探讨骨盆入射角(PI)与退变性脊柱侧凸患者脊柱－骨盆矢状位平衡调节的关系。
采用回顾性病例对照研究方法，共纳入2008年1月—2014年12月河北医科大学第三医院脊柱外科136例退变性脊柱侧凸患者作为观察组，120例同年龄段、同性别组成的健康体检者作为对照组。依据PI的不同，将观察组和对照组分为：低PI值组(PI<45°)、中PI值组(PI 45°～60°)、高PI值组(PI>60°)。于脊柱全长侧位X线片测量C7铅垂线与S1后上角的水平距离( SVA)、胸椎后凸角(TK)、胸腰段角度(TLJ)、腰椎前凸角(LL)、PI、骶骨倾斜角(SS)、骨盆倾斜角(PT)。分别比较3组PI值受试者中观察组与对照组脊柱－骨盆矢状位参数的差异，分析观察组与对照组中脊柱－骨盆矢状位参数之间的相关性。
观察组中低、中、高PI值的受试者，分别为38例(27.9%)、50例(36.8%)、48例(35.3%)，对照组中分别为52例(43.3%)、41例(34.2%)、27例(22.5%)。在观察组中，高PI值患者相比于低PI值患者表现出较大的LL、PT、SS和较小的SVA(P值均<0.01)；与中PI值相比，低PI值SS显著降低(P<0.01)，而PT则无明显变化(P>0.05)；与中PI值相比，高PI值PT显著增大(P<0.01)，而SS则无明显变化(P>0.05)。在观察组和对照组中，PI值与骨盆参数(PT、SS)及脊柱矢状位参数(LL、TLJ)具有相关性，SS和LL之间以及SS和TLJ之间均具有相关性(P值均<0.05)；在观察组中，PT和SVA之间具有相关性(P<0.05)。在低、中、高PI值中，观察组患者相比于对照组受试者，均表现出SS减小和PT增大，TK、LL以及TLJ减小(P值均<0.01)。
在退变性脊柱侧凸患者中，骨盆对于LL减小的代偿机制因PI的不同而存在着差异，PI较大者的代偿以骨盆后倾为主，而PI较小者的代偿以骶骨水平化为主，退变性脊柱侧凸的手术矫形方案制定及术中LL重建应考虑到PI的大小。
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骨盆入射角(pelvic incidence, PI)最初由Duval-Beaupere等[1]提出，其测量结果不受体位影响，对于骨骼成熟的个体而言具有唯一性。由于PI在数值上为骨盆倾斜角和骶骨倾斜角之和，因此可作为描述骨盆形态及骶骨空间方位的指标。既往的研究证实，骨盆入射角在调节正常人群的脊柱－骨盆矢状位平衡方面具有重要作用[2,3]。骨盆入射角在脊柱畸形患者中对于矢状位平衡的调节作用，也得到了众多学者的证实[4,5]。PI对于退变性腰椎后凸所引起的矢状位失平衡发挥着调节作用，不同骨盆入射角患者骨盆对于矢状位失平衡的代偿机制存在着差异[6]。
退变性脊柱侧凸是3D空间上的脊柱畸形，轴位上椎体的旋转、冠状位及矢状位上椎体的倾斜，导致脊柱不仅表现为腰椎的侧凸畸形，还表现为腰椎前凸的减小甚至后凸形成。脊柱侧凸的进展可引起骶骨垂直化及髋关节前移，冠状位脊柱畸形对于脊柱矢状位序列及骨盆方位均产生影响[7]。矢状位序列的重建较之冠状位侧凸的矫正对于术后生活质量相关性评分(health-related quality of life scores, HRQLS)的提升更为重要[8,9]。明确退变性脊柱侧凸患者骨盆对于脊柱矢状位失衡的代偿作用，尤其是不同骨盆入射角患者的骨盆代偿机制，对于手术方案的制定及判断预后具有重要的临床意义。
本研究采用回顾性病例对照方法，通过测量并比较不同骨盆入射角的退变性脊柱侧凸患者脊柱－骨盆矢状位参数，探讨不同骨盆入射角的退变性脊柱侧凸患者骨盆对于脊柱矢状位失平衡代偿机制的差异，为退变性脊柱侧凸患者手术方案的制定及判断预后提供依据，现报道如下。
