些研究者發(fā)現(xiàn)，對(duì)腰椎MR檢查而言，平臥伸展位（髖、膝伸直位）時(shí)測(cè)量的前凸角度與站立位時(shí)相當(dāng)。因此，Schmid等建議，平臥伸展位MR檢查可以作為腰椎前凸角度測(cè)量的方法。此外，腰大肌松弛位（屈髖屈膝位）腰椎MRI測(cè)量的前凸角度小于站立位或平臥伸展位，兩者相差約6.3°。有研究證實(shí)，不同坐姿對(duì)腰椎前凸角度也存在一定的影響。坐位時(shí)腰椎前凸角度小于站立位，腰椎前凸角度可從屈曲坐位的3.1°±11.8°增加至伸直坐位的46.2°±12.3°。因此，研究者認(rèn)為坐位腰椎前凸角度測(cè)量無(wú)法替代標(biāo)準(zhǔn)的腰椎站立位測(cè)量。研究對(duì)象

9、的不同體位及雙上肢的位置變化給不同研究結(jié)果間的比較帶來(lái)一定的困難。目前公認(rèn)腰椎前凸角度測(cè)量時(shí)的最佳體位是患者站立位，雙上肢支撐，肩關(guān)節(jié)屈曲30°（圖3）；若患者無(wú)法站立，則推薦平臥伸展位（髖、膝伸直位，圖4）。四、腰椎生理性前凸角度的范圍腰椎生理性前凸角度在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)波動(dòng)，Cobb角為30°-80°，其均值也僅是一個(gè)參考性的數(shù)值，不能將其認(rèn)定為“正常值”。由于不同研究中研究對(duì)象的測(cè)量體位及腰椎總體曲度的端椎選擇不同等因素，尚無(wú)法對(duì)個(gè)體定義正常或者合適的腰椎前凸角度。腰椎生理性前凸角度的正常范圍仍有待大樣本多中心研究予以確認(rèn)。五、影響腰椎前凸角度的因素（一）年

10、齡目前普遍認(rèn)為，隨著年齡的不斷增長(zhǎng)，腰椎前凸角度逐漸減小，甚至消失。但是，大部分研究并沒(méi)有證實(shí)年齡和腰椎前凸角度有相關(guān)性。僅Korovessis等發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的不斷增長(zhǎng)，腰椎前凸角度在60歲以上人群中明顯減小。而另一些研究中，隨著年齡增長(zhǎng)腰椎前凸角度反而逐漸增大。因此，基于現(xiàn)有研究，并不能得出腰椎前凸角度隨年齡增加而逐漸減小的結(jié)論。（二）性別多項(xiàng)研究證實(shí)，不同性別研究對(duì)象之間腰椎前凸角度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Middleditch和Oliver發(fā)現(xiàn)，直至中年期腰椎前凸角度在性別方面無(wú)明顯差異。但也有一些研究證實(shí)，女性腰椎前凸角度大于男性約2°-5°。Monster等對(duì)25位黑人女

11、性及27位白人女性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，盡管前者在外觀上表現(xiàn)為腰椎曲度較大，但二者實(shí)際測(cè)量的腰椎前凸角度及腰骶角并無(wú)明顯差異；黑人女性之所以看似有較大的腰椎曲度可能是因?yàn)槠渫尾康能浗M織較多，臀部較為豐滿，從而給人以腰椎曲度較大的假象。（三）身高和體重Naido等研究發(fā)現(xiàn)，身高與腰椎前凸角度存在相關(guān)性。該研究結(jié)論與Nourbakhsh等的研究結(jié)果相符，可能原因是個(gè)體身高的增長(zhǎng)導(dǎo)致腰椎區(qū)域負(fù)荷增加，從而增加了腰椎前凸角度。大部分研究者認(rèn)為肥胖，特別是腹型肥胖可以增加腰椎前凸角度。Murrie等發(fā)現(xiàn)，BMI指數(shù)偏高的人群腰椎前凸角度明顯增大。Moore和Dalley認(rèn)為BMI指數(shù)高的人群腰椎前凸增大的原因可

