腰椎椎弓崩裂的诊断与治疗

作者：刘柏轩，汪志举，张洪川    作者单位：1 024000 内蒙古，赤峰学院第二附属医院　　2 内蒙古，赤峰市医院 　　【关键词】  椎弓崩裂，腰椎;诊断，治疗

　　所谓的腰椎椎弓崩裂(Spondylolysis)是指椎弓峡部产生的应力骨折状态，也称峡部裂，发生率为6%[1]。峡部裂可发生于单侧或双侧，如果产生双侧的峡部裂隙，椎体、椎弓根、横突和上关节突可在应力的作用下一起与椎板、棘突和下关节突发生滑行分离，即发生腰椎滑脱。本文就发生椎弓崩裂有关的研究做一综述。

　　1 腰椎椎弓崩裂的生物力学及损伤机制

　　虽然腰椎峡部骨折可由一次性撞击引起，但越来越多的证据表明大部分情况是周期性负荷引起的累积微创伤导致的疲劳骨折。疲劳骨折是指由小于一次引起骨折的负荷的反复作用引起的骨折。疲劳可发生于全身组织，当修复的速度小于反复负荷引起损伤的速度时发生。疲劳时限用来描述抵抗疲劳骨折的强度，Cyron等[2]指出，在脊柱疲劳的时限决定于周期性的压力的大小和施加的方法，疲劳骨折最初发生在骨质最大压力处。

　　人类直立行走，体重通过腰椎传递，椎弓最窄的椎弓峡部由于对抗负荷横截面积最小而成为椎弓部承担负荷的最主要的应力集中点，关节突负荷是作用于椎弓的主要应力，所以注定了峡部缺损为人类所特有。Gatt等[3]估计腰椎后部结构承担站立时负荷的16%，然而Klemenesics等[4]却认为腰椎后部结构承担了过伸时总负荷的30%。Grobler等[5]通过对脊柱生物力学的研究认为在脊柱任一运动节段均存在剪力，上一椎体对下一椎体有向前滑移、旋转的趋势，这是发生椎弓崩裂的力学基础。剪力的来源可以这样理解，把脊椎受力平面横切后分析所受

　　压力，可以得到这样几个分量：垂直作用于切面的正常压力和平行于切面的剪切力以及动量，动量在屈曲时又会引起压力。椎弓崩裂和腰椎滑脱通常发生在L4和L5，原因是由于腰椎前凸的存在，使这一部位承受更大的负荷，更易受剪切力的作用。

　　脊椎周期性负荷的施加方式是影响椎弓峡部疲劳时限的另一个重要因素。过伸时脊柱发生旋转，脊柱的上关节突挤压上位脊椎的下关节突，这种接触力使下关节突发生向前上的弯曲，峡部的下方产生张力。屈曲时相邻的上下关节突产生分离，但被关节囊和韧带紧紧连接，使峡部向前弯曲，同时屈曲时脊椎与水平面间的角度增大剪切力也增大，增加了体重的动量力臂，而且稳定上半身的竖脊肌也会牵拉后部结构而增大负荷[6]。Sairyo等[7]设计了L3～S1阶段韧带的有限元模型，分析了屈曲、伸展、侧屈和轴向旋转时各个结构的应力分布;并计算各个结构Von Mises应力，预测的最高应力在峡部，而且伸直和旋转的应力大于屈曲和侧屈。这一结果和Soler等[8]的峡部骨折最常发生于伸展和旋转时的临床观察结果相吻合。椎弓峡部的疲劳骨折过程可以这样描述，周期性屈曲和伸展/过伸，或者上半身反复承受高冲击力，使峡部反复弯曲，达到疲劳时限后，在最高主应力点开始出现断裂，负重持续，断裂会不断扩展，进而发展为腰椎滑脱。Klemencsics等[9] 设计了一个机械模型进一步证实了椎弓崩裂与滑脱之间的病理变化关系，当峡部受到屈曲力时峡部裂隙无变化;当峡部受到伸展力时峡部裂隙加大。如果峡部裂隙不能对抗张力，张力即转化到峡部周围纤维及韧带组织，作用于韧带及纤维组织的张力达到一定强度时韧带断裂并峡部断开，椎体向前滑移并产生滑脱。

