脊柱和骨盆矢状位参数与椎体成形治疗胸腰椎骨质疏松性椎体压缩骨折预后的相关性

doi:10.12307/2022.438

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
矢状面轴向距离：为C7铅垂线同S1后上角垂线的相对关系，是常用于判断脊柱矢状位有无失平衡的一个重要指标，当矢状面轴向距离超过4 cm时为矢状面失平衡，矢状面轴向距离超过9.5 cm时为严重矢状面失平衡。
骨盆投射角：双侧股骨头中心的连线称为髋轴，髋轴中点与骶骨平台中点的连线和骶骨平台垂线所成的角即为骨盆投射角。

背景：相关研究表明，胸腰椎骨质疏松性压缩性骨折患者的脊柱和骨盆矢状位参数存在不同程度改变，将导致胸腰椎矢状面失衡。
目的：探讨脊柱和骨盆矢状位参数与椎体成形治疗胸腰椎椎体压缩骨折预后的相关性。
方法：选择2017年5月到2019年6月重庆三博长安医院收治的椎体压缩性骨折患者66例(观察组)，年龄61-79岁，接受椎体成形治疗，术前及术后3个月，通过目测类比评分、Oswestry功能障碍指数评估患者疼痛与骨盆功能改善情况，通过全脊柱正侧位X射线片测量脊柱和骨盆的矢状位参数、Cobb角与Beck指数；选择同年龄段健康受试者60名(对照组)，通过全脊柱正侧位X射线片测量脊柱和骨盆的矢状位参数。试验已通过重庆三博长安医院医院的关伦理审批(医院伦理批件号：[2017]52号文件，审批时间 2017-04-26)。
结果与结论：①观察组患者术后3个月的目测类比评分、Oswestry功能障碍指数较术前明显改善(P < 0.05)，Cobb角及Beck指数都显著优于术前(P < 0.05)；②观察组患者术前的骨盆倾斜角大于对照组(P < 0.05)，术前的骶骨倾斜角、腰椎前凸角、矢状位垂直轴、胸椎后凸角均小于对照组(P < 0.05)；观察组患者术后3个月的骨盆倾斜角小于术前(P < 0.05，骶骨倾斜角、腰椎前凸角、矢状位垂直轴、胸椎后凸角均大于术前(P < 0.05)；③Pearson相关分析显示，术前骨盆入射角、骨盆倾斜角、腰椎前凸角值与总有效率、术后目测类比评分、Oswestry功能障碍指数、Cobb角及Beck指数具有相关性(P < 0.05)；观察组术后3个月的上述指标与对照组比较差异均无显著性意义(P > 0.05)；④结果表明，椎体成形治疗椎体压缩性骨折具有较好的疗效，可明显缓解疼痛，纠正脊柱和骨盆病理性曲度，恢复脊柱矢状位平衡。

https://orcid.org/0000-0002-4919-9052 (遇呈祥)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 脊柱, 骨盆, 椎体成形, 矢状位参数, 椎体压缩骨折, 矢状位平衡, 椎体骨折预后, 骨盆倾斜角, 骶骨倾斜角

