影像学分析髂腰韧带与L5/S1椎间盘突出及L5滑脱的力学强度关系

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.22.015

摘要/Abstract

摘要：

背景：国外与国内研究报道的髂腰韧带形态学特点有很大争议，有关国人髂腰韧带解剖学结构和生物力学特性的报道并不多见，尚未见全面详尽的统计资料。

目的：探讨国人L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱与髂腰韧带的关系。

方法：纳入2013年苏州大学附属第一医院正常体检者28例、L₅/S₁椎间盘突出患者26例及L₅滑脱患者26例，正常组男9例、女19例；单纯L₅/S₁椎间盘突出组男14例、女12例；单纯L₅滑脱组男7例、女19例；其中峡部崩裂性滑脱13例、退变性滑脱13例；Ⅰ度滑脱24例、Ⅱ度滑脱2例。在腰椎正位片上测量并计算出各病例L₅横突的相对宽度(RT值)，并进行对比分析。

结果与结论：正常组、单纯L₅/S₁椎间盘突出组、单纯L₅滑脱组年龄、性别差异无显著性意义。正常组RT值大于单纯L₅/S₁椎间盘突出组、单纯L₅滑脱组(P均=0.000)；单纯L₅/S₁椎间盘突出组大于单纯L₅滑脱组(P=0.000)。男性、女性患者RT值差异无显著性意义；患者左侧、右侧RT值差异无显著性意义；在L₅滑脱的病例中，退变性滑脱患者RT值小于峡部裂性滑脱患者(P=0.004)。提示正常人髂腰韧带强度高于L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱患者，L₅/S₁椎间盘突出患者高于L₅滑脱患者；峡部裂性滑脱患者髂腰韧带强度高于退变性滑脱患者。髂腰韧带力学强度可能与L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱病变有关。

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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关键词: 植入物, 脊柱植入物, L₅/S₁椎间盘突出, L₅滑脱, 髂腰韧带

Abstract:

BACKGROUND: Studies have shown that morphological characteristics of iliolumbar ligament are controversial. Few Chinese studies concerned anatomical structure and biomechanical features of Chinese iliolumbar ligament, and no detail statistical data were found.

OBJECTIVE: To study the relationship of L₅/S₁ disc herniation and the L₅ spondylolisthesis with iliolumbar ligament.

METHODS: A total of 28 cases receiving health examination, 26 patients with L₅/S₁ disc herniation and 26 patients with L₅ spondylolisthesis were recruited from First Affiliated Hospital of Soochow University in China in 2013. Normal group contained 9 males and 19 females. L₅/S₁ disc herniation group contained 14 males and 12 females. L₅ spondylolisthesis group contained 7 males and 19 females. Of them, there were 13 cases of spondylolysis and 13 cases degenerative spondylolisthesis; as well as 24 cases with degree I spondylolisthesis and 2 cases of degree II spondylolisthesis. The relative widths of the L₅ transverse process (RT value) on the X-ray of the lumbar vertebra of each case were measured and calculated.

RESULTS AND CONCLUSION: No significant difference in age and gender was detected in the normal group, L₅/S₁ disc herniation group and L₅ spondylolisthesis group. RT value was higher in the normal group than in the L₅/S₁ disc herniation and L₅ spondylolisthesis groups (all P=0.000). RT value was greater in the L₅/S₁ disc herniation group than in the L₅ spondylolisthesis group (P=0.000). No significant difference in RT value was detectable between males and females. No significant difference in RT values was visible between the left and right sides. In patients with L₅ spondylolisthesis, RT values were lower in the degenerative spondylolisthesis patients than in spondylolysis patients (P=0.004). Results indicated that the strength of iliolumbar ligament in normal person was higher than that with L₅/S₁ disc herniation and L₅ spondylolisthesis. The strength of iliolumbar ligament in L₅/S₁ disc herniation patients was higher than that with L₅ spondylolisthesis patients. The strength of iliolumbar ligament in spondylolysis patients was higher than that with L₅ degenerative spondylolisthesis patients. The mechanical strength of iliolumbar ligament was possibly associated with L₅/S₁ disc herniation and L₅ spondylolisthesis.

