年龄相关的腰椎小关节三维角度的变化规律*

李志赏，闫广辉，张庆胜，武佳奇，靳宪辉

（河北医科大学附属哈励逊国际和平医院，河北 衡水 053000）

新进展研究

年龄相关的腰椎小关节三维角度的变化规律*

李志赏，闫广辉，张庆胜，武佳奇，靳宪辉

（河北医科大学附属哈励逊国际和平医院，河北 衡水 053000）

目的研究腰椎小关节横断面、冠状面及矢状面方向随着时间变化规律。方法选取250例无腰椎疾病的人员为研究对象。均采用X线及CT检查，在3个平面上测量L3～L4、L4～L5、L5～S1小关节角度。结果在横断面，腰椎小关节角及前内侧角随着年龄增大而减小，后外侧角无明显变化；在冠状面上，腰椎小关节角随年龄增大而减小；在矢状面上，46岁以后，腰椎小关节角逐渐增大。结论随着年龄增长，在横断面：腰椎小关节逐渐矢状化；冠状面，腰椎小关节逐渐竖直向；矢状面，腰椎小关节逐渐水平化。腰椎小关节随时间变化规律，为临床腰椎小关节置换提供参考数据。

年龄；腰椎小关节角；三维角度

腰椎小关节的方向性与腰椎间盘突出症、退行性腰椎滑脱症及腰椎管狭窄症的相关性研究是目前腰椎小关节的研究热点。有学者[1-4]认为，腰椎小关节不对称性、更偏矢状位及腰椎小关节前内侧更偏冠状位是引起腰椎退行性疾病的重要因素；一些学者否认其相关性，究其原因，在于对腰椎小关节方向性的理论没有统一认识，目前存在两种观点，一则认为腰椎退行性疾病的患者存在先天性小关节偏向性；另一则观点认为腰椎小关节方向性改变是腰椎退行性疾病过程中的病理改变，随着时间推移，腰椎关节突关节在应力增加的情况下进行重新塑造的结果，非先天性存在，所以年龄与腰椎小关节之间的关联是腰椎小关节研究的重要方向。笔者认为腰椎小关节是滑膜关节，随着时间的变化，小关节逐渐磨损、微骨折，进而小关节重塑，引起小关节方向性的改变。

目前，常见的对腰椎小关节测量多为选取椎体矢状力线与腰椎小关节上关节突关节面前后点的连线为腰椎小关节角，但是该测量忽略了腰椎小关节前内侧偏冠状位，后外侧偏矢状位的结构特点，这种双向结构可能与其功能相关，腰椎小关节前内侧部分是其对抗腰椎前向剪力的主要结构，前内侧部分是腰椎小关节增生内聚导致腰椎管狭窄的重要结构。因此把腰椎小关节分为前内侧角、后外侧角进行测量符合腰椎小关节结构特点[1]。以往对腰椎小关节的研究只侧重于单平面，而腰椎小节为三维立体结构，单一平面的研究不能充分显示小关节的形态[2]。本研究通过在横断面测量腰椎小关节角、前内侧角、后外侧角，在冠状面测量冠状面角，在矢状面测量矢状面角，对正常不同年龄段的腰椎小关节进研究，以了解正常人腰椎小关节形态分布规律，进一步探讨腰椎小关节方向性在腰椎退行性疾病发展过程中的作用。

1 资料与方法

1.1研究对象

选取2011年8月-2015年10月河北医科大学附属哈励逊国际和平医院行腰椎X线、CT检查及腹部CT检查的250例健康体检及门诊患者。影像未见腰椎滑脱及明显畸形、间盘突出、肿瘤等。所有病例根据年龄区分为5个组，26～35岁组，36～45岁组，46～55岁组，56～65岁组，66岁及以上组，每组男女各25例。

1.2影像学检查及测量方法

1.2.1检查方法行腰椎正侧位X线及CT检查，图像要清晰可分辨，正侧位X线检查体位标准。对L3～S1节段进行常规螺旋CT检查，扫描平面与椎间隙平行，扫描条件：Sensation 64 CT机，120 kV，200mA，层厚3mm，层距3mm，如果CT横断面与终板的夹角大于5°者则舍去该病例资料。分别在X线、CT图像上测量腰3～骶1节段横断面、冠状面、矢状面腰椎小关节角。

图1　横断面上：腰椎小关节各角度测量示意图

图2　冠状面上：腰椎小关节角度测量示意图

图3　矢状面上：腰椎小关节角度测量示意图

1.2.2测量方法测量方法及测量工具均在计算机上完成，分别为一位影像科医师和脊柱外科医师应用本院影像诊断系统“实达PACS临床系统”分别进行测量，取其平均数。①横断面角度测量：在以窗宽1500HU、窗位450HU测量所得，选取L3～L4、L4～L5、 L5～S13个节段经过下位椎体上终板的平扫平面，取腰椎上关节突关节面前后两端点连线（A和B），与同椎体正中矢状线的夹角为腰椎小关节角[4]，记作角1，取线段AB的垂线与上关节突关节面交点的最长线段，其与上关节面的交点为C点，直线CB和AC的延长线与正中矢状线组成前内侧角，记作角2和后外侧角，记作角3。每例均测量L3～S13个节段左右侧的3个角度，因既往研究发现正常人左右侧腰椎小关节无明显差异[1-4]，所以取左右角度的平均值（见图1）。②冠状面角度测量：在正位X线上测量左右两侧腰椎小关节关节面与同椎体中轴线的夹角分别为∠1、∠2（见图2），计算∠1、∠2的平均数。③矢状面角度测量：在侧位X线片上测量腰椎小关节关节面与椎体后缘连线的夹角∠1（见图3）。

