退变性腰椎侧凸后路长节段固定融合术后冠状面失平衡的危险因素分析

Abstract

Objective

To explore the risk factors of coronal imbalance after posterior long-level fixation and fusion for degenerative lumbar scoliosis.

Methods

Retrospectivly analyzed the clinical records of 41 patients with degenerative lumbar scoliosis who had received posterior long-level fixation and fusion with selective transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF) accompanied by Ponte osteotomy between August 2011 and July 2016. Patients were divided into imbalance group (group A, 11 cases) and balance group (group B, 30 cases) according to state of coronal imbalance measured at last follow-up. The radiographic parameters at preoperation and last follow-up were measured, and the variance of preoperative and last follow-up parameters were calculated. The radiographic parameters included coronal Cobb angle, coronal balance distance (CBD), apical vertebral translation (AVT), apical vertebral rotation (AVR), Cobb angle of lumbar sacral curve (LSC), and L₅ tilt angle (L₅TA). Univariate analysis was performed for the factors including gender, age, preoperative T value of bone mineral density, number of instrumented vertebra, upper and lower instrumented vertebra, segments of TLIF, decompression, and Ponte osteotomy, as well as the continuous variables of preoperative imaging parameters with significant difference were converted into two-category variables, obtained the influence factors of postoperative coronal imbalance. Multivariate logistic regression analysis was performed to verify the risk factors from the preliminary screened influence factors and the variance of imaging parameters with significant difference between the two groups.

Results

The follow-up time of groups A and B was (3.76±1.02) years and (3.56±1.03) years respectively, there was no significant difference between the two groups (t=0.547, P=0.587). The coronal Cobb angle, AVT, LSC Cobb angle, and L₅TA in group A were significantly higher than those in group B before operation (P<0.05), and all the imaging parameters in group A were significantly higher than those in group B at last follow-up (P<0.05). There was no significant difference between the two groups in parameters including the variance of coronal Cobb angle, AVT, and LSC Cobb angle before and after operation (P>0.05), and there were significant differences between the two groups in parameters including the variance of CBD, L₅TA, and AVR (P<0.05). Univariate analysis showed that preoperative L₅TA was the influencing factor of postoperative coronal imbalance (P<0.05). Multivariate logistic regression analysis showed that preoperative L₅TA≥15° was an independent risk factor of postoperative coronal imbalance, and variance of pre- and post-operative AVR was a protective factor.

Conclusion

Preoperative L₅TA≥15° is an independent risk factor for coronal imbalance in patients with degenerative lumbar scoliosis after posterior long-level fixation and fusion.

退变性脊柱侧凸多见于胸腰段和腰段，患者年龄一般≥50 岁，发病率呈现上升趋势^[1]。对于经保守治疗无效的患者，手术治疗是改善生活质量的有效治疗方法之一^[2]。后路畸形矫正长节段固定融合术是治疗这类疾病的重要方法^[3-4]，手术并发症是影响患者疗效的重要因素^[5]。影像学上冠状面和矢状面失平衡是这类手术的重要并发症，矢状面失平衡与生活质量差密切相关^[6-7]，冠状面失平衡与外观满意度低和腰背痛相关^[8]。术后冠状面失平衡可继发内固定失败，需要行翻修手术^[9]，如何降低冠状面失平衡发生率具有重要意义。既往对矢状面失平衡危险因素的研究较深入，对冠状面失平衡的危险因素虽有少量文献报道，但尚不十分明确^[10]。本研究旨在探讨退变性腰椎侧凸患者行后路选择性经腰椎间孔椎体间融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）结合 Ponte 截骨矫形长节段固定术后发生冠状面失平衡的危险因素，为有效预防术后冠状面失平衡提供参考依据。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 患者选择标准

纳入标准：① 年龄≥50 岁；② 退变性腰椎侧后凸畸形，经 1 年以上保守治疗效果不理想，腰腿痛或间歇性跛行症状严重影响患者生活，行单纯后路 TLIF 结合 Ponte 截骨矫形固定融合手术，且固定节段超过上下端椎；③ 采用全椎弓根钉内固定系统；④ 随访时间>24 个月。排除标准：① 合并脊柱创伤、肿瘤、感染、结核及翻修者；② 先天性脊柱畸形、神经肌肉型脊柱畸形、强直性脊柱炎等患者；③ 由代谢性、营养性或内分泌原因引起的脊柱侧凸畸形患者；④ 失访和资料不全者。2011 年 8 月—2016 年 7 月共 41 例患者符合选择标准纳入研究。本研究获陆军军医大学第二附属医院医学伦理委员会批准，患者均知情同意。