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Key words: intervertebral disk displacement, spondylolysis, ligaments, X-rays

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 2

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引言

L₅/S₁椎间盘突出症及L₅滑脱症是临床常见骨科疾病，其病因学研究尚存争议，可能与年龄、性别、吸烟、职业、体质量指数、遗传以及解剖等多种因素相关。解剖因素方面，L₅/S₁椎间盘突出症及L₅滑脱症受到肌肉、韧带、椎间盘、腰椎及骶骨本身特性等多方面因素综合影响。髂腰韧带和骶棘韧带、骶结节韧带是连接脊柱和骨盆的3条主要韧带，其中后两者将骶骨和坐骨连接起来，而髂腰韧带则是将腰椎和髂骨连接起来。髂腰韧带为一条主要起于L₅横突止于髂嵴、髂后上棘、腰方肌和髂肌在髂嵴上的止点的一条宽厚、强韧的腱性组织，对于髂腰韧带的认识国内外已经有不少相关报道，但是国外报道与国内报道研究的髂腰韧带的形态学特点有很大争议，而且对于中国人的髂腰韧带的解剖学结构和生物力学特性报道尚不多见，也没有全面而详尽的统计资料。杜心如等^[1]对髂腰韧带的形态学进行了形态学测量，认为其分为前后两部分。张国川等^[2]学者对国人髂腰韧带的形态及其抗L₅椎体滑脱的生物力学进行了较为详细的研究，并与国外学者报道的结论进行对比，得出髂腰韧带在防止下腰部椎间盘退变、骶髂关节损伤以及腰椎滑脱中具有重要作用。Luk等^[3]对髂腰韧带及其解剖学和组织学的发展进行了研究，指出在新生儿其完全由肌肉组成，从10岁开始韧带结构从腰方肌的肌纤维慢慢化生而来，20岁开始髂腰韧带完全形成。髂腰韧带在维持腰骶部稳定中的重要作用，腰椎间盘退变，退行性腰椎滑脱和骨盆倾斜继发神经肌肉性脊柱侧凸等都与髂腰韧带相关。Arnd等对髂腰韧带细胞外分子组成进行研究，发现纤维软骨等存在，指出髂腰韧带可能在腰骶连接处的稳定中发挥重要作用^[4]。关于髂腰韧带的测量方法也有不同的报道，有通过MRI测量髂腰韧带的长度和宽度的报道，也有通过尸体的X射线测量的报道及直接再大体标本进行精确测量的报道。Aihara等^[5]在人体解剖上证实了髂腰韧带宽度与L₅横突宽度相关，与L₅横突长度不相关，L₅横突宽则相应的髂腰韧带强度高。受摄片时体位的影响，横突宽度值如果直接比较将会存在误差。为了准确比较不同病例间的L₅横突宽度值，Ohmori等^[6]在腰椎正位片测定横突宽度与椎弓根内间距比值(RT值)来增加L₅横突宽度的可比性。为髂腰韧带强度的测量提供了一种相对简便、可靠的测量方法。目前研究L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱与髂腰韧带相关性的文章较少，有待进一步揭示。文章通过在正常人、L₅/S₁椎间盘突出患者及L₅滑脱患者腰椎正位片上测量其横突宽度与椎弓根内间距比值(RT值)，来研究髂腰韧带强度在不同病例间的差异，探讨L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱与髂腰韧带的关系，为L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱的病因学研究提供相关依据。

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材料方法

设计：对比观察测量学试验。

时间及地点：于2013年在苏州大学附属第一医院骨科及影像科完成。

对象：从苏州大学附属第一医院2013年正常体检者、L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱患者中分别抽取50例患者进入试验。

诊断标准：①L₅/S₁椎间盘突出诊断标准：临床上有典型腰腿痛症状；影像学上行腰椎正侧位X射线片及腰椎MRI检查明确L₅/S₁椎间盘突出或髓核脱出。②L₅滑脱诊断标准：临床上有典型腰腿痛症状；影像学上行腰椎正侧位X射线片及腰椎MRI检查明确L₅滑脱。

