第二章(第一节)成人脊柱畸形患者脊柱下肢肌肉的三维定量分析与矢状面代偿机制相关性研究背景：人体的肌肉系统在维持姿势和平衡的过程中起到重要作用。既往文献认为脊柱肌肉的退变与腰椎前凸的丢失具有一定相关性,但是文献仅分析了脊柱肌肉的横断面积,并不能真实反映肌肉的体积的退变及脂肪浸润。此外,并无文献报道脊柱和下肢肌肉体积减少和脂肪浸润对脊柱骨盆矢状面序列和代偿模式的影响。本研究的目的是通过对脊柱下肢肌肉进行三维重建,进而对肌肉体积和脂肪浸润进行定量分析,并研究这些定量肌肉参数对脊柱骨盆矢状面序列和代偿模式的影响。方法：本研究为前瞻性研究,入选标准为女性,成人脊柱畸形(adult spinal deformity, ASD)患者,35岁-80岁,既往无手术史,体内无内固定或其他医疗设备。所有入选患者均行T1加权的核磁共振(Magnetic resonance imaging, MRI),方法采用Dixon法,范围为胫骨近端至T12下终板。此外,所有患者均行全脊柱站立位正侧位X线片。使用Deformation of Parametric Specific Objects (DPSO)法对肌肉进行三维重建,共重建17块脊柱下肢肌肉,然后根据肌肉功能将其分为脊柱,髋关节和膝关节的屈肌群和伸肌群。根据三维重建结果得到各肌群的标准体积和脂肪浸润程度。肌肉体积越小,脂肪浸润越多代表肌肉退变越严重。同时,所有患者均填写Scoliosis Research Society 22 (SRS-22)司卷。使用相关性分析研究肌肉参数和脊柱骨盆矢状面影像学参数之间的关系。统计学显著性设定为0.05。结果：本研究共纳入22名女性ASD患者,平均年龄61岁。相关性分析发现肌肉参数和矢状面影像学参数之间存在显著相关性：对于总体矢状面序列,矢状面平衡(sagittal vertical axis, SVA)与髋关节和膝关节的屈肌群(r=0.44和0.55)和伸肌群(r=0.49和0.55)的脂肪浸润均呈显著正相关。对于局部矢状面序列,更差的骨盆入射角和腰椎前凸匹配程度(pelvic incidence minus lumbar lordosis, PI-LL)与脊柱屈肌群和伸肌群更小的肌肉体积显著相关(r=-0.45和-0.51,p<0.05)。对于代偿评估,更大的骨盆倾斜角(pelvic tilt, PT)与脊柱屈肌群和伸肌群更小的肌肉体积显著相关(r=-0.53,-0.51,p<0.02),与髋关节和膝关节的伸肌群更小的肌肉体积显著相关(r=-0.47,-0.43,p<0.05)。结论：使用全新的三维肌肉定量分析技术,本研究首次定量分析了脊柱下肢肌肉对脊柱骨盆矢状面序列和代偿模式之间的关系。肌肉退变可以显著影响并限制骨盆对于矢状面序列异常的代偿能力。第三章(第一节)关节突不对称与退变性脊柱侧凸合并腰椎旋转半脱位的相关性研究目的：探索关节突不对称是否是退变性脊柱侧凸合并旋转半脱位(VRS)的可能风险因素。方法：本研究为回顾性研究,共纳入23名诊断为退变性脊柱侧凸合并VRS的患者,另外20例不合并VRS的退变性脊柱侧凸患者也被纳入本研究。本研究的测量主要为冠状面上的椎体侧向滑移距离,侧向滑移距离大于5mm的被认为是VRS。所有腰椎关节突的CT平扫同样用于本次研究,左右关节突角度的差值被定为为关节突角差(ΔFA)关节突不对称被定义为双侧关节突角的差值大于10°。结果：在本研究中,VRS最常出现的部位是L3-L4节段(49%),且其出现概率在L2-3(24%)、L4-5(20%)、L1-2(7%)节段依次下降。在主弯的凸侧,与不伴有VRS的关节突相比,伴有VRS的关节突更向冠状面旋转(41.640±11.65 vs.36.30°+10.99,p=0.034)。在伴有和不伴有VRS的节段中,ΔFA也存在显著性差异(P=0.005)。ΔFA与侧向滑移距离之间存在显著相关性,相关系数为0.33(P<0.001)。此外回归分析还发现ΔFA与更大的Cobb角与VRS的发生与否存在显著相关性,Odd ratio分别为4.68和2.14。