颈椎矢状面曲度的研究进展

翟吉良，胡建华

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院骨科， 北京 100730

颈椎位于头颅与胸椎之间，决定头颅位置和水平视线的方向，包括前方的椎间盘与后方的关节突关节。头颅的重量(平均为4.5 kg)由枕骨髁传递至C1侧块、C1～C2关节，并通过C2传递至颈椎后柱(承受头颅重量的64%)和前柱[1- 2]。颈椎在脊柱中具有最大的活动度，以便于观察周围环境和完成相应的动作，因此颈椎相对容易发生各种退变。这些退变可引起颈椎曲度异常，从而产生疼痛等不适；颈椎曲度异常也可加重颈椎退变，并引起脊柱其他部位出现代偿性改变。既往文献中，关于胸腰椎曲度与患者生

活质量或功能状态关系的研究较多，但有关颈椎曲度的研究相对较少。颈椎曲度的测量方法、颈椎正常曲度、颈椎曲度对颈椎病及邻椎病的影响、颈椎曲度与临床功能的关系等均未明确，本文将针对以上问题进行综述。

1 颈椎曲度的测量

1.1 颈椎前凸角

颈椎前凸角有3种测量方法(图1)[3]，包括：(1)Cobb角法[4]：常用C2- 7 Cobb角，方法是作C2和C7下终板平行线，两线垂线相交的角度即为颈椎前凸角，也可测量C1- 7 Cobb角，方法同C2- 7 Cobb角，但以C1前结节和棘突后缘的连线代替C2下终板平行线；(2)Jackson应力切线法[5]：作C2和C7椎体后缘平行线，两线相交的角度即为颈椎前凸角；(3)Harrison后缘切线法[4]：自C2至C7作各个椎体后缘的平行线，相邻平行线夹角之和即为颈椎前凸角。相较而言，C1- 7 Cobb角较颈椎前凸角大， C2- 7 Cobb角较颈椎前凸角小，而Harrison后缘切线法所测量角度最接近颈椎前凸角[4]。不过，由于Cobb角法相对容易，且可靠性高，因此是目前最常用的方法。

图 1 颈椎前凸角测量方法A.Cobb角法；B.Jackson应力切线法；C.Harrison后缘切线法

1.2 颈椎矢状面偏移

颈椎矢状面偏移主要通过矢状面垂直轴(sagittal vertical axis，SVA)进行评估，常用参数包括C2 SVA、C7 SVA、C2- 7 SVA以及COG SVA(center of the gravity SVA)。C2 SVA为骶骨后上缘与经过C2椎体中央的铅垂线之间的距离，C7 SVA为骶骨后上缘与经过C7椎体中央的铅垂线之间的距离，C2 SVA和C7 SVA代表颈椎在整个脊柱矢状面上的偏移；C2- 7 SVA为C7椎体后上缘与经过C2椎体中央或齿突的铅垂线之间的距离，代表颈椎局部矢状面偏移；COG SVA为头颅重力线的偏移，在颈椎侧位X线片上，经过外耳道前缘的铅垂线代表重力线；COG-C7 SVA为C7椎体后上缘与头颅重力线之间的垂直距离，代表头颅重力线在颈椎局部的偏移(图2)[6]。在以上反映颈椎矢状面偏移的参数中，C2 SVA与临床功能(如颈椎功能障碍指数、生活质量调查表SF- 36等)直接相关，因此，C2 SVA越大，临床功能越差[7]。

图 2 C2- 7 SVA为C7椎体后上缘与经过C2椎体中央或齿突的铅垂线之间的距离，COG-C7 SVA为C7椎体后上缘与头颅重力线之间的垂直距离 SVA:矢状面垂直轴；COG:重力线

1.3 其他矢状面参数

颏-眉角(chin-brow vertical angle，CBVA)为下颌-眉骨连线与铅垂线之间的夹角。测量CBVA时要求下肢直立，颈椎存在僵硬性后凸畸形时必须测量CBVA，其决定了水平视线的方向，屈曲和后伸时CBVA范围与矫形角度密切相关[8]。