纳入标准：①年龄大于18周岁。②正常组MRI及正侧位片提示无L₅/S₁椎间盘突出、L₅滑脱及邻近腰椎节段退变患者。③单纯L₅/S₁椎间盘突出组MRI及正侧位片提示L₅/S₁椎间盘突出，同时无邻近腰椎节段退变患者。④单纯L₅滑脱组MRI及正侧位片提示L₅滑脱，同时无邻近腰椎节段退变患者。

排除标准：①正常组排除L₅/S₁椎间盘突出、L₅滑脱及邻近腰椎节段退变患者。②单纯L₅/S₁椎间盘突出组排除邻近腰椎节段退变患者。③单纯L₅滑脱组排除邻近腰椎节段退变患者。

方法：3组患者均行腰椎MRI及腰椎正侧位X射线片检查，明确病例有无椎间盘突出、腰椎滑脱及相邻节段退变；L₅/S₁椎间盘突出组患者加行腰椎过伸、过屈位片，明确患者有无腰椎不稳；L₅滑脱组患者加行腰椎斜位片及腰椎过伸、过屈位片，明确患者有无峡部崩裂及腰椎不稳。

主要观察指标：在腰椎正位片上测量并计算出各病例L₅横突的相对宽度(RT值，图1)。

统计学分析：由第一作者采用SPSS 16.0软件进行数据处理。平均年龄、RT值以x(_)±s表示，正常组、单纯L₅/S₁椎间盘突出组及单纯L₅滑脱组的年龄、RT值比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用SNK-q检验，P < 0.05为差异有显著性意义。男性与女性RT值、左侧与右侧RT值、退变性与峡部裂型滑脱RT值比较采用t 检验分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

本文结果提示正常人比L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱患者髂腰韧带强度高，L₅/S₁椎间盘突出患者比L₅滑脱患者髂腰韧带强度高，峡部裂性滑脱比退变性滑脱髂腰韧带强度高，髂腰韧带力学强度可能影响L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱病变发生。

腰椎间盘突出症可能与年龄、性别、职业、体质量指数、遗传以及解剖等多种因素相关。解剖方面，腰椎间盘突出可能与腰椎曲度变直^[7]，双侧腰大肌不对称及腰大肌变细^[8]，椎间隙高度的比值^[9]，关节突关节角小，不对称和关节面改变，黄韧带肥厚，棘间韧带的退变等因素有关^[10-12]。

腰椎滑脱最先由比利时产科医师Herbiniaux最先描述为L₅椎体在骶骨上向前滑移，1992年Nazarian^[13]将腰椎滑脱定义为“上位脊柱相对与下位脊柱的滑移”。目前腰椎滑脱病因学研究争议较多。腰椎的稳定性是受到肌肉、韧带、椎间盘、腰椎及骶骨本身特性等多方面因素综合作用的结果，而腰椎滑脱涉及到解剖学、生物力学等方面因素影响，如峡部先天发育不良、疲劳、创伤、骨折骨盆入射角(PI)等可能影响峡部裂性滑脱的进展^[14-17]，小关节面的矢状化^[18-20]、腰椎前凸的减少、矢状面的不平衡、骨盆入射角的增大、黄韧带退变、妊娠、关节松弛和卵巢切除等可能是退变滑脱的危险因素^[21-26]。

