【背景】几年来,脊柱矢状面的参数及其平衡越来越受到人们的关注,包括脊柱参数和骨盆参数,如骨盆入射角(PI)、骨盆倾斜角(PT)、骶骨倾斜角(SS)、腰椎前凸(LL)及胸椎后凸(TK)等。现已经证实,脊柱骨盆参数之间存在明显的关联性,且相互之间通过代偿和调节参与维持脊柱整体的矢状面平衡。此外,脊柱的矢状面参数与患者的生存质量存在明显的关系。因此,相比较冠状面而言,在脊柱畸形及其他骨科手术中,越来越多的外科医生更关注于术后矢状面的恢复和重建。但是,大量的脊柱-骨盆参数及其之间复杂的联系使得脊柱矢状面平衡的研究趋于复杂化。现已经公认的矢状面的平衡调节机制包括三个部分:邻近节段进行代偿(主要是LL和TK之间的代偿)、通过骨盆旋转进行代偿(PT和SS之间的代偿)以及通过下肢的调节(膝关节屈曲等),但是很难能够明确的判断哪些因素是维持脊柱矢状面平衡的主要原因,哪些因素在其中只是起代偿的作用。LL和TK是维持脊柱平衡及脊柱形态的的两个重要弯曲,所以我们推测LL和TK在脊柱矢状面的维持中起到重要作用。虽然评估脊柱矢状面的参数的数量之多,但是没有一个参数能直接反映矢状面的代偿,且也没有研究去证实脊柱区域性的矢状面参数(LL和TK)是否在脊柱整体的矢状面调节中具有重要的作用。【目的】本课题主要通过临床数据的随访和分析出脊柱区域性参数(LL、TK)在正常人及青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)患者的矢状面平衡调节代偿中的作用;探索LL和TK是否能用来预测脊柱的整体的矢状面平衡。最后以LL、TK为主要参数,建立术中矢状面重建的预测公式,为患者术前制定精准化治疗方案。【方法】1.正常人维持矢状面平衡的参数研究2014.1至2015.8,来我院体检中心体检的健康人群。纳入的研究对象均为无脊柱疾患的健康志愿者,每位志愿者者需拍摄全脊柱正侧位X线,收集志愿者的一般资料和影像学参数。一般资料包括:性别和年龄。影像学资料包括:T1倾斜角(T1上终板和水平线的夹角)、maxLL(最大腰椎前凸角,测量腰椎最大前凸的上下终板之间的夹角)、maxTk(最大胸椎后凸角,测量胸椎最大后凸的上下终板之间的夹角)、骶骨倾斜角(SS,S1的上终板与水平线的夹角)、骨盆入射角(Pelvic Incidence,S1上终板中点的垂线与S1上终板中点和股骨头中点之间连线的夹角)、骨盆倾斜角(Pelvic Tilt,S1上终板中点与股骨头中点连线与铅垂线之间的夹角)和SVA(Sagittal Vertical Axis,C7中点铅垂线与S1后上角垂线之间的距离)。将志愿者分为两组:第一组311名病例,用于探索维持正常人矢状面平衡的主要参数,并建立正常人矢状面平衡的预测公式。第二组29名病例,用于公式效度的检验。2.LL和TK之间的匹配(LL-TK)在老年非特异性腰痛人群中的矢状面平衡预测研究2012.01至2014.01间,纳入我科门诊129名非特异性腰痛的老年患者,排除腰椎骨折、腰椎管狭窄、骨肿瘤或感染等引起的腰背部的疼痛。每位患者需拍摄全脊柱正侧位X线,收集患者的影像学参数。包括:maxLL、maxTK、SS、PI、PT、SVA、LL-TK和PI-LL(PI-maxLL的差值)。疼痛评分利用Numeric rating scales量表(0-10分)。统计分析:(1)对SVA及年龄、疼痛指数及其他影像学参数做相关性分析;(2)对LL-TK及年龄、疼痛指数及其他影像学参数做相关性分析;(3)根据患者的SVA的绝对值是否大于5cm,将患者分为两组:A组(SVA>5cm)和B组(SVA≤5cm);比较两组之间各个一般参数及影像学参数之间是否存在差异;(4)利用LL-TK和PI-LL制作ROC曲线,求出Cutoff值作为SVA平衡的指标;(5)利用LL-TK和PI-LL的Cutoff值,计算该参考值下,矢状面平衡的阳性率及阴性率,以判断LL-TK是否能用来准确预测矢状面的平衡。3.腰椎前凸和胸椎后凸差值在青少年特发性脊柱侧弯(Adolescent Idiopathic Scoliosis)患者术前及术后矢状面中的代偿作用纳入2010.01至2013.01,我科接受手术治疗的Lenke I型和Lenke II型患者。收集患者的一般资料,包括姓名、年龄、性别及Risser征。每位患者需在术前及术后拍摄全脊柱正侧位X片。测量收集影像学参数,包括TK、LL、SS、PI、PT、SVA和LL-TK(LL和TK的差值)。通过统计学分析,比较术前术后LL、TK及LL-TK是否发生变化,探讨LL和TK在AIS患者矢状面平衡中的作用。4.术中恢复理想矢状面的预测公式研究收集2014.01-2015.08,来我院体检中心体检的健康人群。纳入的研究对象均为无脊柱疾患的志愿者共311名,每位志愿者签署临床研究知情同意书。