论文部分内容阅读
第一部分 人口统计学、流行病学因素与慢性腰痛功能障碍的相关性分析一、研究目的（一）描述慢性腰痛（CLBP）患者功能障碍、生存质量、疼痛程度的流行病学特征。（二）单因素分析CLBP患者人口统计学、流行病学因素与功能障碍以及生存质量、疼痛程度与功能障碍之间的关系,筛选CLBP患者功能障碍的相关因素,分析CLBP患者的主要功能障碍维度。二、研究材料与方法（一）招募2021年2月至2021年8月于海军军医大学第一附属医院脊柱外科门诊就诊的CLBP患者,拍摄全脊柱正侧位X线片,符合纳入与排除标准的患者进入研究。通过问卷调查收集患者的人口统计学、流行病学信息、Oswestry腰椎功能障碍指数（ODI）、数字疼痛评分（NRS）、SF-36 8个维度生存质量评分。其中ODI表示的CLBP功能障碍为因变量,根据临床意义与统计分析需求,纳入研究的所有患者分为低功能障碍组（轻度功能障碍:ODI≤20）与高功能障碍组（中度及以上功能障碍:ODI＞20）,ODI相应地转换为等级ODI（RODI）。（二）首先,单因素比较两组间人口统计学因素、流行病学因素、NRS评分、SF-36 8个维度评分。其次,筛选出的具有统计学意义的人口统计学因素、流行病学因素、临床结局参数RODI、ODI10个维度评分、NRS评分、SF-36 8个维度评分之间进行Spearman相关性检验,p＜0.05被认为具有统计学意义。三、研究结果（一）最终435例CLBP患者纳入研究,轻度功能障碍患者为320例（73.56%）,中度功能障碍患者为97例（22.30%）,重度功能障碍患者为13例（2.99%）,极重度功能障碍患者为5例（1.15%）,限制在床患者为0例,低功能障碍组有320例,高功能障碍组115例。435例CLBP患者平均年龄36.1±11.6岁,男性173例（39.77%）,女性262例（60.23%）,中位ODI为14。其中低功能障碍组患者为320例（73.56%）,平均年龄35.0±10.8岁,男性133例（41.56%）,女性187例（58.44%）,中位ODI为12;高功能障碍组患者为115例（26.44%）,平均年龄39.1±13.3岁,男性40例（34.78%）,女性 75 例（65.22%）,中位 ODI 为 28。（二）两组CLBP患者之间单因素比较结果显示年龄、文化程度、非休息状态主要姿势、非休息状态站姿时间、休息状态坐姿时间的差异有统计学意义（P＜0.05）,两组间临床结局参数除SF-36精神健康（MH）外差异均有统计学意义（P＜0.05）。年龄、文化程度、非休息状态主要姿势、非休息状态站姿时间、休息状态坐姿时间与RODI 的相关系数分别为 0.126,-0.174,-0.100,0.094,-0.102（P＜0.05）。RODI 与NRS弱正相关,与SF-36中生理功能（PF）、生理职能（RP）中度负相关,与躯体疼痛（BP）、总体健康（GH）、活力（VT）、社会功能（SF）、情感职能（RE）弱负相关,与MH不相关,其中RODI与PF相关程度最高（r=-0.470）（P＜0.05）。四、结论（一）RODI与NRS、SF-36（不包括MH）相关,低功能障碍与高功能障碍分组具有临床意义,ODI主要反映CLBP患者的生理功能障碍。（二）单因素分析表明年龄、文化程度、非休息状态主要姿势、非休息状态站姿时间、休息状态坐姿时间与CLBP功能障碍有关,高龄、低文化程度、非休息状态主要姿势为站姿、非休息状态站姿时间长、休息状态坐姿时间短的CLBP患者功能障碍程度严重,生存质量差。第二部分 脊柱骨盆矢状位参数与慢性腰痛功能障碍的相关性分析一、研究目的（一）描述CLBP患者脊柱骨盆矢状位参数的特征,分析脊柱骨盆矢状位参数之间的相关性。