【临床论著】腰骶三角分型的建立及在L 5S 1内镜手术中的应用

学术   2024-10-15 18:00   北京  
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文章来源:中华骨科杂志, 2024,44(12):796-802.

作者:徐宝山 李杰 李天一 杜立龙 许海委 张凯辉 张同星


摘要  

建立腰骶三角(L 5横突、S 1上关节突、骶骨翼和髂骨翼组成的三角区)分型并根据分型指导L 5S 1内镜手术。


方法

回顾性分析2016年1月至2018年10月于天津市天津医院就诊的腰腿痛患者647例,男315例、女332例,年龄(42.9±15.1)岁(范围19~74岁)。基于腰椎正侧位X线片测量L 5横突与骶骨翼距离(transverse process sacral distance,TSD)、横突间长度(inter transverse process length,ITL)、椎板间隙宽度(interlaminar width,ILW)、椎板间隙高度(interlaminar height,ILH)、髂骶角(iliosaral angle,ISA)、髂嵴高度(iliac height,IH)、椎间隙高度(intervertebral space height,ISH)、椎间孔高度(intervertebral foramen height,IFH)、椎间孔宽度(intervertebral foramen width,IFW)。采用Spearman相关性分析和分层聚类分析建立腰骶三角分型。对2020年1月至2022年12月于天津市天津医院接受L 5S 1内镜手术治疗的患者822例基于腰骶三角分型指导内镜手术并进行验证,男421例、女401例,年龄(45.1±16.7)岁(范围15~79岁)。比较患者手术前后疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)和Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI),采用Macnab标准评估手术疗效。


结果

Spearman相关性分析结果显示IH与ISA( r=0.75, P<0.001)、IFH与IFW( r=0.60, P<0.001)、TSD与IFH( r=0.53, P<0.001)、TSD与IFW( r=0.40, P<0.001)均呈正相关。TSD与IH( r=-0.46, P<0.001)、TSD与ISA( r=-0.42, P<0.001)、IFW与ISA( r=-0.41, P<0.001)、IFW与IH( r=-0.50, P<0.001)、IFH与IH( r=-0.42, P<0.001)均呈负相关。根据Spearman相关性分析、分层聚类分析及受试者工作特征曲线将腰骶角分为三种类型:1型,L 5横突与骶骨翼重叠;2型,0<TSD≤7 mm;3型,TSD>7 mm。基于腰骶三角分型指导822例患者L 5S 1内镜手术入路和方式,包括椎板间入路单轴内镜、椎间孔入路单轴内镜、椎间孔开窗入路可动式椎间盘镜和单侧双通道内镜,所有患者术后即刻、术后半年和末次随访的VAS评分和ODI均小于术前,差异有统计学意义( P<0.05)。末次随访时Macnab评分优278例、良475例、可69例,优良率91.6%(753/822),无一例出现腰椎失稳。


结论

腰骶三角分型简单实用,可有效指导L 5S 1内镜手术。


腰椎退变性疾病好发于下腰椎,也是开放和微创手术治疗最常见的节段。关节突关节增生肥大和椎间隙高度降低使椎管外神经根通道长度增加,椎间孔高度和前后径变小使储备空间变小,容易发生L 5神经根卡压 1 , 2 , 3 ]。1984年,Wiltse等 4 ]描述了L 5神经根在椎管外被L 5椎体横突、骶骨翼、髂腰韧带等卡压的现象,并命名为远外侧综合征(far out syndrome, FOS)。


目前对腰骶椎管外神经根卡压的原因和部位缺乏相关研究。此外,腰骶接合部的解剖关系复杂,腰骶部形态极大地影响了内镜手术的入路和方式 5 , 6 , 7 ]。我们基于手术观察和解剖研究发现腰椎自L 1至S 1关节突关节逐渐增大,椎间孔高度和前后径均逐渐减小,而长度逐渐增大。L 5横突、S 1上关节突、骶骨翼和髂骨翼组成腰骶三角,L 5横突与骶骨和髂骨翼之间空隙较小,并有髂腰韧带经过,所以该三角区是椎管外神经根卡压的常见部位 8 , 9 , 10 ]。腰骶三角的个体差异较大,L 5横突肥大、与骶骨翼距离小的患者往往髂棘高、L 5椎体深陷,容易造成L 5神经根通道狭窄和卡压,影响经椎间孔入路内镜的置管等操作,有学者提出了经髂骨入路 7 , 11 ]


