磁共振测量腰骶椎矢状面参数与L5/S1椎间盘退变的关系

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.48.015

中国组织工程研究 ›› 2016, Vol. 20 ›› Issue (48): 7245-7250.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.48.015

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

磁共振测量腰骶椎矢状面参数与L₅/S₁椎间盘退变的关系

丁慕晨¹，石志才¹，卢春闻¹，吴锦辉¹，王超¹，袁佳滨¹，周振²

解放军第二军医大学附属长海医院，¹骨科，²影像科，上海市 200433

修回日期:2016-10-15 出版日期:2016-11-25 发布日期:2016-11-25
通讯作者: 石志才，博士，主任医师，解放军第二军医大学附属长海医院骨科，上海市 200433
作者简介:丁慕晨，男，1990年生，江苏省徐州市人，汉族，解放军第二军医大学在读硕士，医师，主要从事脊柱退变性疾病的临床及科研工作。
基金资助:
国家自然科学基金(81272026，81672204)

Lumbosacral sagittal parameters measured by magnetic resonance in association to L₅/S₁ intervertebral disc degeneration

Ding Mu-chen¹, Shi Zhi-cai¹, Lu Chun-wen¹, Wu Jin-hui¹, Wang Chao¹, Yuan Jia-bin¹, Zhou Zhen²

¹Department of Orthopedics, ²Department of Imaging, Changhai Hospital Affiliated to The Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

Revised:2016-10-15 Online:2016-11-25 Published:2016-11-25
Contact: Shi Zhi-cai, M.D., Chief physician, Department of Orthopedics, Changhai Hospital Affiliated to The Second Military Medical University, Shanghai 200433, China
About author:Ding Mu-chen, Studying for master’s degree, Physician, Department of Orthopedics, Changhai Hospital Affiliated to The Second Military Medical University, Shanghai 200433, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81272026, 81672204

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

文章与已有腰骶椎矢状面与椎间盘退变文章的差异：以往的试验对象多是大于40岁的中老年人，且多按椎间盘退变等级进行分组，试验则选取了与临床密切相关的椎间盘脱出的年轻患者为试验对象，以期发现此类患者的腰骶椎矢状面参数变化及探究相关临床意义，这在目前国内文献中尚未见相关报道。

椎间盘源性下腰痛：是在对腰腿痛诊治过程中逐步被发现、认识的一种疾病。是由于一个或多个椎间盘内部结构和代谢功能异常，如椎间盘退变(包括髓核的紊乱、纤维环破裂及软骨终板损伤)或释放出某些因子(炎症递质)，刺激椎间盘内头痛感受器所引起的腰痛。

摘要

背景：以往已有一些关于腰骶椎矢状面参数与腰椎间盘退变性疾病相关性的报道，但试验对象多是笼统的椎间盘突出的患者，试验数据也多是在X射线片或CT上测得，而从磁共振成像得的腰骶段矢状面参数与出现腰骶椎间盘脱出的手术病例的相关性报道则较少见。

目的：磁共振测量和评价出现腰骶椎间盘脱出患者的腰骶矢状面参数变化，分析腰骶矢状面参数与椎间盘退变性疾病之间的关系。

方法：回顾性分析自2014年9月至2016年4月间上海第二军医大学附属长海医院骨科18-35岁腰痛患者90例，按有无L₅/S₁椎间盘突出分为无椎间盘突出组69例和脱出组21例，其中因L₅/S₁椎间盘脱出并行手术治疗的21例，其他69例为无椎间盘突出组；无椎间盘突出组按有无L₅/S₁椎间盘退变又分为退变组和对照组，其中仅有L₅/S₁椎间盘退变的35例作为退变组，剩余34例无椎间盘病变的作为对照组。测量的腰骶矢状面参数包括腰椎前凸角、骶骨平台角、腰骶关节角。

结果与结论：与对照组相比，退变组腰椎前凸角虽有减小但差异并不显著(P > 0.05)，而骶骨平台角及腰骶关节角均有明显减小(P < 0.05)。与无椎间盘突出组对比，椎间盘脱出组腰椎前凸角、骶骨平台角及腰骶关节角均显著减小(P < 0.05)。结果说明，腰椎前凸角仅在出现椎间盘脱出的年轻成年男性病例中显著减小，而在椎间盘退变的病例并不明显；骶骨平台角和腰骶关节角的减小与椎间盘退变性疾病密切相关，是临床评价腰骶矢状面平衡的重要参数。

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: 0000-0002-2561-6800(石志才)

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 腰骶椎, 矢状面参数, 椎间盘退变, 腰椎前凸角, 磁共振成像, 下腰痛, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Many studies have investigated the relationship between lumbosacral sagittal parameters and the disc degeneration diseases. However, the objects of these studies were mainly the patients with disc herniation, and parameters were measured on CT or X-ray. There are few publications reporting the relationship between lumbosacral sagittal parameters, which were measured on MRI, and patients who underwent surgery with disc extrusion.

