退变性腰椎滑脱的关节突关节形态学分析

本文原载于《中华骨科杂志》年第8期

年Junghanns首次报告了椎弓结构完整的脊柱滑移，年Macnab描述了无椎弓峡部不连的脊柱滑脱，并称之为假性脊柱滑脱，随后Newman于年首次提出退变性脊柱滑脱（degenerativespondylolisthesis，DS）的概念。退变性腰椎滑脱（degenerativelumbarspondylolisthesis，DLS)是脊柱外科常见疾病，文献报道其在普通人群中的发生率约为4.1%，多发生在50岁以后，好发于L4，5节段，滑脱程度多为Ⅰ度，女性发病率约为男性的4倍[1,2]。DLS患者后期可继发腰腿痛，降低了患者的生活质量，严重时则需手术治疗[3]。

关于DLS发生的病因及其发病机制，众多学者对其进行了深入的研究，但至今其确切的病因仍不明确，被认为是多种因素共同作用的结果[4,5,6]。近年来，许多学者热衷于研究腰椎关节突关节的形态在DLS发生中的意义，并且对DLS患者滑脱节段关节突关节具有更小的关节突关节角、水平化的关节突关节椎弓根角（pediclefacetangle，P-F）等形态学特征这一观点基本达成共识[7]。但这种关节突关节形态学变化是DLS患者预先存在的关节突关节形态学异常，并对DLS的发生具有病因学意义，还是滑脱过程中关节突关节退变重塑的结果仍存争议[8]。目前，众多学者对DLS患者滑脱节段P-F角的测量均在侧位X线片上进行，因双侧关节突关节重叠，所获角度均为单侧角度，故在侧位X线片测量P-F角存在一定的缺陷。

本研究借助CT扫描及多层面重建图像测量、比较DLS组患者和对照组关节突关节角、P-F角、小关节不对称及小关节退变程度，回顾性研究两组关节突关节形态学差异，目的在于：（1）研究腰椎关节突关节角及P-F角在DLS发生中的意义；（2）探讨腰椎小关节不对称及退变与DLS的关系；（3）明确关节突关节形态学变化在DLS发生中的作用不应被过度夸大。

资料与方法

一、纳入及排除标准

纳入标准：（1）DLS组，影像学资料完整，单节段L4，5退变性腰椎滑脱，无椎弓峡部裂，无脊柱侧弯；（2）对照组：同期影像学资料完整的体检人群，无脊柱滑脱及腰腿痛。

排除标准：两组均排除腰椎峡部崩裂，脊柱畸形、肿瘤、感染、骨折，既往腰椎手术史，腰骶部移行椎及关节突关节融合影响测量者。

二、一般资料

年1月至年7月，我科收治的L4，5DLS患者中随机选取有腰椎正、侧位X线片和CT及三维重建图像的例作为DLS组，男28例，女87例；年龄41~76岁，平均57.3岁。同期在我院进行体检的无脊柱滑脱及腰腿痛的人群中随机选取与DLS组年龄、性别等一般情况相匹配、影像学资料完整的例作为对照组，男31例，女84例；年龄45~77岁，平均56.4岁。两组一般情况见表1。

本研究获伦理委员会批准，患者知情且签署同意书。

三、研究方法

两组均取站立位腰椎正、侧位X线片和CT及三维重建图像，应用ADW4.4图像处理工作站软件对所得影像学资料进行测量分析，所有测量均有两名医生分别独立完成，实际所得结果取其平均值。

（一）DLS组患者腰椎滑脱程度（Taillard指数）的测量

如图1所示，在侧位X线片测量L4椎体相对滑移距离（BC）及L5椎体矢状径（AC），计算出用于评估腰椎滑脱程度的指标，即Taillard指数。

（二）关节突关节角测量及小关节不对称程度的评估

以L4，5为例，按照Grobler等[9]推荐的测量平面，CT扫描时选择经过L5椎体后上缘且平行于L4椎体下位终板的平面作为测量平面，该平面通过关节突关节中心，对研究关节突关节形态具有代表性；并在此扫描平面获得的CT图像上按照Noren等[10]提出的关节突关节角度测量方法，即经过椎体正中矢状面的直线与双侧关节面前内侧点与后外侧点连线相交所得的角度（左右两侧关节突关节角度分别记为α和β），所得关节突关节角度结果取其平均值（图2）。左右两侧关节突关节角度之差的绝对值（