　　椎弓崩裂的病因除了生物力学因素外，还存在遗传倾向，因此在考虑生物力学因素的同时，也需要研究生物和遗传因素。对于运动员而言，本病的确切病理生理可能包括真正的疲劳骨折，而对于久坐的椎弓崩裂患者更多的可能与解剖相关的峡部内部脆性有关。

　　2 腰椎椎弓崩裂的诊断

　　腰椎崩裂可分为三个临床阶段：早期、进展期和终末期[7],各个阶段的症状变异较大，给临床诊断带来了困难。绝大多数病例在整个的病变过程中都不出现症状，也可能在疾病的晚期受到轻微或者明显的外伤后出现症状。其最主要症状是下腰部的疼痛，也可能出现神经损伤的症状，椎弓崩裂的运动员在完成特定的运动时可能会产生疼痛，疼痛的开始可以是急性的，或者进行性的，以后变为慢性痛或钝痛。

　　在影像学上椎弓崩裂可有这样的几个阶段的表现：应力反应、微骨折、假关节和最后的滑脱。一般认为 ，45°侧斜位片是诊断腰椎椎弓崩裂的重要手段 。然而，不同腰骶部放射位置探测椎弓崩裂的灵敏度是有限的[11] ，只有当射线束与峡不连平面相平行时才能获得理想的效果。也就是只有当峡不连平面与冠状面成45°夹角且与腰椎峡部垂直时，45°侧斜位片才具有诊断意义。45°侧斜位片上腰椎神经弓呈狗形投影，峡部位于狗颈处。侯树勋等[12]认为大约20%椎弓崩裂在45°侧斜位片才能被发现 ，并认为45°侧斜位片对于青年患者的检查尤其重要。Saifuddin等[13]通过对34例椎弓崩裂患者进行45°侧斜位片和CT扫描研究结果显示椎弓崩裂的裂隙角度变异很大，这是影响X线拍片结果的重要因素。并认为除非伴有椎体滑脱，大多数腰椎椎弓崩裂在45°侧斜位片上不能显示。通过这些可以看出腰椎侧斜位片不应作为诊断腰椎椎弓崩裂的可靠方法，对于X线平片显示可疑腰椎椎弓崩裂患者，应常规进行CT扫描检查。在椎弓崩裂的早期椎弓部应力骨折后，CT扫描显示毛刷状线;在进展期，损伤部位间隙清晰可见;终末期，骨折部位显示有硬化。遗憾的是即使使用CT扫描，早期诊断有时也是非常困难的。随着骨骼未成熟运动员参加高水平竞技运动人数的增加，年轻运动员患者人数也在增加，早期诊断年轻运动员活跃性的椎弓崩裂显得尤为重要。对于早期的诊断腰椎椎弓崩裂 MRI检查似乎很有意义，Wirtz等[14]认为MR可以在腰椎椎弓崩裂发生的早期阶段于T1、T2加权显示典型的骨性改变，这种改变表现为在峡部显示出骨髓水肿的影像。但其区分椎弓崩裂不同阶段的价值仍有待进一步研究证明。Dutton等[15]认为单光子计算机断层扫描 (SPECT)对诊断腰椎椎弓崩裂较平片有显著意义。Congeni等[16]也认为骨闪烁扫描对年轻运动员获得性椎弓崩裂的早期诊断是最敏感的。现一般认为骨扫描，尤其是SPECT结合CT是诊断椎弓崩裂的“金标准”。

