来源：中国骨与关节杂志

作者：刘宇琦 梁潇 孙祥耀 孙文志 胡海量 孔超 鲁世保

医院：首都医科大学宣武医院

摘 要

目的：探讨椎体旋转对成人退变性脊柱侧凸(adult degenerative scoliosis，ADS)患者主动脉相对于椎体位置的影响。

方法：回顾性收集2017年9月至2020年1月，我科收治的164例ADS患者的相关信息，根据侧凸方向分为左侧腰椎侧凸(left lumbar scoliosis，LS)组(LS组，n=92)和右侧腰椎侧凸(right lumbar scoliosis，RS)组(RS组，n=72)。需要获取的影像学数据包括脊柱侧凸的方向，冠状位脊柱侧凸Cobb’s角(Cobb’s angle，CA)，脊柱侧凸顶椎分布情况，冠状位水平位移(apical vertebral translation，AVT)，胸腰椎后凸角(thoracolumbar kyphosis，TLK)，左侧椎弓根-主动脉角(α)，左侧椎弓根-主动脉距离(r)，椎体旋转角(γ)。Pearson相关性分析被用于评估两组内CA、AVT、α、r以及γ之间的相关性。然后采用多因素线性回归分析明确两组内γ的危险因素。结果：两组组内脊柱侧凸CA、AVT、TLK以及γ之间均有显著相关性(P<0.001)。LS组的r与脊柱侧凸CA(P=0.386)、AVT(P=0.947)、TLK(P=0.888)、γ(P=0.633)之间没有明显相关性。RS组的r与脊柱侧凸CA(P=0.908)、AVT(P=0.796)、TLK(P=0.912)、γ(P=0.108)之间没有明显相关性。两组的脊柱侧凸CA、AVT、TLK以及γ与α无明显相关性(P>0.05)。两组中，r均是α增加的危险因素(P < 0.001)。

结论：椎体旋转程度可以不需要MRI检查而通过站立位脊柱全长正侧位X线片中测得的CA或者AVT进行测算。ADS患者中椎体旋转与主动脉的相对位置没有明显的相关性。

关键词

脊柱疾病；脊柱侧凸；主动脉

成人退变性脊柱侧凸(adult degenerative scoliosis，ADS)最常发生于腰椎，并且常见于老年患者。椎体旋转是ADS的典型特征，并且在脊柱畸形的进展过程中产生了重要作用。ADS中的椎体旋转会提高局部解剖的复杂程度，不易区分解剖标志的界限，从而使椎弓根螺钉植入困难，并且会增加主动脉损伤发生的风险。因此，了解ADS患者椎体旋转情况下主动脉相对于脊柱位置的变化对于提高手术安全性有重要意义。

既往研究往往侧重于椎体旋转对于椎弓根螺钉植入准确性的影响，或青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)以及其它脊柱畸形的椎体旋转对脊柱畸形严重程度的影响。虽然ADS中椎体旋转的现象同样普遍，但是目前ADS患者中椎体旋转对主动脉相对于脊柱的位置关系影响的相关研究较少。徐帅等对退变性腰椎侧凸患者腰椎左侧凸和右侧凸情况下，辅助动脉与腰椎椎体的解剖关系进行研究，并发现患者腹主动脉与椎体相对位置较为稳定。其研究有较高的参考价值，但并未对冠状面畸形影像学数据对主动脉与椎体相对位置的影响进行线性回归分析。因此，本研究回顾性收集2017年9月至2020年1月，就诊我院的164例 ADS 患者的相关信息，对既往研究结果进行验证，并探讨椎体旋转对ADS患者的主动脉相对于椎体位置的影响。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1.纳入标准：(1)顶椎位于胸腰椎或腰椎节段(T₁₂～L₄)者；(2)MRI检查层面包括胸腰椎和腰骶椎层面者；(3)有脊柱全长正侧位X线片者。

2.排除标准：(1)先天性血管畸形者；(2)既往有脊柱手术史者；(3)既往有心血管系统手术史者。

二、一般资料

本组共纳入164例，根据侧凸方向分为左侧腰椎侧凸(left lumbar scoliosis，LS)组(LS组，n=92)和右侧腰椎侧凸(right lumbar scoliosis，RS)组(RS组，n=72)。其中LS组男26例，女66例；年龄55～72岁，平均(63.9±4.7)岁。RS组男28例，女44例；年龄55～72岁，平均(64.0±4.4)岁。

三、测量数据

1.脊柱正侧位X线片测量：对标准站立位脊柱全长前后位及侧位X线片进行测量。需要获取的数据如下：(1)脊柱侧凸的方向；(2)冠状位脊柱侧凸Cobb’s角(Cobb’s angle，CA)；(3)脊柱侧凸顶椎分布情况；(4)冠状位水平位移(apical vertebral translation，AVT)，即脊柱侧凸顶点到骶骨中垂线之间的垂直距离；(5)胸腰椎后凸角(thoracolumbar kyphosis，TLK)，即T₁₀上终板与L₂下终板之间的矢状面夹角，后凸角度为正值。由2位研究员对数据进行评估。

