L5椎弓根变形记：腰椎峡部裂的关键线索

腰椎峡部裂是指椎体单侧或双侧上下关节突之间的峡部骨质损伤，40%~66%的双侧腰椎峡部裂可进展为峡部裂性腰椎滑脱，导致下腰痛和间歇性跛行等症状，严重影响患者的日常生活。当患者症状加重或经非手术治疗无效时，常需手术治疗，且大部分手术方式涉及置入椎弓根螺钉。

文献报道，正常腰椎、腰椎峡部裂和峡部裂性腰椎滑脱患者的椎弓根存在较大形态学差异，椎弓根螺钉置入时需谨慎，否则将损伤神经和血管并造成严重后果。但目前关于腰椎峡部裂患者椎弓根形态差异的研究对象主要为高加索人群，而针对中国成年峡部裂患者椎弓根形态的研究相对较少。此外，椎弓根形态差异究竟是峡部裂发生发展过程中应力重塑所致，还是其本来的形态学特征反过来增加峡部裂的发生风险，目前尚无明确的定论。

L₅椎体是峡部裂的好发部位，为减少混杂因素、增加研究的可比性，笔者选择峡部裂位于L₅椎体的患者作为研究对象，采用病例对照研究分析2022年7月至2023年6月中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院收治的144例腰椎峡部裂患者的影像学资料，探讨腰椎峡部裂发生发展过程中L₅椎弓根的形态学变化，并进一步分析L₅椎弓根形态特征对峡部裂发生风险的影响。

一、临床资料与方法

1、一般资料：

腰椎双侧峡部裂患者79例(峡部裂组)，峡部裂性腰椎滑脱患者65例(滑脱组)。选取同期144例腰椎CT平扫未见明显结构异常的志愿者作为对照组。三组患者性别和体重指数比较，差异均无统计学意义(P>0.05);峡部裂组和滑脱组致伤原因比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性(表1)。尽管滑脱组年龄大于峡部裂组和对照组，但对本研究结果不会造成显著影响。

2、影像学测量方法及观察指标：

根据Tang等和Baker的腰椎椎弓根形态学参数测量方法，在CT图像上测量L₅椎弓根的形态学参数。选择经过矢状面椎弓根上下缘中点并平行于L₅椎体上终板的横断面作为参数测量的标准层面，测量椎弓根长度(PL)，即双侧横突基底部连线与椎体后缘切线之间的椎弓根轴线长度;椎弓根螺钉轨迹长度(PSTL)，即双侧横突基底部连线到椎体前缘皮质骨的椎弓根轴线长度;椎弓根宽度(PW)，即垂直于椎弓根轴线的椎弓根最短长度;椎弓根内倾角(PCA)，即椎弓根轴线与椎体前后中矢状径线之间的夹角(图1A)。选择经横断面椎弓根轴线所在的矢状面为参数测量的标准层面，测量椎弓根高度(PH)，即椎弓根上下皮质之间的距离(图1B)。选择平行于横断面椎管内侧壁的矢状面为参数测量的标准层面，测量椎弓根峡部角(PIA)，即椎弓根轴线与峡部轴线之间的夹角(图1C)。

图1 L₅椎弓根形态学参数的测量示意图。A.在平行于L₅椎体上终板的横断面图像上，测量PL、PSTL、PW和PCA(右上图为矢状面定位像，红线经椎弓根上下缘中点平行于L₅椎体上终板);B.在平行于椎弓根轴线的矢状面图像上，测量PH(右上图为横断面定位像，红线平行于椎弓根轴线);C.在平行于椎管内侧壁的矢状面图像上，测量PIA(右上图为横断面定位像，红线平行于椎管内侧壁)。注：PL为椎弓根长度，PSTL为椎弓根螺钉轨迹长度，PW为椎弓根宽度，PCA为椎弓根内倾角，PH为椎弓根高度，PIA为椎弓根峡部角。

PCA和PIA分别反映椎弓根在横断面和矢状面的外展程度。三组患者均按照以上方法进行椎弓根形态学参数测量。比较三组内左右侧别间各测量参数的差异。将各组内左右侧的数据合并，比较三组间各测量参数的差异。为进一步探究L5椎弓根形态特征对峡部裂发生风险的影响，将对照组和峡部裂组之间差异有统计学意义的测量参数纳入二元Logistic回归分析，筛选L5椎弓根形态特征相关的峡部裂危险因素。