纳入标准：(1)拍摄标准脊柱全长正侧位X线片，双侧股骨头在侧位片清晰可见；(2)年龄大于50岁；(3)既往无脊柱结核、肿瘤、外伤及手术史。排除标准：(1)双下肢不等长超过1 cm；(2)既往脊柱椎体压缩骨折病史、髋关节病史、腰椎滑脱、Scheuerman病、骨盆肿瘤或骨盆术后等。2008年1月—2014年12月，河北医科大学第三医院脊柱外科经临床确诊的136例退变性脊柱侧凸患者作为观察组纳入本项研究，男19例，女117例，平均年龄(59.6±5.8)岁(51～74岁)；同期120名同年龄段健康体检者纳入本研究作为对照组，男16名，女104名，平均年龄(60.5±5.2)岁(51～72岁)。两组年龄及性别组成相匹配。
所有观察对象脊柱全长正侧位X线片均在同一放射线透视机完成，透视器与受试者距离均为2 m，侧位X线片包含颅底至双侧股骨头部分。受试者采取自然立位，髋膝关节伸展，双手置于可调扶手以保证上肢与肩关节呈30°角。影像学数据的测量在影像存储与传输系统完成。数据测量由2名脊柱外科主治医师完成，取平均值作为最终结果。侧凸Cobb角为冠状位X线片侧凸范围内上方倾斜度最大椎体上终板垂线与下方倾斜度最大椎体下终板垂线间的夹角(图1)。矢状位后凸角度为正值，脊柱－骨盆矢状位参数如下。(1)C7铅垂线与S1后上角的水平距离(sagittal vertical axias, SVA)：经C7椎体中点的铅垂线与骶骨后上角之间的水平距离，铅垂线位于骶骨后上角前方为正值；(2)胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK)：T4上终板与T12下终板垂线间的夹角；(3)胸腰段角度(thoracolumbar junction, TLJ)：T10上终板与L2下终板垂线间的夹角；(4)腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL)：L1上终板与S1上终板垂线间的夹角，其值为负数；(5)PI：S1上终板中点与双侧股骨头中点连线与S1上终板垂线所构成的角；(6)骶骨倾斜角(sacrum slop, SS)：S1上终板与水平线之间的夹角；(7)骨盆倾斜角(pelvic tilt, PT)：S1上终板中点与双侧股骨头中点连线与铅垂线之间的夹角。见图2。
依据PI值的不同，将观察组及对照组分为：低PI组(PI值<45°)、中PI组(PI值45°～60°)、高PI组(PI值>60°)[10]。分别比较不同PI组中，观察组与对照组脊柱－骨盆矢状位参数的差异。
应用SPSS 13.0统计软件对数据进行录入和分析。服从或近似服从正态分布的计量资料以
±s表示。采用独立样本t检验(方差齐性资料)或Mann-Whitney U检验(方差不齐)分析观察组与对照组脊柱－骨盆矢状位参数的差异，采用单因素方差分析比较观察组与对照组中不同PI值受试者脊柱－骨盆矢状位参数的差异。采用Pearson相关性检验分析脊柱－骨盆矢状位参数之间的相关性。以P<0.05为差异具有统计学意义。
在观察组中，低、中、高PI值的患者分别为38例(27.9%)、50例(36.8%)、48例(35.3%)，见图3；在对照组中，低、中、高PI值的受试者分别为52名(43.3%)、41名(34.2%)、27名(22.5%)，见图4。
与对照组比较，观察组的TK、LL、SS、TLJ均减小，而SVA、PT、PI及PI与LL差值(PI-LL)则增大，差异均具有统计学意义(P值均<0.01)。见表1。
观察组与对照组受试者脊柱－骨盆矢状位参数的比较(
±s)
观察组与对照组受试者脊柱－骨盆矢状位参数的比较(±s)
| 组别 | 例数 | TK(°) | TLJ (°) | LL (°) | SVA (mm) | PI (°) | PT (°) | SS (°) | PI-LL(°) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 观察组 | 136 | 20.5±3.0 | －4.0±3.4 | －33.1±3.6 | 39.8±4.3 | 58.6±5.2 | 35.3±3.1 | 22.5±3.3 | 25.3±4.7 |