2.MRI测量：在进行MRI检查时，所有患者被要求采取中立仰卧位。MRI采用1.5T扫描(Gyroscan Intera，Philips Medical Systems，NL)。采用三维薄层T₂加权自旋回波轴向扫描椎体获得具有1mm重叠的轴向4mm切片。重复时间为5000ms，回波时间为120ms，视野为250mm，矩阵尺寸为250×360。所有患者均采用相同的MRI扫描和图像采集协议。使用PACS客户端软件。为了明确腹主动脉与椎体的相对位置，笔者使用笛卡尔坐标系从T₁₂～L₅的MRI测量了以下参数：笛卡尔坐标系，将两个上关节突关节面的内侧边连起来的直线定义为X轴，Y轴从右侧上关节突关节面背侧缘开始与X轴垂直，两条轴相交于原点O；左侧椎弓根-主动脉角(α)为原点O和主动脉中点之间的连线与Y轴的夹角，当主动脉恰好位于原点左侧时，角度定义为90°，当主动脉恰好位于原点右侧时，角度定义为-90°；左侧椎弓根-主动脉距离(r)为原点O到主动脉边缘的最短距离；椎体旋转角(γ)为通过椎体正中的平面与矢状面之间的夹角(图1)。

图1 笛卡尔坐标系，左侧椎弓根-主动脉角(α)，左侧椎弓根-主动脉距离(r)，椎体旋转角(γ)示意图

四、统计学处理

采用SPSS23.0软件进行统计学分析，在各个椎体层面所测得的连续性变量均以均数±标准差表示。分别对LS组和RS组的性别分布、年龄、体质量指数(body mass index，BMI)、顶椎分布、CA、AVT进行独立样本t检验或Mann-Whitney U检验。采用单因素方差分析和Kruskal-Wallis检验比较同一组内不同顶椎的变量。采用Pearson相关性分析评估两组CA、AVT、α、r以及γ之间的相关性。然后采用多因素线性回归分析明确两组内γ的危险因素。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、两组患者一般资料比较

两组的性别(P=0.151)、年龄(P=0.873)、BMI(P=0.086)、TLK(P=0.131)差异均无统计学意义，具有可比性(表1)。LS组与RS组的脊柱侧凸顶椎分布多位于L₃层面(分别占31.5%和34.7%)，两组顶椎分布差异无统计学意义(P=0.191)。两组间平均CA(P =0.770)、AVT(P=0.789)和γ(P=0.770)差异无统计学意义(表1)。

表1 两组患者一般资料比较

二、影像学指标的Pearson相关性分析

Pearson相关性分析结果表明两组的脊柱侧凸CA、AVT、TLK以及γ之间均有显著相关性(P<0.001)。LS组的r与CA(P=0.386)、AVT(P=0.947)、TLK(P=0.888)、γ(P=0.633)之间没有明显相关性；RS组的r与脊柱侧凸CA(P=0.908)、AVT(P=0.796)、TLK(P=0.912)、γ(P=0.108)之间没有明显相关性(表2)。上述结果表明当CA和AVT增大时，LS组γ角度会变大，而RS组γ角度会变小。

表2 影像学指标之间的Pearson相关性分析结果

三、影像学指标与α的线性回归分析结果

在相关分析的基础之上进行多因素线性回归分析。最终发现两组的脊柱侧凸CA、AVT、TLK以及γ与α无明显相关性(P>0.05)。LS组中，r是α增加的危险因素(P<0.001)，其线性回归公式为α(°)=-159.551+29.030×r(mm)。RS组中，r是α增加的危险因素(P<0.001)，其线性回归公式为α(°)=-150.817+27.465×27.465×r(mm)(表3)。

表3 影像学指标与α相关性的线性回归分析结果

讨 论

ADS通常发生在骨骼发育成熟的患者中，并且患者既往无脊柱侧凸病史。此类患者容易在腰椎出现退变的持续进展，从而导致脊柱整体载荷分配情况的变化，最终导致腰椎前凸消失，进而引起矢状位脊柱序列异常。椎间盘塌陷、关节突关节增生、关节突关节退变、韧带增生等退行性病理改变都可以影响脊柱前柱及后柱的载荷分配情况，从而最终引起退变性脊柱畸形的发生。与ADS进展密切相关的因素为脊柱弯曲的程度以及椎体旋转的角度。既往研究表明，无论脊柱侧凸的程度如何，椎体旋转与临床症状之间存在明显的相关性。虽然ADS椎体旋转的确切机制尚未明确，但可以推测关节突关节的不对称退变可能起到重要作用。关节突关节角度不对称，关节突关节位置异常，脊柱整体的载荷和应力分布改变，都可能是脊柱退

