颈椎小关节不对称性与颈椎间盘突出症的相关性

杨雨蒙，敖莹盈，唐 锐，张瑞珂,郭 亮，李晓兰△

(1.重庆医科大学附属大学城医院放射科，重庆 401331；2.重庆医科大学附属大学城医院骨科，重庆 401331;3.重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016)

BRAILSFORD[1]最早定义椎小关节的不对称性(FT)是指左右两侧椎小关节角度的不对称性，其中一侧的角度比另一侧更接近矢状位，并认为FT及椎小关节的方向性可能与脊柱退变有关，其可能是引起椎体退行性变的原因，或是由退变产生的异常应力导致的结果。目前，大部分学者都集中于对腰FT与椎间盘突出症、腰椎滑脱或不稳之间关系的研究[2-5]，户小彬等[6]认为有腰椎间盘突出患者的关节突关节角度比无椎间盘突出者更小，FT在腰椎间盘突出患者中出现的概率大于无椎间盘突出者。然而，对颈椎小关节的研究较少，对颈FT与颈椎间盘突出症的关系研究得更少，CDH椎间盘突出的方向与FT的关系也不清楚。与腰椎不同的是，颈椎的小关节方向更为复杂。在腰椎中，小关节面倾向于几乎垂直的方向，而在颈椎区域，小关节与横切面、矢状面和冠状面的倾斜度从一个水平变为另一个水平，不同的椎体形态也可能导致不同的应力传递[7]。因此，研究颈椎小关节的形态、结构及应力对临床上诊断和治疗颈椎退行性疾病有重要的指导意义。作者希望通过影像学观察和测量椎小关节的形态及大小来探究FT与颈椎间盘突出症的相关性。

1 资料与方法

1.1一般资料 CDH组：选取2018年1月1日至2021年4月25日在重庆医科大学附属第一医院行颈椎CT平扫检查101例患者作为研究对象(CHO组)，其中男45例，女56例；年龄35～72岁，平均(49.13±9.48)岁。CHO组纳入标准：(1)临床以颈肩痛就诊；(2)C3～7单一节段椎间盘后外侧突出型；(3)颈椎完好，未经历椎间盘手术或保守治疗；排除标准：(1)颈椎结核及肿瘤；(2)严重脊柱侧弯畸形；(3)脊柱感染或肿瘤性疾病；(4)颈椎外伤及骨折；(5)颈椎滑脱。对照组：另选取同期50例健康者作为研究对象(对照组)，其中男23例，女27例；年龄27～72岁，平均(47.76±12.99)岁。对照组纳入标准：(1)无C3～7椎间盘突出症患者；排除标准：(1)颈椎结核及肿瘤；(2)严重脊柱侧弯畸形；(3)脊柱感染或肿瘤性疾病；(4)颈椎外伤及骨折；(5)颈椎滑脱。

1.2方法

1.2.1扫描方法 采用 GE LightSpeed VCT64 层螺旋 CT。患者取仰卧位，扫描范围从C1椎体至T2椎体水平，扫描方向为从头至足。管电压 130 kV，管电流 90 mAs，旋转速度 0.4 s/rot，螺距 0.969，矩阵 512×512。扫描层厚 5 mm，层间距 5 mm，扫描完成后行薄层重组(层厚 1 mm，层间距 1 mm)传至图像存储与传输系统(PACS 系统)。选取C3～4、C4～5、C5～6和C6～7椎小关节的中心扫描层面，清晰显示椎小关节结构形态，获取该层面双侧椎小关节角度进行研究。

1.2.2测量方法 根据RONG等[7]研究中描述的方法，在轴向CT扫描上测量颈椎小关节角度，首先，获得平行于椎体终板的轴位图像，然后在轴位图像上，画一条穿过颈椎间盘的中心和棘突基底部中心的中矢状线，在每个小关节的前内侧缘和后外侧缘之间绘制一条直线，其与中矢线之间的夹角代表这一侧的小关节角度，将左右两侧的小关节角度差大于7°定义为FT，FT记录为左右两侧小关节矢状角度差值的绝对值。

中矢线穿过颈椎间盘中心(O，AO=OB)和棘突基底中点(M)。在每个椎小关节(C&D、E&F)的前内侧和后外侧边缘之间绘制椎小关节线。中矢线与椎小平面线的夹角代表每侧的椎小关节平面角(α=右侧椎小关节平面角，β=左侧椎小关节平面角)。

2 结 果

2.1FT在CDH组椎间盘突出节段与对照组相应节段分布情况比较 CDH组101例后外侧型椎间盘突出患者中，C3～4段9例、C4～5段19例，C5～6段51例，C6～7段22例，出现FT的例数分别为8、12、37、14例；对照组50例健康者中，相应节段出现FT的例数分别为13、15、15、12例，在CDH组中各节段FT出现的概率明显高于对照组，差异有统计学意义(P=0.001、0.012、<0.001、0.001)。见表1。