| 对照组 | 120 | 27.7±3.4 | 17.9±2.1 | －41.6±5.8 | 11.9±1.4 | 51.2±5.6 | 21.1±2.4 | 30.1±3.5 | 11.1±3.4 |
| 统计值 | － | t＝12.742 | u＝7.944 | u＝5.880 | u＝6.271 | t＝11.796 | u＝12.833 | t＝13.017 | u＝13.248 |
| P值 | － | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 |
注：TK：胸椎后凸角；TLJ：胸腰段角度；LL：腰椎前凸角；SVA：C7铅垂线与S1后上角的水平距离；PI：骨盆入射角；PT：骨盆倾斜角；SS：骶骨倾斜角；PI-LL：PI与LL间差值
在对照组中，低、中、高PI值者的TK、TLJ、SVA差异均无统计学意义(P值均>0.05)，而LL、PT、SS则依次增大，且差异均有统计学意义(P值均<0.01)。见表2。在观察组中，低、中、高PI值者的TK差异均无统计学意义(P值均>0.05)；而TLJ、LL、PT、SS依次增大，SVA依次降低，差异均有统计学意义(P值均<0.01)。见表3。
对照组中不同PI值受试者脊柱－骨盆矢状位参数的比较(
±s)
对照组中不同PI值受试者脊柱－骨盆矢状位参数的比较(±s)
| PI值 | 例数 | TK (°) | TLJ (°) | LL (°) | SVA(mm) | PT (°) | SS (°) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 低 | 52 | 26.4±3.0 | 16.4±1.8 | －34.4±3.6 | 12.6±1.8 | 17.9±2.3 | 23.7±3.5 |
| 中 | 41 | 28.3±2.7 | 18.6±2.5 | －43.9±5.1a | 11.9±1.0 | 20.4±3.0a | 31.7±4.1a |
| 高 | 27 | 29.3±2.8 | 19.9±2.2 | －51.8±5.7ab | 10.4±1.1 | 28.3±4.8ab | 39.4±4.3ab |
| F值 | － | 0.578 | 2.318 | 25.329 | 0.362 | 27.942 | 25.991 |
| P值 | － | >0.05 | >0.05 | <0.01 | >0.05 | <0.01 | <0.01 |
注：PI：骨盆入射角；低：PI值<45°；中：PI值45°～60°；高：PI值>60°；TK：胸椎后凸角；TLJ：胸腰段角度；LL：腰椎前凸角；SVA：C7铅垂线与S1后上角的水平距离；PT：骨盆倾斜角；SS：骶骨倾斜角；SNK-q检验：与低PI值比较aP<0.01，与中PI值比较bP<0.01
观察组中不同PI值患者脊柱－骨盆矢状位参数的比较(
±s)
观察组中不同PI值患者脊柱－骨盆矢状位参数的比较(±s)
| PI值 | 例数 | TK (°) | TLJ (°) | LL (°) | SVA(mm) | PT (°) | SS (°) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 低 | 38 | 18.4±2.3 | 8.5±1.1 | －24.8±2.4 | 52.4±5.1 | 27.9±2.3 | 14.7±2.5 |
| 中 | 50 | 20.6±3.2 | －4.6±0.9a | －32.2±4.6a | 38.9±4.0a | 29.4±3.9a | 24.8±3.1a |
