腰椎黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面平衡相关性的影像学评价

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0322

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (23): 3670-3674.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0322

• 骨与关节图像与影像 bone and joint imaging • 上一篇下一篇

腰椎黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面平衡相关性的影像学评价

彭嘉杰¹，钟的桂¹，王竣¹，赖俊辉¹，黄永铨²，苏海涛²

¹广州中医药大学第二临床医学院，广东省广州市 510405；²广东省中医院骨科，广东省广州市 510006

出版日期:2018-08-18 发布日期:2018-08-18
通讯作者: 苏海涛，硕士，主任医师，广东省中医院骨科，广东省广州市 510006
作者简介:彭嘉杰，男，1993年生，广东省中山市人，汉族，广州中医药大学在读硕士，主要从事脊柱方面的临床研究。
基金资助:
广东省中医药管理局基金(20182043)

Correlations between hypertrophy of lumbar ligamentum flavum and sagittal spinopelvic balance evaluated by radiography

Peng Jia-jie¹, Zhong De-gui¹, Wang Jun¹, Lai Jun-hui¹, Huang Yong-quan², Su Hai-tao²

¹the Second Clinical Medical College of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; ²Department of Orthopedics, Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China

Online:2018-08-18 Published:2018-08-18
Contact: Su Hai-tao, Master, Chief physician, Department of Orthopedics, Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China
About author:Peng Jia-jie, Master candidate, the Second Clinical Medical Colege of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
Supported by:
the Foundation of Traditional Chinese Medicine Bureau of Guangdong Province, No. 20182043

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

腰椎黄韧带肥厚：黄韧带是连接上下相邻2个椎板的黄色弹性韧带，起到维持脊柱固有稳定性、控制椎间运动、保持硬膜后囊表面光滑的作用。黄韧带肥厚被认为是腰椎管狭窄发展中的重要致病因素之一，肥厚的黄韧带压迫硬膜囊和根，进而出现腰痛和坐骨神经痛。黄韧带肥厚的原因是多方面的，包括年龄、脊柱机械应力和生长因子等。

脊柱-骨盆矢状面平衡：是对脊柱曲度形态、骨盆角度位置的描述，包括胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆入射角、骨盆倾斜角和矢状面平衡。这对患者脊柱疾病的发生、发展及预后起到一定的预测和评估作用。

摘要

背景：腰椎黄韧带肥厚存在多种发病机制，但是否与脊柱-骨盆矢状面平衡存在相关性，目前尚不清楚。

目的：分析腰椎黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面平衡参数间的关系。

方法：回顾性分析2015年1月至2017年12月收入院治疗腰椎退行性疾病38例患者的临床资料，在患者站立位脊柱全长正侧位X射线片上进行脊柱-骨盆矢状面参数的测量，包括胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆入射角、骨盆倾斜角和矢状面平衡。在患者腰椎MRI轴位关节突层面T2WI图像上对L_1-2，L_2-3，L_3-4，L_4-5，L₅-S₁节段黄韧带厚度进行测量；将黄韧带≤3 mm者作为正常组，>3 mm者为肥厚组，分析腰椎黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面平衡参数间的关系。

结果与结论：①各节段性别、体质量指数黄韧带正常组与肥厚组间差异均无显著性意义(P > 0.05)，而年龄组间差异有显著性意义(P < 0.05)；②L_1-2节段胸椎后凸角组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)，L_2-3节段胸椎后凸角、骨盆倾斜角组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)，L_3-4节段胸椎后凸角组间比较差异无显著性意义(P=0.054)，L_4-5节段腰椎前凸角组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)，L₅-S₁节段各参数间比较差异均无显著性意义；③L₅-S₁节段黄韧带厚度与矢状面平衡存在负相关关系(r=-0.33，P < 0.05)；④提示黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面参数存在密切联系。

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
ORCID: 0000-0002-3670-1410(彭嘉杰)

关键词: 脊柱-骨盆矢状面平衡, 黄韧带肥厚, 腰椎, 影像学, 相关性

Abstract:

BACKGROUND: The pathogenesis of hypertrophy of lumbar ligamentum flavum is complex, and whether it is related to the sagittal spinopelvic balance remains unclear.