1.3主要观察指标

分别观察5个年龄段腰椎小关节L3～4，L4～5，L5～S1节段腰椎小关节角度在横断面、冠状面及矢状面上随着年龄变化的规律。

1.4统计学方法

采用SPSS 19.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，相同节段不同年龄组之间比较用多个独立样本非参数检验（趋势的秩检验），P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1横断面腰椎小关节角度比较

横断面上：相同腰椎节段腰椎小关节角（角1）和前内侧角（角2）随着年龄的增大，而逐渐减小（P< 0.05）；腰椎后外侧角（角3）比较，各年龄组之间差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。

表1　横断面腰椎小关节角度情况（°）

2.2冠状面腰椎小关节角度比较

冠状面上：相同腰椎节段，随着年龄的增大，腰椎横断面角逐渐减小（P<0.05）。见表2。

表2　冠状面腰椎小关节角度情况（°）

2.3矢状面腰椎小关节角度比较

矢状面角度：26岁组、36岁组、46岁组矢状面角度比较无明显差异（P>0.05），46岁组之后各组比较随着年龄的增大，矢状面角逐渐增大（P<0.05）。见表3。

表3　矢状面腰椎小关节角度情况（°）

3 讨论

腰椎活动功能单位是由前侧的椎间盘和后方两侧的关节突关节构成，关节突关节是脊柱唯一的滑膜关节，其表面覆盖为透明软骨；正常情况下前方的椎间盘是主要的承重结构，两侧的关节突关节提供后方的稳定结构，其对腰椎轴向活动具有限制作用。一般认为腰椎小关节退变继发于椎间盘退变[5]，随着椎间盘退变（高度丢失等），造成腰椎节段性不稳定，继而腰椎小关节软骨退变，腰椎小关节重建。

近年来，人们开始对腰椎小关节进行细致的研究，大多数研究小关节多为横断面的角度测量[6-8]，少数学者开始关注矢状位小关节形态变化[9]，而小关节是立体结构，单平面不足以描述腰椎小关节的形态特点，且腰椎小关节形态随着时间的变化而改变。本研究尝试从横断面、冠状面、矢状面3个平面研究腰椎小关节的角度，以及随着时间的变化，查看腰椎小关节变化规律，以期提供正常人腰椎小关节在各年龄组的变化规律，为临床筛查腰椎退行性疾病高危人群及尽早临床干预提供理论依据。再者腰椎后路动态内固定术正逐步应用到临床，其中人工腰椎小关节置换术产生正在逐步进入实际应用，而人工关节置换术需尽量接近小关节的正常解剖结构，本研究从3个平面测量腰椎小关节在不同年龄段的角度，力图达到精准化，为人工腰椎关节突关节置换提供精确的理论数据参考。

对于腰椎小关节方向改变的原因，笔者认为衰老与退变是密切相关，衰老是人类正常的退变过程，其影响脊柱的所有结构，包括腰椎间盘及小关节，而椎间盘早在20岁以后就开始退变，腰椎小关节的退变是继发于椎间盘退变的[5]，椎间盘退变导致腰椎应力重新分布，引起小关节受力增大，进而小关节病态发展。FUJIWARA[10]认为，腰椎小关节骨性关节炎造成关节突关节磨损及小骨折，引起腰椎小关节面创伤性改变，使其从冠状面形成矢状面。DUNLOP等[11]认为，腰椎小关节前内侧关节面磨损程度较高，随着年龄的增大，腰椎小关节前内侧面应力增大，继而造成小关节矢状方向的变化[12]。

横断面上，笔者发现在腰椎小关节角及前内侧角随着年龄的逐渐增大而减小，而后外侧角无明显差异，即腰椎小关节尤其前内侧关节面逐渐向矢状位方向变化，与以上观点相似。而冠状面上，随着年龄的增大，腰椎冠状面角逐渐减小，即逐渐向竖直方向发展。在矢状面上，26～35岁组、36～45岁组及46～55岁组之间无明显差异，46～55岁组之后，随着年龄的增长，腰椎矢状面角逐渐增大，即腰椎关节突关节逐渐偏向水平位。笔者推测腰椎前屈、后伸为主要的活动，随着时间的推移及腰椎频繁的前屈、后伸，造成腰椎小关节面重新再造，在冠状面上，逐渐形成更利于屈伸活动的矢状方向发展；在矢状面上，逐渐形成更利于屈伸活动的水平方向发展。

