腰椎管狭窄合并L3退行性脊柱滑脱的病理机制研究

王锟，孙晓亮△，吴国锋，周剑，孙晗，袁峰

退行性脊椎滑脱（Degenerative spondylolisthesis，DS）是由于长期的椎间盘、关节突关节以及周围韧带的退变、松弛而导致的椎间关节出现的不稳定，表现为上位脊椎向前、向后或向侧方发生滑移［1］。DS通常是无症状的，由腰椎退行性病变引起椎管狭窄从而导致下腰痛和神经功能障碍；此外，有症状的DS患者经常规保守治疗后由于症状恶化，而最后需要手术治疗［2-3］。到目前为止，已经有许多关于DS的病因学研究，争议比较多的几个诱发因素包括年龄、性别、体质量指数（BMI）和矢状面小关节角度［4-5］。另有研究发现，DS与脊柱骨盆矢状面参数之间存在密切相关性，而且很可能是导致DS发生的一个重要机械因素［6-7］。以往多项研究证实DS主要发生在成人L4节段，而关于DS发生在L3节段的报道甚少，对其发病机制仍不十分清楚［8-9］。因此，本研究目的是探讨在L3节段DS的发生发展的病理机制。

1 对象与方法

1.1 研究对象 收集2012年5月—2017年6月在我院接受腰椎后路减压术治疗的腰椎管狭窄患者300例，按照纳入标准和排除标准共筛查仅合并L3DS患者35例作为L3DS组，另选取与之匹配的无DS患者40例作为非DS组。L3DS组男17例，女18例，平均年龄（63.37±8.32）岁，BMI（23.55±1.72）kg/m2；非DS组患男21例，女19例，平均年龄（63.68±8.00）岁，BMI（23.39±1.58）kg/m2。2组患者年龄（t=0.164）、性别（χ2=0.115）、BMI（t=0.421）比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。纳入标准：（1）患者诊断符合腰椎管狭窄症：双下肢胀痛，行走时出现间歇性跛行发生下肢胀痛不适或放射性疼痛；CT或磁共振成像（MRI），椎管横径或纵径＜13 mm为相对狭窄，＜11 mm为绝对狭窄。（2）患者接受腰椎后路减压手术。（3）患者合并DS且仅限在L3节段。（4）影像学资料完整。排除标准：（1）患有脊柱肿瘤者。（2）脊柱畸形者。（3）腰椎间盘突出症者。（4）脊柱结核及感染。（5）存在其他脊柱节段的DS。（6）脊柱骨折患者。

1.2 像学资料收集及参数的测量 所有患者均拍有术前标准的站立位腰椎正侧位X线片及腰椎MRI并统一收集。在腰椎侧位片上测量如下参数：骨盆投射角（pelvic incidence，PI）、骨盆倾斜角（pelvic tilt，PT）、骶骨倾斜角（sacral slope，SS）、腰椎前凸角（lumbar lordosis，LL）及L3、L4、L5椎体的坡度，此外，在MRI上测量L3/4、L4/5小关节角度及 L3/4、L4/5、L5/S1椎间盘高度。

1.2.1 X线片参数 （1）髋轴（hip axis，HA）：双侧股骨头中心连线的中点。（2）PI：HA至骶骨上终板中点连线与骶骨上终板中垂线的夹角。（3）PT：HA至骶骨上终板中点连线与纵垂线的夹角。（4）SS：骶骨上终板切线与水平线的夹角。（5）LL：L1椎体上终板切线与骶骨终板切线的夹角。（6）椎体坡度测量：以L3为例，是L3椎体的上终板切线与水平线的夹角，余椎体坡度测量同此法。见图1。

Fig.1 Measurement of spine-pelvis sagittal plane parameters图1 脊柱-骨盆矢状面参数测量

1.2.2 MRI参数 小关节角度的测量：选取患者MRI横断面，先确定关节面的内外两端点，在L3小关节面断层，其前内端点处设为B点，后外端点处设为A点，连接两点并延长而成一条直线，代表关节面总的方向。其次确定椎体的矢状轴，以椎间盘区域中心设为C点，两侧椎板相连处内侧、棘突基部中心D点为另外一点，连接这两点，代表腰椎的矢状轴。如椎体后缘有骨赘，则根据椎体中心与棘突中点的连线作为中心线进行矫正［10］；关节面两点连线与椎体矢状轴的后方交角即为小关节面角，最后取左右两角的平均值，角度＜45°为偏向矢状面，角度≥45°为偏向冠状面，测量所有患者的L3/4和L4/5的小关节角度。椎间盘的高度测量：在MRI矢状面上测量L3/4、L4/5、L5/S1椎间盘的高度，较临近正常椎间盘高度减少25%则定义为椎间盘高度降低。见图2。

Fig.2 Schematic diagram of measurement of the angle of lumbar facet joint and the height of lumbar disc图2 腰椎小关节角度和腰椎间盘高度测量示意图