Abstract: BACKGROUND: Relevant studies have shown that the sagittal parameters of the spine and pelvis of patients with thoracolumbar osteoporotic compression fractures change to varying degrees, which can lead to an imbalance of the thoracolumbar spine.
OBJECTIVE: To investigate the correlation between the sagittal parameters of the spine and pelvis and the prognosis of vertebroplasty in the treatment of thoracolumbar vertebral compression fractures.
METHODS: Totally 66 patients with vertebral compression fractures undergoing vertebroplasty in the Chongqing Sanbo Chang’an Hospital from May 2017 to June 2019 at the age of 61-79 years were enrolled and included in the observation group. Before operation and 3 months after operation, the patient’s pain and improvement of pelvic function were evaluated by visual analog scale score and Oswestry dysfunction index. The sagittal parameters, Cobb angle, and Beck index of the spine and pelvis were measured by X-rays of the whole spine. Sixty healthy subjects of the same age group (control group) were selected, and the sagittal parameters of the spine and pelvis were measured by X-rays of the spine and pelvis. This study was approved by the Ethics Committee of Chongqing Sanbo Chang’an Hospital (approval No. [2017]52; approval date: 2017-04-26).
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The visual analog scale score and Oswestry dysfunction index of the observation group were significantly improved 3 months after operation (P < 0.05), and the Cobb angle and Beck index were significantly better than those before the operation (P < 0.05). (2) The pelvic tilt was greater in the observation group than that of the control group (P < 0.05), and the pelvic incidence, sacral slope, lumbar lordosis, thoracic kyphosis, vertical misalignment axis were all smaller in the observation group than those of the control group (P < 0.05). In the observation group, the pelvic tilt was smaller at 3 months after operation than that before operation (P < 0.05), and the pelvic incidence, sacral slope, lumbar lordosis, thoracic kyphosis, and vertical misalignment axis were all greater than those before operation (P < 0.05). (3) Pearson correlation analysis showed that preoperative pelvic incidence angle, pelvic tilt, lumbar lordosis and total effective rate, postoperative visual analogue scale score, Oswestry dysfunction index, Cobb angle and Beck index were correlated (P < 0.05). There was no significant difference between the above-mentioned indicators and the control group at 3 months after operation (P > 0.05). (4) Results indicate that vertebroplasty has a good curative effect in the treatment of vertebral compression fractures. It can significantly relieve pain, correct the pathological curvature of the spine and pelvis, and restore the balance of the spinal column.

Key words: spine, pelvis, vertebroplasty, sagittal parameters, vertebral compression fracture, sagittal balance, vertebral fracture prognosis, pelvic tilt angle, sacral tilt angle

中图分类号:

遇呈祥, 刘乐洪, 李文博, 陈金石, 冉春雷, 王忠平. 脊柱和骨盆矢状位参数与椎体成形治疗胸腰椎骨质疏松性椎体压缩骨折预后的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(9): 1412-1417.

Yu Chengxiang, Liu Lehong, Li Wenbo, Chen Jinshi, Ran Chunlei, Wang Zhongping. Correlation between spine-pelvic sagittal parameters and prognosis of vertebroplasty in the treatment of thoracolumbar osteoporotic vertebral compression fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(9): 1412-1417.

图/表（结果） 5

2.1 参与者数量分析观察组66例患者与对照组60名受试者全部进入结果分析。
2.2 两组基线资料比较两组性别构成、年龄与平均体质量指数比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2，具有可比性。

2.3 试验分组流程图见图3。

2.4 观察组患者围术期指标 66例患者都顺利完成手术，手术时间(28.26±5.23) min，术中出血量(5.31±2.49) mL，骨水泥注射量(4.51±1.22) mL。术中无并发症发生。
2.5 观察组材料宿主反应与并发症术后发生并发症13例，发生率为9%，其中骨水泥渗漏2例，邻近椎体骨折2例，肺栓塞1例，压疮4例，下肢静脉血栓4例。试验中未发生与骨水泥材料相关的不良反应。
2.6 两组受试者脊柱和骨盆矢状位参数测量结果观察组术前的骨盆入射角与对照组比较差异无显著性意义(P > 0.05)，观察组术前与术后3个月的骨盆入射角比较差异无显著性意义(P > 0.05)；观察组患者术前的骨盆倾斜角大于对照组(P < 0.05)，术前的骶骨倾斜角、腰椎前凸角、矢状位垂直轴、胸椎后凸角均小于对照组(P < 0.05)；观察组患者术后3个月的骨盆倾斜角小于术前(P < 0.05，骶骨倾斜角、腰椎前凸角、矢状位垂直轴、胸椎后凸角均大于术前(P < 0.05)；观察组术后3个月的上述指标与对照组比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表3。