结论：关节突不对称在伴有VRS的节段中更常见。在主弯的凸侧,伴有VRS的关节突更倾向于向冠状面旋转。更大的Cobb和严重的关节突不对称是退变性脊柱侧凸合并VRS的危险因素。第三章(第二节)特发性脊柱侧凸患者中存在异常的脊柱骨盆生长发育模式目的：使用站立位全脊柱正位片测量单胸弯青少年特发性脊柱侧凸(Adolescent idiopathic thoracic scoliosis, T-AIS)女性患者的脊柱及骨盆真实长度和宽度,以探讨单胸弯AIS患者与同龄健康青少年脊柱骨盆生长发育模式是否一致。方法：研究对象包括48例女性单胸弯AIS患者和48例同龄健康女孩(年龄10～18岁)。在站立位全脊柱正位片上测量两组对象的脊柱长度及高度、胸椎长度及高度、骨盆高度和宽度以及胸廓宽度,并计算全脊柱高度/骨盆高度(HOS/HOP)、全脊柱长度/骨盆高度(LOS/HOP)、胸椎长度/全脊柱长度(LOT/LOS)、胸廓宽度/骨盆宽度(WOT/WOP)等4组比值。结果：单胸弯AIS患者的全脊柱高度及胸椎高度均显著小于正常青少年(P=0.042和P=0.001),但是其全脊柱真实长度及胸椎长度均显著大于正常青少年(P分别为0.020及0.038),而两组之间的骨盆宽度、骨盆高度及胸廓宽度均无显著统计学差异。此外,T-AIS患者LOS/HOP、LOT/HOP均显著大于正常对照组。T-AIS患者的胸椎长度/全脊柱长度(LOT/LOS)比值随着年龄增长呈显著增加趋势,表明青春期单胸弯AIS患者的胸椎纵向生长速率快于腰椎生长速率。结论：T-AIS患者的真实全脊柱长度及胸椎长度均显著大于同龄正常青少年,且T-AIS患者的胸椎纵向生长速率较腰椎生长速率快；而T-AIS患者与正常青少年间骨盆的宽度和高度未见明显差异。本文首次提出的脊柱骨盆比相关概念应用骨盆参数作为参照,有助于更准确的分析T-AIS患者的异常脊柱生长模式。第三章(第三节)不同体位对青少年特发性脊柱侧凸的腰椎前凸改变的影响目的：本研究拟通过研究单胸弯AIS (T-AIS)患者和单腰弯AIS (L-AIS)患者的腰椎前凸在平卧位下的改变,量化评估平卧位对腰椎前凸的影响,并评估冠状面腰弯是否影响平卧位腰椎前凸的变化趋势。方法：本研究回顾性分析了2010年至2012年于本中心行手术治疗的女性AIS患者,其中T-AIS患者50名,L-AIS患者44名。脊柱侧凸患者存在支具治疗史,神经肌源性疾病、内分泌紊乱、骨骼发育不良、神经系统异常、结缔组织病或智力异常均被排除。所有患者均在术前摄站立位全脊柱侧位X线片及平卧位腰椎X线片。在站立位及平卧位X线片上测量腰椎前凸(lumbar lordosis, LL)。使用Pearson相关性分析分别分析T-AIS和L-AIS患者站立位和平卧位LL的相关性。分别对T-AIS和L-AIS患者站立位和平卧位LL的差值(ALL)进行一般统计学分析,并使用独立样本t检验评估两组患者站立位LL,平卧位LL,及ALL之间的差异。P<0.05为差异有统计学意义。结果：T-AIS患者的平均年龄为14.95±2.8岁,术前平均Cobb角为47.2°±10.4；L-AIS患者的平均年龄15.22±2.3岁,术前平均Cobb角为48.1°±9.3,两组患者的年龄及Cobb角的差异均无统计学意义(P>0.05)。 T-AIS患者的站立位LL为50.49°,显著大于平卧位状态下的40.79°(P<0.05)。同样,L-AIS患者的LL在站立位和平卧位时的差异也存在统计学意义(51.95°vs.37.37°,P<0.05)。虽然两组患者间站立位LL的差异和平卧位LL的差异均无统计学意义,L-AIS患者的ALL显著大于T-AIS患者(9.70°vs.15.58°,P<0.05)。根据Person相关性分析,T-AIS和L-AIS患者的站立位和平卧位LL均存在显著相关性(r分别为0.683和0.778, P<0.001)。 T-AIS站立位LL的线性回归方程为：站立位LL=25.913+0.602×平卧位LL：而L-AIS站立位LL的线性回归方程为：站立位LL=19.779+0.888×平卧位LL。