張新宇，匡正達 綜述 葉啟彬 審校

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綜 述

脊柱矢狀面失平衡的代償功能與治療選擇

張新宇，匡正達 綜述 葉啟彬 審校

矢狀面平衡，失平衡，代償，治療

人體脊柱存在頸-胸-腰-骶4個生理弧度，并可維持自然的平衡狀態(tài)，然而，很多疾病可能會影響到脊柱矢狀面的平衡狀態(tài)，而矢狀面的失平衡常常是貫穿這些疾病診斷和治療的重要線索之一。目前，脊柱矢狀面平衡的問題越來越受到人們的重視[1]，但受限于疾病的復雜性和脊柱結(jié)構的特殊性，很多問題還沒有被真正的認識和解決，如何正確判斷有關脊柱矢狀面平衡與失平衡的界限，如何對失平衡的病人進行安全、有效、合理的治療，如何有效預測和預防脊柱平衡異常狀態(tài)的發(fā)生和發(fā)展等，仍是目前脊柱外科研究的難點。筆者通過對近年相關文獻的復習綜述如下。

1 脊柱矢狀面平衡與失平衡的判斷

正常人體脊柱在矢狀面保持著均衡的曲度，使脊柱-骨盆-下肢的力線維持平衡，在髖、膝關節(jié)伸直的狀態(tài)下，頸椎前凸平均約40°(頂點在C5～6節(jié)段)、胸椎后凸范圍在20°～50°(頂點在T6～8)、腰椎前凸范圍在40°～60°(頂點位于L3～4)。正常狀態(tài)下，C7鉛垂線(C7PL)應位于胸椎之前，通過L1椎體中心、腰椎后部和L5/S1間盤，在S1椎體后上角前后5 cm范圍內(nèi)(即SVA值)，這種平衡是通過脊柱的穩(wěn)定系統(tǒng)實現(xiàn)的，即：(1)由椎體、椎間盤、關節(jié)囊、小關節(jié)及韌帶構成的被動穩(wěn)定系統(tǒng)，起著機械支撐和應力傳導作用，并可將導致平衡異常的應力變化反饋至神經(jīng)控制系統(tǒng)；(2)由脊柱周圍的肌肉和肌腱構成的主動穩(wěn)定系統(tǒng)，在神經(jīng)調(diào)節(jié)下參與脊柱穩(wěn)定的維持；(3)由不同節(jié)段脊神經(jīng)分支構成的神經(jīng)控制系統(tǒng)，可對椎旁肌肉功能和韌帶張力進行控制，產(chǎn)生動態(tài)的穩(wěn)定作用。凡脊柱及其周圍軟組織因疾病或損傷，均可引起脊柱的矢狀曲度的變化。

軀干矢狀面的平衡主要由脊柱和骨盆的排列決定[1]。目前對脊柱矢狀面平衡的判定方法，主要使用包括外觀判定和影像學測量，脊柱失平衡時，患者站立位需通過雙髖過伸及雙膝屈曲代償；影像學常用SVA值表示：5 cm以內(nèi)為脊柱矢狀面平衡，否則為失平衡。當脊柱矢狀面失平衡時，可以通過臨近節(jié)段的過伸后仰、椎體的后滑脫、骨盆后傾、屈膝等進行代償。當腰椎前凸減小時，胸椎后凸也相應減小以維持平衡。當胸椎后凸嚴重時，頸椎前凸也可加大。當患者不得不依靠屈膝伸髖、扶拐行走時，矢狀面即處于失平衡的狀態(tài)。這種方法存在一些不足，例如部分胸腰段后凸畸形的患者，臨床癥狀很重，但C7PL通過代償機制卻處在正常范圍內(nèi)，所以，有些情況下可能不能如實反映病情的嚴重程度，同時，測量誤差較大，易受其它因素影響。Barrey等建議用矢狀面平衡比率(SBR)來表示，即計算C7PL至骶骨后上角的距離與骶股間距(髖軸中點至骶骨后上角的距離)的比值，平衡時SBR<0，00.5為失平衡[2]。

2 矢狀面失平衡的臨床表現(xiàn)