α-β

）5°记为小关节不对称。

图2

关节突关节角度测量方法。A、B为椎体后缘，CD为棘突的正中矢状线，两者垂直；b、d和a、c分别为双侧关节面的前内侧点和后外侧点，cd、ab与CD所成夹角分别为左、右侧关节突关节角（记为α和β），所得实际关节突关节角其均值，（

α-β

）5°为小关节不对称

L3，4测量方法同L4，5。

（三）关节突关节椎弓根角（P-F角）的测量

以L4，5为例，按Gao等[11]推荐的测量平面及方法测量P-F角，以平行于L4椎体的正中矢状线且经过椎管的外缘层面作为扫描层面（图3A），在获得的矢状面二维重建图像测量双侧椎弓根轴线与关节突关节面所成角度（图3B），所得结果取双侧平均值。

图3

关节突关节椎弓根角（P-F角）的测量方法　A　扫描层面，以L4/5为例，A线为L4椎体正中矢状线，B线平行于A线且经过椎管外缘，以B线为扫描层面，由此获得的二维重建图像上测量L4/5P-F角　B　椎体前后缘中点连线与椎间关节突关节间隙夹角即为P-F角

（四）两组L4，5关节突关节退变程度的分级评估

在CT横断面骨窗条件下对两组L4，5关节突关节按Linov等[12]的标准进行退变程度分级，分为四级：（1）Ⅰ级，正常；（2）Ⅱ级，轻度退变，表现为关节间隙1~2mm，和（或）小骨赘形成，和（或）轻度的关节突肥大、硬化；（3）Ⅲ级，中度退变，表现为关节间隙≤1mm，和（或）中等骨赘形成，和（或）中度关节突肥大，和（或）轻度的软骨下骨磨损，和（或）轻度的软骨下囊肿形成，和（或）关节间隙出现真空现象；（4）Ⅳ级，重度退变，表现为严重的关节间隙狭窄，和（或）大骨赘形成，和（或）重度关节突肥大，和（或）严重的关节突磨损，和（或）重度关节软骨囊泡化，和（或）关节间隙出现真空现象。

四、统计学处理

采用SPSS13.0（SPSS公司，美国）统计软件包对数据进行统计学分析；对DLS组与对照组身高、年龄、体重、关节突关节角及P-F角的比较采用独立样本t检验；两组小关节不对称程度及构成比的比较采用卡方检验；不同退变等级DLS组患者的滑脱程度比较采用方差分析；DLS组关节突关节角、P-F角与椎体滑脱程度的相关性采用Pearson相关分析；检验水准α值取0.05。

结果

一、关节突关节角与P-F角

DLS组L3，4、L4，5节段关节突关节角与对照组相应节段相比，明显偏向矢状位（P0.05，表2）。L3，4、L4，5节段P-F角，DLS组均较对照组大，更倾向于水平位（P0.05，表2）。

二、小关节不对称及退变程度

小关节不对称程度，DLS组L4，5节段与对照组相比差异有统计学意义（P0.05，表3），而L3，4节段的差异无统计学意义（P0.05，表3）。

DLS组患者L4，5关节突关节退变程度分级为Ⅱ级20例、Ⅲ级41例、Ⅳ级54例，对照组为Ⅱ级21例、Ⅲ级20例、Ⅳ级12例，DLS组小关节退变程度较对照组更明显，差异有统计学意义（χ2=84.，P=0.）。DLS组L4，5关节突关节不同退变等级之间，滑脱程度的差异无统计学意义（P0.05，表4）。