结论：在T-AIS和L-AIS患者中,平卧位腰椎前凸和站立位腰椎前凸均存在显著相关性,从站立位到平卧位的腰椎前凸改变在腰弯侧凸患者体现的尤其明显。腰弯AIS患者的术中弯棒需要考虑平卧位和站立位腰椎前凸角度的不同。第四章(第一节)退变性脊柱侧后凸的数字化模拟截骨矫形：一个有效的术前规划方法目的：旨在通过比较术前设计的截骨方案与术后实际矫形结果,探讨退变性脊柱侧后凸的数字化模拟截骨矫形的有效性。方法：选取2012年6月至2014年6月在我院行后路经椎弓根椎体截骨(PSO)术,且具有完整临床和影像学资料的退变性脊柱侧后凸患者16例。在术前和术后即刻站立位全脊柱侧位X线片上测量影像学参数：骨盆入射角(PI)、骨盆倾斜角(PT)、骶骨倾斜角(SS)、腰椎前凸角(LL)、胸椎后凸角(TK)和矢状面平衡(SVA)。在术前站立位侧位X线片上分别使用设定PT法和调节比例法进行数字化截骨模拟,并测量出模拟截骨后矢状面影像学参数。通过配对样本t检验比较设定PT法、调节比例法和术后实际的矢状面影像学参数的差异。检验水准为p<0.05时有统计学意义。结果：16例患者中15例成功使用数字化模拟确定截骨方案。与实际术后重建相比,采用两种模拟方法均可以较好重建LL和SVA (P>0.05)。采用设定PT法重建的PT显著小于术后实际PT值(11.33±0.47°vs.20.33±5.37°,P<0.001),而采用调节比例法得到的PT与术后实际PT相似(P>0.05)。结论：本研究证实了术前使用数字化截骨方案设计可以有效预测术后实际的矢状面重建。在手术方案设计时,我们推荐联合使用设定PT法和调节比例法进行截骨方案的设计。同时手术方案的设计需要尽可能地考虑截骨角度、闭合比例以及胸椎后凸代偿的共同作用。第四章(第二节)术后腰椎前凸指数评估退变性脊柱侧凸患者远期矢状面平衡目的：本研究拟通过比较末次随访时矢状面正常和不正常的患者的术前和术后即刻腰椎前凸指数(Lumbar lordosis index,LLI),评估LLI在预测退变性脊柱侧凸患者远期临床疗效中的应用。方法：回顾性分析2005年1月至2011年12月于我院行退变性脊柱侧凸单一后路矫形术的患者57名。纳入标准如下：(1)年龄大于45岁；(2)随访时间大于两年：(3)使用第三代全椎弓根内固定系统；(4)内固定节段大于5个节段；(5)术前、术后即刻和末次随访均摄站立位全脊柱正侧位X线片。排除存在骨质疏松性骨折、脊柱外伤史、脊柱肿瘤和髋关节置换术后的患者,同时排除随访中需要行翻修术的患者。在术前、术后即刻和末次随访的站立位全脊柱X片上测量下列影像学参数：矢状面垂直轴(SVA)、胸椎后凸角(TK)、腰椎前凸角(LL)、骨盆入射角(PI)、骨盆倾斜角(PT)和骶骨倾斜角(SS),并计算腰椎前凸指数(LLI=LL/PI).根据末次随访时患者矢状面是否正常分为A组(正常组,末次随访时SVA<5cm且PT<25°)和B组(失代偿组,末次随访时SVA>5cm或PT>25°)。使用独立样本t检验分别比较A组和B组患者术前、术后和末次随访的矢状面参数。P<0.05为差异有统计学意义。结果：本研究中所有患者平均时间为4.4年(2年～8年)。在两组患者间,术前LLI的差异无统计学意义(0.45±0.18 vs.0.47±0.21,P=0.638),A组患者术后LLI为0.89±0.13,显著大于B组患者的术后LLI(0.89±0.13 vs.0.61±0.14,P=0.005)。A组患者末次随访时SVA为2.73±2.62cm,PT值为20.34±4.28°,而B组患者末次随访时SVA为7.81±3.26cm,PT值为29.81±5.130,两组间SVA和PT的差异均存在统计学意义(P<0.01)。所有患者的术后LLI与末次随访时SVA存在弱相关性(r=-0.248,P<0.05)。结论：术后即刻的LLI可以用来预测退变性脊柱侧凸患者远期矢状面平衡。良好的术后LLI重建可以降低远期脊柱矢状面失平衡的风险。