表1 FT 在CDH组椎间盘突出节段与对照组相应节段分布情况比较(n)

2.2CDH组和对照组各个节段FT比较 CDH组在C3～4、C4～5、C5～6和C6～7节段，双侧椎小关节角度的差值分别为12.42°±7.23°、9.08°±5.03°、9.81°±5.84°、8.25°±4.50°；对照组相应节段双侧椎小关节角度的差值分别为5.25°±3.99°、6.32°±4.72°、5.83°±4.36°、5.56°±3.85°。在C3～7节段，CDH组双侧椎小关节角度差值较对照组更显著，即椎小关节的不对称程度明显大于对照组，差异均有统计学意义(P<0.001、=0.048、0.001、0.018)。见表2。

表2 CDH组和对照组各个节段FT比较

2.3CDH组中椎间盘突出侧与健侧椎小关节角度比较 CDH组中，C3～4、C4～5、C5～6和C6～7节段椎间盘突出侧的椎小关节角度分别为86.89°±9.63°、90.84°±8.66°、90.52°±9.41°、88.17°± 10.75°，相应节段未突出侧即健侧的椎小关节角度分别为81.78°±12.01°、85.44°±10.49°、87.12°±9.38°、83.75°±7.97°，C3～4节段椎间盘突出侧与健侧椎小关节角度差异无统计学意义(P>0.05)，而C4～5、C5～6和C6～7节段椎间盘突出侧小关节角度明显大于健侧，差异均有统计学意义(P=0.018、0.032、0.023)。见表3。

表3 CDH组中椎间盘突出侧与健侧椎小关节角度比较

3 讨 论

近年来，颈部疼痛患者的数量不断增加[8]，既往文献在研究椎小关节与椎间盘突出症的关系时，通常选取多节段椎间盘突出者作为试验组，椎间盘突出节段相邻无突出节段的小关节作为对照组，然而每个椎体节段的运动范围和生物力学都不一样[9]。因此，对照组可能设置不合适，本次研究选择单一节段颈椎间盘患者作为对照组，无椎间盘突出症者作为对照组，能避免这一现象，使得结果更加准确。有研究表明，颈椎小关节退变多见于C2～3节段，椎小关节退变也会引起小关节不对称[10]，本次试验选择C3～7节段，尽量避免椎小关节退变带来的影响。对于椎小关节不对称的角度范围并无统一标准，有研究定义FT为双侧关节突关节角度差值大于5°，但5°有可能是测量误差，且5°不会引起明显的生物力学异常[11-12]，临床指导意义不强，故根据以往文献报道[7]，定义FT差值大于7°。

脊柱由椎小关节、椎间盘和韧带提供内源性稳定，椎体在运动过程中的活动范围主要由椎间盘决定，韧带有助于防止椎体屈曲旋转或向前方移位，如果椎小关节越接近矢状位，椎体就更容易向前方移位[13]。维持脊柱稳定的所有静力结构中，椎小关节和椎间盘是最重要的结构[14]，椎小关节也叫作关节突关节，是脊椎中唯一的滑膜关节。椎间盘和双侧关节突关节形成一个“三关节复合体”，确保脊柱在所有空间平面上的稳定性和活动性。“三关节复合体”中的任何一个关节发生改变，会使整个“复合体”的生物力学关系发生改变，从而影响“复合体”中的另外两个关节[15-16]。“三关节复合体”其后部及内侧可以分别抵抗向前移位、旋转等有损脊柱结构的外力，在脊柱的运动、稳定性、轴向载荷传导中起着重要作用[17]，特别是在颈椎节段的运动中，椎小关节对椎体的稳定起着决定性的作用。椎小关节的主要功能除重要的承载功能外，还能控制活动节段的运动方向。

既往研究表明，颈椎小关节具有方向性是一个常见的解剖特征[18]，且椎小关节不对称是椎间盘突出、退变或小关节退变的解剖危险因素[19]。椎间盘退变被广泛认为是椎间盘突出的病理基础。然而，椎间盘突出是一个较复杂的过程，包括髓核变性、纤维环变性和破坏，随后由于重复的过度负荷导致髓核移位[20-22]。一些复合运动也大大增加了椎间盘损伤的危害和风险,复合运动不仅会导致纤维环受损，又会挤压髓核使其向后外侧移动，增加后外侧纤维环的局部应力[23-24]。本研究得出，在C3～4、C4～5、C5～6和C6～7节段，FT与CDH之间具有显著相关性，颈椎间盘突出患者中FT发生率明显大于对照组，这进一步证实了FT是CDH的解剖危险因素。