1.2. 一般资料

本组男 15 例，女 26 例；年龄 50～78 岁，平均 63 岁。术前冠状面侧凸 Cobb 角为–26.75～63.92°，平均 28.25°。骨密度检查 T 值为–4.80～0.93，平均–1.98；其中骨质疏松 5 例，重度骨质疏松 11 例。合并糖尿病 4 例，高血压 7 例，冠心病 1 例。

1.3. 手术方法

依据患者临床症状及影像学资料，对合并椎管狭窄和椎间盘突出节段，采用经椎间孔椎管减压、椎间用减压区颗粒状自体骨混合异体皮松质骨粒（山西奥瑞生物材料有限公司）植骨、椎间融合器支撑融合治疗。本组固定节段 5～11 个，平均 7 个。固定节段达到或超过腰椎主弯上下端椎，上端固定椎选择中立、水平、稳定椎，下端固定椎选择 L₅ 或 S₁；L₅ 椎体存在明显滑移、倾斜或 L₅、S₁ 节段不稳以及 L₅、S₁ 节段需要减压的患者，选择 S₁ 为远端固定椎。本组上端固定椎位于 T₇～T₁₀ 22 例、T₁₁～L₂ 19 例，下端固定椎位于 L₅ 25 例、S₁ 16 例，无固定至骨盆的患者。椎间孔减压节段常规行双侧 Ponte 截骨，针对侧弯比较僵硬的患者（本组 24 例）加行 1～2 个节段的 Ponte 截骨，充分松解后通过前置椎间融合器、顶椎去旋转、纠正椎体侧方滑移，尽量增加腰椎前凸，纠正冠状面畸形，维持或恢复患者冠状面和矢状面平衡。所有患者均备用自体血回输。

1.4. 影像学检测

所有患者术前及末次随访时摄标准站立位脊柱全长正侧位 X 线片，2 名医师使用 Surgimap 软件在线测量，测量结果取平均值。测量参数包括：① 冠状面 Cobb 角：侧凸上端椎上终板与下端椎下终板夹角；② 冠状面平衡距离（coronal balance distance，CBD）：C₇ 铅垂线（C₇ plumb line，C₇PL）与骶骨中垂线（center sacral vertical line，CSVL）的相对距离^[10]，C₇PL 位于 CSVL 左侧为负值，位于 CSVL 右侧为正值；③ 顶椎偏距（apical vertebra translation，AVT）：侧弯顶椎（或椎间盘）的中点至 CSVL 的水平距离，顶椎偏向 CSVL 左侧为负值，偏向右侧为正值；④ 顶椎旋转（apical vertebra rotation，AVR）：采用 Nash-Moe 法^[11]，通过观察和测量正位 X 线片中椎体凸侧和凹侧椎弓根的位置变化来评估椎体的旋转程度，分为 0～4 共 5 个等级；⑤ 腰骶弯（lumbar sacral curve，LSC）Cobb 角：退变性腰椎侧凸下端椎常位于 L₄ 椎体，测量腰椎侧凸下端 L₄ 上终板与 S₁ 水平线之间的夹角；⑥L₅ 倾斜角（L₅ tilt angle，L₅TA）：L₅ 上终板与 S₁ 水平线夹角，测量时若骶骨倾斜旋转难以测量，则选择髋臼上缘线^[12]作为骶骨水平线。并计算手术前后各指标的变化值。

1.5. 统计学方法

采用 SPSS24.0 统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本 t 检验或秩和检验，组内术前和末次随访参数间比较采用配对样本 t 检验；计数资料组间比较采用 χ² 检验或 Fisher 确切概率法。