OBJECTIVE: To investigate the relationship between hypertrophy of lumbar ligamentum flavum and sagittal spinopelvic balance parameters.

METHODS: A retrospective analysis of the clinical data of 38 patients with lumbar degenerative diseases admitted to hospital from January 2015 to December 2017 was conducted. The sagittal spinopelvic balance parameters, including thoracic kyphosis, lumbar lordosis, sacral slope, pelvic incidence, pelvic tilt, sagittal vertical axis, were measured on the full-length radiographs in standing position. The thickness of lumbar ligamentum at L_1-2, L_2–3, L_3–4, L_4–5, L₅–S₁ was measured on the axial T2-weighed MR images at the facet joint level. In order to analyze the relationship between hypertrophy of lumbar ligamentum flavum and sagittal spinopelvic balance parameters, patients were divided into normal group (thickness of ligamentum ≤ 3 mm) and hypertrophy group (thickness of ligamentum > 3 mm)

RESULTS AND CONCLUSION: (1) There was no significant difference in the sex and body mass index between two groups at each segment (P > 0.05), but age showed significant difference (P < 0.05). (2) There was significant difference in the thoracic kyphosis at L_1-2between groups (P < 0.05). There were significant differences in the thoracic kyphosis and pelvic tilt at L_2-3 between groups (P < 0.05). There was no significant difference in the thoracic kyphosis at L_3-4 between groups (P=0.054). There was significant difference in the lumbar lordosis at L_4-5 (P < 0.05). The parameters at L₅-S₁ showed no significant difference between groups. (3) There was a negative correlation between L₅-S₁thickness and sagittal vertical axis (r=-0.33, P < 0.05). (4) To conclude, hypertrophy of ligamentum flavum is closely related to the sagittal spinopelvic balance parameters.

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

Key words: Spine, Pelvis, Lumbar Vertebrae, Ligamentum Flavum, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

彭嘉杰，钟的桂，王竣，赖俊辉，黄永铨，苏海涛. 腰椎黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面平衡相关性的影像学评价[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(23): 3670-3674.

Peng Jia-jie, Zhong De-gui, Wang Jun, Lai Jun-hui, Huang Yong-quan, Su Hai-tao. Correlations between hypertrophy of lumbar ligamentum flavum and sagittal spinopelvic balance evaluated by radiography[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(23): 3670-3674.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析 纳入腰椎退行性疾病患者38例，按黄韧带厚度将每节段分为2组，各节段内进行独立分析。2组中L_1-2，L_2-3节段部分数据因缺乏影像资料而脱落，其他节段数据均进入结果分析。试验流程图见图3。

2.2 一般资料 此次研究共纳入38例患者，其中男18例，女20例；年龄18-81岁，平均58.92岁。L_1-2，L_2-3，L_3-4，L_4-5，L₅-S₁节段性别、体质量指数组间差异均无显著性意义(P > 0.05)，而年龄组间差异有显著性意义(P < 0.05)，见表1。

2.3 影像学测量 脊柱-骨盆矢状面参数比较结果如表2所示。

在L_1-2节段，肥厚组胸椎后凸角明显大于正常组(P < 0.05)；而腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、矢状面平衡组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。

在L_2-3节段，肥厚组胸椎后凸角、骨盆倾斜角均明显大于正常组(P < 0.05)，而腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骶骨倾斜角、矢状面平衡组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。

在L_3-4节段，胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、矢状面平衡组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。

在L_4-5节段，肥厚组腰椎前凸角明显小于正常组(P < 0.05)；而胸椎后凸角、骶骨倾斜角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、矢状面平衡组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。

在L₅-S₁节段，胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、矢状面平衡组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。