（二）单因素分析脊柱骨盆矢状位参数与CLBP功能障碍、生存质量、疼痛程度的关系,筛选与CLBP功能障碍相关的脊柱骨盆矢状位参数。二、研究材料与方法（一）435例CLBP患者的部分人口统计学资料包括年龄、性别与体重指数（BMI）以及临床结局参数包括ODI评估CLBP功能障碍,NRS评估疼痛程度,SF-36评估生存质量,均来源于第一部分,同样分为低功能障碍组和高功能障碍组,ODI相应地转换为RODI。收集435例CLBP患者全脊柱正侧位X线片,由两名2年以上工作经验的脊柱外科医师分别测量脊柱骨盆矢状位参数,包括局部参数、整体参数以及表示局部参数之间匹配情况的组合参数。2名测量者对交界椎体、胸腰凸顶椎、Roussouly分型、腰椎与骨盆相对位置判断不一致时提交另一名具有10年工作经验的脊柱外科医师最终裁定,计算2名测量者测量各参数的组内相关系数（ICC）评价一致性。（二）首先,描述CLBP患者脊柱骨盆矢状位参数的特征,分析脊柱骨盆矢状位参数之间的相关性。其次,两组间单因素比较筛选出的具有统计学意义的脊柱骨盆矢状位参数分别与临床结局参数RODI、ODI10个维度评分、NRS评分、SF-36 8个维度评分进行Spearman相关性检验,所有检验的显著性水平为p＜0.05。三、研究结果（一）两名测量者测量各参数ICC均在0.76以上,一致性较高,将二者测量各参数结果的平均值作为最终结果纳入分析。435例CLBP患者平均或中位胸椎后凸（TK）36.5°,腰椎前凸（LL）47.3°,功能性胸椎后凸（FTK）39.4°,功能性腰椎前凸（FLL）47.6°,功能性胸凸下弧（FTKLA）18.4°,功能性腰凸上弧（FLLUA）13.5°,骨盆入射角（PI）46°,骶骨倾斜角（SS）33.3°,骨盆倾斜角（PT）13.4°,矢状位垂直轴偏移（SVA）-3.4mm,其中405（93%）例患者SVA绝对值≤50mm,T1骨盆角（TPA）-7.8°,脊柱骶骨角（SSA）124.5°,T1 脊柱骨盆倾斜角（T1SPi）-4.2°,T9脊柱骨盆倾斜角（T9SPi）-9.1°,TK-LL-10°,FTK-FLL-7.5°,PI-LL-0.4°,PI-FLL-0.4°,SS-PT 19.7°,Barrey 比值（Barrey ratio）-0.07,C7 皮缘距离（C7SPD）35.8mm,腰凸顶椎皮缘距离（LLAVSPD）48.7mm,放射学矢状位指数（RSI）85.0mm,胸凸顶椎（TKAV）T6,胸椎后凸顶椎距离（TKAVD）33.7mm,交界椎体（TV）L1,交界椎体距离（TVD）0mm,腰椎前凸顶椎（LLAV）L4,腰椎前凸顶椎距离（LLAVD）-27.2mm,腰椎与骨盆相对位置（PLVRP）L5,Roussouly Type:Type 2。（二）TK 与 LL（r=0.420）、FTKLA（r=0.557）、FLLUA（r=0.519）,LL 与 SS（r=0.818）、PI（r=0.469）、SSA（r=0.844）,SSA 与 SS（r=0.911）、Roussouly Type（r=0.731）、FTKLA 与 FLLUA（r=0.848）,FTKLA 与 T9SPi（r=-0.628）,FLLUA 与T9SPi（r=-0.640）,T1SPi 与 T9SPi（r=0.740）,SVA 与 T1SPi（r=0.779）、Barrey ratio（r=0.970）,T1SPi 与 Barrey ratio（r=0.720）,PT 与 TPA（r=-0.819）、SFD（r=0.906）,SS-PT 与 LL（r=0.615）、SS（r=0.714）、PT（r=-0.754）、SFD（r=-0.797）。