12、能在于腰椎前凸角度的增加可以平衡其站立位的姿勢(shì)。Siiiich等對(duì)BMI指數(shù)較大的3-14歲兒童進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這些兒童的腰椎均存在過(guò)度前凸。但Nai-do的研究則發(fā)現(xiàn)腰椎前凸與BMI指數(shù)相關(guān)性較差。（四）懷孕近期有研究發(fā)現(xiàn)，孕婦在懷孕后期腰椎前凸角度顯著增加。Nourbakhsh等發(fā)現(xiàn)，是否有懷孕史及懷孕次數(shù)與腰椎前凸角度相關(guān)。可能的原因有：(1)腹部重量的增加需要通過(guò)腰椎前凸角度的增加來(lái)代償平衡；(2)腹部肌肉力量減弱和背部肌肉的張力不平衡導(dǎo)致腰椎前凸角度增加；(3)懷孕后期出現(xiàn)腰椎關(guān)節(jié)及肌肉韌帶松弛。即使是分娩后，重塑后的腰椎前凸角度也無(wú)法恢復(fù)，并持續(xù)存在。（五）遺傳因素目前關(guān)于脊柱側(cè)凸畸

13、形的遺傳和基因?qū)W研究較多，但僅有一項(xiàng)關(guān)于脊柱生理性曲度與家族遺傳性的研究，其結(jié)論是腰椎前凸角度與家族遺傳存在正相關(guān)，且同性之間的遺傳相關(guān)性更高。（六）腹部和腰背部肌肉腹部和腰背部肌肉能夠影響骨盆入射角和腰椎前凸角度。多數(shù)研究者認(rèn)為腰椎前凸角度與腹部肌肉功能密切相關(guān)。當(dāng)腹部肌肉力量減弱時(shí)，骨盆前傾和腰椎前凸角度增大；而腹部肌肉力量的加強(qiáng)將導(dǎo)致骨盆后傾，減小腰椎前凸角度；同時(shí)，腰背部肌肉的增強(qiáng)或減弱也會(huì)改變腰椎前凸的角度。（七）運(yùn)動(dòng)關(guān)于運(yùn)動(dòng)與腰椎前凸角度相關(guān)性的文獻(xiàn)報(bào)道較少。但Wojtys等通過(guò)對(duì)8-18歲的2270名兒童進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員的腰椎前凸角度大于非運(yùn)動(dòng)員，且腰椎前凸角度與運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)

14、練時(shí)間呈正相關(guān)但目前對(duì)兩者之間確切的因果關(guān)系尚不清楚。六、腰椎前凸與腰椎退行性變、腰痛（一）腰椎前凸和腰椎退退行性變關(guān)于腰椎前凸和腰椎退行性變的相關(guān)性研究較多。大部分學(xué)者認(rèn)為腰椎前凸的改變與腰椎滑脫程度存在正相關(guān)，即腰椎前凸角度越大，其發(fā)生腰椎滑脫的可能性也越大。因此，腰椎前凸被認(rèn)為是腰椎退變性滑脫的一個(gè)危險(xiǎn)因素。對(duì)于腰椎前凸角度的改變是否可以導(dǎo)致早期椎間盤(pán)退變?nèi)源嬖跔?zhēng)議。KaliChman等的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，椎間隙的變窄或椎間盤(pán)的高度降低與腰椎前凸的發(fā)生沒(méi)有明顯的相關(guān)性。而Endo等通過(guò)分析61例腰椎間盤(pán)突出癥患者和60名同齡的無(wú)癥狀志愿者的矢狀位曲度發(fā)現(xiàn)，腰椎間盤(pán)突出癥患者的腰椎前凸角度較小