由于目前缺乏腰骶三角的解剖与临床研究,腰骶椎管外神经根卡压症常出现漏诊、误诊和手术显露困难等问题。本研究回顾性分析2016年以来于我院就诊的腰腿痛患者,基于影像学资料制订腰骶三角分型,并进行临床验证。研究目的:(1)制订腰骶三角分型;(2)探讨分型对L 51内镜手术入路和术式的指导价值。


资料与方法

一、腰骶三角分型的制订

(一)研究对象

纳入标准:因腰腿痛就诊于我院并摄标准的腰椎正侧位X线片的患者。


排除标准:(1)既往有腰椎手术史;(2)伴腰椎畸形、骨折、滑脱、肿瘤及感染;(3)合并严重的全身性疾病,如自身免疫性疾病、造血系统疾病或恶性肿瘤;(4)年龄<14岁;(5)临床资料不齐全或影像学资料不标准。


(二)一般资料

回顾性分析2016年1月至2018年10月于天津市天津医院就诊的腰腿痛患者647例,男315例、女332例,年龄(42.9±15.1)岁(范围21~74岁)。临床诊断:腰肌劳损225例、腰背肌筋膜炎167例、腰椎间盘突出症126例、腰椎管狭窄症103例、腰椎间盘退变性疾病26例。


(三)影像学测量

所有影像学指标均基于腰椎正侧位X线片采用Vue PACS软件(锐珂医疗器材有限公司,美国)测量。


1.L 5横突与骶骨翼距离(transverse process sacral distance,TSD):

腰椎正位X线片L 5横突下缘中部与骶骨翼上缘的垂直距离。


2.横突间长度(inter transverse process length,ITL):

腰椎正位X线片L 51关节突外缘至L 5横突尖部的垂直距离。


3.椎板间隙宽度(interlaminar width,ILW):

腰椎正位X线片椎板间隙最大宽度。


4.椎板间隙高度(interlaminar height,ILH):

腰椎正位X线片椎板之间最大垂直距离。


5.髂骶角(iliosaral angle,ISA):

腰椎正位X线片两侧髂嵴上缘切线与髂嵴最高点至S 1椎弓根上缘切线之间的夹角。


6.髂嵴高度(iliac height,IH):

腰椎侧位X线片髂嵴最高点(两侧不重叠时取中点)与S 1上终板中点之间的垂直距离。


7.椎间隙高度(intervertebral space height,ISH):

腰椎侧位X线片L 5下终板中点与S 1上终板中点之间的距离。


8.椎间孔高度(intervertebral foramen height,IFH):

腰椎侧位X线片L 5椎弓根下缘至S 1椎弓根上缘的距离。


9.椎间孔宽度(intervertebral foramen width,IFW):

腰椎侧位X线片L 5后缘至S 1上关节突前缘的最大垂直距离。


10.腰骶三角:

腰椎正位X线片观察由S 1上关节突、L 5横突、骶骨和髂骨翼组成( 图1A ),内镜下可以观察到腰骶三角的边界( 图1B )。

图1 腰骶三角的解剖 A 腰椎正位X线片上S 1上关节突、L 5横突、骶骨和髂骨翼组成腰骶三角 B 内镜下可见腰骶三角的内侧为S 1上关节突外缘、头侧为L 5横突下缘、尾侧为骶骨翼上缘


(四)统计学处理

所有影像学指标均由两名资深脊柱外科医生测量,最终测量结果为二者的平均值。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficients,ICC)对两名观察者间进行一致性检验, ICC>0.70表示信度较好。采用Spearman相关性分析评估影像学指标之间的相关性;基于Spearman相关性分析和分层聚类分析建立腰骶三角分型。绘制受试者工作特性(receiver operating characteristic,ROC)曲线 12 ],计算曲线下面积(area under curve,AUC)、灵敏度及特异度,确定腰骶三角各亚型之间的截断值。0.5<AUC<0.7为诊断效能差,0.7≤AUC<0.8为诊断效能中,0.8≤AUC<0.9为诊断效能良,AUC≥0.9为诊断效能优。检验水准α值取双侧0.05。


