钱邦平：脊柱畸形患者脊柱-骨盆矢状面序列动态分析的临床意义

全髋关节置换术(total hip replacement，THR) 广泛应用于终末期髋关节骨关节炎、股骨头坏死、髋关节强直等疾病的治疗，但术后关节脱位发生率高达10%，主要原因为臼杯假体位置不佳。为减少术后髋关节脱位的发生，Lewinnek提出了安全区的概念，认为术中将臼杯前倾角维持在15°±10°可减少术后脱位的发生。但是很多研究表明，即使术中臼杯假体的位置处于安全区内，仍然不能完全避免术后脱位的发生，其原因为术中将解剖学骨盆前平面(anterior pelvic plane, APP)作为置放臼杯的参考平面，但未考虑到患者骨盆功能位方向和各种体态下骨盆方向的变化。

脊柱无相关病变的患者行THR时,无需过多考虑各种骨盆功能位方向的变化，因其依靠脊柱的生理序列及柔韧度，各种体态变化下的骨盆功能位方向均可得到代偿性改变。利用传统影像学技术，只能对脊柱矢状面序列进行节段性静态分析。随着EOS成像系统的出现，外科医师可以对脊柱矢状面畸形患者进行全身序列的影像分析。此外，配合患者不同的拍摄体态，还可以对脊柱-骨盆序列进行相关的动态分析。Hey等利用EOS成像系统报道了50例无明显脊柱病变患者的站坐位脊柱-骨盆矢状面序列。站立位时，PT平均为16°，从站立位到坐位，腰椎屈曲，腰椎前凸(lumbar lordosis, LL)从50°减小到26°，PT增加幅度为14°。骨盆代偿性后旋引起的髋臼前倾角增大避免了患者在坐位髋关节屈曲时的前方撞击或后方脱位。然而在脊柱矢状面畸形的患者中，其骨盆功能位方向有别于正常人群，在行THR时需要特别注意臼杯置放角度以避免术后脱位的发生。

图1. 正常人脊柱-骨盆站坐位矢状面序列

Hey HWD, Teo AQA, Tan KA, et al. How the spine differs in standing and in sitting-important considerations for correction of spinal deformity. Spine J. 2017;17(6):799-806.

赵师州, 钱邦平, 邱勇. EOS 成像系统在脊柱矢状面畸形临床评估中的应用进展. 中华骨科, 2018;38(19):1204-9.

脊柱矢状面畸形主要由强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis, AS)、腰椎退行性变和先天性脊柱畸形等疾病引起，随脊柱后凸严重程度的增加，患者通过骨盆后旋，膝关节屈曲和踝关节背屈的代偿机制来维持躯干平衡。此类患者行THR时，如果术中仅参照解剖学APP置放臼杯则会造成患者术后站立位时臼杯前倾角过大从而引起髋关节前脱位。

多项研究表明，通过改变脊柱的矢状面序列可影响骨盆-髋臼的方向。Masquefa等对22例脊柱术后平背综合征患者行翻修手术，通过EOS三维重建发现患者术后髋臼方向发生改变。骨盆倾斜角平均减小11°，髋臼前倾角减小7°，且与腰椎前凸角的改变呈正相关，表明腰椎前凸恢复后，患者通过骨盆旋前促使髋臼从垂直方向更加接近水平。Hu等通过CT同样发现AS胸腰椎后凸畸形截骨矫形术后，髋臼前倾角和外展角均变小。因此，行THR患者若合并脊柱畸形，为避免臼杯置放角度不佳，应先行脊柱矫形手术以达到正常的脊柱-骨盆序列。对先行THR患者，可根据其骨盆后旋程度适当减小臼杯置放时的前倾角。

图2. 脊柱矫形术后髋臼方向的改变

Hu J, Qian BP, Qiu Y, et al. Can acetabular orientation be restored by lumbar pedicle subtraction osteotomy in ankylosing spondylitis patients with thoracolumbar kyphosis? Eur Spine J. 2017;26(7):1826-32.

进一步的研究表明，即使在脊柱无明显畸形的人群中，骨盆站坐位方向变化幅度也并不一致。DiGioia等研究了84例THR术后患者不同体态下的骨盆方向，发现站坐位骨盆方向变化范围从5°到70°不等，并分析其原因为脊柱柔韧度的不同所致。由此，即使THR术后臼杯前倾角可以满足站立位髋关节活动度的需要，在坐位或其他体态下仍有髋关节撞击或脱位的可能。

图3. THR手术患者术前术后站坐位骨盆前平面角分布图

DiGioia AM, Hafez MA, Jaramaz B, et al. Functional pelvic orientation measured from lateral standing and sitting radiographs. Clin Orthop Relat Res. 2006;453:272-6.

Furuhashi等报道了一例THR患者在行脊柱长节段融合术后发生的髋关节后脱位，分析其原因为融合术后脊柱活动度的丧失。从站位到坐位，由于腰椎融合术后活动度减少，骨盆未能进一步代偿性后旋，导致其坐位股骨头与臼杯前缘撞击，进而引起髋关节后脱位。因此，术前分析站坐位骨盆方向的变化对于减少THR术后髋关节脱位的发生尤为重要。

图4. THR患者行脊柱长节段融合术后髋关节脱位示意图

Furuhashi H, Togawa D, Koyama H, et al. Repeated posterior dislocation of total hip arthroplasty after spinal corrective long fusion with pelvic fixation. Eur Spine J. 2017;26(Suppl 1):100-6.