OBJECTIVE: To measure and compare the lumbosacral sagittal parameters in L₅/S₁ disc extrusion patients, and to investigate the relationship between the lumbosacral sagittal parameters and L₅/S₁ disc degeneration diseases.

METHODS: A total of 90 lumbago patients aged 18 to 35 years old were included from the Department of Orthopedics, Changhai Hospital Affiliated to The Second Military Medical University from September 2014 to April 2016 for retrospective analysis. According to with or without L₅/S₁intervertebral disc protrusion, they were divided into intervertebral disc herniation group (69 cases) and disc extrusion group (21 cases received surgery). The intervertebral disc herniation group was subdivided into degeneration group (35 cases) and control group (34 cases) according to with or without L₅/S₁ degeneration. Angles of lumbar lordosis (LL), sacral table angle (STA) and lumbosacral angle (LSA) were measured.

RESULTS AND CONCLUSION: Compared to the control group, the difference of LL was not significant in the degeneration group (P > 0.05), but STA and LSA were significantly reduced (P < 0.05). Compared with the no-disc herniation group, LL, STA and LSA were all decreased significantly in the disc extrusion group (P < 0.05). These results confirmed that LL in young adults with disc extrusion decreased significantly, however, in patients with disc degeneration, the decrease was not significant. The decrease in STA and LSA was strongly associated with disc degeneration diseases. STA and LSA are important parameters in the clinical evaluation of lumbosacral sagittal balance.

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: Tissue Engineering, Intervertebral Disk, Biomechanics

中图分类号:

R318

丁慕晨，石志才，卢春闻，吴锦辉，王超，袁佳滨，周振. 磁共振测量腰骶椎矢状面参数与L₅/S₁椎间盘退变的关系[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(48): 7245-7250.

Ding Mu-chen, Shi Zhi-cai, Lu Chun-wen, Wu Jin-hui, Wang Chao, Yuan Jia-bin, Zhou Zhen. Lumbosacral sagittal parameters measured by magnetic resonance in association to L₅/S₁ intervertebral disc degeneration[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(48): 7245-7250.

图/表（结果） 2

参考文献

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性调查分析。

1.2 时间及地点 于2014年9月至2016年4月在上海第二军医大学附属长海医院完成。

1.3 对象 自2014年9月至2016年4月期间，筛选出因下腰痛伴或不伴下肢放射痛来上海第二军医大学附属长海医院门诊及住院部就诊并行MRI检查的年轻患者90例，按有无L₅/S₁椎间盘突出分为脱出组和无椎间盘突出组，其中因L₅/S₁椎间盘脱出并行手术治疗的21例，其余69例为无椎间盘突出组；无椎间盘突出组按有无L₅/S₁椎间盘退变又分为退变组和对照组，其中仅有L_5/S₁椎间盘退变的35例作为退变组，剩余34例无椎间盘病变的作为对照组。上述脱出组及退变组患者均为单纯L₅/S₁椎间盘改变，并不合并其他节段椎间盘的退变。

纳入标准：①年龄18-35岁患者；②男性患者；③下腰痛史2个月以上患者；④伴或不伴有下肢放射痛患者。

排除标准：①既往腰椎手术史；②有腰椎肿瘤、炎症、结核等病变；③有腰椎骨折、滑脱或峡部裂；④腰骶椎先天性畸形(腰椎骶化或骶椎腰化)及脊柱畸形侧凸等。

所有患者对治疗及试验方案均知情同意，且得到医院伦理委员会批准。

1.4 方法 所有患者腰椎MRI检查的磁感应强度为1.5 T(Signa，GE Medical System，Milwaukee，WI，American)。腰椎MRI检查均包括矢状面T1、T2加权及横断面加权像，层距0.4 mm，层厚4.0 mm。对矢状面椎间盘有无退变及脱出通过正中矢状面的T2加权像来评估，同时测得腰骶椎各参数，对于脱出组病例同时观察并记录横断面数据。应用PACS系统(Picture Archiving Communication System)进行图像的调取和测量。