其中220名进行预测公式的建立,其余91名志愿者进行预测公式的检验。每位志愿者者需拍摄全脊柱正侧位X线,收集志愿者的一般资料和影像学参数。一般资料包括:性别和年龄。影像学资料包括:maxLL、maxTK、SS、PI和PT。通过相关统计学分析,建立能够预测术中理想腰弯的公式并进行检验。【结果】1.统计学研究显示:在正常人中,T1倾斜角与maxTK、maxLL与SS、SS与PI、PT与PI之间存在非常密切的相关性(Very good correlation);maxTK与maxLL、maxLL与PI之间存在中等的相关性(Moderate correlation);年龄与T1倾斜角、年龄与maxTK、年龄与SS、年龄与PT、年龄与SVA、T1倾斜角与SVA、SVA与PT、SVA与PI存在弱相关性(Weak correlation);T1倾斜角与maxLL、maxLL与PT、SVA与maxLL、PT与SS存在较弱相关性(Very weak correlation)。多元线性回归分析显示:年龄、T1倾斜角、maxLL、PI和PT为维持正常人矢状面平衡(SVA)的主要因素。预测公式为:SVA=0.294*age+1.367*T1倾斜角-1.149*maxLL-0.704*PT+1.378*PI-34.164。利用另一部分病例,发现该公式具有良好的效度(P=0.307)。2.在非特异性腰背痛的老年患者中,矢状面平衡SVA与NRS疼痛指数、年龄、maxLL、PT、LL-TK和PI-LL明显相关。LL-TK与年龄、maxTK、maxLL、SS、PT、PI、SVA、NRS疼痛指数明显相关。根据患者矢状面是否平衡(SVA是否大于5cm),将患者分为2组,统计学研究发现:年龄、maxLL、PT、LL-TK、PI-LL、SVA及NRS疼痛指数存在明显差异。ROC曲线显示:矢状面平衡的LL-TK、PI-LL的cutoff值分别为:0~o和13~o。利用LL-TK、PI-LL的cutoff值,发现当LL-TK≥0~o、PI-LL≤13~o时,89%的患者矢状面处于平衡状态;当LL-TK<0~o、PI-LL>13~o时,87%的患者矢状面处于失平衡状态。LL-TK可以有效地预测非特异性腰背痛的老年群体的矢状面的平衡。3.在Lenke I型和II型的AIS患者中,术前及术后TK和LL均有显著的减少;术前及术后TK与LL之间均存在显著的相关性;LL与TK的差值(LL-TK)在术前及术后无显著改变;且TK和LL的改变量之间存在明显的相关性。证实了,TK与LL可能是AIS术后维持矢状面平衡的一个重要代偿作用。4.相关分析显示:maxLL与maxTK、SS、PT和PI均存在明显相关性(P<0.05)。校正的回归分析显示:maxLL与maxTK和PI存在明显关联(P<0.001),回归公式为:maxLL=0.6*maxTK+0.5*PI+3。利用我们这个回归公式进行预测,预测的maxLL与实际测量的maxLL并没有明显差异(P=0.408)。将我们91名正常人群的实际maxTK代入其他maxLL的预测公式,我们发现实际maxLL与Yamato等的(LL=0.45*PI+31.8),Lee等的(LL=0.96*(0.74*PI+0.8)+17.42),Legaye等的(LL=1.087*(0.548*PI+12.7)+21.61),Schwab等的(LL=PI+9)和Rose等的(LL=45–TK-PI)公式算出的理想maxLL存在明显差异(P<0.001)。虽然我们也没发现用Xu等(LL=0.508*PI-0.088*Age+28.6,P=0.799)和Vialle等(maxLL=-2.72-1.1*PI+1.1*PT-0.31*maxTK,P=0.085)计算出来的预测maxLL与实际的maxLL有明显的差异,但是与等的公式相比,我们的maxLL预测公式更加合理及更加运用方便。【结论】1.年龄、T1倾斜角、maxLL、PT和PI是维持正常人矢状面平衡的主要参数。正常人矢状面平衡可以根据预测公式进行预测:SVA=0.294*age+1.367*T1倾斜角-1.149*maxLL-0.704*PT+1.378*PI-34.164。2.LL-TK与PI-LL相结合,是预测老年非特异性腰背痛患者矢状面平衡的良好指标。3.AIS患者术前术后,LL与TK发生了相同的改变;LL-TK在术前与术后无明显变化。LL与TK之间的匹配可能参与AIS术后矢状面平衡的维持。4.术中恢复矢状面的平衡主要通过恢复LL,而LL的恢复主要可能通过TK来恢复。5.基于正常成人失状位脊柱骨盆参数的预测模型,我们可以准确地预测正常人群中矢状面的平衡状态。此外,还可以指导术中腰弯的恢复程度,以恢复矢状面的平衡。6.脊柱区域性参数(LL和TK)参与调节脊柱矢状面的平衡,并且恢复LL和TK可以重建恢复矢状面的平衡。