髂腰韧带连接于第5腰椎与两侧髂骨之间，韧带可分为前后两部分，主要起自L₅横突^[3^，^27-28]，具有稳定腰椎，维持其中立位的作用。Luk等^[3]对髂腰韧带解剖学及组织学的研究指出在新生儿时期该韧带完全由肌肉组成，从10岁开始该韧带结构从腰方肌的肌纤维慢慢化生而来，到20岁时髂腰韧带完全形成。髂腰韧带在维持腰骶部稳定中有重要作用，腰椎间盘退变，退行性腰椎滑脱和骨盆倾斜继发神经肌肉性脊柱侧凸等可能与该韧带有关。Arnd等对髂腰韧带细胞外分子组成进行研究，发现纤维软骨等物质存在，同时指出髂腰韧带可能在腰骶连接处的稳定中发挥重要作用^[4]。有学者推测髂腰韧带可能与下腰椎椎间盘的退变、骶髂关节的损伤以及脊椎滑脱有关^[1^，³^，^29-31]。杜心如等^[1]对髂腰韧带在腰椎峡部裂性滑脱中的作用的研究中指出髂腰韧带强度高可有效的防止腰椎峡部裂发生后继发的椎体滑脱。张国川等^[2]对髂腰韧带的形态及其抗L₅椎体滑脱的生物力学进行了研究，并指出髂腰韧带在防止下腰部椎间盘退变、骶髂关节损伤以及腰椎滑脱中可能具有重要作用。刘国彬^[32]的研究在相同的加载负荷下髂腰韧带切断组的滑脱程度大于保留组，表明髂腰韧带有防止腰椎滑脱的作用。关于髂腰韧带的测量方法也有不同的报道，有通过MRI测量髂腰韧带的长度和宽度的报道^[33-36]，也有通过对尸体行X射线测量的报道及直接在大体标本进行精确测量的报道^[5^，^37-38]。Ohmori等^[6]对22例峡部崩裂性滑脱的患者研究发现不伴滑脱组病例较滑脱组病例的L₅横突宽，两组间差异有显著性意义，提示L₅横突宽度可能与髂腰韧带的强度有关。Aihara等^[5]对大体标本解剖证实了髂腰韧带宽度与L₅横突宽度相关，与L₅横突长度无关，L₅横突宽越则髂腰韧带强度越高，受摄片时体位影响，横突宽度值如果直接比较将会存在误差。为了准确比较不同病例间L₅横突宽度值，Ohmori等^[6]在腰椎正位片上测定横突宽度与两椎弓根内侧间距比值(RT值)来增加L₅横突宽度的可比性。王永峰等^[39]测量的L₅峡部裂合并L_4/5椎间盘突出的RT值为0.65±0.03，合并L₅滑脱的RT值为0.37±0.01。李岩等^[40]测量的正常人的RT值左侧为0.52±0.12，右侧为0.56±0.13，L₅峡部裂性滑脱RT值左侧为0.32±0.06，右侧为0.36±0.12。本文测量的正常组、单纯L₅/S₁椎间盘突出组及单纯L₅滑脱组RT值分别为0.57±0.06、0.47±0.05、0.39±0.06。

本文通过比较正常组、单纯L₅/S₁椎间盘突出组、单纯L₅滑脱组病例的RT值，来比较3组病例间髂腰韧带强度的差异。3组病例间性别及年龄差异无显著性意义，统计结果显示正常组的RT值较L₅/S₁椎间盘突出组大，L₅/S₁椎间盘突出组的RT值又较L₅滑脱组大，其差异有显著性意义，提示正常人的髂腰韧带强度可能比L₅/S₁椎间盘突出患者的髂腰韧带强度大，而L₅/S₁椎间盘突出患者的髂腰韧带的强度可能比L₅滑脱的患者髂腰韧带的强度大。可以这样认为，如果髂腰韧带强度高，受到坚强的韧带保护能有效维持下腰椎的稳定，同时有效防止L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱的发生，髂腰韧带不仅可以防止相应节段椎间盘的退变，可能也是除峡部及椎间盘以外另一个防止L₅滑脱的因素。同时统计结果显示左右两侧RT值比较，差异无显著性意义，可认为左右两侧髂腰韧带强度无差别。男性与女性RT值比较，差异也无显著性意义，可认为髂腰韧带强度无性别差异。而在L₅滑脱的病例中，峡部崩裂性滑脱患者的RT值较退变性滑脱患者的RT值大，可认为峡部崩裂性滑脱患者的髂腰韧带较退变性滑脱患者的髂腰韧带的强度高，在失去峡部的保护下，只有较高强度的髂腰韧带才能有效防止L₅椎体滑脱的发生，而在有峡部的保护下，髂腰韧带强度较弱的情况下可能发生L₅椎体的退变性滑脱。可见，髂腰韧带能有效稳定下腰椎，对抗L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱病变发生。

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影像学分析髂腰韧带与L₅/S₁椎间盘突出及L₅滑脱的力学强度关系

Relationship of mechanical strength of iliolumbar ligament with L₅/S₁ disc herniation and L₅ spondylolisthesis: an imaging analysis

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