2.7 观察组临床疗效 66例患者术后3个月的目测类比评分、Oswestry功能障碍指数较术前明显改善(P < 0.05)，Cobb角及Beck指数都显著优于术前(P < 0.05)，见表4。术后3个月疗效判定显示，无效5例，有效18例，显效43例，总有效率为92%。

2.8 相关性分析结果 Pearson相关分析显示，观察组术前的骨盆入射角、骨盆倾斜角、腰椎前凸角值与术后总有效率、目测类比评分、Oswestry功能障碍指数、Cobb角及Beck指数具有相关性(P < 0.05)，见表5。

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例-对照分析，组间比较采用独立样本t检验或χ2检验。
1.2 时间及地点试验于2017年5月到2019年6月在重庆三博长安医院外三科完成。
1.3 对象选择在2017年5月到2019年6月在重庆三博长安医院外三科诊治的椎体压缩性骨折患者66例(观察组)，其中男21例，女45例；年龄61-79岁，平均(66.3±2.5)岁；平均体质量指数(22.09±3.15) kg/m2；骨折后至手术时间(4.24±0.55) d；骨折部位：T11区10例，T12区25例，L1区12例，L2区13例，T12、L1区2例，L1、L2区3例，T11、L1、L2区1例。对照组是同年龄阶段健康人群，其中男19名，女41名；年龄60-79岁，平均(66.2±2.9)岁，平均体质量指数(22.19±2.98) kg/m2。两组受试者对试验知情同意，并均签署了知情同意书。试验已通过重庆三博长安医院医院的关伦理审批(医院伦理批件号：[2017]52号文件，审批时间 2017-04-26)。
观察组患者纳入标准：患者在自愿条件下签署了知情同意书(意识清晰，无精神疾病)；患者年龄61-79岁；经双能X射线骨密度测定仪(GE 公司，美国)对腰椎和髋部进行骨密度的测定，T值-3.8至-2.2 SD，平均(-3.30±0.41) SD，符合《中国骨质疏松性骨折诊疗指南(骨质疏松性骨折诊断及治疗原则)》诊断为骨质疏松症；同时具有椎体成形手术指征，无手术禁忌证；病史为摔伤或低能量外伤史；临床表现均有严重腰背部疼痛伴活动困难、伴或不伴后凸畸形、临床资料完整；患者近期没有外科手术史。
观察组患者排除标准：既往脊柱手术史患者；精神性疾病患者；合并脊柱其他疾病(感染、神经损害、滑脱、髋关节畸形、脊柱侧凸、强直性脊柱炎)患者；临床资料缺乏者；合并严重的全身系统疾病患者；全身状况差不能耐受手术者。
1.4 材料骨水泥材料介绍，见表1。

1.5 方法
1.5.1 椎体成形手术操作所有患者都给予椎体成形治疗，手术均由同一组外科医生完成。采取经双侧椎弓根入路椎体成形治疗，过程如下：患者取俯卧位、胸部及双侧髂前上棘垫高腹部悬空，C臂X射线透视定位穿刺椎体，标记后予以消毒铺巾；于双侧椎弓根投影处行1%利多卡因局部浸润麻醉；在C臂透视引导下进行穿刺，确保穿刺针尖于正位上位于双侧椎弓根内侧缘、侧位上位于椎体后缘处，继续穿刺至椎体后1/3，拔除穿侧针芯、更换导针、置入工作套管，调配骨水泥，固化4 min，待骨水泥处于牙膏器时缓慢灌注骨折椎体内，注射骨水泥期间、需反复C臂透视确保骨水泥无渗漏，骨水泥弥散满意后拔除工作套管，无菌敷料局部覆盖。
记录所有患者常规围术期指标，包括骨水泥注射量、术后下床时间、手术时间、术中出血量、术后住院时间等，记录骨水泥渗漏、肺栓塞、邻近椎体骨折等并发症情况。
1.5.2 脊柱和骨盆矢状位参数测定所有患者均在术前及术后3个月行全脊柱正侧位X射线片检查，测量脊柱和骨盆的矢状位参数，由2名X射线放射科医生进行测量，取均值。
骨盆倾斜角：双侧股骨头中心和骶骨终板中点的连线与重力垂直线间的夹角。
骨盆入射角：双侧股骨头中心和骶骨终板中点的连线与垂直于骶骨终板并穿过骶骨终板中点的垂线间的夹角，如双侧股骨头不重合，可取2个股骨头中心连线的中点作为双侧股骨头中心。
骶骨倾斜角：是由骶骨上终板线与水平线所形成的夹角，直接影响L5的方向和脊椎曲度。
腰椎前凸角：L1上终板与S1上终板延长线间的夹角。
胸椎后凸角：T1上终板与L1上终板延长线间的夹角；
矢状位垂直轴：C7中心铅垂线距S1后上角的距离，若铅垂线位于S1后上角前方为正值，否则为负值，矢状位垂直轴值在-5-5 cm范围内定义为脊柱矢状位平衡，否则认为脊柱矢状位失衡。
脊柱和骨盆矢状位参数测定示意图，见图1。

