髂嵴高度与腰椎失稳性疾病的相关性研究

王涛 冯硕 孙宇庆

生物进化论对近代自然科学和社会科学的发展有着深远的影响，已经为大多数人所接受，在医学领域的很多层面同样启发研究者的思考[1]。脊柱从原始的单棍无运动状进化为多节运动状经历了漫长的过程。古脊椎动物通过这样的进化可以更有效获取食物并产生各种社会活动。 古猿进化为人类，直立行走解放了上肢，从此人类的生存能力大幅度增强，但是也为脊柱的健康带来了诸多问题，如颈椎疾病、腰椎疾病和脊柱侧凸等。在脊柱外科领域，虽然已经有部分学者专注于分析脊椎动物骨骼演化过程中的结构改变，研究人类直立行走的运动特点和行为方式，比较人类与其他灵长类动物的差异，但是对生物进化与人体疾病之间的关系，目前尚缺乏有说服力的结论。有学者通过研究发现，从进化的角度来看，黑猩猩作为一种猿类，与人类是近亲。对比黑猩猩和人类的骨骼解剖图可以发现，黑猩猩只有3节腰椎，而人类有5节腰椎，黑猩猩的髂嵴明显高于人类。在进化过程中，随着髂嵴高度的下降，人类出现了第4节和第5节腰椎，使得腰椎的灵活性更大，使人类可以完成更多更复杂的运动。但是，恰恰是多出来的这2节下腰椎及椎间盘更容易发生失稳性疾病，这是人类进化的代价。相关研究结果表明，尚未发现包括黑猩猩在内的其他哺乳动物患有脊柱退行性疾病。 黑猩猩的事例启发研究者思考，较高的髂嵴在生物力学等方面是否存在优势，可以避免腰椎失稳的发生。本研究从进化医学的角度探讨髂嵴高度与腰椎失稳性疾病的相关性。通过对正常人和腰椎失稳性疾病患者的髂嵴绝对高度和相对高度进行比较，探讨髂嵴高度与腰椎失稳性疾病的关系。

资料与方法

一、资料

本课题为前瞻性研究，采用数字表法随机选取并纳入2017年 9月至2018年6月于北京积水潭医院就诊的腰痛患者40例，其中男20例，女20例，年龄 28～71岁，平均48.3岁；腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation，LDH)患者40例，其中男20例，女20例，年龄 22～76岁，平均47.2岁；腰椎滑脱患者40例，其中男20例，女20例，年龄 18～72岁，平均47.4岁；腰椎退行性侧弯(degenerative scoliosis，DS)患者40例，其中男20例，女20例，年龄 51～77岁，平均62.9岁；健康志愿者40例为对照组，其中男20例，女20例，年龄 24～70岁，平均48.2岁。见表1。

表1 各组人口学数据

注：a为差异有统计学意义

本研究经北京积水潭医院伦理委员会批准。所纳入患者及健康志愿者均签署知情同意书。

二、方法

1.髂嵴高度的测量：对各组样本行腰椎正侧位X线检查，通过影像归档和通信系统分析原始数据。髂嵴绝对高度为X线侧位像上髂嵴最高点到S1上终板中点的垂直距离。髂嵴相对高度=髂嵴绝对高度/L4椎体高度(L4椎体上下终板中点的连线长度)[2]。为消除身高、骨骼发育形态、骨性结构退变等因素的影响，以L4椎体高度作为髂嵴相对高度的参照值[3]。见图1。

图1侧位X线像上髂嵴绝对高度和L4椎体高度的测量方法示意图

2.在下腰椎L4和L5中选择L4椎体高度作为参照的依据：(1)X线侧位像中L5椎体可能呈矩形、梯形或楔形，形态不一，椎体前后缘高度不等， L4椎体的形态较L5稳定，个体差异小。(2)部分患者存在腰椎骶化的变异现象，这部分患者的侧位X线像中L5椎体缺如，但L4椎体仍然存在且可以测量。(3)L4椎体的影像与周围其他骨性结构叠加少，边缘清晰，测量数据的稳定性和准确性更高。

3.统计学处理：应用SPSS 19.0统计软件对数据进行处理。所有数据经正态性检验和方差齐性分析，均符合正态分布并方差齐，各组间数据比较采用单因素方差分析法。性别间检验采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、髂嵴绝对高度

各组间髂嵴绝对高度均值总体方差差异无统计学意义(F=1.887，P=0.114)。对每2组间髂嵴绝对高度均值进行比较，DS组与对照组和腰痛组的差异有统计学意义(P=0.040，0.015)。其他组间髂嵴绝对高度均值差异均无统计学意义(均P>0.05)。

二、L4椎体高度

各组间的L4椎体高度均值总体方差差异无统计学意义(F=1.717，P=0.582)。

三、髂嵴相对高度

各组间的髂嵴相对高度均值总体方差差异有统计学意义(F=2.572，P=0.039)。对每2组的髂嵴相对高度均值进行比较，DS组与对照组的髂嵴相对高度均值差异有统计学意义(P=0.011)。DS组与腰痛组的髂嵴相对高度均值差异有统计学意义(P=0.008)。其他组间髂嵴相对高度均值差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 各组髂嵴绝对高度、L4椎体高度和髂嵴相对高度