根据末次随访时 CBD 为依据（CBD>3 cm 判定为冠状面失平衡，CBD≤3 cm 判定为冠状面平衡）^[10]，将患者分为冠状面失平衡组（A 组）和冠状面平衡组（B 组）。对两组患者性别、年龄、术前骨密度 T 值、固定椎体数、上端固定椎、下端固定椎和 TLIF 椎间融合器植入节段数、减压节段数、Ponte 截骨节段数，以及将术前有统计学意义的连续变量，通过受试者工作特征（ROC）曲线拐点法确定界值，转换为二分类变量，进行单因素分析，初步筛选术后冠状面失平衡的影响因素；将上述初步筛选的影响因素和组间有统计学意义的手术前后影像学参数变化值采用多因素 logistic 回归分析，筛选独立危险因素。检验水准取双侧 α=0.05。

2. 结果

根据 CBD 大小，本组术前冠状面失平衡 6 例（14.63%）；末次随访时冠状面失平衡 11 例（26.83%，A 组），冠状面平衡 30 例（73.17%，B 组）。A、B 组随访时间分别为（3.76±1.02）年和（3.56±1.03）年，比较差异无统计学意义（t=0.547，P=0.587）。A 组患者术前冠状面 Cobb 角、AVT、LSC Cobb 角、L₅TA 显著大于 B 组，差异有统计学意义（P<0.05）；末次随访时，A 组各影像学参数均显著大于 B 组，差异有统计学意义（P<0.05）。手术前后冠状面 Cobb 角、AVT、LSC Cobb 角变化值两组间比较差异无统计学意义（P>0.05），CBD、L₅TA 和 AVR 变化值两组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表 1。

表 1.

Comparison of radiographic parameters between the two groups at pre- and post-operation ( )

两组患者手术前后各影像学参数比较（ ）

组别 Group	例数 n	冠状面 Cobb 角（°） Coronal Cobb angle (°)					CBD（cm）
		术前 Preoperative	末次随访 Last follow-up	统计值 Statistic	变化值 Change		术前 Preoperative	末次随访 Last follow-up	统计值 Statistic	变化值 Change
A	11	36.30±13.48	12.72±9.32	t=5.318 P=0.000	–23.58±14.71		1.17±1.04	4.49±2.08	t=–3.826 P= 0.003	3.32±2.88
B	30	25.29±14.26	6.33±3.70	t=7.495 P=0.000	–18.97±13.86		1.50±1.46	1.03±0.88	t= 1.534 P= 0.136	–0.47±1.66
统计值 Statistic		Z=–2.266 P= 0.023	t=–2.211 P= 0.049		Z=–0.647 P= 0.517		Z=–0.412 P= 0.680	Z=–4.855 P= 0.000		Z=–4.119 P= 0.000
组别 Group	例数 n	AVT (mm)					LSC Cobb 角（°） LSC Cobb angle (°)
		术前 Preoperative	末次随访 Last follow-up	统计值 Statistic	变化值 Change		术前 Preoperative	末次随访 Last follow-up	统计值 Statistic	变化值 Change
A	11	40.27±17.44	27.09±11.05	t=3.534 P=0.005	13.18±12.37		22.88±7.59	12.28±6.82	t=4.536 P=0.001	10.60±7.75
B	30	26.87±15.94	11.09± 5.31	t=7.023 P=0.000	15.78±12.31		14.32±8.72	6.15±4.12	t=7.152 P=0.000	8.17±6.25
统计值 Statistic		Z=–2.383 P= 0.017	t=–4.612 P= 0.001		Z=–0.530 P= 0.596		t=–2.879 P= 0.006	t=–3.510 P= 0.001		Z=–0.736 P= 0.462
组别 Group	例数 n	L5TA （°）					AVR
		术前 Preoperative	末次随访 Last follow-up	统计值 Statistic	变化值 Change		术前 Preoperative	末次随访 Last follow-up	统计值 Statistic	变化值 Change
A	11	16.73±8.34	7.64±4.52	t=–0.496 P= 0.630	9.09±7.83		2.55±0.69	2.18±0.60	t=2.390 P=0.038	0.36±0.51
B	30	8.86±4.46	4.06±2.92	t=–0.684 P= 0.499	4.79±4.29		2.10±0.72	0.93±0.69	t=9.379 P=0.000	1.27±0.74
统计值 Statistic		t=2.979 P=0.011	t=2.982 P=0.005		t=2.249 P=0.030		Z=–1.128 P= 0.259	Z=–4.194 P= 0.000		Z=–3.318 P= 0.001

单因素分析显示，术前 L₅TA 是术后冠状面失平衡的影响因素（P<0.05）。见表 2。将术前 L₅TA、手术前后 L₅TA 变化值和 AVR 变化值进行 logistic 回归分析结果显示，术前 L₅TA≥15° 是术后冠状面失平衡发生的独立危险因素，手术前后 AVR 变化值是冠状面失平衡的保护因素。见表 3。

表 2.

