青少年特发性脊柱侧凸前路矫形策略回顾分析△

【摘要】  ［目的］分析青少年特发性脊柱侧凸前路矫形中末端融合椎（LIV）的选择策略，并探讨末端融合椎与躯干平衡的关系。［方法］对获得完整随访资料的28例青少年特发性胸腰椎/腰椎侧凸患者（Lenke 5型）进行回顾性研究，这些患者均接受前路硬棒系统矫形手术，平均随访1.5年（1～3年），统计分析LIV与融合椎体节段数、椎间盘楔形变、LIV倾斜度、躯干平衡指标等影像学资料之间的关系，分析椎间盘楔形变与躯干平衡之间的关系。［结果］术前末端椎椎间盘角度（2.96°±1.43°），术后（-3.60°±1.75°），术后椎间盘楔形变程度与LIV倾斜度关系最为密切（P＜0.01），躯干总体平衡与LIV-CSVL（骶中线）、融合节段数及LIV倾斜显著相关。［结论］LIV的选择与多个影像学指标相关，对于下端椎与上一椎体椎间盘角度较大，该椎体与顶椎之间椎体少，距离CSVL较远，倾斜角度较大的患者，不适于选择短节段融合。若手术未融合平行的椎间盘，则术后椎间盘楔形变发生的几率较高。

【关键词】  青少年特发性脊柱侧凸; 前路脊柱融合; 椎间盘楔形变; 末端融合椎

　　自上世纪60年代出现胸腰椎脊柱侧凸前路矫形之后，随着对脊柱侧凸三维矫形基本理论认识的发展和技术的进步，前路矫形在近20年来，已公认为胸腰段脊柱侧凸的首选术式。其最大的优点在于能节约融合节段，保留腰椎更多的活动度〔1〕。然而在临床工作中作者发现，部分手术因为融合椎体节段较少，超出了患者脊柱的代偿能力，使一些患者在术后早期或远期出现了躯干失平衡，给患者造成更大的痛苦。这之中所涉及的节约融合节段与重建躯干平衡的关系，具体的量化标准，目前尚无章可循。本研究对近5年来获得完整随访资料的28例特发性胸腰椎脊柱侧凸患者进行影像学分析，评估末端融合椎的选择策略，以期寻找术前确定末端融合椎体的规律。
   
　　1  资料与方法
   
　　1.1  研究对象
   
　　1998～2004年间，对随访资料完整的28例青少年特发性胸腰椎/腰椎侧凸（Lenke5型）行前路手术的患者进行回顾性研究，用统一的统计学评估标准，随访时间至少1年。平均手术年龄为（13.96±1.37）岁；男性6例，女性22例。
   
　　1.2  影像学指标
   
　　每位患者术前行以下X线摄片：站立位脊柱全长正侧位片，仰卧位左右侧屈位片。术后及随访中行站立位脊柱全长正侧位摄片。
   
　　记录以下测量指标：
   
　　冠状面上：主弯Cobbs角，顶椎（Apex），下端椎（LEV）,末端固定椎（LIV），椎间盘角度（DA）,椎间盘角度绝对值（DA modulus）,末端固定椎倾斜度（LIV tilt），左侧屈椎间盘角度（DA left），右侧屈椎间盘角度（DA right），T1椎体与骶中线的垂直距离（T1-CSVL），末端固定椎与骶中线的垂直距离（LIV-CSVL），顶椎与骶中线的垂直距离（Apex-CSVL）（图1、2）。
   
　　矢状面上：胸椎后凸（T4～12），腰椎前凸（L1～5），胸腰椎交界区前凸（T12～L2）。
   
　　顶椎与末端固定椎体之间椎体数（Apex-LIV），末端固定椎与下端椎关系（LIV-LEV）,若LIV在LEV上一个椎体，则为-1；若两者为同一椎体，则为0；若LIV在LEV下一个椎体，则为＋1,融合椎体数（fusion level）。

　　图1、2青少年特发性侧凸患者术前术后冠状位片 （略）

　　（A）为术前冠状面X线片示腰椎左侧凸，上端椎T10，下端椎L3，顶椎L1，由术后片（B）可知LIV为L4，则术前DA为＋8°，术后DA为-3°
　　1.3  外科技术
   