除以上参数外，Lee等[9]提出颈部倾斜(neck tilt，NT)和胸廓入口角(thoracic inlet angle，TIA)的概念(图3)。NT为经过胸骨上缘的两条线之间的夹角，其中一条为经胸骨上缘的铅垂线，另一条为胸骨上缘与T1上终板中点的连线。TIA为T1上终板平行线的中垂线与T1上终板与胸骨上缘连线的夹角。T1倾斜角(T1 slope，T1S)为T1上终板平行线与水平线的夹角。TIA=NT+T1S，这与腰椎矢状面的参数关系类似。不过，由于肩部的遮挡，很多时候颈椎侧位X线片难以显示T1，因此难以在颈椎侧位X线片上测量TIA。因此，有研究者提出在磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)上测量TIA，与X线片相比，MRI上测量的颈椎前凸、T1S明显减小，但TIA与NT无明显差异[10]。

图 3 颈部倾斜、胸廓入口角及下倾斜角测量方法

2 颈椎曲度的正常值

颈椎是脊柱活动范围最大的部分，因此矢状面曲度的变化范围也较大。Abelin-Genevois等[11]统计分析了150例未成年志愿者的X线数据，不同年龄的颈椎曲度存在差异(表1)。Yukawa等[12]对1230例无症状成人志愿者(男性616例，女性614例，年龄20～80岁)的X线进行研究，发现20～29岁成人颈椎前凸角平均为(8.0±11.8)°，70～79岁成人颈椎前凸角平均为(19.7±11.3)°，而成年男性和女性颈椎总体前凸角无明显差异，随着年龄增加，颈椎前凸角逐渐增大(表2)。在无症状的成人志愿者中测得的数据显示，颈椎总体前凸角平均为40°，其中75%～80%位于C1～C2，可达32°左右，15%位于C4～C7，仅为6°左右，而枕骨～C1间为后凸，2°左右[13]。需要说明的是，约有2%～35%无症状的成人志愿者颈椎为后凸[14]。在Yu等[15]的研究中，120例无症状志愿者颈椎前凸的比例仅为28.3%，而121例颈椎病患者颈椎前凸的比例为36.4%。成人C2- 7 SVA为(15.6±11.2)mm，而C2 SVA为(13.2±29.5)mm。关于CBVA的正常值目前尚无报道，但一般认为，CBVA为-10°～10°是可以接受的范围[16- 20]。

颈椎为前凸、活动范围大，胸椎后凸、活动范围小，而颈胸交界区位于两者之间、承受巨大的应力，结构包括C7和T1椎体及其之间的椎间盘和韧带、胸廓入口、双侧第一肋和胸骨上缘，截骨时甚至包括T2和T3[21]。颈椎矢状面曲度与颈胸交界区解剖也有关系。Lee等[9]发现，NT一般维持在44°左右以便于降低颈部肌肉的能量消耗。TIA较小时，T1S和颈椎前凸角也较小，从而使NT维持在生理角度，反之亦然。因此，TIA和T1S可用于评估颈椎矢状面平衡、预测颈椎生理曲度以及指导颈椎畸形矫正。T1S可决定下颈椎前凸大小以维持头颅重力线的平衡，与整个脊柱的曲度以及胸椎后凸有关[22]。

颈椎曲度还与胸椎和腰椎曲度相关，其之间相互影响，从而维持脊柱平衡[15]。腰椎前凸加大时，胸椎后凸随之增大，颈椎前凸也会增加。SVA为正值时，颈椎前凸增加以维持视线水平。当颈椎存在畸形时，胸椎后凸和腰椎前凸也会发生相应的改变[23]。