黄韧带厚度与脊柱-骨盆矢状面参数相关性分析结果如表3所示，矢状面平衡与L₅-S₁节段黄韧带厚度存在负相关关系(r= -0.33，P < 0.05)。

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引言

材料方法

1.1 设计 对比观察试验。

1.2 时间及地点 于2015年1月至2017年12月在广东省中医院骨科完成。

1.3 对象 选择广东省中医院2015年1月至2017年12月收入院治疗的腰椎退行性疾病的患者。

纳入标准：①年龄≥18岁；②诊断为腰椎退行性疾病(腰椎管狭窄、腰椎间盘突出症、腰椎不稳)；③脊柱全长正侧位X射线片和术前腰椎MRI资料保留完整者。

排除标准：①后凸畸形和侧弯畸形者；②既往有脊柱手术史者；③脊柱创伤、肿瘤、结核、感染等患者。

统计患者性别、年龄、体质量指数等一般情况。

1.4 方法

1.4.1 影像学测量所有影像学数据的测量由2名研究人员独立进行2次测量。脊柱-骨盆矢状面参数取2次测量值的均值。腰椎黄韧带厚度取肥厚较严重的一侧。

脊柱-骨盆矢状面参数测量：在患者站立位脊柱全长正侧位X射线片上进行脊柱-骨盆矢状面参数的测量，采用最大Cobb角法。①胸椎后凸角：T₄上终板与T₁₂下终板切线的夹角；②腰椎前凸角：L₁与S₁上终板切线的夹角；③骶骨倾斜角：S₁上终板切线与水平线的夹角；④骨盆入射角：S₁上终板中点和股骨头中心连线与S₁上终板中点垂直线的夹角；⑤骨盆倾斜角：S₁上终板中点和股骨头中心连线与中垂线的夹角；⑥矢状面平衡：经C₇椎体中心的中垂线与S₁终板后上角之间的垂直距离^[6](图1)。

腰椎黄韧带厚度测量：在患者腰椎MRI轴位关节突层面T2WI图像上对L_1-2，L_2-3，L_3-4，L_4-5，L₅-S₁节段黄韧带厚度进行测量^[11](图2)。

1.4.2 分组方法腰椎黄韧带正常值为2-4 mm^[12]，为了探讨各节段腰椎黄韧带肥厚程度与脊柱-骨盆矢状面平衡的关系，将黄韧带≤3 mm者作为正常组，>3 mm者为肥厚组。

1.5 主要观察指标 患者一般资料、脊柱-骨盆矢状面形态学指标(包括胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆入射角、骨盆倾斜角、矢状面平衡)，黄韧带厚度。

1.6 统计学分析 应用SPSS 23.0统计软件进行数据录入及统计分析，各节段2组间的比较采用独立样本t 检验，P < 0.05认为差异有显著性意义。

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

讨论

黄韧带是连接上下相邻2个椎板的软组织，起到维持脊柱固有稳定性、控制椎间运动、保持硬膜后囊表面光滑的作用。黄韧带肥厚被认为是腰椎管狭窄发展中的重要致病因素之一，肥厚的黄韧带压迫硬膜囊和根，进而出现腰痛和坐骨神经痛^[1-5^，^13-14]。黄韧带肥厚的原因是多方面的，包括年龄、脊柱机械应力和生长因子等^[3^，⁵^，^13]。Abbas等^[2]通过比较正常人与腰椎管狭窄患者黄韧带，发现黄韧带肥厚是与年龄相关，与性别不相关的现象；L_3-4节段和L_4-5节段比L₅-S₁节段黄韧带更容易增厚。Sairyo等^[4]通过使用3D有限元模型对各节段韧带的应力分布进行评估，结果显示黄韧带的背侧比硬膜层承受更多的负荷。在脊柱各节段中，L_4-5增加的负荷是最高的。而在屈曲模式下观察到的应力最大，因此，Sairyo等^[4]认为腰椎在屈曲模式下可能导致黄韧带肥厚。Yabe等^[15]通过对腰椎管狭窄患者的黄韧带标本与腰椎间盘突出症患者的黄韧带标本进行染色对比，认为黄韧带在机械诱应力诱导下，重复性微组织损伤可能导致弹性纤维的损失、胶原纤维和蛋白聚糖的增加，而这些变化主要发生在黄韧带的背侧，这与Sairyo等^[4]认为黄韧带硬膜层承受更多的负荷的观点相符。Park等^[14]通过比较腰椎管狭窄患者的黄韧带标本与腰椎间盘突出症患者的黄韧带标本中转化生长因子β1的浓度，发现前者黄韧带中转化生长因子β1的浓度比后者高，成纤维细胞转化生长因子β1的高表达可能与腰椎管狭窄症中通过自分泌或旁分泌机制促使黄韧带肥厚有关。