　　全部病例接受单纯前路手术。
   
　　暴露需要固定的椎体前方及侧方，切除凸侧纤维环及椎间盘前部。凹侧残留的椎间盘可以起到防止过度矫形及固定植骨块的作用。融合区每一节段均置入双皮质螺钉（6.0 mm或6.5 mm）。28例患者中所有融合至T12以下的均椎间植骨。再置入合适尺寸的矫形棒，将其按照冠状面与矢状面轮廓预弯，由近端向远端放置。在固定所有的螺钉与棒后，将棒转向腹侧，对于TL/L侧凸的融合，可以在冠状面矫形的同时恢复矢状面前凸。然后，在侧凸凸侧进行加压。主弯矫形彻底常导致相邻弯曲平衡不易维持。在术中摄前后位平片以确定内固定放置的位置及所达到的矫正。在保持冠状面平衡的同时，尽量不使LIV下椎间隙楔形开放。
   
　　1.4  统计学分析
   
　　前路矫形术后，末端固定椎体远端椎间盘发生了以下2类变化：术前椎间盘接近零度（即椎间盘平行），术后发生楔形变；术前椎间盘楔形变，向凹侧开放，术后椎间盘仍呈楔形变，角度减小或不变，但椎间盘开放方向相反，向凸侧开放。（如图所示）理想的情况是，术后椎间盘角度绝对值尽可能小，一般认为，术后DA＞8°，和（或）椎体倾斜度＞10°，将大大降低远端椎体的代偿能力，出现术后远期失平衡的可能将明显增大，在术前制订融合策略、选择末端融合椎时，应充分考虑到这一因素。因此，本研究通过以下3类统计学计算分析末端融合椎的选择：（1）将DA及其绝对值在术后2周至末次随访中的变化，相对LEV与LIV的关系进行方差分析。若随时间变化这些数值发生变化则运用混合模型重复测量的方差分析（mixed-model repeated measures ANOVA）进行分析。（2）运用单变量重复比较LEV-LIV（＋1，0，-1）与术前各影像学指标之间的关系，通过术后指标判断LIV的选择。（3）选择末次随访的3个参数来说明冠状面平衡：①椎间盘角度；②LIV平移；③总体平衡（T1-CSVL距离）。运用Pearson相关与多重线性回归来分析每个影像学参数与这3个冠状面平衡指标之间的关系。分级回归方法选择连续性模式的独立变量，基于入围标准0.15、移除标准0.15。那些与结果有显著统计学关联的单变量相关（为配对相关的P≤0.10）的术前参数为独立变量。运用SPSS、SAS软件进行统计学处理，选定P＜0.05为具有统计学显著差异。
   
　　2  结果
   
　　术前主弯Cobbs角（48.82°±8.31°），术后2周（12.28°±6.16°），末次随访（15.37°±9.05°）。主弯平均矫正率74.84％。
   
　　3种不同的LIV-LEV与术前及末次随访椎间盘角度之间的关系（表1）可以看出，末端融合椎选择在下端椎近端1个椎体，术前椎间盘近似平行的，在术后末次随访时出现了较大的椎间盘楔形变。

　　表1  LIV-LEV与椎间盘角度的关系（略）

　　末次随访椎间盘角度与术前各观测指标之间的相关性分析（表2）可以看出，在术前各观测指标中，与术后椎间盘角度相关的有：术前DA，T12～L2前凸，T4～12后凸，L1～5前凸，Apex-CVSL，Apex-LIV椎体数，LIV倾斜，其中术前DA的相关性最大。
   
　　表2  术前测量值与末次随访椎间盘角度之间的相关性（略）

　　反映区域平衡的观测指标LIV-CSVL，其术后值与术前各观测指标的相关性分析（表3），结果显示与其相关的有：融合节段数，T12～L2前凸，Apex-LIV，术前DA，LIV倾斜，T1-CSVL。
   
　　表3  术前测量值与末次随访LIV-CSVL之间的相关性（略）

　　反映躯干总体平衡的观测指标T1-CSVL，其术后值与术前各观测指标的相关性分析（表4），结果显示与其相关的有：LIV-CSVL，融合节段数，术前DA，Apex-LIV，LIV倾斜，L1～5前凸，T4～12后凸，T1-CSVL。
   