二、临床验证

(一)研究对象

纳入标准:(1)确诊为L 51椎间盘突出症、椎管狭窄症或FOS,保守治疗3个月以上无效;(2)基于腰骶三角分型指导内镜手术治疗。


排除标准:(1)合并腰椎畸形、骨折、滑脱、肿瘤或感染;(2)年龄<14岁;(3)临床资料不全或随访时间<6个月。


(二)一般资料

纳入2020年1月至2022年12月于天津市天津医院接受内镜下L 51手术治疗的患者822例,男421例、女401例,年龄(45.1±16.7)岁(范围15~79岁)。所有患者均诉腰腿痛和下肢放射性疼痛,其中123例伴间歇性跛行、4例伴马尾综合征。


本研究经天津市医院机构伦理委员会批准(2023号医学伦理审查007号),所有患者及家属均签署知情同意书。


(三)手术策略

基于腰骶三角分型和压迫部位制订内镜治疗策略( 表1 )。



腰骶三角分型1型218例,其中椎管内压迫187例,采用后路椎板间单轴内镜(percutaneous interlaminar endoscopic discectomy,PIED);椎管外神经根卡压31例,6例采用经椎间孔开窗入路可动式椎间盘镜(mobile microendoscopic discectomy,MMED)、25例采用单侧双通道内镜(unilateral biportal endoscopy, UBE)。


腰骶三角分型2型315例,其中椎管内压迫282例,采用PIED;椎间孔区突出4例,采用经椎间孔入路单轴内镜(percutaneous transforaminal endoscopic discectomy,PTED);椎管外压迫29例,5例采用经椎间孔开窗入路MMED、24例采用UBE。


腰骶三角分型3型289例,其中椎管内压迫283例,177例采用PTED、106例采用PIED;极外侧突出6例,采用PTED。


(四)手术方法

PIED:在椎板间隙外缘椎板交界处"V"点安置工作通道,镜下扩大"V"点,去除黄韧带,显露并保护神经根和硬膜囊,摘除突出的椎间盘和压迫物。


椎间孔开窗入路采用MMED或UBE,在椎间孔外缘即峡部外缘安置工作通道,镜下磨除峡部外缘、S 1上关节突外缘和腹侧,必要时磨除L 5横突下缘、骶骨翼,去除黄韧带延展部,显露L 5神经根,摘除突出的椎间盘和压迫物,沿神经根充分松解。


PTED:采用局麻下经椎间孔穿刺,逐级环锯磨除S 1上关节突腹侧部分骨质,安置工作通道,镜下磨钻扩大椎间孔,摘除突出的椎间盘和压迫物。


(五)随访及观察指标

患者于术后3、6、12个月进行随访,之后每年复查一次。比较不同腰骶三角分型患者手术前后腰部疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)和Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI);采用Macnab标准评估手术疗效:优,症状完全消失,恢复原来工作和生活;良,偶有疼痛,能从事较轻工作;可,症状减轻但仍有疼痛,不能工作;差,有神经根受压表现,需进一步手术治疗。


(六)统计学处理

采用SPSS 14.0统计学软件(SPSS,美国)进行统计学分析。计量资料VAS和ODI经正态性检验服从正态分布和方差齐性,采用表示,手术前后不同时间点的比较采用重复测量的方差分析和两两比较 q检验。Macnab评分和术后并发症采用频数(例,%)表示。检验水准α值取双侧0.05。


结果

一、腰骶三角分型建立

(一)观察者间信度

测量者间TSD、ITL、ILW、ILH、ISA、IH、ISH、IFH、IFW的 ICC值分别为0.978、0.939、0.946、0.927、0.940、0.983、0.887、0.923和0.906,均>0.70,信度优。


(二)影像学测量

647例患者TSD为(3.9±3.4)mm、ITL为(23.4±4.2)mm、ILW为(27.4±4.9)mm、ILH为(12.3±2.7)mm、ISA为28.0°±7.5°、IH为(39.0±11.6)mm、ISH为(8.3±2.1)mm、IFH为(12.5±2.8)mm、IFW为(5.8±2.1)mm。


(三)Spearman相关性分析

Spearman相关性分析结果显示IH与ISA呈正相关( r=0.75, P<0.001),IFH与IFW( r=0.60, P<0.001)呈正相关,TSD与IFH( r=0.53, P<0.001)、IFW( r=0.40, P<0.001)呈正相关。TSD与ISH( r=0.14, P=0.060)、ILW( r=0.10, P=0.080)及ILH( r=0.05, P=0.370)无相关性。


