無癥狀中國年輕人頸椎矢狀位曲度正常值及其與全脊柱平衡的關系

唐彥超，趙文奎，于 淼，劉曉光△

(北京大學第三醫院1．骨科，2. 疼痛科， 北京 100191)

頸椎矢狀位曲度對于保持頭部姿勢、脊柱平衡很重要，它會受到其他脊柱部位特別是臨近部位曲度的影響(如胸椎后凸角和T1傾斜角)[1-3]，頸椎平衡功能障礙對于頸椎病和/或脊柱畸形的外科治療的臨床結局有不利影響[4-5]，因此，脊柱手術中，外科大夫的一個主要目標便是恢復正常的頸椎曲度。然而，過去的文獻僅聚焦于如何恢復一個功能上滿意的頸椎曲度，即能夠和T1傾斜角和胸椎后凸角匹配的頸椎前凸角(主要是C2-C7前凸角)或者C2-C7矢狀位軸向垂線 (C2-C7sagottal vertical axis, C2-C7SVA)[6-8]，這種只測量C2-C7曲度的方法，對于由7節椎體構成的頸椎來說過于簡化，要想恢復一個和諧的頸椎，明確每個間盤角、椎體角進而明確前凸分布是十分必要的。本研究旨在明確無癥狀中國年輕人的正常頸椎曲度及其分布，并探究它和全脊柱平衡之間的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

于2011年11月—2014年12月通過在北京發布線上廣告的方式招募了272名無癥狀中國成年人[男161 名，女111 名，年齡18～45 歲，平均(23.2±4.4)歲]進行前瞻性研究。為了避免隨著年齡增長而出現的脊柱失平衡代償改變的影響，研究將入選標準設定為年齡不超過30周歲。排除標準：(1)存在提示脊柱或骨科疾病癥狀者(包括頸肩痛、腰腿痛、四肢麻木、肢體無力等)；(2)患有可能影響脊柱曲度的脊柱、骨盆或下肢疾病者；(3)有脊柱或骨盆手術史者。如果志愿者在接下來的X線檢查中被發現有明顯的影像學異常(包括側彎、滑脫和下肢不等長)也不會被納入本研究。研究記錄志愿者的性別、年齡、身高、體質量，并計算體重指數(body mass index, BMI)。

本研究開始前已經北京大學第三醫院醫學科學研究倫理委員會審查批準(IRB00006761-2012033)，所有參與研究的志愿者均簽署知情同意書。

1.2 影像學測量

所有志愿者均在北京大學第三醫院行全脊柱正側位X線檢查，其中全脊柱側位X線片通過院內影像歸檔和通信系統(PACS，GE公司，美國)進行參數測量[3, 9-10]。

1.2.1頸椎矢狀位曲度(圖1)

1.2.1.1C0-C2角(occiput-C2angle) 指McGregor線(經過硬腭的后上方和枕骨中線最尾端點的線)和C2下終板切線之間的夾角，前凸為正，后凸為負。

A, C0-C2 angle; B, vertebral angles from C3 to C7 and disk angles from C2-C3 to C6-C7; C, T1 slope.圖1 頸椎曲度測量示意圖Figure 1 The measurements of cervical sagittal alignment

1.2.1.2間盤角(從 C2-C3到C6-C7) 上位椎體下終板和下位椎體上終板之間的夾角，前凸為正，后凸為負。

1.2.1.3椎體角(從 C3到C7) 椎體上、下終板之間的夾角，前凸為正，后凸為負。

1.2.1.4T1傾斜角(T1slope) T1椎體的上終板的切線與水平面之間的夾角，前凸為正，后凸為負。

1.2.1.5C2-C7角 間盤角與椎體角之和。

1.2.2脊柱—骨盆矢狀位參數

1.2.2.1胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK) T4上終板與T12下終板間夾角，后凸為正，前凸為負。

1.2.2.2腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL) L1上終板與S1上終板夾角，前凸為正，后凸為負。

1.2.2.3骨盆入射角(pelvic incidence, PI) 經S1上終板中心作一條垂直于終板的直線，再經S1上終板的中心和兩股骨頭連線的中點作一條直線，兩條直線間的夾角。

1.2.2.4骶骨傾斜角(sacral slope, SS) S1上終板與水平線間的夾角，前凸為正，后凸為負。

1.2.2.5骨盆傾斜角(pelvic tilt，PT) 經S1上終板中心以及兩側股骨頭連線中點的直線與鉛垂線間的夾角。

1.2.3全脊柱矢狀位平衡參數

1.2.3.1C2-C7矢狀位軸向垂線(C2-C7sagittal vertical axis, C2-C7SVA) 經C2椎體幾何中心的鉛垂線到C7終板的上后角的水平距離，若C2鉛垂線落在C7前方為正，反之為負。

1.2.3.2CGH-C7矢狀位軸向垂線(center gravity of head-C7SVA,CGH-C7SVA) 經頭部的重心即外耳道的前緣的鉛垂線，到C7終板的上后角的水平距離，若頭部重心鉛垂線落在C7前方為正，反之為負。

1.2.3.3C7-S1矢狀位軸向垂線(C7-S1SVA) 經C7椎體的幾何中心的鉛垂線距S1后上角之間的水平距離，若C7鉛垂線落在S1前方為正，反之為負。

所有參數均由兩位研究者獨立測量后取平均值，由兩位高級職稱醫師對所有志愿者的全脊柱側位片進行Roussouly分型，并將其頸椎形態分為前凸、變直、S形和后凸4組[11-12].

