脊柱的矢状位平衡能够使得人体以最小的能耗对抗重力,实现人体直立,维持平视。脊柱矢状位平衡是一个整体的概念,从头颅到骨盆,各节段彼此关联相互影响,任何一个节段的异常都将引起邻近节段的改变,从而影响脊柱矢状面的平衡。颈椎负责连接头颅和躯干,承担着头部的重量,是整个脊柱中运动范围最大的节段,一旦平衡被打破,会对其下位的脊柱序列乃至骨盆角度产生影响,甚至会影响患者的日常生活,因此保持颈椎矢状位平衡非常重要!另一方面,虽然随着内固定技术的进展,外伤、发育畸形、炎症等各种原因导致的寰枢椎不稳已经被越来越多的脊柱外科医师通过后路融合术解决了,但是由于上颈椎融合后会导致下位椎体和间盘应力增加,退变加速,很容易引起矢状位失衡,严重者甚至出现颈椎后凸畸形,需要二次手术矫正。因此,颈椎矢状位平衡已经被越来越多的脊柱外科医师所重视了。然而,由于脊柱,特别是颈椎的矢状位平衡的评估指标是比较纷杂的,颈椎前凸角,颈2-7Cobb角,颈椎倾斜角,胸廓入射角,胸1倾斜角(T1S)等等,都被认为可以用来评估颈椎矢状位平衡。其中,T1S由于角度相对恒定,被很多学者用来评估颈椎矢状位平衡。但是在颈椎保持矢状位平衡的过程中,寰枢椎融合角度与T1S有没有发挥作用,其对颈椎各节段的影响究竟有多重要,目前还不是很清楚。研究目的:1、通过对健康志愿者X线及CT影像学资料的分析和测量,寻求不同评估方式在判断T1S与颈椎曲度变化的相关性上的差异及其内在相关联系。验证T1S对于颈椎矢状位平衡的重要意义;2、通过人尸体颈椎标本的离体生物力学研究,分析在不同T1S条件下,不同C1-2角度固定后对下位颈椎各节段的运动范围(ROM)和各椎间压力(IDP)的影响,寻找T1S、C1-2固定角度与ROM和IDP之间的内在联系,揭示寰枢椎融合术后下颈椎曲度变化的生物力学机制。3、通过临床病例随访研究验证寰枢椎融合角度对下颈椎曲度的影响程度,分析不同T1S的患者在不同角度寰枢椎融合后下颈椎曲度的改变趋势,寻找针对不同T1S患者的最佳融合角度,以达到维持正常矢状面平衡,减少颈椎退变,提升术后效果,改善患者生活质量的目的。研究方法:1、由2名高年资脊柱外科医师对筛查后纳入的44名健康志愿者的中立位颈椎侧位X光片以及CT三维重建的C1-2 Cobb角、C2-4 Cobb角、C4-7 Cobb角、C2-7Cobb角、T1S等指标进行测量、记录。为了避免人为因素影响测量结果,在两次测量之间间隔2周,采取随机分组,分别记录的方法,尽可能去除人为偏倚。通过统计学方法中相关系数(ICC)的计算,来分析同一人前后两次测量之间的复测信度(intra-observer ICC)及2人测量之间的观察者间信度(inter-observer ICC)。寻找并验证T1S和颈椎曲度之间的关系,并对CT测量结果与X线测量结果进行比对,探究其内在联系并验证其可信度。2、应用8具人体新鲜全颈椎尸体标本(C0-T1),建立后路寰枢椎融合术标本(内固定选择C1经后弓侧块螺钉+C2椎弓根螺钉),并改变标本T1S值及C1-C2固定角度,利用生物力学实验机及应变测量仪等设备,模拟颈椎三维运动,通过改变寰枢椎融合角度,选择不同的T1S,运用混杂测试模式检测颈椎在前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转等六种工况下椎间盘的应力变化及颈椎各椎体活动范围,以揭示寰枢椎融合后颈椎退变的机制,研究融合角度和T1S对于下位椎体活动范围、椎间盘应力变化的影响程度。3、回顾分析近年来因寰枢椎脱位而就诊于我院脊柱外科,并由同一位经验丰富、技术精湛的医师行后路寰枢椎融合手术的52名患者的病例,收集其相关影像学资料,包括术前、术后、术后三个月直至最后一次随访时的颈椎侧位X线片,测量并分析其C1-2 Cobb角,C2-4 Cobb角,C4-7 Cobb角,C2-7 Cobb角以及T1S角等参数,评估寰枢椎融合术后患者颈椎曲度的变化程度,验证T1S在颈椎矢状位平衡中起到的重要作用。