| 高 | 48 | 22.1±3.1 | －13.4±2.7ab | －40.7±3.8ab | 30.7±4.6ab | 47.3±5.2ab | 26.4±3.3ab |
| F值 | － | 2.932 | 24.751 | 26.906 | 35.874 | 30.537 | 32.037 |
| P值 | － | >0.05 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 |
注：PI：骨盆入射角；低：PI值<45°；中：PI值45°～60°；高：PI值>60°；TK：胸椎后凸角；TLJ：胸腰段角度；LL：腰椎前凸角；SVA：C7铅垂线与S1后上角的水平距离；PT：骨盆倾斜角；SS：骶骨倾斜角；SNK-q检验：与低PI值比较aP<0.01，与中PI值比较bP<0.01
在观察组和对照组中，PI值与骨盆参数(PT、SS)及脊柱矢状位参数(LL、TLJ)具有相关性；在观察组和对照组中，SS和LL之间以及SS和TLJ之间均具有相关性；在观察组中，PT和SVA之间具有相关性(表4)。
观察组和对照组受试者脊柱－骨盆矢状位参数之间的相关性
观察组和对照组受试者脊柱－骨盆矢状位参数之间的相关性
| 参数 | 观察组 | 对照组 | ||
|---|---|---|---|---|
| 相关系数 | P值 | 相关系数 | P值 | |
| PI-SS | 0.549 | <0.01 | 0.775 | <0.01 |
| PI-PT | 0.510 | <0.01 | 0.812 | <0.01 |
| PI-LL | 0.462 | <0.01 | 0.413 | <0.05 |
| PI-TLJ | 0.427 | <0.01 | 0.371 | <0.05 |
| PI-TK | 0.211 | >0.05 | 0.158 | >0.05 |
| PI-SVA | － 0.292 | >0.05 | － 0.189 | >0.05 |
| SS-LL | － 0.510 | <0.01 | － 0.714 | <0.01 |
| SS-TLJ | － 0.403 | <0.01 | － 0.357 | <0.05 |
| SS-TK | 0.259 | >0.05 | 0.212 | >0.05 |
| SS-PT | － 0.230 | >0.05 | － 0.387 | <0.05 |
| SS-SVA | － 0.238 | >0.05 | － 0.218 | >0.05 |
| PT-LL | 0.277 | >0.05 | 0.274 | >0.05 |
| PT-TK | 0.135 | >0.05 | 0.203 | >0.05 |
| PT-SVA | － 0.485 | <0.01 | 0.136 | >0.05 |
| LL-TK | － 0.179 | >0.05 | － 0.427 | <0.01 |
| LL-SVA | － 0.288 | >0.05 | － 0.252 | >0.05 |
| TK-SVA | 0.157 | >0.05 | 0.132 | >0.05 |
注：PI：骨盆入射角；SS：骶骨倾斜角；PT：骨盆倾斜角；LL：腰椎前凸角；TLJ：胸腰段角度；TK：胸椎后凸角；SVA：C7铅垂线与S1后上角的水平距离
在低、中、高PI值受试者中，观察组与对照组之间脊柱－骨盆矢状位参数存在着差异；与对照组相比，观察组SS、TK、LL以及TLJ减小，SVA和PT增大(P值均<0.01)。见表5。
不同PI值受试者中观察组和对照组脊柱－骨盆矢状位参数的比较(
±s)
不同PI值受试者中观察组和对照组脊柱－骨盆矢状位参数的比较(±s)