1.3 統計學分析

采用SPSS 19.0(SPSS公司，美國)軟件，計量資料以均數±標準差表示，采用Kolmogorov-Smirnov檢驗進行正態分布檢驗，采用獨立樣本t檢驗、方差分析(ANOVA)和卡方檢驗(Chi-square test)對組間參數進行對比，采用Pearson和Spearman相關分析進行參數之間的相關性分析，并進行線性回歸。P<0.05認為差異具有統計學意義。

2 結果

研究共納入126名志愿者，其中男性67名，女性59名，平均年齡(21.4±2.3)歲。

2.1 頸椎矢狀位曲度正常值

不同性別的脊柱矢狀位曲度平均值如表1所示，C0-C7角平均值為26.0°±12.8°，前凸主要發生在上頸椎，C0-C2角平均值為15.2°±6.7°，而C2-C7前凸角只有大約10°。從C2-C3到C6-C7的間盤角之和為9.1°±12.1°，而從C3到C7的椎體角之和只有1.4°±10.2°，說明下頸椎前凸幾乎全部發生于間盤水平(圖2)。相比于女性，男性的T1傾斜角更大(P<0.05)，相應地，頸椎前凸C2-C7角(P<0.01)和C0-C7角(P<0.01)也更大。

C7-S1矢狀位軸向垂線的平均值為(-21.6±31.0) mm，可以被頸椎前凸完美代償[C2-C7矢狀位軸向垂線為(18.6±7.9) mm，CGH-C7矢狀位軸向垂線為(22.9±12.3) mm]， 男性的C7-S1矢狀位軸向垂線更小(P<0.01)， 相應地CGH-C7矢狀位軸向垂線也比女性小(P=0.165)。

不同Roussouly分型的脊柱矢狀位曲度平均值如表2所示，不同Roussouly分型的頸椎曲度有顯著差別(P<0.01)?？傮w來說，一個更大的腰椎前凸角和一組更大的胸椎后凸角、C2-C7角、C0-C7角是一致的，反之亦然。不同Roussouly分型之間頸椎形態的對比如表3所示，頸椎形態以前凸和變直為主(109/126)， 只有3個S形和14個后凸，頸椎形態和Roussouly分型沒有顯著相關性(Chi-square=10.548,P=0.308，圖2)。

2.2 頸椎曲度和全脊柱平衡的相關性

頸椎曲度和全脊柱曲度之間的相關性如表4所示，頸椎曲度和T1傾斜角顯著相關，其中C2-C7角和C0-C7角與T1傾斜角具有中等程度相關性(PearsonC2-C7=0.419,PearsonC0-C7=0.463)，與胸椎后凸角弱相關(PearsonC2-C7=0.240,PearsonC0-C7=0.319)。T1傾斜角和胸椎后凸角顯著相關(Pearson=0.447,P<0.01)。胸椎后凸角和腰椎前凸角(Pearson=0.586,P<0.01)、骶骨傾斜角(Pearson=0.288,P<0.01)顯著相關。

為了探究T1傾斜角如何影響頸椎曲度，研究對T1傾斜角和各間盤角做了相關性分析(表5)，發現T1傾斜角對間盤角C4-C5(Pearson=0.322,P<0.01)和C5-C6(Pearson=0.353,P<0.01)有顯著影響，且臨近節段間盤角之間存在顯著的中等程度相關性。臨近節段間盤角的關系可以由逐步線性回歸表示如下：C0-C2=16.4-0.7×C2-C3(R2=0.133,P<0.001), C2-C3=3.6+0.3×C3-C4-0.2×C0-C2(R2=0.248,P<0.001), C3-C4=0.2+0.5×C4-C5+0.3×C2-C3(R2=0.368,P<0.001), C4-C5=-0.1+0.4×C5-C6+0.1×C3-C4(R2=0.457,P<0.001), C5-C6=0.6×C4-C5+0.2×C6-C7(R2=0.422,P<0.001), C6-C7=3.6+0.4×C5-C6(R2=0.122,P<0.001)。

表1 不同性別的人口學資料和矢狀位曲度平均值Table 1 Mean values of demographic and spinal sagittal alignment parameters stratified by gender

圖2 頸椎曲度的分布Figure 2 The distribution of cervical lordosis

表2 不同Roussouly分型的脊柱矢狀位曲度平均值Table 2 Mean values of spinal sagittal alignment parameters stratified by Roussouly classification

表3 不同Roussouly分型之間的頸椎形態比較Table 3 Comparison of cervical morphology between Roussouly classifications