　　表4  术前测量值与末次随访T1-CSVL之间的相关性（略）

　　3  讨论
   
　　自上世纪60年代末Dwyer和Ziekle内固定系统问世以来，前路脊柱内固定融合已成为部分脊柱侧凸畸形矫正的合适选择，特别是位于胸腰段和腰段的脊柱侧凸〔1〕。其优点：矫形力直接施加于侧凸椎体，矫形力较大；矫形力为压缩力，避免了后路矫形过程中脊柱牵拉带来的潜在脊髓损伤的危险；由于矫正力集中，可减少固定融合节段，保留更多腰椎活动节段〔2、3〕。
   
　　前路矫形固定融合节段的一般选择为：（1）站立位前后位片观察并确定畸形顶椎水平的节段位置，如水平节段为1个椎体，则融合至该椎体上下方各1椎体；如水平节段为椎间隙，则融合至该间隙上下各两个椎体。（2）左右侧屈位片上向凸侧侧屈时顶椎上下方第1个开放的椎间隙可不融合；向凹侧侧屈位片上，融合下方的椎体应可恢复到骨盆平行或接近平行；（3）分别根据（1）和（2）的原则确定融合节段，按照较长的节段进行融合〔4〕。
   
　　按照以上融合节段选择原则，对于多数胸腰段及腰段侧凸的患者，前路矫形固定可较后路节约1到2个融合节段。实践过程中，部分学者认为，按照以上方法选择的融合节段往往“过短”，术后可能出现主侧凸顶椎区上下方侧凸畸形不能获得很好的自发矫正的情况，即丧失良好的代偿能力，导致躯干失平衡〔5〕。
   
　　躯干平衡的概念包括总体平衡及区域平衡，一般通过站立位脊柱全长正侧位片来评价：T1至CSVL的垂直距离是评价总体躯干平衡的最重要指标，区域平衡的评价指标包括Apex-CSVL，LIV-CSVL，DA，LIV倾斜等等。本研究通过这些评价指标分析前路末端融合椎体的选择与躯干平衡的关系。若在保证躯干总体与区域平衡的同时，尽可能的节约融合节段，给患者一个活动的腰椎是最为理想的情况。
   
　　3.1  术后椎间盘角度与末端固定椎体的相关因素
   
　　本研究通过多因素回归分析发现，与术后LIV下椎间盘角度所有的相关因素中，术前椎间盘角度自身最为显著。术前侧屈位片被用来评估侧凸的柔韧度并确定融合节段以达到脊柱稳定平衡，与术后椎间盘角度相关性不大。术前站立位LIV远端椎间盘若接近平行，则在术后楔形变大于5°（绝对值）的可能性较大。
   
　　其他与术后椎间盘角度相关的因素皆与LIV有关。它们是术前T12～L2前凸，T4～12后凸，L1～5前凸，Apex-CVSL，Apex-LIV椎体数，LIV倾斜度。可以看出，矢状面指标与术后椎间盘楔形变关系密切，同时顶椎的偏移、顶椎到末端固定椎之间包含的椎体数以及LIV椎体的倾斜均有较强的相关性。LIV偏向头侧及更少的融合节段将会造成较大的椎间盘楔形变（图1～4）。本研究中，较短的融合节段（较短的Apex-LIV距离、LIV=LEV-1、融合节段数少）与术后椎间盘楔形显著相关。当LIV=LEV且下方椎间盘接近平行，术后椎间盘楔形变的程度要远远小于当LIV=LEV-1时（图1～3）。术前T12-LIV前凸亦显示与术后椎间盘楔形变相关的短节段融合，因为通常由于正常腰椎前凸的关系，T12～L2前凸角比T12～L3或T12～L4前凸要小。另外，若T12～L2为后凸，则说明上腰椎节段较为僵硬，因而该弯曲术后发生椎间盘楔形变的可能性较大，因为LIV上承载了较强的矫形力，若下方椎体活动度差，代偿能力低，LIV承载的矫形力将直接导致椎间盘楔形变。
   