三、DLS组患者相关指标与L4，5滑脱程度相关性分析

DLS组L4，5均为Ⅰ度滑脱，Taillard指数？~？，平均为0.±0.。

DLS组L4，5关节突关节角、P-F角与其滑脱程度无明显相关性（P0.05，表5）。

讨论

一、腰椎关节突关节角及P-F角在DLS发生中的意义

DLS自其概念提出以来，始终伴随着对其病因及发病机制的探讨，但至今仍不明确，尤其是关节突关节形态学变化与DLS之间的因果关系尚存争议。Grobler等[9]曾分析DLS组（平均年龄70岁）与对照组（平均年龄40岁）关节突关节方向之间的差异，认为关节突关节偏向矢状面对DLS的发生具有病因学意义。Miyazaki等[13]利用动态MRI研究一组例关节突关节角度与脊柱单元动态稳定性之间的关系，结果显示在椎间盘及关节突关节退变相同的情况下具有较小关节突关节角的人群在屈、伸过程中L4、L5椎体之间的横向位移及角度变化均较大，脊柱单元之间的稳定性相对较差，从而认为关节突关节方向的矢状化可能是DLS的病因。Liu等[14]曾对一组60~80岁人群关节突关节退变情况与关节突关节方向之间的关系进行研究，结果发现关节突关节严重退变人群的关节突关节方向较呈轻微退变的人群明显偏向矢状面（P=0.），而关节突关节呈相同退变等级人群之间的关节突关节方向的差异无统计学意义，从而得出矢状化的关节突关节方向是关节突关节在退变过程中应力重新分布二次重塑的结果。Wang和Yang[15]曾对名正常体检人群腰椎关节突关节方向与年龄之间的关系进行研究，结果显示该组人群的L4，5关节突关节角度与年龄呈负相关（r=-0.，P=0.）。

目前，年龄与腰椎关节突关节方向之间的确切关系仍不明确。然而，Grobler等[9]所选DLS组与对照组年龄不匹配，而Liu等[14]所选研究对象仅为60岁以上人群，研究对象选取不够全面，所得结论可靠性较差。本研究为排除年龄、性别等混杂因素对结果的干扰，我们在分组时对两组一般情况进行匹配后进行研究，发现DLS组的关节突关节角较对照组偏小不仅出现在滑脱节段（L4，5），而且出现在其无滑脱迹象的邻近节段（L3，4），从而我们认为关节突关节的矢状面偏向是DLS组患者先天存在的形态学变化，并对DLS发生具有病因学意义。当腰椎关节突关节偏向矢状位时，其阻挡椎体前向剪切力的力量减小，易导致椎体的前滑脱。

腰椎关节突关节椎弓根角（P-F角）也是描述关节突关节形态结构的指标之一，随着P-F角增大，其关节突关节面越偏向水平位，关节突关节的接触面积随之减少，不利于小关节间稳定性的维持[16,17]。众多学者研究也发现，DLS组患者滑脱节段P-F角较正常对照组大，明显偏向水平位[18,19]。本研究的结果也证实了此点。但之前的研究对腰椎P-F角的测量均在腰椎侧位X线片，而Gao等[11]认为当腰椎关节突关节呈严重退变时，关节突关节面在X线片上显示不够清晰，难以获得准确的P-F角，而且X线片上双侧关节突关节重叠，所得P-F角均为一侧的角度，结果的可靠性受到质疑。本研究借助CT多层面重建技术，以平行于腰椎的正中矢状面且经过椎管外缘层面作为扫描平面，在此获得的矢状面二维重建图像测量双侧P-F角，实际角度取其平均值，结果发现滑脱组L3，4、L4，5的P-F角均较对照组大，均有统计学意义。因此，我们认为腰椎P-F角偏向水平位对DLS也具有病因学意义。