C7SPD与 TKAVD、TVD、LLAVD 相关系数分别为 0.700、0.640、0.512,TKAVD 与 TVD、LLAVD 相关系数分别为 0.801、0.594,TVD 与 LLAVD 相关系数为 0.848（p＜0.05）。单因素分析表明 SSA、SS-PT、C7SPD、TKAV、LLAV、LLAVD、TVD、Roussouly Type两组间比较差异具有统计学意义（p＜0.05）,与RODI的相关系数分别为-0.116、-0.115、0.130、0.134、0.122、0.109、0.123、-0.109（p＜0.05）。四、结论（一）CLBP患者脊柱骨盆矢状位参数之间存在相关关系,邻近节段、功能相近的参数相关程度高。（二）脊柱骨盆矢状位参数与CLBP功能障碍有关,单因素分析表明静态站立姿势下脊柱相对前倾、骨盆相对后倾、不和谐的脊柱形态的CLBP患者功能障碍程度严重,生存质量差。第三部分 慢性腰痛功能障碍的独立影响因素分析一、研究目的（一）在第一、二部分研究单因素分析筛选出的CLBP功能障碍的相关因素基础上,利用二分类逻辑回归分析进行多因素调整,发现CLBP功能障碍的独立影响因素并建立CLBP功能障碍的诊断模型。（二）通过分析脊柱骨盆矢状位参数与矢状面平衡的关系阐释其对CLBP功能障碍影响的生物力学机制。二、研究材料与方法（一）435例CLBP患者的人口统计学、流行病学资料、脊柱骨盆矢状位参数与ODI均来源于第一、二部分,同样分为低功能障碍组和高功能障碍组,ODI相应地转换为RODI。在第一、二部分两组间比较差异有统计学意义的人口统计学、流行病学、脊柱骨盆矢状位参数最终纳入本研究。根据经验法则评估样本量的大小,多因素回归分析一般要求事件结局样本数为自变量个数的5-10倍。（二）逻辑回归变量筛选方法选择向前逐步回归,变量进入方程的检验水准为0.05,剔除出方程的水准为0.1。首先,以两组间比较差异有统计学意义的人口统计学、流行病学因素为自变量,以RODI为因变量进行逻辑回归分析,建立模型1。其次,以两组间比较差异有统计学意义的人口统计学、流行病学资料、脊柱骨盆矢状位参数为自变量,以RODI为因变量进行逻辑回归分析,建立的模型2为最终模型,绘制模型2的列线图、ROC曲线。分别计算并比较两模型的ROC曲线下面积（AUC）、决定系数（R2）,分析脊柱骨盆矢状位参数对CLBP功能障碍的“贡献”程度。采用bootstrap技术对最终模型进行内部验证,计算校正后的AUC,评估模型的稳定性。Hosmer-Lemeshow拟合优度检验评估模型的一致性并绘制一致性曲线。P＜0.05认为具有统计学意义。三、研究结果（一）低功能障碍组320例,高功能障碍组115例,根据高功能障碍组患者数量为自变量个数的5-10倍的原则,最终可纳入回归方程的自变量范围约为11-23个。本研究第一、二部分单因素分析共筛选出13个因素,符合经验法则。（二）两个模型均具有统计学意义（P＜0.05）,其中模型1纳入的因素为文化程度、休息状态坐姿时间,R2为0.039,AUC为0.630,模型2纳入的因素为文化程度、休息状态坐姿时间、SSA,R2为0.063,AUC为0.658,两模型间的比较具有统计学意义（P=0.0009）。大学文化程度、研究生文化程度、休息状态坐姿时间、SSA的标准化回归系数分别为:-0.197、-0.211、-0.139、-0.207;优势比分别为:0.489（95%CI:0.308,0.778）、0.299（95%CI:0.125,0.711）、0.875（95%CI:0.772,0.993）、0.953（95%CI:0.925,0.981）。