测量L4倾斜角和小关节角对L4椎体退行性滑脱症的预测价值

李晖

(南阳市中心医院骨三科，河南南阳 473000)

退行性腰椎滑脱症(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)是临床常见的腰椎退行性疾病，其确切病因尚不清楚。到目前为止，学术界认为年龄、女性、体重指数偏高、严重的椎间盘退变和脊柱矢状位失衡、椎旁肌萎缩等因素均与DLS的发生密切相关[1-3]。此外有研究认为，当椎体倾斜度(inclination angle,IA)增加时，可导致椎体滑移力增加，从而增加了DLS发生的可能性[4]。小关节(facet joint,FJ)也是维持脊柱稳定性的重要结构，其承载了脊柱33%的动态载荷和35%的静态载荷[5]，有引导和限制脊柱运动的功能。有学者通过三维有限元分析认为，小关节角(facet joint angle,FJA)变化与DLS的发生存在明显相关性[6]。但目前，关于IA和FJA对DLS发生的影响仍缺乏直接证据。为此，本研究以L4椎体滑脱作为切入点，纳入2016年7月-2019年3月收治的90例L4DLS患者和90例无椎体滑脱的腰背痛患者，旨在确定L4倾斜角(L4inclination angle,L4IA)和FJA与L4椎体滑脱的相关性，并探讨L4椎体滑脱的相关预测因素。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入2016年7月-2019年3月收治的90例L4DLS患者，作为DLS组。其纳入标准为：①X线侧位片上，L4椎体后缘相对于L5椎体向前滑移3 mm以上；②患者存在明显腰背痛；③临床和影像学资料齐全。排除标准：①其他节段或多节段DLS；②滑脱级别为III～IV级；③L4椎体峡部裂性滑脱；④腰椎局部有骨折、肿瘤或结核、软组织损伤、感染等病变；⑤先天性脊柱畸形；⑥既往有腰椎手术史者。同时纳入90例无椎体滑脱的腰背痛患者作为对照组，均按照1∶1比例随机纳入；除不伴有DLS外，其排除标准与观察组一致。

1.2 研究方法

通过就诊时的X线、CT和MRI等影像学资料，测量两组患者的L4IA和FJA角、椎间盘Pfirrmann分级和FJ退变分级、椎旁肌横截面积等指标；统计两组患者的性别、年龄和体重指数等人口学资料。对上述资料进行组间比较，并将组间差异有统计学意义的指标进行多因素Logistic回归分析，以验证L4IA和FJA与L4椎体滑脱的相关性，以及L4椎体滑脱的相关预测因素。

1.2.1 测量L4IA和FJA角

(1)采用侧位X线片测量L4IA角，为L4椎体终板(a)与水平面(b)的夹角α，见图1所示。(2)采用CT扫描测量FJA角：a线为通过椎体后缘的切线，b、c线分别通过相应FJ的前内侧点和后外侧点。记录α和β角作为相应的FJA，见图2所示。本研究以双侧FJA的平均值为数值。

图1 L4IA角度的测量((a)L4椎体滑脱者；(b)无滑脱者)

图2 FJA的测量

1.2.2 椎间盘Pfirrmann分级和FJ退变分级

(1)在MRI T2WI图像上对椎间盘退变程度进行Pfirrmann分级，具体参照Pfirrmann等[7]的标准，见表1；(2)在CT图像上进行FJ退变程度分级，具体参照Kalichman等[8]的标准，见表2。

表1 椎间盘退变程度的Pfirrmann分级标准

表2 FJ退变程度Kalichman分级标准

1.2.3 椎旁肌横截面积

采用Image J软件测量MRI轴位T2WI上的竖脊肌和多裂肌的横截面积，具体见图3：勾选L4-5水平的竖脊肌和多裂肌轮廓，设置好比例后，以轮廓内的像素大小来换算其面积，以双侧椎旁肌的横截面积平均值为参数。

