生物力學因素與腰背痛

0l5/s1腰椎正常組織結構的測量作為脊柱的應力中心，l5-s1面臨著巨大的垂直壓力。因此，它具有一些自身的生物力學和生理結構特征，這些特征可能與l5-s1椎間盤突出密切相關。以往的研究大多集中在腰椎整體生物力學因素與腰背痛的研究上,而針對L5/S1局部生物力學因素與單純L5/S1椎間盤突出關系的研究較少。另外,由于測量條件的限制,導致系統(tǒng)誤差較大,缺乏可信度。實驗應用專業(yè)影像軟件高精確度觀察及測量多個L5/S1生物力學指標,旨在從多角度探明L5/S1生物力學特點與單純L5/S1椎間盤突出癥發(fā)病的關系。1病例選擇和實驗方法設計:病例-對照,調查分析。時間及地點:實驗于2009-07/10在青島大學醫(yī)學院附屬醫(yī)院脊柱外科完成。對象:共納入對象124例,分為椎間盤突出癥組及對照組,62例/組。椎間盤突出癥組為2008-06/2009-07青島大學醫(yī)學院附屬醫(yī)院脊柱外科住院患者62例,男29例,女33例,年齡17~73歲,平均(41.85±12.43)歲。椎間盤突出癥組入選標準:(1)膠東半島居民。(2)無明顯腰部暴力外傷及手術史。(3)腰痛或腿痛。(4)可有間歇性跛行。(5)可有椎旁深壓痛。(6)可有直腿抬高試驗陽性。(7)可有神經系統(tǒng)定位體征。(8)CT和(或)MRI顯示與癥狀、體征相符的L5/S1椎間盤突出或游離。無腰椎滑脫。無其他節(jié)段椎間盤突出、椎管狹窄。(9)于本院攝有站立位腰椎正側位片。排除有腰部腰部暴力外傷和手術史或合并其他節(jié)段腰椎滑脫、椎間盤突出及椎管狹窄的患者。對照組為2009-01/07于在青島大學醫(yī)學院附屬醫(yī)院行健康體檢的人員,隨機抽取62名,男32名,女30名,年齡17~70歲,平均(40.81±12.58)歲。對照組入選標準:(1)膠東半島居民。(2)無腰痛或腿痛病史。(3)無明顯腰部暴力外傷及手術史。(4)攝站立位腰椎正側位片。排除有腰腿痛病史或明顯腰部暴力外傷及手術史的人員。實驗根據中華人民共和國國務院頒發(fā)的醫(yī)療機構管理條例,在調查前將實驗方案和風險告知患者及家屬,并簽署知情同意書。實驗方法:X射線檢查及指標收集:在保證有效象素的前提下,將X射線圖片同比放大8倍。同時,為避免焦距和攝片角度等因素影響,除移形椎判定外,所有參數均采用相對值。此外,為減小系統(tǒng)誤差,實驗由同一名醫(yī)師閱片并對參數進行測量,取平均值。移形椎判定標準:根據以下標準判定:(1)L5單側或雙側橫突與骶骨形成假關節(jié)。(2)L5單側或雙側橫突與骶骨融合。(3)L5/S1間存在椎間盤。采用meidcalsystems-centricityenterpriseV3.0軟件(美國GE公司)觀測L5椎體相對深度(圖1為L5椎體相對深度較小的高騎椎,圖2為L5椎體相對深度較大的深坐椎)、腰骶移行椎、L5/S1椎間盤相對高度(圖3)、腰骶角(圖4)、骶骨水平角(圖5)和骶骨垂直角(圖6)。主要觀察指標:L5椎體相對深度、腰骶移行椎、L5/S1椎間盤相對高度、腰骶角、骶骨水平角和骶骨垂直角。設計、實施、評估者:實驗由第一作者設計,實施為第一作者和第三作者,通訊作者評估,均接受過正規(guī)培訓,采用盲法評估。統(tǒng)計學分析:實驗計量資料數據以_x±s表示,應用SPSS17.0軟件對數據進行分析。兩組間性別及移行椎分布的相關數據進行正態(tài)性檢驗,采用χ2檢驗檢測兩組差異;其余指標差異性檢驗采用兩樣本t檢驗,P<0.05為差異有顯著性意義。2結果2.1在數量分析的基礎上，參與了124個主題，所有結果都被分析，沒有丟失值2.2干預椎間盤突出癥組與對照組年齡和性別的比較表1~2結果顯示,兩組年齡與性別的相關數據均成正態(tài)分布,且各年齡階段及性別差異并無顯著性意義(P>0.05)。