1.5 主要观察指标 腰椎前凸角、骶骨平台角及腰骶关节角，具体测量方法如下：腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)：为L₁椎体上下缘的中点联线与L₅椎体上下缘的中点联线延长线的夹角。骶骨平台角(sacral table angle，STA)：为S₁上终板与S₁椎体后切线间的夹角^[9]。腰骶关节角(lumbosacral angle，LSA)：L₅上终板切线与S1后皮质切线夹角^[10]。

上述参数均在PACS系统自带测量软件上测得，精确度为0.1°，分别记录各组样本数据并汇总统计。

1.6 统计学分析 统计学处理由第一、第七作者完成，测得数据经质量检查后输入计算机并建立数据库。计量资料用x(_)±s表示，采用SPSS 16.0软件对结果数据使用不同的统计学方法进行分析。组间差异的比较采用t 检验、方差分析(对方差不齐的数据进行对数变换，变换后仍不齐的用非参数检验)，检验水准α=0.05。

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讨论

下腰痛是骨科门诊收治的最常见疾患之一，有报道称下腰痛在成年人中的发生率在60%-90%^[11]。下腰痛和腰椎前凸角等参数的关系已在相关文献中报道^[12-13]，然而之前的试验大多集中在评估腰椎曲度和骨盆等参数在下腰痛或椎体滑脱中的变化，有关腰椎间盘突出等椎间盘退变性疾病的报道则较少。腰椎间盘突出根据椎间盘突出的程度，按照美国矫形外科协会(AAOS)的分类方法，从轻到重可以分为椎间盘退变、椎间盘膨隆、椎间盘突出、椎间盘脱出(后纵韧带下、后纵韧带后和游离型)，因条件所限，以往临床上较难区分突出型和脱出型，常将二者统一称为“突出”^[14]。但近来，随着影像学的发展，核磁共振得到广泛应用，尤其T2加权像对椎间盘及椎管等软组织的高清晰显像，使得突出和脱出得以区分。因此，此次试验对象选取了有明显L₅/S₁椎间盘脱出，且均出现了单侧或双侧下肢放射痛并于本院行腰椎后路手术的患者，以期发现此类患者的腰骶矢状面参数的变化，为临床诊疗提供相应参考。

试验所有的测量数据均由仰卧位的MRI收集得来，这与之前的一些试验相似^[15-16]。选取立位MRI是代替立位X射线片的最佳选择，但由于本院条件所限此次试验选择卧位MRI。选取MRI而非X射线也是考虑到减少射线对于青年人的危害。此外已有报道指出腰椎前凸角在水平MRI(卧位、直腿姿势)上测得的数据和直立位测得的数据是具有可比性的^[17]，且在卧位MRI上测得的矢状面平衡对于调查试验也是可靠的^[18]。

有关矢状面参数对脊柱功能、稳定性的评价一直是学术讨论的热点议题，但在引起下腰痛的腰椎疾病中有关脊柱失平衡的准确定义至今仍有争论，腰椎失稳影像学表现与腰骶区角度的关系也并不十分明确^[7^，^19]。鉴于椎间盘退变性疾病是引起下腰痛的主要原因之一，而腰骶段在脊柱运动、平衡及承重方面极其关键，因此试验腰骶椎间盘退变性因素与腰骶矢状面参数的关系便显得尤为重要。Rajnics等^[7^，^20]报道了腰骶椎矢状面参数与腰椎间盘突出症的相关性，但这些试验的对象多是平均年龄在40岁以上的人群，而且并没有给出骶骨平台角或腰骶关节角的相关数据。

试验针对上述问题，观察了18-35岁年轻成年男性的相关矢状面资料，以便尽可能的减小年龄、性别等因素对试验的干扰。此外，试验试验对象是有临床症状，即存在下腰痛的青年男性患者，之前有文献报道有无症状对矢状面参数会产生影响^[21]，故试验对照组采用的是有下腰痛症状的对象，以保持各组间对象的可比性。

3.1 腰椎前凸角与腰椎间盘退变性疾病的相关性探讨腰椎前凸角是由腰椎椎体及椎间盘组成，总体来说，腰椎前凸角随着年龄的增长而出现不同程度的减小^[22]。腰椎前凸角的变化会引起矢状面的改变，可导致脊柱腰段生物力学的变化，继而引起负荷改变，加速椎间盘退变的发生^[23]。