1.3 统计学方法 应用SPSS 23.0软件进行统计学处理。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，2组间均数比较采用独立样本t检验；计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 2组患者脊柱-骨盆参数及椎体坡度的比较 2组患者脊柱-骨盆矢状面参数中PI、PT、SS、LL的比较差异均无统计学意义（P＞0.05)。椎间盘的高度参数中L3DS组L3、L4、L5坡度均大于非DS组（P＜0.01）。见表1。

2.2 2组患者小关节角度及椎间盘高度的比较 L3DS组中L3/4小关节角度小于非DS组（P＜0.01），矢状化明显；2组L4/5小关节角度比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。L3DS组L4/5腰椎间盘高度降低比例为45.83%（11/24），而非DS组仅为11.11%（4/36），2组间比较差异有统计学意义（χ2=5.357，P＜0.05）。

3 讨论

本研究揭示了两个重要的发现：（1）L3DS组患者存在腰椎形态学的改变表现为L3/4节段腰椎坡度变大，小关节角度更偏向矢状面。（2）在L3DS组中L4/5椎间盘高度降低比例明显增多，推测在L3/4节段由于过多的压力负荷导致与L4/5间接触面减少可能是L3DS发生的一个额外重要原因。

L3DS发生的一个重要因素可能与腰椎斜坡的解剖学有关［11］。马泓等［12］发现骨盆参数变化与L3DS发生率具有很高的相关性［12］。在脊柱椎体上的接触力是由两个分力合成的，一个力是平行于椎体的终板；另一个力是垂直于椎间盘［13］。Aono等［8］通过病例分析发现在L3DS患者中L4和L5的斜坡角度明显大于L4DS组，但该研究并没有测量L3斜坡角度。本研究发现L3DS组患者L3、L4、L5坡度均大于非DS组。笔者推测L3节段坡度的增大是导致DS发生的主要原因。导致DS发生的另一个解剖学因素是腰椎小关节发生矢状化［6］，其产生机制主要是由于腰椎小关节矢状化的增加从而导致其抵抗前向剪切力大大减少［14］。Schuller等［11］研究发现在L4DS组L4/5小关节角度的矢状化程度较对照组仅有临床症状，无明显影像学上改变的患者明显增大。在本研究中，L3/4小关节角度在L3DS组明显比非DS组更加偏向矢状化。相反，2组之间L4/5小关节角度的矢状化没有明显差异。笔者认为，如果患者在没有L4/5节段的小关节角度矢状化，而仅存在L3/4节段的小关节角倾向于矢状化，DS发生在L3椎体的可能性大大增加。DS关节突关节偏向矢状也有可能是骨稳定结构退变，功能减弱，骨重建再塑，也可能是由于腰椎滑脱引起的。

L3DS的发生除了上述形态学因素外，可能与L3/4处承受的过大应力密切相关［6］。在以往的研究中，椎间盘退变主要是由于承受具大的负荷和压力造成的，而L4/5椎间盘的退变是最常见的受累节段［15］。有研究报道称近94%的腰椎管狭窄患者同时合并L4/5椎间盘退变的，如果椎间盘的退变首先发生在L4/5节段，那么由于机体为维持L4/5椎体间的相对稳定，就会在上一节段——L3/4处产生过度的对抗应力［6］。脊柱—骨盆矢状面平衡现在越来越被大家重视，并被认为是维持脊柱系统稳定的一个极其重要因素［12.16］。脊柱—骨盆矢状面的平衡在许多脊椎疾病中扮演了相当重要的角色，一旦这种平衡被破坏将会引起一系列临床症状，如脊柱不稳、滑脱、侧凸、小关节炎等［17］。在DS的发生发展过程中，与脊柱—骨盆矢状面的相对平衡也具有密切关联，但脊柱—骨盆矢状面的排列在L3DS发生的病理机制中并不起明显作用［18-20］。笔者推测由于L4/5节段更靠近骶骨，因此相比于L3/4，其能通过形态学的特征更直接影响骨盆形态。

Tab.1 Comparison of measurement parameters between two groups of patients表1 2组患者脊柱-骨盆矢状面参数的比较

Tab.2 Comparison of the facet joint angle and intervertebral disc height between the two groups of patients表2 2组患者的小关节角度及椎间盘高度的比较

本研究存在一定的局限性，首先是样本量相对较小，其次，非DS患者纳入可能存在选择偏倚，因为他们均接受了腰椎手术，并不是从正常腰椎形态的患者中选取。虽然在本研究中年龄和性别是匹配的，但腰椎滑移的发生可能与其他未知因素有关，因此还需要进一步的研究来阐明这些问题。

综上所述，L3节段腰椎的斜坡度越大，L3/4小关节角度的矢状化可导致L3DS的发生。由于L4/5椎体滑动的减少导致在L3/4段的应力过度增加可能是L3DS发生机制的另一个原因。