二、结果

三组内左右侧别间PL、PSTL、PW、PCA、PH和PIA差异均无统计学意义(P>0.05)，故各参数不受左右侧别因素的影响(表2)。

峡部裂组与滑脱组PL、PSTL、PW、PCA和PIA差异均无统计学意义(P>0.05)，但均大于对照组(P<0.05);峡部裂组与对照组PH差异无统计学意义(P>0.05)，但均大于滑脱组(P<0.05)(表3)。

二元Logistic回归分析结果显示，PCA增大(OR=1.40，95%CI 1.17，1.67，P<0.01)和PIA增大(OR=1.46，95%CI 1.30，1.64，P<0.01)与腰椎峡部裂显著相关(表4)。

三、讨论

腰椎峡部裂的病因较为复杂，长期应力磨损造成峡部骨质吸收，创伤所致瞬间应力增加使变薄的峡部发生断裂。在腰椎峡部裂发生发展过程中，椎弓根因长期承受应力而发生形态变化，准确了解这些变化对峡部裂患者安全置入椎弓根螺钉尤为重要。通过CT图像测量椎弓根形态学参数，能准确反映椎弓根的实际解剖形态，为椎弓根形态变化提供量化分析。本研究结果表明，腰椎峡部裂患者的L₅椎弓根相较于正常人群具有“长、宽、外展”的形态学特征;L₅椎弓根形态学变化主要发生在峡部断裂前;PCA和PIA增大是腰椎峡部裂的危险因素。

1、腰椎峡部裂患者L₅椎弓根形态学特征：

为探究L₅椎弓根的形态变化，既往学者主要通过CT图像对峡部裂患者的椎弓根进行观测分析。Choi等发现，峡部裂性腰椎滑脱患者L₅椎弓根相较于正常人群发生“长、窄、矮、外展”的形态学改变。Baker也发现，峡部裂性腰椎滑脱患者L₅椎弓根相较于正常人群明显更长。而Tang等发现，峡部裂性腰椎滑脱患者L5椎弓根相较于正常人群表现为“短、宽、矮、外展”的形态学特征。

本研究中，峡部裂组与对照组相比，PL和PSTL更长、PW更宽、PCA和PIA更大，由此得出腰椎峡部裂患者L₅椎弓根相较于正常人群具有“长、宽、外展”的形态学特征。笔者认为，本研究结果与既往研究存在差异的原因可能为：

(1)对照组选择的差异。既往研究中多选取腰椎间盘突出症患者为对照组，而笔者选择腰椎CT平扫未见明显异常的志愿者作为对照组。腰椎间盘突出会导致椎间隙高度丢失和椎体节段失稳，生物力学随之发生变化，影响椎弓根的解剖形态，作为对照组会对研究造成干扰。

(2)人种差异。不同人种，甚至同一人种不同民族的腰椎形态学参数存在差异已得到证实。既往研究对象多为高加索人群，笔者则选择成年国人作为研究对象，为我国峡部裂患者L₅椎弓根形态特征研究提供数据参考。

目前，对腰椎峡部裂发生发展过程中L₅椎弓根形态发生改变的时期仍存在争议。Tang等认为，椎弓根形态变化发生在峡部断裂前，只有峡部完整时椎弓根才会发生应力重塑现象。另有学者认为，椎弓根形态变化发生在峡部断裂后椎体进展为滑脱过程中，此期间椎弓根的体积保持不变，椎体向前滑移导致椎弓根长度增加、高度和宽度减小。

本研究中，峡部裂组PL、PSTL、PW、PCA和PIA较对照组均增大，但较滑脱组差异无统计学意义，由此得出腰椎峡部裂患者L₅椎弓根形态与正常腰椎存在明显差异，但与峡部裂性腰椎滑脱患者的差异不明显。笔者认为，L₅椎弓根形态变化主要发生在峡部断裂前，椎体进展为滑脱过程中变化不明显。椎弓根连接前方椎体和后方峡部，承受躯体重力转化的椎体前移应力和峡部传递的关节突关节的反向作用力，只有峡部完整时才可在应力传导过程中发生适应性重塑。峡部裂性腰椎滑脱存在峡部断裂，导致椎弓根和后方峡部失去完整的连接结构，椎体向前滑移的过程中椎弓根和峡部分离，此时椎弓根几乎不受关节突关节反向应力的影响，故应力重塑现象不明显。