3 颈椎曲度与颈椎病的关系

既往认为，颈椎病病因为椎间盘退变致骨赘形成、韧带和关节增生，从而导致椎管狭窄、脊髓受压。很少有研究注意到颈椎后凸也可导致颈椎病，其机制是颈椎后凸可导致椎体压迫脊髓以及脊髓张力增加[24- 25]。随着后凸增加，脊髓前后缘受压加重并向侧方扩张。脊髓牵拉和张力增加使髓内张力增加，导致神经元缺失和脱髓鞘改变[26]。此外，脊髓受压后脊髓血管也会产生压迫，从而导致脊髓血供减少，动物模型血管造影证实了这一点。后凸增加后，神经元缺失、脊髓前角细胞萎缩以及脊髓前束脱髓鞘的范围会进一步扩大，甚至会出现脊髓侧束和后束脱髓鞘[26]。在颈椎后凸的颈椎病患者中，MRI信号强度以及颈椎病严重程度与C2- 7 SVA相关，但在颈椎前凸的患者中未发现这种现象[15]。

表 1 150例未成年人不同节段颈椎正常曲度(°)[11]

表 2 1230例成人颈椎正常曲度(°)[12]

与胸腰椎不同，颈椎后柱承担头颅重力的64%[2]，后方韧带-关节复合体维持颈椎前凸并使重力作用于后柱。后路椎板切除术后颈椎后方结构破坏、重力前移，导致椎间盘和椎体逐渐出现楔形变和颈椎矢状面曲度异常。Kim等[27]建议术前应测量T1S，T1S较大时(>26.5°)术后出现颈椎后凸的风险增加。Sakai等[28]回顾性分析174例颈椎后路双开门椎板成形术患者的影像学资料，所有患者术前均无后凸，术后9例(5.2%)出现后凸，其危险因素为COG-C7 SVA≥42 mm和年龄≥75岁。因此，颈椎手术选择手术方式时应考虑颈椎矢状位曲度。

4 颈椎病与邻椎病

邻椎病(adjacent-segment disease，ASD)是指脊柱融合术后邻近活动节段出现神经根型或脊髓型病变。ASD为临床诊断，常与邻近节段退变这一影像学诊断相混淆。文献报道，颈椎前路椎间盘切除、椎间融合术后ASD发生率为9%～17%，年发生率为1.5%～4%[29]。ASD的病因仍然存在争议，但融合术后临近活动节段应力和活动增加会导致椎间盘退变[30- 33]。应力增加会导致椎间盘血供及营养供给减少[34]，且会改变胞外基质的组成[35]。

颈椎后凸时，头颅重力转移至颈椎前柱，从而增加融合术后临近节段机械负荷、导致ASD的发生。Katsuura等[36]回顾性分析42例颈椎前路椎间融合术后患者的影像学资料，发现21例(50%)患者术后影像学上出现ASD的表现，其中仅有9例(42.8%)患者存在前凸；而未出现ASD的21例患者中，18例(85.7%)患者颈椎为前凸，因此，颈椎术后后凸可导致ASD。Park等[37]比较了颈椎前路术后不需要再手术(61例)以及因邻近节段退变需要再手术的病例(61例)，结果发现再手术组C2- 7 SVA和T1S均较小。

5 颈椎曲度与手术疗效的关系

颈椎影像学参数与生活质量相关性研究较少，颈椎影像学参数对术后疗效的影响也不如骨盆参数的研究深入[38- 41]。目前文献多集中于颈椎局部后凸方面，即后凸越大，颈痛越明显。Naderi等[42]认为，颈椎曲度异常提示术后神经功能改善较差。Villavicencio等[43]在一项颈椎前路融合术的随机双盲对照研究中，分别采用前凸和正常形状的植骨块，两组术前颈椎矢状位前凸角(C2- 7 Cobb角)均值分别为16°(-8°～34°)和17°(-10°～34°)，节段性颈椎前凸角均值分别为1°(-10°～12°)和2°(-13°～25°)，术后两组颈椎矢状位前凸角较术前分别增加3°和1°，节段性颈椎前凸角均值均增加5°，故增加颈椎总体或局部前凸角与临床效果并无明显关联；此组122例患者中，22例因出现ASD行翻修手术，但文中未进行深入分析，这些病例与颈椎曲度是否有关不得而知，该文作者认为，术后颈椎局部曲度均值或改善的具体数值与临床功能关系不大，重要的是，患者的颈椎曲度是否改善，维持或改善颈椎局部曲度后，术后临床功能改善率更高。Guerin等[44]同样发现，颈椎术后功能仅与颈椎局部曲度有关，而与总体曲度无明显关系。Sakai等[28]回顾性分析174例颈椎后路双开门椎板成形术患者，所有患者术前均无后凸，术后9例(5.2%)后凸患者较无后凸者功能评分较低。