注：a为差异有统计学意义

四、 性别

全部研究对象中，男性(100例)与女性(100例)的髂嵴绝对高度均值分别为45.0 mm和40.2 mm，差异有统计学意义(t=3.259，P=0.001)；男性与女性的L4椎体高度均值分别为33.7 mm和31.6 mm，差异有统计学意义(t=4.508，P=0.000)；男性与女性的髂嵴相对高度均值分别为1.34和1.28，差异无统计学意义(t=1.241，P=0.216)。

五、年龄

DS组患者年龄显著高于其他各组，差异有统计学意义(F=12.997，P=0.000)。

讨 论

一、腰椎解剖学和腰椎失稳性疾病的临床表现

腰椎失稳常发生于下腰椎L4/5及L5/S1椎间盘。在对人类的“近亲”黑猩猩等灵长类动物的解剖结构进行研究后，发现黑猩猩的腰椎只有L1～L3，而L4和L5融合于双侧髂嵴之内，髂嵴限制了下腰椎的活动度，使得与其相关的腰椎节段不存在发生腰椎失稳的可能性。与黑猩猩不同，人类在进化的过程中形成了L4和L5与髂嵴无骨性连接的腰椎结构，腰椎的活动度大大增加，但过度的活动造成L4和L5相关的椎间盘成了腰椎失稳性疾病高发部位[4]。结合腰椎失稳的发病位置特点，分析腰椎失稳的病因、病理与发展过程，可能髂嵴对下腰椎有一定的保护作用，髂嵴越高，与下腰椎横突等结构之间的联系越紧密，下腰椎稳定性越高，腰椎失稳性疾病越少[5]。本研究的结果在一定程度上支持了这一推论，但未能证实所有的腰椎失稳性疾病患者都存在这一解剖特点。首先，各组的髂嵴绝对高度均值经方差分析差异无统计学意义。虽然DS组的髂嵴绝对高度与对照组和腰痛组均有显著差异，但是因为总体方差分析结果为无显著性差异，使得组间比较结果不具有说服力。该结果可能是由于每个样本的骨骼存在某种特性(如身高较高或较矮)造成的。在本研究的数据分析过程中，为了消除每个样本造成结果偏倚的潜在可能性，引入了髂嵴相对高度的概念，即髂嵴绝对高度/L4椎体高度，将每个样本的骨骼系统总体高度的差异对结果的影响降到最低。在髂嵴相对高度的比较中，各组髂嵴相对高度均值总体方差差异有统计学意义，同时DS组的髂嵴相对高度均值与对照组和腰痛组差异均有统计学意义。该差异比各组髂嵴绝对高度的差异表现得更明显，而且由于组间总体方差存在显著性差异，使得组间差异有统计学意义，对于分析各种疾病的临床特点也更有意义。

二、性别不是腰椎不稳性疾病发病的影响因素

从数据统计结果和解剖学层面来看，男性平均身高高于女性，其髂嵴绝对高度的均值和L4椎体高度的均值也相应大于女性，差异有统计学意义。当消除性别差异后，男性与女性的髂嵴相对高度差异无统计学意义。这一结果与临床医生的普遍认知是一致的，同时也说明性别不是此类腰椎疾病发病的影响因素。

三、LDH患者的髂嵴高度无显著异常

本研究的其他一些结果也值得临床医生关注。例如，LDH组髂嵴绝对高度均值为41.4 mm，处于整体样本的中间水平，甚至低于对照组。由于该差异不具有统计学意义，髂嵴绝对高度小并不能被解释为LDH发病的影响因素。LDH患者的髂嵴高度之所以引起关注，是因为近年临床上对于LDH的治疗逐步趋向微创化或无创化[6]。椎间孔镜技术即为首屈一指的微创手术技术[7]。通常认为，患者的髂嵴越高，椎间孔镜的手术操作通道越难以放置到令人满意的位置，手术的难度也就越大。尽管椎板间椎间孔镜等技术在临床工作中也逐渐出现并得到应用，其操作过程可以规避髂嵴高度对手术操作的影响，但是，LDH患者的髂嵴高度并不高于正常人这一结果，还是给临床医生开展椎间孔镜技术提供了有价值的信息。

四、组间年龄差异可能使研究结果产生偏倚

DS组患者的年龄均值大且跨度小，明显高于其他4组，差异有统计学意义。DS是一种明确的退行性疾病，其发病与脊柱退变有关，患者以高龄人群为主。腰痛、LDH和腰椎滑脱除与退变相关外，还与发育性因素如环状骨骺的发育，腰椎峡部的发育以及相关的肌肉、关节和韧带的发育等相关，所以，在腰痛组、LDH组、腰椎滑脱组以及对照组中，均有部分样本为中青年人，样本的年龄跨度大，平均年龄较DS组低。本研究结果中的年龄差异与疾病本身的特点有关[8]。该年龄差异可能使研究结果产生偏倚，在本研究中无法避免。在今后的进一步研究中可专注于高龄患者样本的搜集，可能消除这种偏倚。

综上所述，本研究结果证实了DS患者的髂嵴高度低于正常人这一推测。本研究结果虽然未能充分证明髂嵴高度与腰椎失稳性疾病的发生存在相关性，但并不能否定或排除这一假设。现代医学对人类腰椎的结构、生理学和进化过程的了解尚不完全[9]。大多数临床医生和基础医学研究者执着于追求现代医学的前沿研究进展以及新技术的开发和应用[10-11]。相信从脊椎动物进化的角度探讨腰椎失稳性疾病的发生原因与病理过程，将有助于临床医生摆脱惯性思维，从进化医学的角度对腰椎失稳性疾病提出科学的预防和治疗策略。