TSD与IH( r=-0.46, P<0.001)、ISA( r=-0.42, P<0.001)呈负相关;IFW与ISA( r=-0.41, P<0.001)、IH( r=-0.50, P<0.001)呈负相关;IFH与IH呈负相关( r=-0.42, P<0.001)。


(四)分层聚类分析

通过应用树状图、Calinski-Harabasz指数、Davies-Bouldin指数和Silhouette指数,得出最优聚类数为2,通过分层聚类鉴定出小腰骶三角和大腰骶三角两类。雷达图显示小腰骶三角的TSD、IFH和IFW小,IH、ISA和ITL大;大腰骶三角的TSD、IFH和IFW大,IH、ISA和ITL小( 图2 )。由于TSD与IFH和IFW呈正相关、与IH和ISA呈负相关,因此TSD可以作为分层聚类分析的依据。小腰骶三角根据腰椎正位X线片上L 5横突是否与骶骨翼重叠分为1型(TSD≤0 mm)和2型(TSD>0 mm)。

图2 分层聚类分析的雷达图。通过分层聚类鉴定出小腰骶三角和大腰骶三角两类


(五)ROC曲线

ROC曲线示TSD的最佳截断值为7 mm,灵敏度为0.73、特异度为0.94、AUC为0.90,诊断效能为优( 图3 )。

图3 腰骶三角分型的受试者工作特征曲线。受试者工作特征曲线显示L 5横突与骶骨翼距离最佳截断值为7 mm,灵敏度为0.73,特异度为0.94,曲线下面积为0.90


(六)腰骶三角分型结果

基于Spearman相关性分析、分层聚类分析及ROC曲线将腰骶角分为三种类型( 图4 ):1型,L 5横突与骶骨翼重叠;2型,0<TSD≤7 mm;3型,TSD>7 mm。


图4 腰骶三角分型的建立 A 1型,L 5横突与骶骨翼重叠 B 2型,L 5横突与骶骨翼距离≤7 mm C 3型,L 5横突与骶骨翼距离>7 mm


二、临床验证

(一)手术一般情况

所有患者均顺利完成手术,手术时间为(42±17)min(范围27~60 min)。术中受压神经根均彻底减压,无一例出现神经及血管损伤。所有患者均获得随访,随访时间为(21.6±8.3)个月(范围12~36个月)。21例因术后原病变部位复发再次行内镜下椎间盘摘除术,术后症状均改善。


(二)VAS评分

不同分型患者术后VAS评分均下降,与术前比较差异有统计学意义( P<0.05, 表2 )。术后即刻、术后半年及末次随访均小于术前,差异有统计学意义( P<0.05, 表2 )。


(三)ODI

不同分型患者术后ODI均下降,与术前比较差异有统计学意义( P<0.05, 表3 )。术后即刻、术后半年及末次随访均小于术前,差异有统计学意义( P<0.05, 表3 )。


(四)Macnab评分

末次随访时Macnab评分优278例、良475例、可69例,优良率91.6%(753/822),无一例出现腰椎失稳。


讨论

一、腰骶三角的临床意义

腰椎退变性疾病是造成腰腿痛症状的常见原因,严重降低人们的生活质量,部分神经压迫严重的患者需接受手术治疗。位于腰骶接合部的L 51不仅是应力集中区,而且还受局部发育的影响,是移行椎、假关节的好发部位,解剖和致病因素复杂,手术方式存在争议。腰骶部除了常见的椎间盘突出和椎管狭窄外,椎管外神经根卡压症在临床中并不罕见,由于部分患者解剖复杂、影像显示不清,常出现误诊、误治。


我们在临床中发现S 1上关节突、L 5横突、骶骨翼和髂骨翼构成腰骶三角,L 5神经根经过腰骶三角区,不同于其他节段的极外侧椎间盘突出症,腰骶椎管外神经根卡压症往往伴显著的关节突增生、黄韧带肥厚,导致神经根通道狭窄,尤其FOS特指发生在L 51的椎管外神经根卡压症,L 5神经根被肥大的L 5横突、增生的骶骨翼和髂腰韧带挤压,椎间盘退变突出、椎间隙高度降低、滑脱、侧凸畸形会均会加重狭窄。腰骶三角形态在不同人群中有较大差异,我们发现FOS绝大多数发生在腰骶三角狭小的患者 10 ]