Univariate analysis of influencing factors of postoperative coronal imbalance

术后冠状位失平衡影响因素的单因素分析

变量 Variable	例数 n	A 组（n=11） Group A (n=11)	B 组（n=30） Group B (n=30)	统计值 Statistic
性别
男	15	3	12	χ2= 0.147
女	26	8	18	P= 0.701
年龄（岁）		60.18±5.62	64.07±8.81	t=–1.358 P= 0.182
骨密度 T 值		2.23±0.77	–1.87±1.29	t=–0.677 P= 0.506
固定椎体数		7.55±1.97	6.83±2.12	t=–0.971 P= 0.338
上端固定椎
T7～T10	22	7	15	χ2= 0.602
T11～L2	19	4	15	P= 0.438
下端固定椎
L5	25	8	17	χ2= 0.328
S1	16	3	13	P= 0.567
TLIF 椎间融合器植入节段数		2.14±0.69	2.53±0.62	Z=–1.257 P= 0.209
减压节段数		2.00±0.82	2.10±0.94	Z=–0.297 P= 0.766
Ponte 截骨节段数		3.71±1.11	3.65±0.82	Z=–0.422 P= 0.673
术前冠状面 Cobb 角（°）
≥30	22	4	18	χ2= 1.828
<30	19	7	12	P= 0.179
术前 AVT（cm）
≥3	18	7	11	χ2= 1.408
<3	23	4	19	P= 0.235
术前 LSC Cobb 角（°）
≥15	21	9	12	χ2= 3.101
<15	20	2	18	P= 0.078
术前 L5TA（°）
≥15	9	6	3	χ2= 6.903
<15	32	5	27	P= 0.009

表 3.

logistic regression analysis of risk factors for coronal imbalance

冠状面失平衡危险因素的 logistic 回归分析

变量 variable	B	标准误 Standard error	Wald χ2	P 值 P value	OR
术前 L5TA≥15°	3.017	1.233	5.984	0.014	20.431
AVR 变化值	–2.309	0.861	7.193	0.007	0.099

3. 讨论

冠状面失平衡通常由 CBD 是否高于临界值来判断，文献中依据研究目的不同采用 3 cm 或 5 cm 作为临界值^[10]。Ploumis 等^[13]报道的一组成人脊柱畸形患者，以 4 cm 作为临界值评估冠状面是否平衡，54 例患者术前冠状面失平衡 11 例，末次随访时（随访时间 2～5 年）冠状面失平衡 18 例，其中 8 例为术前无失平衡患者进展而来。邱勇等^[10]和 Bao 等^[14]以 3 cm 为临界值定义冠状面失平衡，并将冠状面失平衡分为 A、B、C 三型，以 CSVL 为参照，A 型平衡良好，B 型 C₇ 向主弯的凹侧偏移，C 型 C₇ 向主弯的凸侧偏移，并建议 C 型患者先行 L₄ 椎体或 L_4、5 椎间盘水平的三柱截骨，恢复冠状面平衡后再行主弯的矫正。本组以 3 cm 作为临界值评估冠状面是否失平衡，以 CBD>3 cm 判断为冠状面失平衡；41 例患者中，术前 6 例存在冠状面失平衡，术后失平衡恢复至平衡状态 5 例，1 例失平衡患者的平衡状态改善，术后新发冠状面失平衡 10 例，至末次随访时共 11 例冠状面失平衡。文献中指出三柱截骨和不恰当的上、下固定端椎的选择，是发生冠状面失平衡的危险因素；本组无三柱截骨患者，全部使用选择性 TILF 结合 Ponte 截骨达到松解和矫形目的，上端固定椎选择下胸椎或上腰椎，下端固定椎选择 L₅ 或 S₁。通过单因素分析显示，不同上、下固定端椎发生冠状面失平衡患者数比较差异无统计学意义，也未发现与患者性别、年龄、骨密度和手术方式相关的冠状面失平衡影响因素。