2、L₅椎弓根形态特征相关的腰椎峡部裂危险因素：

尽管L₅椎弓根形态在峡部裂发生过程中存在应力重塑现象，但椎弓根的某些形态特征是否会增加峡部裂的发生风险，目前尚不明确。本研究中，笔者将有统计学意义的PL、PSTL、PW、PCA、PH和PIA纳入二元Logistic回归分析，结果表明，PCA和PIA增大是腰椎峡部裂的危险因素。PCA反映椎弓根横断面的外展程度，也反映与椎弓根相连的关节突关节的形态特征。

有学者认为，L_4~5和L₅~S₁节段的关节突关节间距差异较小是L₅峡部裂的危险因素。随着腰椎节段的下降，椎体两侧关节突关节的间距逐渐增大，该解剖结构可使相邻椎体上下关节突相互沿边滑动从而避免在峡部产生碰撞，而当间距增加不足时，峡部裂的发生风险增大。也有学者认为，L_4~5关节突关节更为偏向冠状位是L₅峡部裂的危险因素。随着腰椎节段的下降，关节突关节的方向逐渐由矢状位向冠状位偏移，峡部裂患者关节突关节冠状位偏移更明显，在腰椎屈伸和旋转时，更偏向冠状位的关节突关节会导致峡部承受的反向应力增加，更易导致峡部裂的发生。本研究中，腰椎峡部裂患者PCA更大，而PCA增大反映相邻节段关节突关节间距增加不足、上下关节突碰撞增加，也反映关节突关节方向更为偏向冠状位、峡部承受反向应力增大，导致峡部裂的发生风险增加。

笔者提出椎弓根形态学参数PIA的测量，可反映椎弓根和峡部的相对位置关系，为矢状面椎弓根形态提供定量描述。腰椎峡部位于上下关节突之间，上位椎体的下关节突给予峡部向前、向下的应力，下位椎体的上关节突给予峡部向后、向上的应力，腰椎屈伸运动时这种反向应力在峡部形成剪切力。

PIA增大反映腰椎曲度的增大、峡部承受的前后剪切力随之增大，也反映峡部倾斜程度的增加、上下剪切力更易作用于水平方向的峡部，导致峡部裂的发生风险增加。Kong等测量115例峡部裂性腰椎滑脱患者的椎弓根关节突关节角，测量方法为矢状面椎弓根轴线与下关节突关节间隙之间的夹角，结果表明，峡部裂性腰椎滑脱患者的椎弓根关节突关节角显著大于正常人群。本研究结果与之相似，但本研究以峡部轴线作为测量标志，相较于关节突关节间隙，峡部较少骨质增生且不易受椎体滑脱等因素的影响，具有准确反映矢状面椎弓根和峡部解剖关系的优势。本研究结果表明，峡部裂患者PIA更大，而PIA增大反映峡部承受的前后剪切力和上下剪切力均增大，更易导致峡部裂的发生。

综上所述，腰椎峡部裂患者L₅椎弓根相较于正常人群PL和PSTL更长、PW更宽、PCA和PIA更大，故具有“长、宽、外展”的形态学特征。L₅椎弓根形态学变化主要发生在峡部断裂前，且PCA和PIA增大是腰椎峡部裂的危险因素。本研究为单中心回顾性研究，仍需多中心、前瞻性研究对峡部裂患者L₅椎弓根形态变化及PCA和PIA对峡部裂的影响机制进行验证。此外，可纳入L₃、L₄等其他节段的峡部裂患者，以扩大研究结果的适用性。

文献原文：王福鑫,韩康,毛兆虎,等. 腰椎峡部裂与L₅椎弓根形态学变化的关系研究.中华创伤杂志,2024，40(04) : 350-355. DOI: 10.3760/cma.j.cn501098-20240128-00114