我们还得出双侧椎小关节角度差值比对照组更显著，即CDH椎小关节不对称的程度比对照组更显著，这可能是因为椎小关节不对称的程度越大，椎体屈曲、伸展、侧弯及旋转时，椎间盘所承受的应力较对称者越大，越容易发生突出[7]。

有文献报道，在C3～4、C4～5、C5～6和C6～7节段，在矢状面、轴位面或冠状面上，颈椎间盘突出组左、右两侧椎小关节角度的平均差值和FT发生率均显著大于对照组，但左侧或右侧较大的椎小关节角不影响椎间盘突出的方向，且颈椎间盘退变的严重程度与FT无关[22]。但与其不同的是，本研究表明，除了C3～4节段，椎间盘突出侧与健侧椎小关节角度无显著性差异，C4～7节段椎间盘突出侧小关节角度明显大于健侧，也就是说在C4～5、C5～6和C6～7节段椎间盘会更倾向于与矢状面成较大的小关节角度的那一侧突出。这可能是因为椎小关节在分担载荷和限制轴向旋转方面起着重要作用，轴向旋转会损伤纤维环，使椎间盘更容易突出[10]。如果上位椎体向右侧旋转，左侧的椎小关节会限制椎间盘的旋转运动，反之亦然。如果椎小关节与矢状面夹角越大，即椎小关节角度越大，当椎体进行轴向旋转时，对另一侧的限制就越差。因此在存在FT的节段，椎小关节矢状角度越大的一侧对轴向旋转的限制性越差。当椎间盘进行旋转运动时，椎小关节角度更大的那侧，关节突关节面所承受的应力越小，而同侧椎间盘承受的纤维环应力越大，反之，关节突关节面承受应力越大，椎间盘纤维环承受应力越小。也就是说，在有FT的节段中，椎小关节角度越大的一侧越不稳定，同侧椎间盘更容易受到损伤。轴向旋转可能会使纤维环受到更大的扭转应力，从而对椎小关节角度较大一侧的椎间盘造成损伤，发生破裂，形成突出[25]。FT增加了在屈伸、侧弯和轴向旋转下的椎间盘应力和椎小关节接触力，从而导致椎间盘和椎小关节的应力分布不平衡，椎体侧方屈曲和扭转会对左右关节突关节产生不对称应力，而FT也会引起关节突关节的屈曲和旋转不稳定，增加椎间盘的剪切和扭转应力[22]。

本研究发现，在C3～4节段椎间盘突出侧与健侧椎小关节角度无显著性差异，这可能是因为本次实验收集了9例C3～4节段CDH患者，例数较少，未得到该节段FT与CDH的相关性，但本研究还表明在C3～4节段FT出现的比率较其他节段更高，可能是因为C3～4为颈椎不稳的高发阶段[26]，而FT与颈椎不稳有显著相关性，FT在颈椎退变性滑脱症中更为普遍，但FT严重程度与腰椎滑脱程度之间无显著相关性[27]。我们还发现，C5～6节段椎间盘突出者最多，这可能是因为在颈椎中，C5～6节段活动范围大、运动形式复杂，所以该节段椎间盘突出者及椎小关节不对称者更多[28]。

CDH不仅与椎间盘突出节段的FT相关，还对相邻非突出节段的椎小关节重塑也有轻微影响[22]。LI等[29]通过研究得出，复发性腰椎间盘突出症与椎小关节角度及不对称性也有关，FT是LDH术后再突出的危险因素，人工椎间盘置换术会增加关节面接触力。据报道，腰椎全椎间盘置换术后，FT通过增加小关节接触力导致小关节加速退变[30]，因此，脊柱外科医生在行椎间盘置换术时应考虑椎小关节不对称这一因素，在决定手术方法时，考虑椎小关节的位置，以尽量减少脊柱手术后的应力集中。

本研究的局限性在于：(1)样本量较少；(2)颈椎是三维立体结构，但其研究目的是探讨FT与CDH的关系，因此仅在轴位图像上测量椎小关节角度；(3)没有把椎小关节退变纳入研究，椎小关节退变对小关节角度也存在一定影响[10]，故后续仍需要进一步深入研究。

综上所述，在C3～7节段，FT与CDH之间具有显著相关性，颈椎间盘突出患者中FT发生率明显大于对照组，且椎小关节不对称程度比对照组更显著，在C4～7节段椎间盘突出侧小关节角度明显大于健侧，即在C4～7节段，颈椎间盘会更倾向于朝着椎小关节角度更大的那一侧突出。因此，在临床治疗颈椎退行性疾病时，重视椎小关节与椎间盘的相互作用，当某一因素变化时，注重预防并防治另一因素可能会出现的改变，提高患者临床预后，对于存在FT的颈椎病患者，在术前、术后应该引起一定程度的重视。