脊柱矢狀面失平衡的癥狀以疼痛和功能障礙為主，包括：(1)由于脊柱的整體后凸，人體重心前移，為了抵消這種情況，腰椎前凸開始增大，前凸頂點以上胸腰段的椎體出現(xiàn)向后滑動，椎間盤出現(xiàn)退變，關節(jié)突關節(jié)負荷加重，導致患者長時間站立、行走時出現(xiàn)腰背部疼痛。(2)軀干肌由于長期緊張可能導致力量下降，引起脊柱不穩(wěn)，并與失平衡狀態(tài)交錯影響，形成惡性循環(huán)，加重患者的駝背，活動減少也可能加重骨質(zhì)疏松，駝背和骨質(zhì)疏松使椎體前緣受壓部分更易出現(xiàn)骨折和楔狀變，老年患者可能較同齡老人更早地進入扶拐行走狀態(tài)，影響患者的生活質(zhì)量，患者更容易跌倒，造成骨折。(3)患者平臥困難，常訴夜間睡眠障礙。(4)由于脊柱不穩(wěn)、小關節(jié)退變、韌帶鈣化和部分椎體的向后滑脫，可能會造成一定程度的椎管狹窄和脊髓功能異常，影響患者的肢體功能，甚至造成大小便功能障礙。也可出現(xiàn)間歇性跛行，且不易通過彎腰、蹲、坐等方式緩解。(5)心、肺及消化功能異常，可嚴重影響患者的生活質(zhì)量和生命安全。(6)髖、膝關節(jié)疼痛等。

矢狀面失衡造成的行走障礙應與椎管狹窄造成的間歇性跛行相鑒別，后凸畸形患者以行走后腰背伸肌及伸髖屈膝肌肉持續(xù)緊張收縮引起的疼痛為主，疼痛范圍為背部至臀部，且長距離行走后出現(xiàn)雙側(cè)髖關節(jié)、膝關節(jié)的疼痛和疲勞感，應該首先考慮矢狀位失衡。而椎管狹窄造成的間歇性跛行患者一般主訴為行走后下肢無力、發(fā)沉，休息后緩解。查體兩者可均無典型神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)，但后凸畸形可見腰椎生理曲度明顯異常，伸膝站立時軀干前傾[3]。

3 常用測量參數(shù)及其臨床意義

3.1 脊柱參數(shù)

(1)C7鉛垂線(C7PL)，正常狀態(tài)下應位于胸椎之前，通過L1椎體中心、腰椎后部和L5/S1間盤，在S1椎體后上角前后5 cm范圍內(nèi)。C7PL 位于骶骨后方為理想的平衡狀態(tài)；位于髖軸與骶骨后上角之間，為平衡代償；位于髖軸前方為嚴重失衡[4]。

(2)脊柱矢狀面平衡(SVA)：S1椎體后上角至C7PL的距離，如SVA在骶骨后上角之前，標記為正值，反之則為負值。SVA是目前描述脊柱整體平衡方面比較公認的指標，成人脊柱畸形矯形術的首要目標是重建SVA平衡[5]，SVA的理想值是≤5 cm[6]。

(3)脊柱骶骨角(SSA)(圖1)：C7椎體中點與骶1軟骨終板中點連線和骶1軟骨終板間所成的角，正常值約135°。脊柱存在后凸畸形時，SSA值減小。

圖1 脊柱骶骨角(SSA)

(4)腰椎前凸角(LL)：T12上終板垂線與S1上終板垂線的夾角，前凸為負值，后凸為正值，LL是脊柱矢狀面平衡的核心參數(shù)及分型基礎[7]，恢復正常LL是重建矢狀面平衡的關鍵所在。當胸腰椎的矢狀面穩(wěn)定時，-60°≤LL≤-40°。

(5)胸椎后凸角(TK)：T4上終板垂線與T12下終板垂線的夾角，前凸為負值，后凸為正值，胸椎后凸的值在20°～50°，一般較腰椎前凸小10°以上。

3.2 骨盆參數(shù)(圖2)

圖2 骨盆參數(shù)

(1)骨盆指數(shù)(PI)：為雙側(cè)股骨頭中心的連線中點至骶骨平臺中點連線(CS)與經(jīng)骶骨平臺的垂線所成的角，PI值的大小與理想的LL值相當，約為40°～60°，PI 決定了骶骨平臺與股骨頭之間的相對位置(圖2)。PI值偏小，會減弱直立位時骨盆的適應性，在腰椎術后患者中，如果LL與PI不匹配，則術后更容易出現(xiàn)腰痛、下肢疼痛、麻木及相鄰節(jié)段退變，翻修率也明顯高于兩者匹配的患者[8,9]。

(2)骨盆傾斜角(PT)：為CS線與鉛垂線的夾角，反映骨盆后傾程度和空間朝向。隨著后傾的加重，PT值逐漸增大，正常約為12°～25°。PT 是反映矢狀面代償程度的指標[10]：成人脊柱畸形患者通過骨盆后傾(PT 值增大)來代償脊柱矢狀面失衡。

(3)骶骨傾斜角(SS)：為骶骨平臺與水平線之間的夾角。SS實際上與下腰椎的前凸值相當，一般為30°～45°。而正常下腰椎應占腰椎前凸的2/3以上。由于骶骨平臺為脊柱的基底部，故SS的度數(shù)決定了下腰椎的形態(tài)，SS增加，則腰前凸也相應增加。