| 组别 | 例数 | TK (°) | TLJ (°) | LL (°) | SVA(mm) | PT (°) | SS (°) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 低PI值 | ||||||||
| 观察组 | 38 | 18.4±2.3 | 8.5±1.1 | －24.8±2.4 | 52.4±5.1 | 27.9±2.3 | 14.7±2.5 | |
| 对照组 | 52 | 26.4±3.0 | 16.4±1.8 | －34.4±3.6 | 12.6±1.8 | 17.9±2.3 | 23.7±3.5 | |
| t值 | － | －2.768 | －3.481 | －4.477 | －4.515 | －3.979 | －4.160 | |
| P值 | － | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | |
| 中PI值 | ||||||||
| 观察组 | 50 | 20.6±3.2 | －4.6±0.9 | －32.2±4.6 | 38.9±4.0 | 29.4±3.9 | 24.8±3.1 | |
| 对照组 | 41 | 28.3±2.7 | 18.6±2.5 | －43.9±5.1 | 11.9±1.0 | 20.4±3.0 | 31.7±4.1 | |
| t值 | － | －5.454 | －3.165 | －5.218 | －5.685 | 5.568 | 5.238 | |
| P值 | － | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | |
| 高PI值 | ||||||||
| 观察组 | 48 | 22.1±3.1 | －13.4±2.7 | －40.7±3.8 | 30.7±4.6 | 47.3±5.2 | 26.4±3.3 | |
| 对照组 | 27 | 29.3±2.8 | 19.9±2.2 | －51.8±5.7 | 10.4±1.1 | 28.3±4.8 | 39.4±4.3 | |
| t值 | － | －2.494 | －3.153 | －3.188 | －5.042 | －5.889 | －4.848 | |
| P值 | － | <0.05 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | |
注：PI：骨盆入射角；TK：胸椎后凸角；TLJ：胸腰段角度；LL：腰椎前凸角；SVA：C7铅垂线与S1后上角的水平距离；PT：骨盆倾斜角；SS：骶骨倾斜角
本组研究结果显示，对于正常对照组，PI与腰椎前凸角之间存在相关性，高PI值常伴随着长而曲度较大的腰椎前凸角，低PI值常伴随着短而曲度较小的腰椎前凸角，腰椎前凸角度的大小与骨盆形态及空间方位相适应，与文献中所报道正常受试者的矢状位参数特点相一致[10]。在退变性脊柱侧凸患者中，高PI值常伴随着较大的腰椎前凸角及轻度前凸的胸腰段角度，低PI值常伴随着较小的腰椎前凸角及轻度后凸的胸腰段角度；侧凸角与腰椎前凸角之间呈负相关关系，腰椎前凸角与骶骨倾斜角之间呈负相关关系；冠状位侧凸的进展伴随着矢状位腰椎前凸角度的减小，退变性脊柱侧凸患者的腰椎前凸角显著小于正常体检者亦证实了上述特点。Berthonnaud等[11]提出了从头部至骨盆的"铰链连接"概念，即在上述解剖范围内任一部位的外形及方位改变必然会引起邻近节段的适应性变化(reciprocal changes, RC)，从而维持躯体的稳定以实现自身最小的能量耗损。当腰椎前凸减小引起脊柱出现前向失衡趋势时，骨盆绕着股骨头发生后倾改变而发挥代偿作用，表现为骶骨倾斜角减小(骶骨平台水平化)以及骨盆倾斜角增大(骨盆后倾)。骨盆入射角越大，则骨盆的代偿能力越强[6]。