2.3組與對照組運動椎的數量之比椎間盤突出癥組移行椎數目明顯低于對照組(P<0.01),見表3。2.4兩組間腰椎相對高度、脊柱垂直角以及sia的差異兩組間L5椎體相對高度、腰骶角(LSA)和骶骨水平角(SHA)差異有非常顯著性意義(P<0.01),兩組間椎間盤相對高度與骶骨垂直角(SIA)差異無顯著性意義(P>0.05),見表4。3討論3.1垂直壓力節(jié)段L5/S1椎間盤突出占腰椎間盤突出總發(fā)生率的46%;L5/S1是受垂直壓力最大的節(jié)段之一,同時亦是剪切應力的集中部位。在這樣的力學樞紐節(jié)段,多種生物力學因素可以對椎間盤退變與突出產生嚴重影響。3.2腰椎退行腰椎功能的影響因素實驗結果顯示椎間盤突出癥組的L5椎體相對深度明顯小于正常對照組,即“高騎椎”數目多于“深坐椎”。MacGibbon等髂嵴連線通過L5椎體的個體容易發(fā)生L5/S1的退變;而髂嵴連線通過L4椎體的上半部分的個體則更容易出現L4~5的退變。實驗結果與之一致,分析原因可能為:(1)深坐椎的橫突多與骶椎形成節(jié)或融合(46/51),嚴格限制了其活動度,且骨性結構分擔了大部分壓力和剪切力,減少了L5/S1椎間盤退變和損傷的概率。(2)深坐椎與骶椎及骨盆構成了力學集合體,使韌帶及肌肉的力矩減小,下腰部的穩(wěn)定性增強。腰骶移形椎發(fā)生率為3%~21%,但其對腰椎生物力學的影響一直存在爭議。Vergauwen等于1997年提出:腰骶移行椎本身并非腰椎退變的危險因素,但當腰椎發(fā)生退變時,大多位于移行椎以上節(jié)段。實驗結果顯示正常對照組腰骶移形椎發(fā)生率明顯高于椎間盤突出癥組,說明移形椎對L5/S1具有保護作用,降低了此節(jié)段的退變發(fā)生率及程度,但是否對以上節(jié)段有加速退變作用尚需進一步確定。腰骶移形椎多為相對位置較深的L5,其對L5/S1椎間盤的具有保護作用。椎間盤高度減低是腰椎退變的特征之一,其假體置換治療亦在臨床實踐中。但X射線腰椎側位片上椎間盤高度與及腰椎間盤突出的關系則存在著爭議。實驗采用Frobin等的測量方法,同時進行年齡和腰椎曲度的校正。研究結果顯示,椎間盤突出癥組與正常對照組L5/S1椎間盤高度無差異。分析原因可能為:(1)椎間盤突出早期椎間隙可無變化。(2)后方小關節(jié)、肌肉和韌帶等結構的支持代償作用。(3)髓核組織突出后的殘留部分及纖維組織修復可一定程度上維持椎間盤高度。(4)椎體曲度一定程度上彌補了椎間盤高度。(5)椎間盤為立體結構,不同位置高度有差異。實驗結果并不能否認椎間盤高度與腰椎間盤突出的關系,提示其意義尚待進一步研究。腰骶角、骶骨水平角及骶骨垂直角從是腰椎生物力學的重要參數,與脊柱功能和腰背痛有著密切聯系。隨著3個角度的增大,L5/S1所受的剪切力也隨之增大。但研究結果顯示椎間盤突出癥組腰骶角明顯小于正常對照組;椎間盤突出癥組骶骨水平角亦小于正常對照組;而兩組間骶骨垂直角無差別。這與預想的結果不一致,分析原因可能為:(1)疼痛引起肌肉保護性痙攣造成腰椎曲度變直,腰骶角和骶骨水平角遂減小。(2)角度的精確測量很困難,因為正常人群中這些角度變異較大,而且受姿勢及肌肉緊張度的影響很大。研究中兩組的骶骨垂直角差別無統(tǒng)計學意義,尚無合理解釋。此外,由于現實因素,關于腰骶角、骶骨水平角及骶骨垂直角在L5/S1椎間盤突出前后的變化尚無報道。這些角度的變化可能只是腰椎間盤突出的表現,而與其發(fā)病無相關性。3.3l5/s1間盤的保護作用本文調查的病例數相對較小,結果還有待于大樣本調查的進一步證實和完善。3.4臨床可借鑒的意義L5/S1區(qū)解剖結構的差異使其間的椎間盤所受垂直的壓應力及剪切力等有著很大變化,這些在其椎間盤突出癥發(fā)病