PI值為骨盆的結(jié)構性參數(shù)，具有個體特異性和相對穩(wěn)定性，不受攝片體位和姿勢的影響，在成年后基本維持不變，除非骨盆的結(jié)構發(fā)生改變，PI是控制和調(diào)節(jié)脊柱矢狀位形態(tài)的主要軸心[11]。PT和SS為位置性參數(shù)，在不同年齡、不同人群中可能會不一樣。PI=PT+SS，PT與SS呈此消彼長的關系。當PT>SS時，說明骶骨出現(xiàn)后移和后傾，外觀上變得更加垂直，說明骨盆已參與代償。

4 代償特點及失平衡分型

4.1 代償特點 就穩(wěn)定性而言，具有生理彎曲的脊柱擴大了脊柱的投影面積，站立時，有曲度的脊柱比沒有曲度的脊柱更加穩(wěn)定。就空間利用來看，脊柱胸段和骶尾骨向后彎曲，增加了胸、盆腔的容積，可以更好地滿足這些臟器的功能。當脊柱曲度發(fā)生異常改變后，脊柱的內(nèi)在平衡喪失，SVA增大，其變化大小與致畸載荷之間呈正反饋[12]，產(chǎn)生臨床癥狀，并使人體通過自身的代償機制進行補救，當代償機制不能滿足人體需要，癥狀持續(xù)加重時，就需要醫(yī)師介入，人為地改變脊柱的失衡狀態(tài)。

4.2 失平衡分型 分型主要有Roussouly分型和北京大學第一醫(yī)院(PUFH)分型[13]等，但到目前為止，還沒有一種能適應所有病理情況的分型方法。前者的關注點主要在腰骶段，根據(jù)SS值將脊柱矢狀位曲線分為四種不同類型：1 型和2型，SS均<35°，其中1 型腰前凸頂點位置低，接近L5，胸腰段移行區(qū)為后凸，2型呈平背狀態(tài)，腰前凸與胸后凸均很小。3型，35°45°，腰前凸與胸后凸均較大。PUFH分型將老年脊柱后凸畸形分為平衡型脊柱后凸和非平衡型脊柱后凸，共4型8個亞型，該分型判斷脊柱矢狀面是否平衡的標準包括：(1)臨床表現(xiàn)，患者站立位時不需要雙髖過伸及雙膝屈曲代償為脊柱矢狀面平衡，如需代償則為非平衡；(2)影像學檢查，側(cè)位像上脊柱矢狀面的C7PL 位于距S1后上角±2.5 cm之內(nèi)為平衡，否則為非平衡。

5 代 償

方式包括：(1)過度的脊柱后凸可使椎旁肌肉纖維增粗和椎間關節(jié)囊增厚，肌肉力量增強，但長時間代償可能會導致肌肉功能下降和肌纖維萎縮，過度的脊柱前凸可能導致椎間關節(jié)異常受壓和后部韌帶的堆積，兩種情況均可使椎旁肌做功增加、小關節(jié)增生和椎間骨贅形成，以便增強局部的穩(wěn)定性，但也會導致脊柱出現(xiàn)退變和椎管狹窄。(2)伸髖、屈膝以及后旋骨盆，通過增大PT和減小SS來代償。骨盆繞股骨頭旋轉(zhuǎn)是調(diào)節(jié)矢狀面平衡最重要的機制之一，患者的骨盆旋轉(zhuǎn)程度和脊柱后凸畸形的程度成正比，與直立行走能力成反比。(3)胸椎后凸減少或上腰椎前凸增加，甚至頸椎前凸加大。(4)L5/S1椎間盤退變，既可是脊柱失衡的結(jié)果，也可影響骨盆位置參數(shù)(PT、SS)，使骨盆向后旋轉(zhuǎn)進行補償，結(jié)果改變了骨盆的整體位置[14]。(5)患者通過扶拐、背手、叉腰改變身體姿勢及行走，以減輕身體重心前移造成的肌肉緊張和相應的勞損癥狀。

6 對矢狀面失平衡的治療選擇和有效性判斷

Glassman[15]通過對近300例脊柱畸形患者的多中心研究發(fā)現(xiàn)，正性矢狀面失衡與不良健康狀況評分高度相關，說明術后矢狀面失衡，可能是術后疼痛和功能喪失的主要原因之一，這一結(jié)論使越來越多的脊柱外科醫(yī)師開始更加重視對脊柱正常和病理狀態(tài)下矢狀面形態(tài)和功能的研究。臨床上，對失衡的治療方法包括保守治療和手術治療，后凸矯形手術又分為Ⅰ～Ⅵ級的截骨方式[16]，當同時合并側(cè)彎或側(cè)彎與后凸不在同一水平上時，應以后凸為主進行手術方案的設計[17]。對于截骨部位，由于可能會存在應力過于集中而斷棒的情況，為安全起見，可考慮在圍截骨區(qū)采用衛(wèi)星棒技術進行加強[18]。截骨手術可能存在比較高的風險性，具體采用何種治療方法，需要考慮多種因素，如患者的年齡、身體情況、脊柱的代償程度、患者的意愿、經(jīng)濟條件、設備條件和醫(yī)師的技術水平等。