脊柱和骨盆矢状位参数测定图，见图2。

1.5.3 疗效评估术前1 d及术后3个月，对观察组患者均进行目测类比评分(由轻到重记0-10分，0分无疼痛，< 3分为轻微疼痛，4-6分疼痛影响睡眠，7-10分疼痛剧烈，分值越高表示疼痛程度越重)与Oswestry功能障碍指数评估(共计10个问题，每个问题记0-6分，得分值为实际得分/最高分×100%，分值越低表示腰椎功能越好)。术前及术后3个月行X射线片检查，测量骨折椎体上下位椎体上下终板垂线的交角即为Cobb角，Cobb角度越大提示骨折越严重、椎体高度丢失越多，后凸畸形重；Beck指数是侧位X射线片上椎体前缘高度与椎体后缘高度比值，Beck指数增高提示椎体前缘高度增加。
术后3个月进行疗效判定，显效：椎体恢复正常，骨折基本恢复正常和愈合；有效：椎体症状显著改善、骨折具有显著改善；无效：未达到上述标准甚至恶化。总有效率(%)=(显效+有效)/总例数×100%。
1.6 主要观察指标观察组患者手术前后目测类比评分、Oswestry功能障碍指数、Cobb角与Beck指数，以及两组脊柱和骨盆矢状位参数测量结果。
1.7 统计学分析计量资料采用x±s表示，组间比较采用独立样本t检验，手术前后数据比较采用配对t检验；计数资料以百分比表示，组间比较采用χ2检验等，相关性分析采用Pearson相关分析，检验水准ɑ=0.05，采用SPSS 21.00软件进行统计分析。