研究结果:1、颈椎生理性前凸是维持颈椎矢状位平衡的重要基础。T1S作为评判颈椎矢状位平衡的重要参数,对颈椎生理性前凸角度有直接的影响。颈椎的生理性前凸主要是由C1-2角度来决定的,但T1S并不能直接影响C1-2Cobb角;作为颈椎生理性前凸的主要组成部分,C2-7Cobb角受T1S影响非常大。T1S角度与C2-7Cobb角呈明显正相关(r=0.493,p=0.001)。且相对于C2-4Cobb角,C4-7Cobb角受T1S影响更直接一点(r=0.430,p=0.006)。无论是选择X线检查还是CT三维重建检查都不影响对于颈椎矢状位平衡的评估,但是X线检查受到患者肩关节的阻挡,有时候无法清楚显示胸1椎体,临床评估受到限制。虽然CT测量结果相较X线为大(Cobb X=0.6384×Cobb CT+7.5663),但它可以清楚显示颈、胸椎的椎体边界,测量更加准确,是X线检查的良好替代方法。2、离体生物力学实验研究显示,寰枢椎固定后,在前屈和后伸方向,T1S的大小以及C1-2的角度改变对下位颈椎影响不大。但是较大的T1S会引起C4-7节左右侧弯活动度明显降低,二者呈显著负相关(r=0.-967,P=0.007)。而在轴向旋转方向上,较大的T1S会引起C3-5节左右旋转活动度明显增大,二者呈显著正相关(r=0.981,P=0.007)。另一方面,寰枢椎固定后会引起下颈椎椎间盘压力加大。在前屈和后伸方向,各椎间盘压力都有明显增加,且增加的程度与T1S的大小呈显著正相关(r=0.998,P<0.000)。但是在侧屈和轴向旋转方向,固定后仅有C3-4椎间盘压力增加(p=0.017),其他节段增加不明显。而且不同的寰枢椎固定角度和T1S对椎间盘压力变化无影响。3、根据长达三年的随访,患者在寰枢椎融合术后,颈椎曲度均有不同程度的改变。T1S相对固定不变,可以作为颈椎矢状位平衡的重要评估指标,T1S越大的患者往往下颈椎前凸的趋势更加明显。相较于C2-4 Cobb角,较大的T1S往往更容易引起C4-7 Cobb角的增大。由于C1-2 Cobb角与C2-7 Cobb角呈负相关性,因此越大的C1-2固定角通常会导致下位颈椎退变加速,甚至后凸畸形。对于较大T1S的患者,需要将寰枢椎固定呈一个相对前凸较小的角度(15-20°),而对于较小T1S的患者,寰枢椎尽量固定在前凸略大的角度(25°)左右,以此来维持颈椎的矢状位平衡,减缓颈椎的退变速度,尽可能提高寰枢椎脱位患者的术后生活质量。研究结论:T1S与颈椎矢状位平衡密切相关。越大的T1S往往导致更大的C2-7 Cobb角,T1S更容易影响C4-7 Cobb角,C2-7 Cobb角与C1-2 Cobb角有明确的负相关性。CT检查结果虽然同X线检查结果有差异,但是对于颈椎矢状位平衡的评估并无异样。它同样具有良好的信度,对于X线有遮挡的患者,可以选择CT检查来替代。寰枢椎融合术后,固定节段的活动范围显著减小,下位颈椎活动代偿性增加,在前屈和后伸方向,T1S的大小以及C1-2的角度改变对下位颈椎影响不大。但是较大的T1S会引起C4-7节左右侧弯活动度明显降低,C3-5节旋转活动度明显增大,同时也会导致屈伸方向上下位颈椎椎间盘压力的增加,加速其退变。寰枢椎后路融合手术作为治疗寰枢椎脱位的主要方法,要想达到理想的手术效果,需要考虑颈椎的矢状位平衡。T1S作为颈椎矢状位平衡的重要衡量指标,与颈椎前凸弧度呈正相关,在侧屈方向上更容易影响C4-7节段,在旋转方向上更容易影响C3-5节段。术前需要仔细评估颈椎的矢状位参数,根据不同的T1S选择个性化的寰枢椎融合角度,减少对颈椎矢状位平衡的干扰。对于较大T1S的患者,需要将寰枢椎固定呈一个相对前凸较小的角度(15-20°),而对于较小T1S的患者,寰枢椎尽量固定在前凸略大的角度(25°)左右,可以最大限度的维持颈椎矢状位平衡。