最终模型校正前 AUC 为 0.658（95%CI:0.600-0.717）,经过1000次bootstrap内部验证后校正AUC为0.654,一致性好（P=0.664＞0.05）。四、结论（一）多因素分析表明文化程度、休息状态坐姿时间、脊柱骶骨角（SSA）是CLBP患者功能障碍的独立影响因素,文化程度较低、休息状态坐姿时间短、SSA小（脊柱前倾）的CLBP患者功能障碍程度越重。（二）SSA能够全面反映CLBP患者躯体在矢状面的平衡状态,SSA减小代表的矢状面平衡不良会加重CLBP功能障碍程度。第四部分 不同站姿与坐姿腰椎负荷的有限元分析一、研究目的参照无症状志愿者不同站姿与坐姿腰椎真实曲度建立腰骶椎骨骼韧带有限元模型,分析不同站姿与坐姿的腰椎负荷,为CLBP患者的早期干预、无症状人群日常生活中采取正确的姿势提供参考。二、研究材料与方法（一）选取一名无症状志愿者,男性,44岁,身高168厘米,体重76千克,BMI为26.9。CT扫描志愿者仰卧位腰1椎体至股骨近端获取数字成像与通信标准（DICOM）格式数据。拍摄志愿者站立前倾位、站立中立位、站立后倾位3种站姿,放松坐姿躯干前倾、挺直坐姿中立位、放松坐姿躯干后倾、放松坐姿中立位、放松坐姿中立位+腰部支撑5种坐姿包含腰1椎体至股骨近端的侧位X线片。（二）利用仰卧位DICOM格式CT数据建立腰骶椎的igs模型,参照3种站姿、5种坐姿侧位X线片,重新排列各腰骶椎的igs模型在矢状面的空间位置,建立不同姿势的有限元模型。所有模型包含椎体、椎间盘、后方骨性结构、小关节突、7种韧带,选取站立中立位模型进行验证。加载400N生理负荷后分析不同姿势的腰椎间盘Mises应力大小与分布情况以及椎间盘内压（IDP）大小。三、研究结果（一）建立3种站姿、5种坐姿有限元模型,其中模型验证结果与既往文献报道接近,可以用于生物力学测试。（二）站立姿势下随着躯体的前倾,腰椎负荷在椎间盘的Mises应力分布由后向前移动。3种站姿中L3-4、L4-5、L5-S1椎间盘Mises应力峰值均高于L1-2、L2-3椎间盘,其中中立位L3-4、L4-5、L5-S1椎间盘Mises应力峰值最小。L3-4、L4-5 IDP在后倾位最大,在中立位最小;L5-S1 IDP在前倾位最大,在后倾位最小。（三）与放松坐姿前、后倾位相比,挺直坐姿中立位腰椎负荷在椎间盘的Mises应力分布集中于后方,放松坐姿中立位与挺直坐姿中立位相比椎间盘的Mises应力分布偏向前方,腰部予以支撑后偏向后方。5种坐姿中放松坐姿前倾位同水平椎间盘Mises应力峰值普遍比其他姿势都大,其中L4-5、L5-S1椎间盘Mises应力峰值最大分别为1.927 MPa、2.202 MPa。放松坐姿后倾位同水平椎间盘Mises应力峰值普遍比挺直坐姿中立位大（L1-2椎间盘除外）,其中L4-5、L5-S1椎间盘Mises应力峰值最大分别为1.416 MPa、1.875MPa。与挺直坐姿中立位相比,放松坐姿中立位L1-2、L2-3、L3-4椎间盘Mises应力峰值减小,但明显增加了 L4-5、L5-S1椎间盘Mises应力峰值,予以腰部支撑后L4-5、L5-S1椎间盘Mises应力峰值减小与其他椎间盘Mises应力峰值相当并与挺直坐姿中立位椎间盘Mises应力峰值差别不大。5种坐姿IDP变化情况基本与椎间盘Mises应力峰值变化情况一致。四、结论（一）不同姿势通过改变腰椎曲度、骨盆方向、肌肉活动影响腰椎负荷的分布与大小,增加腰椎间盘负荷的姿势可能会加重CLBP功能障碍程度。（二）中立位站姿、挺直坐姿中立位与使用腰部支撑的放松坐姿中立位腰椎间盘的负荷较低,采取正确的或使用腰部支撑器具的坐姿对CLBP患者与无症状人群是有益的。