腰骶三角不仅影响腰骶椎管外神经根卡压症的发病,而且直接影响手术方式的选择。近十几年来脊柱内镜技术发展迅速,逐渐成为治疗腰椎退变性疾病的主流术式;L 51的内镜手术主要包括经椎板间入路的PIED和经椎间孔入路的PTED,但两者如何选择存在争议。髂嵴高度是影响这两种术式选择的因素之一,但如何定义髂嵴高度增加存在争议。Choi等 6 ]将高髂嵴定义为腰椎侧位X线片上髂嵴最高点高于L 5椎弓根中点;也有学者将高髂嵴定义为双侧髂嵴最高点之间的连线高于L 4的下1/3 7 ];髂嵴最高点高于L 5椎弓根上缘时很难实施PT-ED 14 ]。我们认为髂嵴高度并不是影响PTED的唯一因素,一些髂嵴较低的患者PTED仍然会遇到困难,说明还应考虑到髂骶角、L 5横突、S 1上关节突以及椎间孔大小等参数以及腰骶部整体形态。腰骶三角的解剖形态极大地影响了手术入路的选择,对腰骶三角狭小的患者往往倾向于PIED,而对腰骶三角宽大的患者则倾向于PTED,但对腰骶三角狭小的椎管外神经根卡压症可能需要更广泛的显露和减压。因此,需要明确腰骶三角的解剖分型以指导手术方式的选择 11 , 14 , 15 ]


二、腰骶三角分型的临床应用

我们分析了647例腰腿痛患者的腰骶三角形态,结果发现多个参数具有相关性,尤其TSD与IFH和IFW呈正相关,与IH和ISA呈负相关。将TSD作为分层聚类分析的依据,分层聚类分析结果显示亚类1的TSD、IFH和IFW小,IH、ISA和ITL大;亚类2的IH、ISA和ITL小,TSD、IFH和IFW大。ROC曲线示TSD的最佳截断值为7 mm,灵敏度为0.73、特异度为0.94、曲线下面积为0.90,说明诊断效能优。因此,我们将腰骶角分为三种类型:1型,L 5横突与骶骨翼重叠;2型,0<TSD≤7 mm;3型,TSD>7 mm。


为验证腰骶三角分型,我们回顾性分析822例于我院接受内镜下L 51手术治疗的患者,发现椎管外神经根卡压症均发生在腰骶三角1型和2型,而3型中少数(6例)为单纯极外侧突出症。验证了腰骶三角的分型的科学性,即1型和2型的TSD较小,椎管外L 5神经根通道狭窄,横突肥大、骶骨翼和髂腰韧带增生均可导致神经根卡压;3型的TSD较大,椎管外L 5神经根通道相对较宽,除少数椎间盘极外侧突出外不容易导致神经根卡压 16 , 17 ]


腰骶三角分型直接影响术式方式的选择,PIED进入椎管可能增加椎管内干扰和瘢痕形成;PTED通过椎间孔穿刺置管,髂嵴、L 5横突、S 1关节突、椎间孔大小均对手术入路具有重要影响。对腰骶三角狭窄(1型和2型)的椎管外神经根卡压症,出口神经根往往被卡压在狭窄的神经根通道内,PTED经椎间孔置管造成神经根挤压,甚至导致足下垂 11 ]


目前,临床上尚缺乏指导L 51内镜手术的分型系统,常基于医生的手术偏好,主观性较大。腰骶三角分型的制订为L 51内镜手术提供更合理的手术决策。本组对椎管内压迫,1型和2型均采用PIED,3型中106例采用PIED、177采用PTED。对椎管外压迫,1型采用椎间孔开窗入路,充分显露松解神经根,2型中除4例椎间孔区采用PTED外均采用椎间孔开窗入路,3型均采用PTED。所有患者均顺利完成手术,术野显露充分、神经根减压彻底。末次随访时VAS及ODI较术前明显改善,说明该分型对术式的选择具有较好的指导意义。


三、研究局限性

本研究存在以下局限:(1)三维CT可更全面地了解腰骶区形态,提供更准确的信息。基于X线分型的精确度可能低于CT,本研究未对二者的精确度进行定量分析;(2)用于分型的样本量尚需进一步扩大,应包括不同地域和不同年龄的人群;(3)腰骶三角分型的有效性尚需多中心的临床研究来验证。

参考文献(略)


       




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