　　3 腰椎椎弓崩裂的治疗

　　3.1 保守治疗 椎弓崩裂和腰椎滑脱一样均可采取保守治疗及手术治疗，两者的治疗目标也是一致的。主要是三大治疗目标，分别是骨愈合、减轻疼痛、恢复功能。保守治疗对早期和进展期椎弓崩裂有效，终末期缺损(假关节形成)需要手术治疗促进骨折愈合。休息、支具固定、理疗和电刺激是治疗活跃性椎弓崩裂最常用的保守治疗方法。Sairyo等[17]认为保守治疗应该使用支具固定骨折部位，同时停止引发诱因的运动至少3个月。大量文献认为理疗和电刺激对缓解非特异性下腰部疼痛是有效的。Morita等[18]认为如果骨折明显，断端没有硬化，病例的愈合率为38%～73%。陈旧性、分离性并伴有硬化边缘的骨折是不会愈合的，但有可能经过保守治疗后症状消失。在这里需要强调的是，在疲劳骨折相关的代谢亢进阶段或进行性椎弓崩裂阶段，早期诊断对运动员而言是很重要的。因为对这个特定的群体，发病早期时做保守治疗是极其有效的，愈合率很高，平均5.5个月治疗后约有90%的单侧或双侧骨损伤患者可以恢复到发病前的原有运动水平[11]。

　　3.2 手术治疗 对于保守治疗无效的椎弓崩裂的患者根据不同的症状可以选择不同的手术治疗方法。Debusscher等[19]认为，恢复椎弓崩裂患者，尤其是青少年患者的正常解剖结构，比破坏一节正常的运动阶段更可取、更科学。因此治疗椎弓崩裂的一般原则为：没有腰椎滑脱、椎间盘健康的椎弓崩裂可以进行峡部直接修补;如果有严重椎间盘退变，就应该考虑进行后外侧融合术及椎体间融合术同时进行内固定;当然如峡部缺损伴有神经根卡压症状的患者必须去除椎板，减压神经根，然后行植骨融合并内固定。直接修复的优点是有较高的峡部愈合率，由于避免了椎体间融合而保留椎体间的正常活动，重建正常的结构。自1968年Kimura首次提出峡部直接修复术以来，已有多种修复方法应用于临床。1970年Buck[20]最早报道了用不锈钢皮质骨拉力螺钉直接修补峡部裂的方法，即Buck技术;1985年Bradford等[21]报道了SCOTT钢丝技术，后有学者对该技术进行了改良;1984年Morscher等[22]报道了MORSCHER带钩螺钉技术;Songer等[23]描述了一种用带缆螺钉直接修补峡部缺损的方法;Gillet等[24]报道了一种使用V形棒和椎弓根螺钉加峡部缺损区直接植骨的方法。有研究显示各种峡部关节修复术的成功率为63%～100%。总之，经过近40年的发展，具有符合生理解剖、不干扰临近阶段等多种优点的峡部直接修补术已取得了长足的进步。对于有严重椎间盘退变等不得不采取脊柱融合固定手术的病例，目前大多数学者主张在条件允许的情况下，尽可能少地固定融合脊柱阶段，不但可减少创伤，保留脊柱的活动度，同时还可避免多阶段固定对脊柱造成的力学及生理、生化等方面的不利影响，降低脊柱的继发性疾病。

　　3.3 椎弓崩裂治疗中的疗效评估 在人们日益关注健康的医疗环境下的今天，对接受治疗的脊柱疾患的患者进行疗效评估是非常有必要的。对椎弓崩裂的治疗效果进行个体化的评估能为今后的治疗方向提供依据。然而，如果没有标准化有效的评价方法就很难对复杂的、高度个体化的结果进行有效的令人信服的评价。Finn等推荐从腰背功能状态、一般健康状况、疼痛、工作受限、患者满意度、保险及其他等六个方面进行结果评估。关于椎弓崩裂治疗最常用的评价问卷有以下几种。Oswestry功能障碍指数(ODI)[25]是一种由患者完成的多项选择问卷，包括10个和日常生活中不同活动有关的部分，每个部分的功能障碍程度分6级，将各个部分的得分相加，总分100分;Lawlis等[26]发明了Dallas疼痛问卷(DPQ)，其针对不同病种对16项内容进行视觉模拟评分，来评估慢性脊柱疼痛对患者生活的影响;Roland等[25]原创了Roland-Morris功能障碍问卷，此问卷专门针对腰背部，由患者在“疾病影响描述”中选择24项内容完成。SF-36(健康调查短表格)[27]是一种多用途通用问卷，对个人大致健康一般状况的不同方面设置了36个问题。通常来说，绝大多数的腰背痛研究显示腰背痛特异性问卷比SF-36的相关性更好，但也有学者认为在疼痛和功能评分上SF-36也有类似的相关性，而比起联合使用几个问卷来SF-36更节省时间。下腰痛等级评分(LBPRS)[28]是疼痛评估问卷，它包括三方面：疼痛(腰和腿痛)、功能障碍、身体伤害。这个评分的优点是它区分了腰痛和腿痛，非常易于理解使用，同时这种类型的评分能够量化一些重要的临床症状改变[29]。