本研究中，尽管不同PI值的退变性脊柱侧凸患者与正常对照者相比，均表现为骶骨倾斜角减小和骨盆倾斜角增大，但是不同PI值退变性脊柱侧凸患者的骨盆参数变化并非一致。低PI组骶骨倾斜角显著小于中PI组(P<0.05)，骨盆倾斜角与中PI组之间差异无统计学意义(P>0.05)，提示在低PI值的退变性脊柱侧凸患者中，骶骨平台水平化对于腰椎前凸角度减小的代偿发挥主导作用，而骨盆后倾的代偿作用并不显著。低PI值患者的LL小于中PI值患者，虽然骨盆代偿及胸腰段角度表现为轻度后凸以维持脊柱－骨盆的矢状位平衡，其SVA仍大于中PI值患者。高PI组骨盆倾斜角显著大于中PI组(P<0.05)，骶骨倾斜角与中PI组之间差异无统计学意义(P>0.05)，提示在高PI值的退变性脊柱侧凸患者中，尽管骨盆后倾的代偿作用在一定范围内维持了脊柱－骨盆的矢状位平衡，但骶骨平台水平化对于腰椎前凸角度减小的代偿能力是不足的。高PI值患者LL大于中PI值患者，胸腰段角度表现为轻度的前凸，高PI值对应的骨盆代偿能力使得SVA仍保持在良好的平衡水平。由此可见，退变性脊柱侧凸患者骨盆对于脊柱矢状位平衡的代偿机制因PI值的不同而存在着差异。
退变性脊柱侧凸组的平均骨盆入射角高于正常体检组，骨盆入射角与腰椎前凸角差值显著大于正常体检组的差值，较大的骨盆入射角可能是退变性脊柱侧凸发生的危险因素。对于接受脊柱矫形手术的患者而言，术后脊柱－骨盆矢状位参数匹配不良，可引起矫形效果不理想或导致医源性平背畸形，矢状位序列的重建比冠状位侧凸矫正具有更重要的临床意义[12,13]。退变性脊柱侧凸组中骨盆入射角与腰椎前凸角之间存在相关性，当退变性脊柱侧凸患者临床症状典型而需要手术矫形时，术中腰椎前凸角的恢复应该参照骨盆入射角所对应的理想腰椎曲度。低PI值退变性脊柱侧凸患者骨盆代偿以骶骨倾斜角减小为主，腰椎前凸角与骶骨倾斜角之间存在着相关性，因此术中腰椎前凸的重建理论上即可解除骶骨平台水平化的代偿性改变。
在高PI值退变性脊柱侧凸患者中，骨盆对于腰椎前凸角度减小的代偿以骨盆倾斜角的增大为主，但腰椎前凸角与骨盆倾斜角之间并无相关性，单纯通过恢复腰椎前凸角度无法解除骨盆的代偿性改变。在退变性脊柱侧凸患者中，PT与SVA之间存在相关性，骨盆后倾对腰椎前凸角度减小的代偿机制可有效避免脊柱－骨盆矢状位失平衡的发生[14,15]；当骨盆后倾的代偿能力不足或者超过自身最大代偿能力时，脊柱矢状位失平衡的发生则不可避免，常表现为躯干前倾及脊柱矢状位的前向失平衡。高PI值退变性脊柱侧凸患者的SVA小于低PI值患者，一方面与高PI值组的骨盆倾斜角较大，骨盆后倾的代偿能力较强有关；另一方面与腰椎前凸减小引起的胸腰段角度代偿性变化有关。生理状态下胸腰段角度为中立位或轻度后凸(0°～20°)，当腰椎前凸角减小导致脊柱矢状位出现前向失平衡趋势时，依据"铰链连接"理论，可引起胸腰段后凸减小或前凸形成，从而避免SVA进一步增大。因此，对于高PI值的退变性脊柱侧凸患者而言，术中单纯重建腰椎前凸角而忽视对胸腰段前凸的矫正，脊柱矢状位平衡恢复及骨盆代偿作用的解除往往难以实现。
综上所述，本研究采用回顾性病例对照研究，按照严格的纳入和排除标准，选取年龄和性别组成匹配的退变性脊柱侧凸患者和正常体检者作为研究对象，通过分析两组资料的脊柱－骨盆矢状位参数特点，证实在退变性脊柱侧凸患者中，骨盆对于腰椎前凸角度减小的代偿机制因骨盆入射角的不同而存在着差异，骨盆入射角较大者的代偿以骨盆后倾为主，而骨盆入射角较小者的代偿以骶骨水平化为主，退变性脊柱侧凸的手术矫形方案制定及术中腰椎前凸角度重建应考虑到骨盆入射角的大小。本研究的不足之处在于：(1)受试者均来自河北医科大学第三医院，为单中心病例对照研究，且病例数相对有限，病例的选择上可能存在偏倚，对于研究结论的可靠性可能会造成一定的影响，有待于多中心大样本的病例观察；(2)受试者均为华北地区汉族人，且未考虑到身高和体重因素，即BMI的影响，所得出结论是否适用于不同种族、不同地域人群，有待于进一步的研究。