以上研究主要探讨术后功能与颈椎前凸角的关系，均未讨论与SVA的关系。Lee等[45]对50例行颈椎单开门椎板成形术的后纵韧带骨化症患者平均随访18个月，发现颈椎影像学参数(C2- 7 Cobb角、C2- 7 SVA和C2- 7 Cobb角-T1S)与术后日本骨科协会评分(Japanese Orthopaedic Association Scores，JOA)、疼痛视觉模拟评分等无明显关系，但比较术前术后影像学变化发现，虽然70%的患者出现后凸改变，但仅有18%的患者出现后凸(4例由直线变为后凸)，且术前C2- 7 Cobb角[(9.9±9.2)°]和C2- 7 SVA[(20.3±12.1)mm]均在正常范围。Glassman等[46]和Mac-Thiong等[6]认为，成人脊柱畸形患者C7 SVA位于骶骨后上缘前方>50 mm时生活质量评分较低。Tang等[47]研究颈椎SVA与生活质量评分的关系后发现， C2- 7 SVA>40 mm时生活质量评分较低，其他研究也支持了这一结论[48- 50]。Oshima等[51]对92例颈椎后路双开门椎板成形的颈椎病患者平均随访27个月，其中C7 SVA>5 cm的患者28例，C7 SVA≤5 cm的患者64例，比较两组术前术后生活质量评分和功能评分发现，C7 SVA>5 cm的患者术前术后JOA功能评分较低，但改善率无明显差异；此外，SVA>5 cm的患者C2- 7 SVA也较大，C2～C7并未出现预期的颈椎前凸增加，造成这种现象的原因尚不清楚，可能是由于颈椎病导致肌无力出现的失代偿。因此，笔者建议，对于此类患者应行融合术，不能单纯行椎板成形术。

目前关于T1S的研究较少[9, 22, 27]，但其在颈椎以及整个脊柱的曲度中起重要作用。Knott等[22]发现，T1S是预测C2- 7 SVA最好的方法，T1S<13°或T1S>25°时建议行站立位脊柱全长相，且C2 SVA较C7 SVA能更好地评估整体曲度。Kim等[27]研究颈椎后路椎板成形患者术前T1S和术后颈椎曲度的关系，随访2年时发现，术前T1S越大的患者术后出现后凸的可能性越大。

目前文献报道了颈椎术后前凸或后凸变化，但对术后颈椎前凸应该为多少并无明确结论，一般认为，颈椎后凸应尽量矫正至中立位[52]。C2 SVA和CBVA在评估颈椎矢状面曲度中应用越来越多[8, 13, 47, 53- 54]。

虽然越来越多的研究关注影像学参数与术后功能的关系，但这些研究多数为回顾性研究，且术后功能改善与脊髓减压密切相关，因此不应夸大颈椎曲度与术后功能的关系，有必要进行前瞻性研究除外其他混淆因素的影响[23]。

6 小结

颈椎矢状面曲度的测量包括前凸角、矢状面偏移、CBVA、NT、TIA、T1S等。男性与女性成人颈椎总体前凸角无明显差异，随着年龄增加，颈椎前凸角逐渐增大。20～29岁成人颈椎前凸角平均为(8.0±11.8)°，70～79岁成人颈椎前凸角平均为(19.7±11.3)°，成人C2- 7 SVA为(15.6±11.2)mm。颈椎后凸时会加重颈椎病病情，并增加融合术后临近节段机械负荷、导致ASD的发生。颈椎手术疗效与颈椎矢状面曲度存在关联，维持或改善颈椎局部曲度后，术后临床功能改善率更高。目前有关颈椎矢状面曲度的研究仍然较少，随着临床对其重要性认识的增加，相关研究将会越来越多。