图3 椎旁肌的测量(ESM：竖脊肌；MM：多裂肌)

1.2.4 人口学资料

对两组患者入院时的性别、年龄、体重指数等人口学资料进行统计，数据均来源于患者病案资料。

1.3 统计学工具

采用21.0中文版的SPSS软件进行统计学分析。其中，性别差异采用x2检验，年龄、体重指数和L4IA、FJA等差异采用t检验；两组椎间盘Pfirrmann分级和FJ退变分级采用秩和检验。多因素分析采用Logistic回归模型进行处理，相关参数的临界值采用ROC曲线截取。P<0.05为差异有统计学意义的判定标准。

2 结果

2.1 人口学资料

表3可见，DLS组和对照组患者的性别、年龄和体重指数比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，提示总体的匹配性较好。

表3 两组患者的人口学资料比较

2.2 L4IA和FJA

表4可见，DLS组患者的L4IA值(t=8.987)和FJA值(t=10.354)均显著高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。

表4 两组患者的L4IA和FJA值比较

2.3 其他参数比较

表5可见，DLS组的FJ退变分级在总体上较对照组更为严重，差异有统计学意义(P<0.01)；两组的椎旁肌横截面积和L4-5椎间盘Pfirrmann分级差异无统计学意义(P>0.05)。

表5 两组患者的其他参数比较

2.4 多因素Logistic回归分析

将FJ退变分级、L4IA和FJA等两组间差异有统计学意义的指标代入Logistic回归模型进行多因素分析，表6中可见：FJ退变分级较高、FJA和L4IA角度大，均是L4椎体滑脱的独立预测因素(β=-1.058,-0.125,-0.192;P<0.001)。

表6 L4椎体滑脱的多因素Logistic回归分析

2.5 L4IA和FJA的ROC曲线

采用ROC曲线截取L4IA和FJA预测L4椎体滑脱的临界值，见图4和5所示：L4IA的临界值为11.15°(AUC=0.852)，FJA的临界值为60.19°(AUC=0.790)。

图4 L4IA的ROC曲线

图5 FJA的ROC曲线

3 讨论

DLS是骨科常见的腰椎退行性疾病，多见于L4-L5椎体滑脱，且女性发病率高于男性[9-10]。目前，关于DLS的发病因素较多，与腰椎局部的软组织、椎骨退变，以及腰椎结构异常、腰椎失稳所致的代偿性位移等有关[11-12]，但其确切原因尚不明确。在本研究中，两组患者的年龄、体重指数、椎旁肌面积和椎间盘退变Pfirrmann分级均无统计学差异(P>0.05)，提示上述因素对L4椎体滑脱的影响较小；虽然DLS组患者女性人数偏多，但组间差异无统计学意义(P>0.05)，这可能与中老年女性也是腰背痛的常见发病人群有关[13]。但DLS组患者的L4IA、FJA均明显高于对照组，FJ退变分级也更高(P<0.05)；且多因素Logistic回归分析表明，此3项均为L4椎体发生退行性滑脱的预测因素。

笔者分析认为，L4IA的变化对L4椎体所受的力可产生显著影响。如图6所示，L4椎体向下的力(CF)由平行于椎体的滑行力(S1)和垂直于椎体的压力(P1)组成，显然，S1的作用力是导致椎体向前滑移的力。当L4IA增加时，则椎体倾斜度随之增加，滑移力也将明显增大(如S2)，使得椎体有更大的向前滑移倾向。经ROC曲线分析可知，L4IA的临界值为11.15°，若高于上述数值将明显增加L4椎体滑脱的风险。

图6 L4椎体的力学示意图(CF为向下的力；P1、P2为垂直于椎体的力；S1、S2为平行于椎体的力)