此外，脊柱畸形融合术后的融合节段数量同样可以影响患者的脊柱活动度从而改变骨盆活动度。Lazennec等在研究脊柱融合手术对THR术后患者骨盆活动度的影响时发现，脊柱融合手术组患者站坐位PT变化为8°。相比于未行脊柱融合手术患者的18°，脊柱融合手术可明显降低患者骨盆活动度。而且，每增加一个融合节段，骨盆站坐位活动度将减少1.6°。与腰椎行融合术的患者相比，融合节段包括胸腰椎关节或腰骶椎关节可能对骨盆活动度的影响更大。

图5. 脊柱长节段融合术对THR患者骨盆方向的影响

Lazennec JY, Clark IC, Folinais D, et al.  What is the impact of a spinal fusion on acetabular implant orientation in functional standing and sitting positions? J Arthroplasty. 2017;32(10):3184-90.

脊柱和髋关节同时受累的AS患者除了行脊柱矫形手术还需行THR。理论上，对于脊柱丧失活动度的AS胸腰椎后凸畸形患者，站坐位骨盆方向应该没有变化。但是，在Zhao等的研究中，AS患者从站位到坐位，骨盆仍可进一步后旋，分析其原因为脊柱矢状面后凸畸形所导致。站立位时，AS胸腰椎后凸畸形患者为了维持矢状面平衡，骨盆后旋。但由于骨盆后旋受髋关节解剖结构的限制，并不能完全代偿脊柱矢状面畸形。然而，在坐位时，屈曲的髋关节为骨盆进一步的后旋提供了空间。因此，从站立位到坐位，骨盆可以进一步后旋以维持脊柱畸形患者的矢状面平衡。该研究还进一步量化了脊柱矢状面序列对骨盆活动度的作用。以C7铅垂线和股骨头作为衡量指标，从站立位到坐位，站位C7铅垂线在股骨头前方的患者骨盆进一步后旋，且骨盆活动度与站立位C7铅垂线与股骨头距离具有相关性；而站位C7铅垂线位于股骨头后方的患者，站坐位时骨盆发生前旋。

图6. 不同脊柱整体矢状面序列对站坐位骨盆方向变化的影响

Zhao SZ, Qian BP, Qiu Y, et al. The relationship between global spinal alignment and pelvic orientation from standing to sitting following pedicle subtraction osteotomy in ankylosing spondylitis patients with thoracolumbar kyphosis. Arch Orthop Trauma Surg. 2019;[Epub ahead of print].

为获得THR术后更好的髋关节稳定性和活动度，Phan等根据患者脊柱活动度和矢状面序列，总结了四种不同的脊柱类型，并根据其站坐位骨盆活动度的不同制定了相应的臼杯假体置放角度，以减少脱位的发生。作者认为：(1)脊柱无病变(flexible/balanced, F/B)患者行THR时，术中将臼杯假体置放在5°-25°通常即可保证患者髋关节在日常活动时的稳定性和活动度。(2)对于脊柱僵硬但矢状面平衡(rigid/balanced, R/B)的患者，臼杯前倾角可控制在15°-25°，略高于F/B的患者，这样在坐位时，即使因为脊柱活动度差，骨盆没有进一步后旋，仍然可以确保前倾角足够大以避免髋关节前方撞击。(3)对于脊柱活动度尚可但矢状面不平衡(flexible/unbalanced, F/U)的患者建议先行脊柱矫形手术，恢复脊柱矢状面平衡后按R/B类型处理。对无脊柱矫形手术计划的患者可在行THR时根据脊柱活动度适当降低臼杯前倾角以避免站立位时的后方撞击。(4)为脊柱僵硬且矢状面不平衡(rigid/unbalanced, R/U)的患者行THR时，同样建议其恢复脊柱矢状面平衡后按R/B处理或在置放臼杯假体时降低前倾角。

图7. 不同类型脊柱站坐位下骨盆臼杯方向的变化

Phan D, Bederman SS, Schwarzkopf R. The influence of sagittal spinal deformity on anteversion of the acetabular component in total hip arthroplasty. Bone Joint J. 2015;97-B(8):1017-23.

综上所述，对于行THR伴脊柱病变的患者，术中置放臼杯假体时不能仅参考解剖学APP。充分把握脊柱-骨盆活动度，对臼杯置放前倾角予以相应调整后方可保证THR术后关节的稳定性和活动度。

作者简介

钱邦平教授

钱邦平，南京鼓楼医院脊柱外科主任医师、教授、博导。现任国际脊柱侧凸研究会会员、国际颈椎研究会会员、欧洲脊柱外科协会会员、北美脊柱外科协会会员、AO Spine中国区理事、国际脊髓学会委员、中华医学会骨科学分会脊柱学组委员、中国研究型医院学会脊柱外科专委会副主任委员、中国医师协会骨科医师分会颈椎专业委员会委员、中华医学会老年医学委员会脊柱学组委员、中华医学会运动医疗分会脊柱运动创伤专业学组委员、中国医药教育协会骨科分会国际教育工作组组长、中国医药教育协会骨科分会脊柱畸形学组副组长、中国医药教育协会医疗器械管理专业委员会骨科器械学组副主任委员、中国康复医学会脊柱脊髓损伤专业委员会脊柱脊髓损伤与康复学组副主任委员、中国康复医学会脊柱脊髓损伤专业委员会青年委员会副主任委员、中国康复医学会脊柱脊髓损伤专业委员会腰椎研究学组委员、中国康复医学会脊柱脊髓损伤专业委员会颈椎研究学组委员。

邱勇教授