基于CT觀察退變性腰椎滑脫癥與關節突關節角及關節椎弓根角的關系

李 蘭, 殷小丹, 李旭雪, 張 滔, 劉愉勤

(1.四川省骨科醫院醫學影像科, 四川 成都 610041 2.四川省成都市成華區中醫醫院放射科, 四川 成都 610051)

退行性腰椎滑脫(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)被定義為整個上椎骨(椎體和椎骨后部,包括神經弓和突起)相對于下椎骨滑動,并伴隨退行性改變,椎環無相關破壞或缺損[1]。DLS是腰椎運動段長期節段間不穩定的結果,一般在50歲以上的人群中最為常見,男女比例為6∶1,并且可能伴有老年人腰痛、神經源性跛行、膀胱直腸疾病和神經根病,嚴重影響患者的生活質量[2]。其病因是多因素的,且與其他病理相關,例如椎間盤退變、小關節骨關節炎等,最終造成椎管狹窄[3]。DLS主要發生在 L4～L5水平,因為L4～L5椎間隙受累程度是其他脊柱節段的6～9倍[4]。目前影像學是臨床診斷的主要方法,CT可以顯示小關節的排列及其退行性變化,關節面的不對稱滑動導致脊椎滑脫的旋轉分量等。對于滑脫程度較輕且未出現神經根癥狀的DLS患者,一般采取非手術治療,主要為使用非甾體抗炎藥緩解疼痛,以及其他身體康復鍛煉和輔助治療如牽引、經皮神經電刺激等?；诖?本文主要通過CT觀察探討DLS與關節突關節角和關節椎弓根角的關系,以期為評估DLS患者的中遠期治療療效提供理論依據。

1 資料與方法

1.1一般資料:回顧性收集2020年1月至2022年6月四川省骨科醫院收治的169例DLS癥患者作為研究對象,納為DLS組,另選取同期于我院就診并伴有腰腿疼痛但未腰椎滑脫的169例年齡匹配患者作為對照組;DLS組(男63例,女106例)年齡63～81歲,平均年齡(70.15±4.15)歲;健康組(男60例,女109例)年齡58～79歲,平均年齡(69.63±4.78)歲。將上述169例DLS癥患者作為訓練集,按照相同標準另選擇同期于本院就診的DLS癥患者40例,設為驗證集。

1.2納入標準以及排除標準:納入標準:①脊柱、腰椎進行CT和MR檢查;②符合《實用骨科學》中DLS診斷標準[5]。排除標準:①脊柱腫瘤、轉移瘤或血管瘤;②既往腰椎手術史;③先天性或外傷性脊柱畸形。

1.3觀察指標與診斷標準:收集DLS組和健康組的臨床資料,包括年齡、性別、病程、身體質量指數(Body Mass Index,BMI)、是否合并糖尿病、骨質疏松;根據影像學檢查結果記錄患者是否存在椎間盤退變、腰椎結構及曲度改變、韌帶松弛、關節松弛、腰椎小關節突病變、關節突關節角、關節突關節角不對稱比例、關節突關節的退變程度、L4～L5椎弓根角。關節突關節角:在CT中選擇了穿過下椎體上終板并平行于上椎體下終板的水平。然后標記3條線(a、b、c),線a為穿過椎體后緣的切線,線b、c分別穿過相應小關節的前內側點和后外側點。角α和角β表示對應的小關節角,見圖1;L4～L5椎弓根角:側位片上椎體前后緣中點連線與椎間小關節間隙夾角為小關節推弓根角;關節突關節的退變程度根據Kalichman標準[6]分為4個等級,1級:關節間隙<2mm,無骨贅或硬化;2級:關節間隙1～2mm,形成骨贅或硬化;3級:關節間隙<1mm,存在輕度軟骨下侵蝕和中度骨贅;4級:關節間隙嚴重狹窄,骨贅較大,軟骨下囊腫較為嚴重。本文以上所有指標以及各項評分均為同一研究者實施。

圖1 關節突CT橫斷位圖像

2 結 果

2.1臨床資料的比較:通過比較兩組臨床資料發現,兩組在年齡、性別以及病程方面差異無統計學意義(P>0.05);DLS組在BMI、椎間盤退變、腰椎結構及曲度發生改變、韌帶松弛、骨質疏松、全身關節松弛、腰椎小關節突病變、合并糖尿病方面均高于健康組(P<0.05),見表1。

表1 兩組臨床資料的比較

2.2關節突關節角與關節椎弓根角的比較:通過影像學的觀察與測量發現,DLS組的關節突關節角與健康組相比減小,關節突關節角不對稱以及退變程度為1、2級的人數比例上升,椎弓根角增大(P<0.05),見表2。

表2 兩組研究對象關節突關節角與關節椎弓根角的比較

2.3影響DLS的多因素分析:將表1和表2中差異有統計學意義的13個指標作為自變量進行多因素Logistic回歸分析,結果顯示,BMI增加、椎間盤退變、腰椎結構及曲度發生改變、韌帶松弛、骨質疏松、脫鈣、全身關節松弛、腰椎小關節突病變、合并糖尿病、關節突關節角減小、關節突關節角不對稱、關節突關節的退變以及椎弓根角的增加均為導致DLS發生的危險因素(OR值>1,P<0.05)。見表3、表4。

表3 賦值表

表4 多因素Logistic回歸分析

2.4DLS與關節突關節角和關節椎弓根角的關系:采用平滑曲線擬合關節突關節角和關節椎弓根角與DLS的相關關系。在調整BMI、骨質疏松等混雜因素后,擬合分析結果顯示,關節椎弓根角與DLS呈正相關,其OR值為1.35(95%CI:1.06～1.74,P<0.05),在一定范圍內隨著角度的增加,DLS的風險隨之增大;而關節突關節角和與DLS呈負相關,其OR值為0.63(95%CI:0.41～0.87,P<0.05),在一定范圍內隨著角度的增加,DLS的風險隨之減小,見圖2。