变以及脊柱失稳的潜在原因。Faraj等指出椎体旋转是ADS进展的危险因素，并且椎体旋转可引起关节突关节退变或椎间孔宽度减小，进而导致疼痛。因此，椎体旋转是判断ADS严重程度的重要指标。与徐帅等研究方法不同，本研究中将左侧凸及右侧凸ADS患者数据合并后纳入相关性分析，并进一步进行线性回归分析以明确变量之间的因果关系。本研究中γ与CA、AVT呈正相关，此结果与既往研究一致。因此在临床诊疗中，可以采用γ角度大小来评估ADS的严重程度。

AIS患者的椎体旋转对主动脉的位置有很大影响。Milbrandt等指出，在AIS患者中，右侧胸椎畸形患者的胸主动脉位于椎体左侧后方；相反，左侧胸椎畸形患者的胸主动脉位于胸椎右前方。Liljenqvist等和Sevastik等研究了AIS患者的主动脉相对位置，发现主动脉侧方移位更大，椎体移位更短。对AIS患者主动脉位置的研究发现，在不同的椎体旋转时，主动脉的位置发生了改变。本研究建立了椎体旋转与站立位脊柱全长正侧位X线片影像学参数之间的定量关系。在此过程中，一方面通过回归方程表明脊柱侧凸节段的椎体旋转可能受到CA和AVT的影响，这是将X线和MRI的影像学参数进行关联的关键信息。另一方面，当有资金限制等相关因素导致无法使用MRI进行检查的情况下，椎体旋转仍然可以通过更实用的脊柱全长正侧位X线片进行预测，从而可以明确椎弓根钉植入位置。通过对影像学结果进行观察，也可以发现脊柱周围血管等组织结构的解剖特点发生变化，脊柱双侧肌肉可能会出现不对称的现象。然而本研究纳入的样本量很少，更大的样本和多中心研究可以得出更为准确的结论。

由于ADS患者会出现椎体旋转，椎体结构会变得较为复杂，椎弓根螺钉植入困难，主动脉损伤风险较高。此外ADS患者多伴有血管弹性降低，常合并动脉粥样硬化。因此，明确ADS患者椎体旋转对主动脉位置的影响，指导医师的术中操作，减少血管相关并发症是十分必要的。本研究发现，椎体旋转对ADS患者主动脉位置的影响不同于AIS患者，分析原因如下：AIS一般表现为有规律的平滑脊柱弯曲，CA较大，而ADS主要是由椎间盘、关节突关节和椎旁肌肉的退变引起的；脊柱侧凸形状不规则，CA一般<40°，椎体旋转程度适中，局限于顶椎及邻近节段。此外，ADS多为老年患者，血管弹性降低，结缔组织的约束能力减弱，减少了椎体旋转的作用。因此，椎体旋转对ADS患者主动脉位置无明显影响。

在脊柱手术之中，血管损伤虽然并不常见，但是一旦发生，其后果较为严重。Liu等指出，由于椎体旋转以及脊柱序列的改变，椎弓根螺钉移位所导致的血管损伤风险增加。由于椎体旋转，在椎弓根螺钉植入时位置异常的发生率会非常高。在植入椎弓根螺钉时，通常需要根据椎体旋转的程度对置钉的方向进行大体判断。对于ADS患者，椎体旋转对椎弓根螺钉植入准确性的影响已经有大量研究加以证实，椎体旋转对主动脉位置的影响也是避免主动脉损伤的重要危险因素。本研究结果表明椎体旋转对ADS患者的主动脉位置没有显著影响。因此，ADS患者的主动脉位置不随椎体旋转而发生变化。也就是说，在ADS患者中，主动脉保持着相对正常的位置。因此，可以根据椎体旋转的程度评估螺钉植入所需的角度和主动脉的位置。既保证了椎弓根螺钉植入的安全性，又避免了主动脉的损伤。

本研究存在一定的局限性，首先，MRI检查时患者多取仰卧位，手术多取俯卧位。主动脉的位置是否由患者仰卧变为俯卧而发生变化，目前尚不清楚。其次，椎体旋转主要影响冠状位平衡，对矢状位平衡的影响目前尚不明确，因此结论不一定适用于所有的ADS患者。此外，本研究纳入的患者数量相对较少，仍然需要扩大样本量进行进一步的分析研究。

综上所述，椎体旋转程度与脊柱侧凸CA呈正相关，椎体旋转程度可以不需要MRI检查而通过站立位脊柱全长正侧位X线片中测得的CA或者AVT进行测算。可以用此方法评估ADS患者脊柱畸形的严重程度。ADS患者中椎体旋转与主动脉的相对位置没有明显的相关性，这表明ADS患者的主动脉位置相对正常，在手术过程中应当避免主动脉的损伤。

参考文献：略