讨论

脊柱退变老化的具体量化表现在脊柱和骨盆矢状位参数上[9]。脊柱矢状位失衡的病因包含：脊柱退行性病变、感染、肿瘤、侧弯和骨质疏松性椎体压缩性骨折等[10-11]，其中骨质疏松性椎体压缩性骨折临床多见，此病可导致持续疼痛、脊柱后凸畸形，严重影响中老年人生活质量[12]。骨质疏松、椎体骨密度降低，脊柱力线发生改变，导致负荷增大、肌肉疲劳、肌力失平衡，脊柱和骨盆矢状位参数发生变化[13]。
3.1 脊柱和骨盆结构的特点脊柱胸腰段有以下特点[14-16]：①此处为胸椎后凸与腰椎前凸移行处，活动度较脊柱其他部位大，上方的胸椎及颈椎的质量均需要经过此处向腰椎及双下肢传导，整个躯干的应力相对集中[17]，躯体负重通过此处进行传导时极易造成局部损伤[18]；②关节突关节的关节面形态于此处进行过渡转换，由胸椎的冠状面形态向腰椎的矢状面形态转换，机体运动时很容易造成局部受力不均衡，出现轴向及侧向损伤[19]；③此处存在生理性后凸，相邻的胸椎节段及腰椎节段不易代偿，容易出现前后位的损伤[20]。有研究表明，胸腰段为椎体压缩性骨折的好发部位，58.7%的椎体压缩性骨折集中分布于T12、L1 椎体[21]。胸腰段椎体压缩性骨折可导致椎体高度降低，致使脊柱受力不均衡[22]，早期相邻节段及骨盆相互代偿，随着病变进展，相邻节段及骨盆不能代偿时脊柱将出现矢状位失衡[23]。
3.2 脊柱和骨盆矢状位平衡的特点椎体压缩性骨折是造成中老年性腰背部疼痛的主要病因[24]。近期研究表明，椎体压缩性骨折可导致脊柱和骨盆矢状位参数变化，脊柱和骨盆矢状位参数与脊柱矢状面平衡紧密相关[25]，STAUDE等[26]认为脊柱和骨盆矢状位参数的纠正有助于恢复脊柱矢状位平衡。了解椎体压缩性骨折患者手术前后脊柱骨盆矢状位参数的变化更有助于指导手术，评价手术疗效。
正常成人健康状态下脊柱具有良好曲度，当骨质疏松患者出现椎体压缩性骨折时，脊柱稳定状态和脊柱的筋骨动态平衡就会被打破，脊柱的矢状面就会出现失衡，进而发生脊柱曲度改变[27]。此次研究结果显示，椎体压缩性骨折患者术前的骨盆倾斜角大于对照组，而骶骨倾斜角、腰椎前凸角和胸椎后凸角、矢状位垂直轴小于对照组，表明脊柱矢状位失平衡将导致骶骨后倾来维持站立姿势，此时L5和骶椎的相互作用便会减弱，L5对骶椎的限制减少，进而导致骨盆通过增加后倾来适应腰椎前凸的代偿，进而出现骨盆倾斜角增加、骶骨倾斜角减低；与此同时，骶椎后倾加剧了L5/S1节段后凸，腰骶角度增大，使身体中心前移以达到脊柱病理性平衡。术后3个月时，观察组患者目测类比评分、术后Oswestry功能障碍指数评分均显著改善，测量Cobb角及Beck指数均较术前明显恢复，证实椎体成形可通过铰刀及逐级推注技术恢复椎体高度、抬高终板，是治疗椎体压缩性骨折的有效手术方式，同时脊柱后凸畸形得到纠正。研究中观察组术后测量的脊柱骨盆矢状位相关参数与对照组无明显差异，提示椎体成形术后患者的脊柱矢状位平衡得到纠正，患者疼痛缓解、骨盆后倾代偿消失，使得人体回归正常生物力学状态。
研究中所测量的脊柱骨盆矢状位参数，骨盆入射角不会因脊柱的曲度变化而改变，能间接反映骨盆状态，同时与骶骨倾斜角和腰椎前凸角存在相关性，研究证实正常成人腰椎前凸角=骨盆入射角+9°，且腰椎前凸角与腰背痛密切相关，在评价脊柱骨盆失状位平衡中具有重要作用[28]。一般情况下、骨盆可通过改变骨盆倾斜角达到重塑人体重心，或改变骶骨倾斜角来适应腰椎的前凸，进而达到调节脊柱失状位平衡的目的[29-30]。椎体压缩性骨折术前及术后3个月检测结果均提示骨盆入射角与骨盆倾斜角、骶骨倾斜角、腰椎前凸角、胸椎后凸角呈正向相关，随着骨盆入射角的增大其他参数也相应增大。椎体成形术后椎体高度得到恢复，脊柱的力学稳定得到纠正，重塑了脊柱骨盆生物力学平衡[31-32]。