关于FJ退变程度和FJA所致的影响，因FJ作为脊柱唯一的滑膜关节，由于其抗剪切力和抗旋转力，在维持脊柱稳定性方面发挥着重要作用[14]。有研究认为，FJ承担脊柱了33%的动态载荷和35%的静态载荷[5]，主要起到引导和限制脊柱运动的功能。FJA代表了FJ与矢状面或冠状面所形成的夹角，研究发现，矢状面FJ提供的正向剪切阻力较小，并与DLS有关[15]。而本研究证实，DLS组患者的FJA明显大于对照组(P<0.05)，这与既往研究较为一致[15]。但亦有研究认为，DLS患者多伴有FJ退变，使得FJA继发重构现象，这可能是其FJA角度增加的原因之一[16]。在本研究中，DLS患者的FJ退变程度也比对照组更为严重(P<0.001)，也可能是导致FJA角度偏大的原因之一。

椎旁肌在维持脊柱稳定性方面有重要作用，尤其是椎旁肌萎缩对腰椎侧凸的影响较大[17]。但在DLS和对照组患者中，竖脊肌与多裂肌的横截面积并无明显差异(P>0.05)，提示椎旁肌萎缩并未产生明确影响。此外，两组患者的椎间盘退变分级也无明显差异，笔者考虑上述原因，可能是由于对照组患者存在长期腰背痛、并非完全健康者所致。实际上，对照组患者虽然并非DLS，但多伴有腰椎间盘突出或腰椎管狭窄等症状，入组时已存在椎间盘退变和一定程度的椎旁肌功能退化现象。

关于L4IA、FJA与L4椎体发生退行性滑脱之间的因果关系，应从以下方面进行逐步递进的讨论：(1)首先，DLS是一种渐进性的退变过程，涉及到小关节磨损、椎间盘退变、前纵韧带松弛、背伸肌力量变化等诸多结构的病变，但总而言之，可归因于上述某一种或某数种病变引起了滑脱椎体剪切力的变化所致。与其讨论L4IA、FJA与L4退行性滑脱的因果关系，在实质上却可视为L4IA、FJA角度与L4椎体发生剪切力变化(如图6所示，S1和S2力)的因果关系，意即：是L4IA、FJA变化导致了S1力量增加为S2，还是因S1力量增加为S2而导致L4IA和FJA的变化？(2)本研究通过ROC曲线截取了L4IA和FJA的临界值分别为11.15°和60.19°，这有助于进一步探讨两者间的因果关系。笔者认为，在L4椎体退行性滑脱的退变之初，因小关节磨损或椎间盘退变、韧带松弛等某一种或多种因素的作用下，对L4的抗剪切阻力明显减小，从而使L4椎体开始出现滑移，L4IA和FJA逐渐增加；而L4IA和FJA的增加，将进一步促进其剪切力加大，即S1力增加为S2力(图6所示)，其可预测的风险界值为11.15°和60.19°。(3)该过程也可视为：因L4椎体局部的相关解剖结构出现退变→抗剪切阻力减小、剪切力增加→椎体出现滑移、L4IA和FJA逐渐增加→进一步增加其剪切力→L4椎体退行性滑脱，是一种恶性循环的过程。但是，当L4IA和FJA尚未达到风险界值时，或许仍可通过腰背肌锻炼等相关手段进行提前干预，达到提前阻断的目的。当然，这一机制仅为理论推测，其实际过程尚难以通过研究得以证实。

本研究的特点在于：首次尝试通过L4椎体作为切入点，从临床数据中证实了L4IA和FJA对L4椎滑脱的发生有着潜在影响，相较于以往的生物力学模型和单纯影像学研究，更具临床意义。但本文尚有以下明显不足：(1)仅分析了L4IA和FJA对L4椎体发生退行性滑脱的影响及其相关因素，并未对其临床干预的结局进行观察；(2)属于回顾性研究，并未事先纳入完全健康人群作为对照组，因此，椎旁肌萎缩和椎间盘退变等相关因素虽然无统计学意义，但也可能是两组人群的共存病理性改变所致；(3)其他椎体，如L3和L5等的滑脱是否同样受到IA和FJA的明显影响？还有待进一步证实。