　　为了更好地节约融合节段，近年来对于AIS胸腰椎/腰椎侧凸的前路矫形出现了仅融合3～4个节段的短节段融合〔5、6〕。短节段融合固然能保留更多的活动节段，然而文献报道，短节段融合出现椎间盘楔形变的可能性将大大增加〔5〕。Kaneda等〔7〕报道了AIS胸腰椎/腰椎侧凸患者运用Kaneda双棒系统行前路矫形时出现了椎间盘楔形变。接受短节段融合手术的患者术后2～4年平均椎间盘楔形变为6.60°（与本研究LIV＝LEV-1组相似）（图1～4），融合节段包括LEV的为3°（即LIV=LEV，LEV+1）。Bitan等〔5〕报道24例短节段融合的AIS TL/L患者中5例出现术后LIV下方椎间盘向凸侧楔形变，在2年的随访中无明显变化。
 
　　图31例女性AIS患者术前及术后随访X线片（略） 

　　图41例，男性AIS患者术前术后X线片（略） 

　　患者，男，14岁，特发性脊柱侧凸，腰椎左侧弯，Risser征0° 

　　图4a.术前腰弯Cobbs角44°（T10～L3）。经前路MossMiami系统短节段固定，融合T12～L3，术后腰弯侧凸完全矫正（4b）。LIV为L3，LEV为L4。术前DA-8°，术后2周（4b）为-5°，术后半年（4c）为-10°，术后1年（4d）-15°，出现区域性躯干失平衡（略）   

　　短节段融合为何会造成椎间盘楔形变？复习文献作者发现，应用硬棒系统行前路矫形的AIS所施加的矫形力包括将侧凸变为前凸的去旋转力及凸侧加压力。在去旋转操作中，矫形力施加于整个侧凸。然而，压缩力直接作用于弯曲的凸侧，因为LIV有向Apex靠近的趋势，并且矫形力倾向于向下端椎集中，所以在LIV下方出现了椎间盘楔形变〔5、8〕。Spiegel等〔9〕在动物实验中发现前路矫形模型中下端椎的骨-钉界面上有非常显著的牵拉力。即使尽量避免在椎间施加过度的压缩力，但在短节段融合的病例中仍无法避免术后的椎间盘楔形变。而且LIV下方椎体的自我代偿能力与椎间盘楔形变的程度显著相关。
   
　　本研究中，内固定器械之间无显著差异。术后椎间盘楔形变更多的与术前融合策略相关而非内固定器械类型。
   
　　3.2  末端固定椎体平移
   
　　术后LIV-CSVL距离与融合节段数、术前T12～L2前凸、Apex-LIV、术前DA、LIV倾斜、T1～CSVL相关。当术前T12～L2前凸减小，顶椎与末端固定椎体数较小，术前DA绝对值较大，LIV倾斜，及T1-CSVL偏离较大，术后LIV偏离CSVL较远，则区域平衡不佳，容易出现远端椎节失平衡，从而导致椎间盘楔形变加重甚至骨盆倾斜。
   
　　3.3  总体躯干平衡
   
　　术后总体躯干平衡与术前许多因素相关，本研究对象包括单纯TL/L侧凸及TL/L侧凸合并代偿性上方或下方弯曲。术前总体躯干平衡尚可，T1-CSVL平均（0.93±0.76）cm，术后平均（0.35±0.40）cm，有3例短节段融合的患者在随访半年后出现了区域失平衡，从而出现轻度躯干失平衡。
   
　　4  小结
   
　　AIS前路手术能有效的节约融合节段，保留腰椎活动度，但选择不当，将造成远端椎间盘楔形变及躯干失平衡的出现，本文针对行前路手术的28例AIS患者进行影像学评估分析，发现融合节段的正确选择与术前DA、Apex-CVSL、Apex-LIV椎体数、LIV倾斜及胸腰段Cobbs角等因素相关，其中术后椎间盘楔形变与术前T12～L2前凸，T4～12后凸，L1～5前凸，Apex-CVSL，Apex-LIV椎体数，LIV倾斜度相关，对于下端椎与上一椎体椎间盘角度较大（＞5°），该椎体与顶椎之间椎体少（Apex-LIV），距离CSVL较远，倾斜角度较大的患者，不适于选择短节段融合（LIV-LEV为-1）。若手术未融合平行的椎间盘，则术后椎间盘楔形变发生的几率较高。若融合节段包括平行的椎间盘，则多牺牲一个活动节段将避免椎间盘楔形变的发生。该结果需要更大量的样本及长期随访加以证实。
   

【参考文献】
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作者单位：上海长征医院骨科，200003;上海长海医院骨科;第二军医大学统计学教研室