15、，并認(rèn)為較小的腰椎前凸角度可能會(huì)引起腰椎壓力集中，從而加速腰椎間盤(pán)的退變；因椎間盤(pán)退變以及為避免突出的椎間盤(pán)對(duì)脊髓神經(jīng)產(chǎn)生過(guò)度壓迫，人體將進(jìn)一步使腰椎前凸角度變小。但上述研究的證據(jù)強(qiáng)度較差，仍需要更多的研究進(jìn)一步證實(shí)。（二）腰椎前凸和腰痛對(duì)于腰痛患者是否存在腰椎前凸的改變，目前尚無(wú)確切結(jié)論。有學(xué)者認(rèn)為腰椎前凸角度減小或消失是臨床上出現(xiàn)腰痛的一個(gè)征象，腰痛患者通過(guò)改變腰椎前凸角度可以緩解或部分緩解疼痛。但這一現(xiàn)象近期受到了很多影像學(xué)研究的質(zhì)疑，相關(guān)的影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)慢性腰痛患者腰椎前凸角度的變化與對(duì)照組并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Christensen和Hart-vlgsen的一項(xiàng)系統(tǒng)性回顧分析發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有證

16、據(jù)能夠證明脊柱矢狀位曲線與人群健康狀況（包括有關(guān)脊柱疼痛的健康問(wèn)題）有明顯的相關(guān)性。七、腰椎前凸的重建腰椎前凸角度由腰椎椎體和相應(yīng)的椎間盤(pán)構(gòu)成。當(dāng)椎體壓縮或椎間盤(pán)被去除時(shí)，腰椎前凸角度發(fā)生改變。一些涉及腰椎的手術(shù)也會(huì)導(dǎo)致腰椎前凸丟失，成為“平背綜合征”。腰椎生理性前凸角度的丟失可導(dǎo)致脊柱矢狀面失平衡，發(fā)生持續(xù)性的腰痛及肌肉疲勞，因此重建患者的腰椎生理性前凸十分重要。但目前文獻(xiàn)報(bào)道中的腰椎生理性前凸角度范圍較廣，約為30°-80°，因此很難根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果準(zhǔn)確地確定對(duì)個(gè)體而言的正常或者適合的腰椎前凸角度。為了能夠開(kāi)展對(duì)腰椎前凸的研究，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛使用站立位全脊柱側(cè)位X線

17、片測(cè)量矢狀位參數(shù)，其中包括常用的骨盆參數(shù)（圖5）：骨盆入射角(pelvicincidence，PI)、骨盆傾斜角（pelvictilt，PT）及骶骨傾斜角(sacralslope，SS)；軀干平衡參數(shù)：矢狀位垂直軸(saggitalvertiralaxis，將保持恒定不變，不受體位及姿勢(shì)等因素影響，是一個(gè)真實(shí)反映骨盆形態(tài)的解剖學(xué)參數(shù)。 通過(guò)對(duì)各參數(shù)之問(wèn)關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，PI=PT+SS，這種在幾何學(xué)上的直接聯(lián)系，也暗示著他們之間存在潛在的相互關(guān)聯(lián)。Boulay等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)骨盆入射角44°時(shí)，骶骨傾斜角相應(yīng)增大，而腰椎前凸角度減小；當(dāng)骨盆入射角62°時(shí)，骶骨傾斜角相應(yīng)減小

18、，使腰椎前凸角度增大。另外，Been等研究發(fā)現(xiàn)，成人椎體的關(guān)節(jié)突傾斜角可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)腰椎前凸角度。因此，上述脊柱矢狀位參數(shù)可以作為脊柱融合手術(shù)重建腰椎生理性前凸的參考點(diǎn)，具有一定的指導(dǎo)意義。但如何簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)術(shù)巾理想的腰椎前凸角度仍有待于進(jìn)一步研究。綜上所述，腰椎生理性前凸是脊柱矢狀位姿勢(shì)平衡的重要基礎(chǔ)之一，但是針對(duì)腰椎前凸的研究尚處于發(fā)展階段，關(guān)于測(cè)量方法及其相關(guān)影響因素等方面目前仍存在較多爭(zhēng)議：(1)不同研究納入的測(cè)量節(jié)段不同，目前大多建議使用統(tǒng)一的測(cè)量方法（測(cè)量Cobb角）和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（L1椎體上終板切線和S1椎體上終板切線的夾角）。(2)評(píng)估腰椎前凸角度的測(cè)量體位，最為通用和標(biāo)準(zhǔn)的體位是站立位X線片，雙上肢支撐，肩關(guān)節(jié)