圖2 平滑曲線擬合圖

2.5DLS的貝葉斯網絡模型:根據上述分析得到的與DLS相關的13個變量采用R軟件構建貝葉斯網絡模型。如圖3所示,該模型含有14個節點,17條有向邊。結果顯示:BMI指數增加、關節突關節角減小、關節突關節角不對稱以及椎弓根角的增加與DLS直接相關,合并糖尿病可通過影響BMI指數間接與DLS相關;而椎間盤退變、韌帶松弛、全身關節松弛、腰椎結構及曲度發生改變、骨質疏松、脫鈣、腰椎小關節突病變、關節突關節的退變則通過影響關節突關節角、關節突關節角不對稱以及椎弓根角間接影響DLS。

圖3 DLS的貝葉斯網絡結構分析圖

2.6貝葉斯網絡模型預測推理:利用Netica軟件進行貝葉斯網絡模型風險預測(圖4)。當患者關節突關節角減小、關節突關節角不對稱以及椎弓根角的增加的概率降為0時,患者DLS發生率由50%降低為37.2%。

圖4 DLS的貝葉斯網絡推理圖

2.7貝葉斯網絡模型驗證

2.7.1模型區分度評價:采用ROC曲線評價模型區分度進,結果如圖5,訓練集AUC為0.763(95%CI:0.689～0.826,P<0.001),C-index為0.815;驗證集AUC為0.798(95%CI:0.667～0.836,P<0.001);C-index為0.834;預測模型的C-index在訓練集和驗證集中均>0.75,模型區分度較高。

圖5 預測模型的ROC曲線

2.7.2校準度評價:Hosmer-Lemeshow擬合優度檢驗預測模型發現:在訓練集中χ2=7.467,P=0.673(圖6A);在驗證集中χ2=5.347,P=0.664(圖6B),差異無統計學意義(P>0.05)。

圖6 預測模型的校準度

2.7.3臨床決策曲線:臨床決策曲線結果顯示預測模型距離極端曲線較遠,訓練集中,當閾概率在10%～95%時使用貝葉斯網絡模型推測關節突關節角和關節椎弓根角與DLS的相關性的凈獲益率高(圖7A),而在驗證集中,閾概率在13%～98%范圍內凈獲益高(圖7B),由此可見貝葉斯網絡模型安全可靠,實用性強。

圖7 預測模型的決策曲線分析

3 討 論

DLS是一種多因素過程性疾病,盡管病因仍有爭議,但退行性結構改變、椎間高度減少通常與DLS相關。具體來說,這些結構變化導致節段性不穩定,從而導致受累椎體漸進式滑移(或椎體滑脫)。椎間盤的退行性改變,以及脊柱節段支撐肌肉和韌帶的結構和功能的相關變化,也可能導致DLS的發生。與其他脊柱退行性疾病一樣,其他潛在的危險因素可能包括年齡較大、女性、較大的體重指數、更嚴重的椎間盤退變、矢狀突關節方向、肌肉萎縮和矢狀位失調等。

據報道,與健康志愿者相比,DLS患者的骨盆入射角和傾斜增加,同時骶骨斜度和腰椎前凸減少[7]。對多例DLS患者的脊柱盆腔對準參數的研究中也證實了骨盆入射角確實是DLS的一個致病因素[8]。本研究發現,椎間盤退變、腰椎結構及曲度發生改變以及全身關節松弛都是導致DLS發生的危險因素。

小關節突作為脊柱唯一的滑膜關節,由于其對剪切力和旋轉力的抵抗,在維持脊柱的穩定性方面起著重要作用,因此與脊柱節段損傷密切相關。此外,一項生物力學研究報道小關節突承受脊柱33%的動載荷和35%的靜載荷[9]。由于關節軟骨和纖維囊的作用,小關節突的主要功能是引導和限制脊柱的運動。所有這些都表明小關節突是脊柱穩定的重要因素。小關節突的方向是小關節突的空間方向與矢狀面或冠狀面之間的夾角,可以通過小關節突關節角來量化。本研究發現關節突關節角和與DLS呈負相關,在一定范圍內隨著角度的增加,DLS的風險隨之減小。一些研究人員報道退行性腰椎滑脫的原因之一是關節突關節的退變,特別是軸向面的關節突關節矢狀化[10]。此外,隨著年齡的增加,關節突關節在軸向面會變得更加矢狀。椎間盤退變以及腰椎小關節骨性關節炎都是導致小關節方向改變的相關因素。在Morimoto等[11]研究中發現,腰椎L3～L4和腰椎L4～L5的軸向面和矢狀面小關節方向之間存在顯著正相關,且DLS患者軸向面小關節的矢狀面變化主要發生在L4～L5水平,關節突關節在矢狀面上比對照組更水平。此外,還有多項研究報道DLS的關節突關節在軸向面矢狀位更明顯,如有研究對多名腰痛或坐骨神經痛患者進行CT檢查發現,滑移椎體中小關節的方向更加水平[12],與本文研究結果一致。

我們的研究有一些局限性。首先,該研究是回顧性研究。其次,由于數據量有限,即使沒有統計學差異的指標并不表明它們不是DLS的危險因素。綜上所述,對DLS患者基于CT觀察發現,在一定范圍內關節突關節角和關節椎弓根角與DLS具有一定的相關性,我們相信這將有助于進一步研究DLS的危險因素和機制,臨床應予重點關注。