3.3 脊柱骨盆矢状位平衡的判定及临床意义个体的脊柱和骨盆矢状位参数受多种因素的影响，包括性别、体质量、年龄、创伤、骨盆形态等[33-35]。正常人群的脊柱和骨盆矢状位参数保持平衡，但椎体压缩骨折患者的脊柱和骨盆矢状位参数会出现异常情况[7，36-37]。研究显示，依据骨盆入射角、骨盆倾斜角与腰椎前凸角值可判断脊柱矢状位平衡状态[38]；椎体成形治疗骨质疏松性椎体压缩骨折后，如果骨盆入射角、骨盆倾斜角与腰椎前凸角值均在正常范围内，说明脊柱骨盆平衡得到很好解决，如果没在正常范围内其术后疼痛和不适感、并发症较多[38]。
此次研究发现，胸腰椎骨质疏松性骨折患者腰背部疼痛明显，Oswestry功能障碍指数评分较健康人群显著高，生活质量明显降低。对于椎体压缩性骨折患者，早期及时采取手术治疗可避免椎体骨折部位出现不愈合或延期愈合、慢性腰背痛发生及脊柱矢状位失衡[4]。老年患者因合并慢性疾病，伴随不同程度脊柱退变，手术风险及难度明显提高，术后康复及围术期处理难度均不同程度增加，术前积极的围术期处理、积极稳定患者病情，结合患者具体情况设计恰当的手术方案及选择适合患者本人的手术方式较为重要[39]。对于胸腰椎骨质疏松性骨折患者，选择手术治疗方案时应同时考虑到脊柱矢状位平衡情况及患者自身身体状况，以选择适合患者的手术措施。对于胸腰椎骨质疏松性骨折矢状位平衡患者，若 MRI检测骨折部位为新发椎体骨折，同时患者疼痛难耐受、影像学及专科检查未发现脊髓及神经根压迫，可只行微创的椎体成形或椎体后凸成形，达到快速止痛及增强骨折椎体骨质、平衡病变椎体负重、改善局部曲度改变、避免发生后凸畸形及矢状位失衡的目的[40-41]。若胸腰椎骨质疏松性骨折矢状位失衡得同时伴随神经压迫症状，椎体的生物力学研究证实，当其高度丢失超过 50%时应采取开放内固定手术，术中采取不同的截骨方式进行腰椎曲度的重建及矢状位平衡恢复[31]；若机体矢状位失衡不严重，相邻节段及骨盆可以部分代偿，可考虑采取短节段减压内固定，若矢状位严重失衡，相邻弯曲及骨盆的相关性完全丧失，则多考虑采取长节段矫形内固定手术；对于矢状位严重失衡并伴新鲜椎体压缩性骨折的患者，术中行截骨矫形构建合适曲度治疗的同时，可同时椎体成形术治疗[42]。
观察组中双节段及多节段骨折患者术前的目测类比评分及术后Oswestry功能障碍指数评分更高，所侧Beck指数相对更低，Cobb角较单节段骨折患者更大，椎体高度丢失更多，椎体成形过程所需时间较单节段椎体骨折多，术后患者疼痛恢复程度同单节段骨折患者相比无明显差异。同时与单节段椎体骨折相比，多节段骨折患者更易出现矢状位失衡，术后3个月随访结果同单节段椎体骨折患者相比无明显差异。因研究中双节段及多节段骨折患者病例有限，术后并发症发生率仍需大宗病例进一步研究。
Pearson相关分析显示，椎体压缩骨折患者的术前骨盆入射角、骨盆倾斜角、腰椎前凸角值与总有效率、术后目测类比评分、Oswestry功能障碍指数评分、Cobb角、Beck指数都有相关性(P < 0.05)，表明脊柱和骨盆矢状位参数可预测椎体压缩性患者椎体成形术后预后情况。研究也存在一些不足，比如随访时间短、机制分析不够深入、病例数量偏少，将在下一步的研究中进行明确的结论分析。
总之，椎体成形治疗椎体压缩骨折具有良好的有效性与安全性，能有效改善患者的疼痛、Beck指数、Cobb角，重塑脊柱力线、纠正脊柱失状位平衡，改善骨盆倾斜角、骶骨倾斜角、腰椎前凸角、失状位垂直轴、胸椎后凸角等参数，改善脊柱和骨盆病理性曲度。通过术前骨盆倾斜角、骶骨倾斜角、腰椎前凸角等参数预估、指导手术，为基础研究提供数据参考。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程