冠状面失平衡在临床可表现为骨盆倾斜，坐位和站立位的不平衡，研究认为冠状位失平衡可以引起腰椎轴性疼痛，导致生活质量降低，增加内固定失败风险^[10]。本研究发现末次随访时 AVT、AVR、L₅TA、LSC Cobb 角、冠状面 Cobb 角两组间比较差异均有统计学意义，提示冠状面平衡组畸形参数矫正优于失平衡组。logistic 回归分析提示，术前 L₅TA≥15° 是术后冠状面失平衡的独立危险因素，AVR 变化值作为保护因素提示顶椎的旋转矫正有利于冠状面失平衡的纠正。术前 L₅TA 越大，术后发生冠状面失平衡的风险越高；AVT 越大提示主弯重心越偏离中线。本组均为长节段固定，远近端未固定节段对冠状面失平衡的代偿能力有限，当存在上述危险因素时，L₅ 倾斜致腰椎底座不平，术后 AVT 越大，则主弯的重心难以向 CSVL 中线恢复，近端无代偿弯或代偿弯和 L₅ 倾斜二者不能相互补偿，则冠状面失平衡将会发生。

随访过程新发的 10 例冠状面失平衡患者中，7 例在术后 1 个月内即出现冠状面失平衡，其中 4 例术前 L₅TA>20°，3 例术前 L₅TA >10°，7 例均为达到或超过 8 个椎体的固定，长节段固定近端代偿能力弱。3 例 L ₅TA>20° 的患者下端固定椎选择在 S₁，其余患者下端固定椎选择在 L₅。下端固定椎选择在 L₅ 对 L₅TA 无纠正作用，即使选择 S₁ 作为下端固定椎，L₅TA 得不到合理有效纠正亦会增加冠状面失平衡发生的风险。所以，下端固定椎选择不合理、术前 L₅TA 过大，手术未能合理有效地纠正 L₅TA 以恢复底座水平和过长节段固定，可能是这 7 例患者术后发生冠状面失平衡的重要因素。3 例患者在术后 1 个月内冠状面平衡，超过 2 年的随访过程中逐渐出现冠状面失平衡；3 例中 1 例包括 8 个椎体的固定，2 例包括 5 个椎体的固定，可能与长节段固定后交界区应力增加，加速邻近节段退变，畸形进展导致冠状面失平衡有关。

退变性脊柱侧凸患者椎间盘侧屈幅度小，较特发性脊柱侧凸冠状面代偿能力低，L₅TA 对冠状面平衡影响大，在纠正退变性腰椎侧凸冠状面失平衡术前需要充分考虑 L₅TA 的纠正，以恢复腰椎底座水平。文献在讨论成人特发性侧凸远端融合椎选择时明确提出，L₅ 存在起飞状倾斜时是融合 L₅、S₁ 节段的适应证^[15]，L₅TA 越大，腰椎底座倾斜越严重，术后出现冠状面失平衡风险越高，将加速 L₅、S₁ 节段的退变，所以在退变性腰椎侧凸合并 L₅ 椎体倾斜时，建议将融合节段延伸至骶骨。长节段固定远端应力集中，内固定失败机会大，文献报道远端固定椎若选择 S₁，骨盆固定有助于降低远端内固定失败，可将内固定延伸至髂骨^[16]，且髂骨固定较单纯的 S₁ 固定对 L₅ 倾斜纠正能力更强，但由于髂骨翼螺钉切迹高，局部疼痛难以避免，目前更多的 S₂ 髂骨螺钉正在被使用^[17-20]。

综上述，术前 L₅TA≥15° 是退变性腰椎侧凸后路长节段固定融合术后发生冠状面失平衡的独立危险因素。术前 L₅TA 越大，腰椎底座偏斜致使躯干重心偏移，发生冠状面失平衡的风险越高。所以良好的术前冠状面平衡计划应包括腰椎底座的水平化。但本研究是一项回顾性研究，样本量少，随访时间不统一，有待加强随访和更大样本量的多中心研究明确上述结论。