在此次研究当中，各节段年龄因素组间比较差异存在显著性意义(P < 0.05)，即年老患者腰椎黄韧带比年轻患者厚，这与目前存在的研究相符^{[1-2, 5, 13]}；L_1-2，L_2-3节段胸椎后凸角组间比较差异存在显著性意义(P < 0.05)，而在L_3-4节段胸椎后凸角组间比较差异虽然无显著性意义(P=0.054)，但是P接近0.05，考虑到此次研究样本量较少，故可认为上腰椎肥厚黄韧带与胸椎后凸角存在相关性；L_4-5节段腰椎前凸角组间比较差异存在显著性意义(P < 0.05)，L_4-5节段肥厚黄韧带与腰椎前凸角存在相关性；L₅-S₁节段各参数间比较差异均无显著性意义，但是通过对L₅-S₁节段黄韧带厚度与脊柱-骨盆矢状面参数的相关性分析，发现L₅-S₁节段黄韧带厚度与矢状面平衡存在负相关(r=-0.33，P < 0.05)。脊柱-骨盆矢状面形态在脊柱正常功能及其各种脊柱疾病中发挥重要作用，而胸椎后凸角在维持有效的直立姿势方面起作用巨大^[16]，此次研究中L_1-2，L_2-3，L_3-4节段肥厚组胸椎后凸角值比正常组大，形成向前屈曲的姿态。人体为保持躯体重心稳定，通过改变腰骶部曲度来代偿，表现为骶骨倾斜角小于正常值，骶骨倾斜角、骨盆倾斜角大于正常值进而形成骨盆后旋^[17]，实现上述脊柱失衡进行代偿^[18]。

脊柱代偿机制可以通过胸椎、腰椎、骨盆、下肢来实现^[19]。随着人年龄的增长，骨质疏松进程不断推进，椎体高度因骨量丢失而减小。另外腰椎间盘退行病变，髓核水分丢失，也在一定程度上减小椎间隙的高度。椎体及椎间隙高度的退变，在很大程度上增大了胸椎后凸角。Roussouly等^[20]运用生物力学的方法对脊柱矢状位参数进行测量的研究中，发现胸椎后凸角值与腰椎前凸角有直接的联系。当胸椎或腰椎因退变而增大或减小时，两者间相互协调，达到胸腰椎代偿。骨盆可在一定范围内后旋，调整脊柱序列到达骨盆代偿状态。骨盆代偿自身自主调节，但调节程度受原本骶骨倾斜角的限制^[21]。当以上代偿机制未能完全调节脊柱形态时，患者会通过下肢代偿来弥补，临床上可观察到患者通过屈髋屈膝的动作使脊柱矢状面保持平衡。除此之外，腰背肌群肌力亦随着年龄增大而逐渐减弱，这一定程度上使脊柱稳定性受到影响。后柱韧带复合体在脊柱中除了支撑承重作用外，还起到维持稳定性的作用。如同斜拉桥一般，其中一条桥索拉力减小，其余的桥索拉力将升高。同理，腰背肌群的应力减少，后柱韧带复合体中黄韧带的应力势必增高，这与目前的文献观点相符合。脊柱矢状面代偿平衡状态下，由于应力的长期作用，黄韧带弹性纤维丢失，胶原纤维和蛋白聚糖增加，导致黄韧带肥厚，并且肥厚的改变是由于机械应力随着衰老过程的累积而引起的^[4]。

结合此次研究结果，脊柱-骨盆矢状面参数的改变是导致黄韧带肥厚的一个相关因素，黄韧带在变化的机械应力长期作用下逐渐增生肥厚，年龄则是机械应力改变的一个诱导因素。因此，可对黄韧带肥厚患者早期干预，调整脊柱-骨盆矢状面的形态，减缓疾病进程，提高患者的生活质量。

综上所述，黄韧带肥厚与脊柱-骨盆矢状面参数存在密切联系，L_1-4，L_4-5节段和L₅-S₁节段肥厚黄韧带分别与胸椎后凸角、腰椎前凸角和矢状面平衡显著相关。此次研究亦有不足之处，纳入研究的人群上腰椎MRI资料样本量少，实验结果存在一定偏倚。因此需要后续大样本量试验及纳入无症状人群作为研究对象，对上、下腰椎进行分组研究。

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

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