此次试验显示，腰椎前凸角在椎间盘退变组与对照组两组间差异并不显著，这与之前试验有所不同^[20-21]。以前的试验报道称出现腰椎间盘退变疾病的患者通过代偿性的骨盆后曲，可导致腰椎变直，即腰椎前凸角减小，以及骶骨倾斜程度的变小，这主要是由于老年人脊柱柔韧性下降所致。而根据此次试验结果，笔者认为因为年轻人的脊柱较老年人柔韧性更好，出现下腰痛的年轻患者存在一种代偿性过伸，从而腰椎前凸角变化并不明显。腰椎前凸角在脱出组与无椎间盘突出组间差异显著，这主要是因为腰椎前凸角的减小不仅是骨结构性改变造成的，也要归因于椎间盘脱出病变、椎间盘高度的丢失，以及患者为了避免后部椎间盘性压迫而采取的止痛性姿势，多因素的作用下造成腰椎前凸的丢失，腰椎变直。

3.2 骶骨平台角与腰椎间盘退变性疾病的相关性探讨骶骨平台角是一个既能反应骶骨形态又能反应骶骨后凸程度的解剖参数，通常此参数测量骶骨后缘与骶骨上终板之间的夹角，如果骶骨后缘切线在骨盆内保持相对恒定，那么骶骨平台角的减小将会导致骶骨上终板线变得更加竖直，倾斜度更大，骶骨后凸度增加，造成腰骶连接处的剪切压力增大。早些时候 Wang等^[24]报道了骶骨平台角与L₅/S₁滑脱的相关性，指出骶骨平台角是L₅/S₁滑脱进展的重要因素，骶骨平台角减小，骶骨倾斜程度更大，剪切力也增大，可使患者容易出现向前滑脱。Whitesides等^[25]报道了骶骨平台角与腰椎间盘的相互作用，指出骶骨平台角的减小可导致施加在椎间盘上的剪切应力增加，加速椎间盘的退变，但Whitesides并没有对椎间盘突出组病例进行报道。在此次试验中，与无椎间盘突出组相比，骶骨平台角的均值在椎间盘突出病例中(脱出组)也出现明显减小，组间差异显著，因此可以认为骶骨平台角的减小不仅是腰骶椎间盘退变的重要因素也与腰椎间盘的脱出密切相关。

3.3 腰骶关节角与腰椎间盘退变性疾病的相关性探讨 Glavas等借助计算机辅助系统最早于2009年证明了腰骶关节角在评估腰骶后凸程度的可靠性^[26]。Tanguay等^[27]于2012年试验了腰骶关节角在临床的重要性，指出腰骶后凸的增加与患有L₅/S₁滑脱的青少年患者的身体生活质量下降有明显相关性。试验结果显示，腰骶关节角在退变组和脱出组均显著减小，差异显著，表明腰骶关节角的减小与椎间盘退变性疾病关系紧密。这与不久前一项研究的试验相符^[28]，Eun等试验了脊柱骨盆参数与腰椎滑脱患者的椎间盘退变的关联性，并得出结论称腰骶关节角的减小加剧椎间盘的退变。

典型椎间盘退变性疾病患者的骶骨比没有椎间盘退变性疾病患者更加竖直，后凸也更大。因此，通过试验结果可以认为骶骨平台角和腰骶关节角的减小，即骶骨变竖直或骶骨后凸加大，与椎间盘退变性疾病密切相关，从而也为临床通过延伸牵引来减小骶骨的垂直度及后凸度而缓解椎间盘退变提供了一定的依据。

3.4 局限性及进一步试验的展望试验因条件有限难免存在局限性。首先，病例组的样本量相对较少，这主要是由于此次试验是单中心试验，符合试验条件的手术病例较少造成。其次，职业、坐姿、运动及个体间综合体质差异，也是影响试验结果的因素^[29-30]，此次试验并没有对其评估。而且所有的测量均在平卧位MRI上进行，虽然先前一些试验已经指出平卧位所测矢状面数据对于试验分析是可靠的^[17-18]，但直立位在大多数试验中任然是一种标准姿势。其他一些影响矢状面平衡的补充性参数，如骨盆倾斜角、骨盆投射角，在此次试验中并没有收集，主要是缺少患者直立位平片。此外，试验结果需要更大量样本试验的证实，最好采用纵向设计及囊括更多参数；此结论仅适用于腰骶段，是否适用于整个脊柱矢状面还有待进一步试验。

3.5 结论本次试验发现在患有下腰痛的年轻成年男性中，腰椎前凸角仅在椎间盘脱出组的病例出现明显减小，差异显著，而在退变组病例并不明显；较垂直的骶骨或骶骨后凸加大，即骶骨平台角和腰骶关节角的减小，与椎间盘退变性疾病密切相关，从而证实骶骨平台角和腰骶关节角也是评价腰骶矢状面平衡的重要参数。

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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