生物力學(xué)因素與腰背痛

0l5/s1腰椎正常組織結(jié)構(gòu)的測量作為脊柱的應(yīng)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(xué)和生理結(jié)構(gòu)特征，這些特征可能與l5-s1椎間盤突出密切相關(guān)。以往的研究大多集中在腰椎整體生物力學(xué)因素與腰背痛的研究上,而針對(duì)L5/S1局部生物力學(xué)因素與單純L5/S1椎間盤突出關(guān)系的研究較少。另外,由于測量條件的限制,導(dǎo)致系統(tǒng)誤差較大,缺乏可信度。實(shí)驗(yàn)應(yīng)用專業(yè)影像軟件高精確度觀察及測量多個(gè)L5/S1生物力學(xué)指標(biāo),旨在從多角度探明L5/S1生物力學(xué)特點(diǎn)與單純L5/S1椎間盤突出癥發(fā)病的關(guān)系。1病例選擇和實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì):病例-對(duì)照,調(diào)查分析。時(shí)間及地點(diǎn):實(shí)驗(yàn)于2009-07/10在青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院脊柱外科完成。對(duì)象:共納入對(duì)象124例,分為椎間盤突出癥組及對(duì)照組,62例/組。椎間盤突出癥組為2008-06/2009-07青島大學(xué)醫(yī)學(xué)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(biāo)準(zhǔn):(1)膠東半島居民。(2)無明顯腰部暴力外傷及手術(shù)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(yàn)陽性。(7)可有神經(jīng)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(cè)位片。排除有腰部腰部暴力外傷和手術(shù)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(duì)照組為2009-01/07于在青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院行健康體檢的人員,隨機(jī)抽取62名,男32名,女30名,年齡17~70歲,平均(40.81±12.58)歲。對(duì)照組入選標(biāo)準(zhǔn):(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(shù)史。(4)攝站立位腰椎正側(cè)位片。排除有腰腿痛病史或明顯腰部暴力外傷及手術(shù)史的人員。實(shí)驗(yàn)根據(jù)中華人民共和國國務(wù)院頒發(fā)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理?xiàng)l例,在調(diào)查前將實(shí)驗(yàn)方案和風(fēng)險(xiǎn)告知患者及家屬,并簽署知情同意書。實(shí)驗(yàn)方法:X射線檢查及指標(biāo)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(shí),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(shù)均采用相對(duì)值。此外,為減小系統(tǒng)誤差,實(shí)驗(yàn)由同一名醫(yī)師閱片并對(duì)參數(shù)進(jìn)行測量,取平均值。移形椎判定標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)判定:(1)L5單側(cè)或雙側(cè)橫突與骶骨形成假關(guān)節(jié)。(2)L5單側(cè)或雙側(cè)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(duì)深度(圖1為L5椎體相對(duì)深度較小的高騎椎,圖2為L5椎體相對(duì)深度較大的深坐椎)、腰骶移行椎、L5/S1椎間盤相對(duì)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(biāo):L5椎體相對(duì)深度、腰骶移行椎、L5/S1椎間盤相對(duì)高度、腰骶角、骶骨水平角和骶骨垂直角。設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)估者:實(shí)驗(yàn)由第一作者設(shè)計(jì),實(shí)施為第一作者和第三作者,通訊作者評(píng)估,均接受過正規(guī)培訓(xùn),采用盲法評(píng)估。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:實(shí)驗(yàn)計(jì)量資料數(shù)據(jù)以_x±s表示,應(yīng)用SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。兩組間性別及移行椎分布的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),采用χ2檢驗(yàn)檢測兩組差異;其余指標(biāo)差異性檢驗(yàn)采用兩樣本t檢驗(yàn),P<0.05為差異有顯著性意義。2結(jié)果2.1在數(shù)量分析的基礎(chǔ)上，參與了124個(gè)主題，所有結(jié)果都被分析，沒有丟失值2.2干預(yù)椎間盤突出癥組與對(duì)照組年齡和性別的比較表1~2結(jié)果顯示,兩組年齡與性別的相關(guān)數(shù)據(jù)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(duì)照組運(yùn)動(dòng)椎的數(shù)量之比椎間盤突出癥組移行椎數(shù)目明顯低于對(duì)照組(P<0.01),見表3。2.4兩組間腰椎相對(duì)高度、脊柱垂直角以及sia的差異兩組間L5椎體相對(duì)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(duì)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(shí)亦是剪切應(yīng)力的集中部位。在這樣的力學(xué)樞紐節(jié)段,多種生物力學(xué)因素可以對(duì)椎間盤退變與突出產(chǎn)生嚴(yán)重影響。3.2腰椎退行腰椎功能的影響因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示椎間盤突出癥組的L5椎體相對(duì)深度明顯小于正常對(duì)照組,即“高騎椎”數(shù)目多于“深坐椎”。MacGibbon等髂嵴連線通過L5椎體的個(gè)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(gè)體則更容易出現(xiàn)L4~5的退變。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yán)格限制了其活動(dòng)度,且骨性結(jié)構(gòu)分擔(dān)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(gòu)成了力學(xué)集合體,使韌帶及肌肉的力矩減小,下腰部的穩(wěn)定性增強(qiáng)。腰骶移形椎發(fā)生率為3%~21%,但其對(duì)腰椎生物力學(xué)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(xiǎn)因素,但當(dāng)腰椎發(fā)生退變時(shí),大多位于移行椎以上節(jié)段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示正常對(duì)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(duì)L5/S1具有保護(hù)作用,降低了此節(jié)段的退變發(fā)生率及程度,但是否對(duì)以上節(jié)段有加速退變作用尚需進(jìn)一步確定。腰骶移形椎多為相對(duì)位置較深的L5,其對(duì)L5/S1椎間盤的具有保護(hù)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(shí)踐中。但X射線腰椎側(cè)位片上椎間盤高度與及腰椎間盤突出的關(guān)系則存在著爭議。實(shí)驗(yàn)采用Frobin等的測量方法,同時(shí)進(jìn)行年齡和腰椎曲度的校正。研究結(jié)果顯示,椎間盤突出癥組與正常對(duì)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(guān)節(jié)、肌肉和韌帶等結(jié)構(gòu)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(fù)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(bǔ)了椎間盤高度。(5)椎間盤為立體結(jié)構(gòu),不同位置高度有差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能否認(rèn)椎間盤高度與腰椎間盤突出的關(guān)系,提示其意義尚待進(jìn)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(xué)的重要參數(shù),與脊柱功能和腰背痛有著密切聯(lián)系。隨著3個(gè)角度的增大,L5/S1所受的剪切力也隨之增大。但研究結(jié)果顯示椎間盤突出癥組腰骶角明顯小于正常對(duì)照組;椎間盤突出癥組骶骨水平角亦小于正常對(duì)照組;而兩組間骶骨垂直角無差別。這與預(yù)想的結(jié)果不一致,分析原因可能為:(1)疼痛引起肌肉保護(hù)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?yàn)檎Ｈ巳褐羞@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(jì)學(xué)意義,尚無合理解釋。此外,由于現(xiàn)實(shí)因素,關(guān)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(bào)道。這些角度的變化可能只是腰椎間盤突出的表現(xiàn),而與其發(fā)病無相關(guān)性。3.3l5/s1間盤的保護(hù)作用本文調(diào)查的病例數(shù)相對(duì)較小,結(jié)果還有待于大樣本調(diào)查的進(jìn)一步證實(shí)和完善。3.4臨床可借鑒的意義L5/S1區(qū)解剖結(jié)構(gòu)的差異使其間的椎間盤所受垂直的壓應(yīng)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