二、腰椎小关节不对称及退变与DLS的关系

腰椎小关节不对称是指同一节段两侧关节突关节角度的不一致，即一侧关节突关节方向较另一侧更偏向矢状面[20]。Masharawi等[21]认为关节突关节方向的不对称是人类胸腰椎小关节正常的形态学改变。Kong等[22]指出关节突关节不对称在普通人群中并不少见，发生率约为10%~70.5%。但至今为止，国内外学者就两侧小关节角度相差多少被视为不对称，并未达成统一标准。本研究按照Noren等[10]提出的标准，两侧角度相差5°作为小关节不对称，结果显示在正常体检人群中L3，4和L4，5节段小关节不对称的发生率为17.3%，这也证明了小关节不对称是可存在于正常人群中的形态学改变。但即使如此，我们也不可忽视其在腰椎退变性疾病发生中的作用。

Dai[23]认为关节突关节不对称与椎间盘退变密切相关，是DS的病因。Liu等[14]认为关节突关节不对称是关节退变的结果。我们通过对比DLS组和对照组小关节不对称程度，结果发现小关节不对称在两组L3，4、L4，5节段均出现不同程度的不对称，但两组的差异仅在滑脱节段（L4，5）有统计学意义，而正常节段（L3，4）的差异无统计学意义。从而我们认为腰椎小关节不对称不仅是某些人群先天存在的正常关节突关节形态学变化，也是小关节退变重塑的结果。

腰椎小关节不对称导致脊柱单元间应力分散的不均匀，偏矢状面的关节突关节易承受更大的应力而导致退变，而且小关节不对称增加了脊柱旋转时发生腰椎不稳的风险[24]。此外，我们发现两组L4，5节段关节突关节均出现不同程度的退变，DLS组小关节退变较对照组更明显（P=0.）；但我们同时观察到对照组小关节退变大多发生在年龄偏大的患者。贾连顺[25]也曾指出腰椎小关节退变的发生率随着年龄的增长而增高。我们将DLS组小关节不同退变等级人群的滑脱程度（Taillard指数）进行对比，发现差异无统计学意义。因此，我们认为腰椎关节突关节退变是随着年龄增长而出现的继发性改变，对DLS发生无明显病因学意义，而DLS的发展加剧了小关节的退变。

三、关节突关节形态学变化在DLS发生中的作用不应被过度夸大

我们认为腰椎关节突关节形态学变化（更小的关节突关节角、水平化的P-F角、小关节不对称）对DLS的发生均具有一定的病因学意义。但本研究发现DLS组L4，5节段所有滑脱程度均为Ⅰ度，其滑脱程度与关节突关节角、P-F角无相关性，这意味着并不是随着关节突关节形态学变化程度的加剧，其滑脱程度随之无限制的加重。

DLS是一个长期慢性进展的过程，是多种因素共同作用的结果，局部因素包括椎间盘，周围肌肉、韧带，腰椎前凸角，骨盆投射角，关节突关节形态学异常等。Kim等[24]曾制作不同关节突关节角度的腰椎模型，用来研究关节突关节方向对生物力学的影响，认为矢状面的关节突关节方向不能作为引起DS的孤立因素，只有当超重、更大的骨盆投射角和骶骨倾斜角等引起腰椎的前向剪切力增大时，矢状面的关节突关节不足以抵抗椎体的前向移动，从而导致滑脱的发生。引起DLS的全身因素有女性妊娠、卵巢切除术后雌激素水平降低、骨质疏松等[26,27]。因此，关节突关节形态学变化在DLS发生中所起的作用不应被过度夸大。

四、本研究的局限性

本研究中我们在对关节突关节形态学变化对DLS发生的病因学意义推断中有着不足之处：（1）我们仅回顾性分析在我院住院治疗的DLS患者与对照组（正常体检人群）的关节突关节形态差异，未曾通过观察一组具有先天性较小的关节突关节角年轻人群在年老时是否出现退变性腰椎滑脱而作出的一项纵向研究；（2）我们在本研究中采用L3，4作为自身对照来加强病因学推断，而L3，4因与L4，5有着先天性解剖形态学差异而不能完全代表L4，5。

参考文献(略)

(收稿日期：-09-03)

(本文编辑；万瑜)

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