由于脊柱失代償患者大多為老年患者，對這部分患者的治療，首先還是應考慮保守治療，包括髖部及腰背部后伸的肌肉鍛煉、非甾體類消炎藥、佩戴支具等。若患者合并有髖部屈曲攣縮，治療方案應更積極。若行非手術治療患者癥狀持續(xù)不緩解或矢狀面失衡進行性加重，則應考慮手術治療。在決定手術前，醫(yī)師和患者及其家屬應該充分溝通，都需要明確為什么手術、能不能手術和怎樣手術等問題，并對術后治療的有效性和風險性進行一定程度的預判。

Schwab等[19]提出，為使脊柱畸形患者獲得術后良好的療效和矢狀面平衡，SVA應小于5 cm，PT應小于25°，同時需要將LL重建在LL=PI±9°范圍內(nèi)。矢狀曲度的有效恢復可以明顯減少術后慢性疼痛的發(fā)生[20]。但國內(nèi)有研究認為LL=PI±9°并不適合中國的正常青壯年人群，并提出國人LL=0.623 PI+20.611°，可簡化為LL=0.6 PI+20°[21]。另有對中國沒有明顯腰腿痛和脊柱畸形的老年人群研究發(fā)現(xiàn)，我國中老年人的PI值明顯小于西方人，老年人群與青年人群的TK、PT、SVA都有顯著差異[22]。上述擬合關系變?yōu)長L=0.6 PI+0.4TK+10°[23]，在實際應用當中發(fā)現(xiàn)，適當偏小的LL更符合手術操作和患者術后功能的需要，過大的LL可能會增加交界性后凸(PJK)的發(fā)生率[24]，增加手術難度和費用，有作者提出PI與LL相差在15°～28°、SVA小于80 mm即可獲得滿意的臨床療效[25]。所以，對于不同年齡段的脊柱畸形患者，為使患者獲得良好的矢狀面平衡，應更加注重患者個體化的LL重建范圍。

脊柱矢狀面失平衡是多個脊柱-骨盆參數(shù)相互影響、彼此作用的結(jié)果，手術并不需要對每一個指標分別進行矯正，而且有些參數(shù)也無法通過手術完全矯正。所以，術前評估應更多地從脊柱的整體平衡上考慮，通過手術使脊柱更多地發(fā)揮自身力學傳導和生物調(diào)控作用。對脊柱矢狀面失平衡的患者，手術的目的之一是重建脊柱矢狀面平衡，外觀上使之達到：站立時頭部處于骶骨正上方，不需屈膝和過度伸髖來代償，背部疼痛不適減輕，生活質(zhì)量提高[26]。由于整個脊柱以最小的能量消耗獲得了平衡的直立姿勢和水平視野，從而使矢狀面平衡恢復后患者腰背痛得到有效緩解，行走功能得到有效恢復。由于很多脊柱失平衡的患者同時存在不同程度的椎管狹窄，有些患者受身體因素或手術條件的限制，而只能選擇單純的椎管減壓或椎管減壓內(nèi)固定術，這可能會有一定的癥狀緩解作用，但從長遠的角度看，病人的整體滿意度很低，尤其是對男性、活動量較多、偏胖體型的患者，更應強調(diào)恢復脊柱平衡的重要性。

綜上所述，隨著我國人口日益老齡化，脊柱矢狀面失平衡的患者在臨床上已經(jīng)很常見，人們對這類患者的認識也正從單純的形態(tài)學或影像學上的名詞描述，走向一類具有獨立病理機制的疾病，盡管目前得到了一些研究成果，但臨床上還有很多不確定的問題，醫(yī)師只能憑經(jīng)驗進行解決，而缺乏統(tǒng)一的規(guī)范指導。在諸如如何命名這一疾病才更科學，如何判斷代償與失代償或平衡與失平衡之間的界限，能否通過老年保健早期預防，臨床矯正手術到底達到什么程度患者才最滿意，各家的理解還難以達成一致。由于理論上不統(tǒng)一，治療上也就相對滯后，相信隨著研究和探索的不斷深入，更多的謎團可能會被逐漸揭開，并可為該病的預防和治療提供更多有價值的參考。

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(2016-12-05收稿 2017-02-21修回)

(責任編輯 梁秋野)

張新宇，博士，副主任醫(yī)師。

100039 北京，武警總醫(yī)院骨三科

R681.53