根据生物力学相关原理：腰椎小关节的变化与其承受的应力相关，在一定负荷力作用下，关节接触面积越小，抗椎间移动力越小，滑脱越容易发生，而两侧腰椎小关节不对称，更加重了一侧小关节受力负荷，增加了纤维环的扭转应力，破坏腰椎的稳定结构，降低抗滑脱力，更容易引起椎间前滑移[13]。按照其原理分析，横断面上，腰椎小关节更偏矢状位，则抗滑脱力更小；冠状面上，小关节更偏竖直方向，关节面接触少，受力越小，其抗滑移力越小；在矢状位上，腰椎小关节越偏水平位，则腰椎更容易滑脱。本研究数据推理随着年龄的增长，腰椎小关节抗椎间滑移的力量逐渐减小。特别是46岁以后腰椎在矢状面上的角度逐渐偏向水平位，这就对于关节突关节之间的抗阻力逐渐减小，更容易引起腰椎之间的滑移，造成腰椎退行性滑脱。

本研究总结出正常人各年龄节段腰椎小关节在横断面、冠状面及矢状面关节形态学参数的数据库，为临床腰椎人工小关节置换提供参考数据；衰老伴随着腰椎小关节重塑，引起腰椎小关节在横断面上更向矢状位发展，在冠状面更向竖直方向发展，矢状面上更向水平方向发展，更容易造成腰椎之间不稳，可能是引起退行性滑脱的危险因素。

[1]闫广辉,高春光,李华,等.腰椎小关节精确测量及其与腰椎管狭窄症的相关性研究[J].中国现代医学杂志,2015,25(35): 88-91.

[2]闫广辉,高春光,李华,等.腰椎小关节三维角度与退行性腰椎滑脱症[J].实用放射学杂志,2015,31(5):101-103.

[3]魏巍,闫广辉,武佳琦,等.腰椎小关节三维角度与腰椎间盘突出症关系研究[J].河北医药,2015,37(10):1540-1541.

[4]LEE DY,AHN Y,LEE SH.The influence of facet tropism on herniation of the lumbar disc in adolescents and adults[J].J Bone Joint Surg,2006,88(4):520-523.

[5]BENOIST M.Natural history of the aging spine[J].Eur Spine J, 2003,12(suppl 2):S86-S89.

[6]KIM HJ,CHUN HJ,LEE HM,et al.The biomechanical influence of the facet joint orientation and the facet tropism in the lumbar spine[J].The Spine Journal,2013,13(10):1301-1308.

[7]SMORGICK Y,MIROVSKY Y,FISCHGRUND JS,et al.Radiographic predisposing factors for degenerative spondylolisthesis[J]. Orthopedics,2014,37(3):E260-E264.

[8]PICHAISAK W,CHOTIYARNWONG C,CHOTIYARNWONG P. Facet joint orientation and tropism in lumbar degenerative disc disease and spondylolisthesis[J].J Med Assoc Thai,2015,98(4): 373-379.

[9]GAO F,HOU D,ZHAO B,et al.The pedicle-facet and tropism in the sagittal plane in degenerative spondylolisthesis:a computed tomography study using multiplanar reformations techniques[J].J Spinal Disord Tech,2012,25(2):E18-E22.

[10]FUJIWARA A,TAMAI K,AN HS,et al.Orientation and osteoarthritis of the lumbar facet joint[J].Clin Orthop Relat Res, 2001(385):88-94.

[11]DUNLOP RB,ADAMS MA,HUTTON WC.Disc space narrowing and the lumbar facet joints[J].J Bone Joint Surg Br,1984, 66(5):706-710.

[12]WANG JX,YANG XY.Age-related Changes in the orientation of lumbar facet joints[J].Spine,2009,34(17):596-598.

[13]DAI LY.Orientation and tropism of lumbar facet joints in degenerative spondylolisthesis[J].Int Orthop,2001,25(1):40-42.

（张蕾编辑）

Age-related changes in three-dimensional angle of lumbar facet joints*

Zhi-shang Li，Guang-hui Yan，Qing-sheng Zhang，Jia-qi Wu，Xian-hui Jin
（Harrison International Peace Hospital affiliated Hebei Medical University，Hengshui，Hebei 053000，China）

Objective To study the age-related changes of the lumbar facet joints in axial，coronal and sagittal plane.Methods Subjects of 250 patients without lumbar disease were selected as the research objects.All patients

X-ray and CT scanning.The facet angles at L3-L4，L4-L5 and L5-S1 were measured in axial，sagittal and coronal plane.Results The lumbar facet joint angle and the anterior medial angle decreased with age，and no significant changes were found in the posterior lateral angle in axial and coronal plane.In the sagittal plane，the lumbar facet joint angle gradually increased after 46 years old.Conclusions The lumbar facet angles were more sagittal in axial plane，more erect in coronal plane and more level in sagittal plane as the age increases.Lumbar facet joint changes with time provide reference data for clinical lumbar facet joint replacement.

Age；lumbar facet joint angle；three-dimensional angle

R 681.53

B

10.3969/j.issn.1005-8982.2016.20.016

1005-8982（2016）20-0078-04

2016-03-31

2013年度河北省省级科技计划项目（No：132777152）

闫广辉，E-mail：doctorguanghui@163.com