3 討論

頸椎在承托頭顱和保持平視方面起著重要的作用，生理頸椎矢狀位曲度的改變可能增加對附屬肌肉的依賴，導致疲勞和頸痛[8, 13]，甚至改變椎管和椎間孔的結構，使神經易受壓迫[14]。脊柱手術對頸椎曲度有著顯著的影響，所以術者在手術中需要保持或者重建正常的頸椎曲度[4-5, 7, 15-17]。然而既往研究僅聚焦于應用Cobb法或Harrison法測得的C2-C7前凸角，具體的間盤角和椎體角鮮有提及。

表4 頸椎矢狀位曲度和全脊柱矢狀位曲度的相關性Table 4 Correlation coefficient between cervical sagittal alignment and global spine sagittal alignment

表5 頸椎矢狀位曲度及T1傾斜角之間的相關性Table 5 Correlation coefficient between cervical sagittal alignment parameters and T1 slope

本研究測量了126名無癥狀中國成年人總體的頸椎曲度、每個間盤角、每個椎體角的正常值(圖2)，可以被用來作為頸椎手術和/或畸形矯正手術時的參考。研究對象的入選年齡設定為18～30歲，以避免隨著年齡増長而出現的頸椎代償性改變，從而提高這些參考值的可靠性[18-19]。對這些數值的分析帶來了一些有趣的發現，首先，總的頸椎前凸主要發生在C0-C2節段，與既往報道相符[6, 10]；其次，幾乎所有的齒突下前凸均發生在間盤層面；最后，頸椎前凸在不同的間盤層面并不是平均分配的，具體來說，從C2-C3到C5-C6幾乎每個間盤大約1°前凸，而C6-C7間盤大約有4°前凸，這些結果都應在手術中予以考慮。

既往研究證明，必須在全脊柱的背景下考慮頸椎曲度和形態[1, 2, 6, 18]，而且，頸椎矢狀位平衡和T1傾斜角的相關性比和脊柱骨盆參數的相關性更強，但是這一結論很少在全脊柱側位片上得到驗證[3, 20]。本研究通過在全脊柱側位片上對頸椎和全脊柱平衡之間的關系進行分析，有如下三個發現：第一，頸椎曲度受到T1傾斜角和胸椎后凸角的影響，而后兩者和腰椎前凸角、骶骨傾斜角依序相關，總體來說，一個更大的T1傾斜角常常伴隨一組更大的頸椎前凸角、胸椎后凸角、腰椎前凸角，反之亦然；第二，CGH-C7矢狀位軸向垂線被C7-S1矢狀位軸向垂線完美代償，從而將頭顱維持在骶骨正上方；第三，年輕成年人的頸椎形態主要表現為前凸和變直(109/126)， 與以Roussouly分型表示的胸腰椎形態之間沒有顯著相關性。

相關性分析發現，特定節段的間盤角與臨近節段間盤角之間顯著相關，Pearson系數在0.349～0.610，且從T1傾斜角向上直到C2-C3間盤角依序存在著正相關性。這種中等程度的相關性提示醫生，涉及到C3-C4、C4-C5和C5-C6間盤的手術應該以相鄰節段間盤角特別是它們的線性逐步回歸方程作為參考。而C0-C2角與C2-C3角、C3-C4角之間通過負相關來維持平視，是畸形矯正手術中必須充分考慮的因素。C6-C7間盤在下頸椎前凸中占較大比重，且未見其與C0-C2角(Pearson=-0.113)或T1傾斜角(Pearson=0.074)有顯著相關性，可能為C6-C7間盤在維持平視過程中前凸較為恒定所致。

本研究是包含特定間盤角、椎體角的頸椎矢狀位曲度的橫斷面研究，不可避免存在一定局限性。首先，更大的、包含不同年齡段的隊列研究可以提供更多的細節和更強的可信度；其次，本研究的對象均為中國人，考慮到中國漢人和高加索人的矢狀位參數間存在顯著差別，涉及不同種族的類似研究會很有意義[21-24]，本研究測量了126位無癥狀中國年輕人的脊柱骨盆矢狀位參數，發現每一個研究對象均能夠被納入到一種Roussouly分型之中，而且這些研究對象的分型分布與歐洲人種沒有顯著差別，因此使用了基于歐洲人種的Roussouly分型對無癥狀中國年輕人的脊柱骨盆參數及其相互關系進行量化的描述，這有助于不同研究特別是國內外研究之間的交流，但是，基于國人的脊柱骨盆形態進行的研究及其與Roussouly分型的比較將具有重大的意義，也是未來研究的方向；最后，對于脊柱外科醫生普遍關心的一些問題，如在脊柱退變的過程中脊柱曲度的變化以及鄰近節段的相互影響，則需要隊列研究來解答。

綜上所述，本課題組對頸椎的曲度、形態、間盤角、椎體角及其與全脊柱平衡關系進行了較全面的探索。頸椎前凸的大部分發生在C0-C2和間盤層面，這些角度又受到脊柱其他部位的影響，如 T1傾斜角、胸椎后凸角和Roussouly分型，臨近節段間盤角之間依序存在顯著相關性，這些信息都應該在計劃脊柱手術時被充分考慮。