　　4 结语

　　腰椎椎弓崩裂导致腰椎体与其后的结构连续性丧失，这种损伤容易导致腰椎滑脱，具有潜在的危险性。椎弓崩裂的病因除了生物力学因素外，还存在生物和遗传因素。现一般认为骨扫描，尤其是SPECT结合CT是诊断椎弓崩裂的“黄金标准”。对于保守治疗无效的椎弓崩裂的患者根据不同情况可以选择不同的手术治疗方法。峡部直接修补术是一种更符合生理的较科学的手术方式。对椎弓崩裂的治疗效果进行个体化的评估能为今后的治疗方向提供依据，是非常有必要的。

　　【参考文献】　　1 Fredrickson BE,Baker D,McHolick WJ,et al.The natural history of spondylolysis and spondylolisthesis.J Bone Joint Surg AM,1984,66:699-707.

　　2 Cyron BM，Hutton WC.The fatigue strength of the lumbar neural arch in spondyloloysis.J Bone Joint Surg,1978,60-B(2):234-238.

　　3 Gatt CJ，Hosea TM,Palumbo RC,et al.Impact loading of the lumbar spine during football blocking.AM J Sports Med,1997,25(3):317-328.

　　4 Klemenesics ZL,Kiss RM.The biomechanics of spondylolysis and spondylolysthesis.In:Enderle JD,ed.Proc 22nd Ann int conf of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.Piscataway,NJ:IEEE,2000.

　　5 Grobler LJ，Novotny JE，Wilder DG.et al.L4-L5 isthmic spondylolisthesis.a biomechanical analysis comparing stability in L4-L5 and L5-S1 isthmic spondylolisthesis.Spine,1994,19(2)：222.

　　6 Green TP,Allvey JC,Adams MA.Bending of the inferior articular processes of lumbar vertebrae during simulated spinal movements .Spine,1994,19(23):2683-2691.

　　7 Sairyo K,Katoh S,Sakamaki T,et al.Slippage occurs following epiphyseal separation in immature spine and its occurrence is unrelated to disc degeneration.Spine,2004,29:524-527.

　　8 Soler T,Calderon C.The prevalence of spondylolysis in the spanish elite athlete.Am J Sports Med,2000,28:57-62.

　　9 Klemencsics ZL，Kiss RM .Biomechanics in the pathogenesis of spondylosis and spondyIoIisthes.Orv Hetil，2001，142(5):227 -233.

　　10 Fujii K，Katoh S，Sairyo K,et al.Union of defects in the pars interarticularis of the lumbar spine in children and adolescents.J Bone Joint Surg-B,2004,86:225-231.

　　11 Sys J,Michielsen J,Bracke P,et al.Nonoperative treatment of avtive spondylolysis in elite athletes with normal X-ray findings:literature review and results of conservative treatment.Eur Spine J,2001,10:498-504.

　　12 孙玉鹏，侯树勋.腰椎峡部裂的影像学检查与诊断.中国脊柱脊髓杂志，1999，9(1)：10.

　　13 Saifuddin A，White J.Orientation of lumbar pars defects：implications for radiological detection and surgical management.J Bone Joint Surg Br，1998，80(2)：208-211.

　　14 Wirtz DC，Wildberger JE，Rohrig H，et al.Early diagnosis of isthmic spondylolysis with MRI.Z Orthop Ihre Grenzgeb,1999，137(6)：508-511.

　　15 Dutton JA，Hughes SP，Peters AM .SPECT in the management of patients with back pain and spondylolysis.Clin Nucl Med，2000，25(2)：93-96.

　　16 Conggeni J,McCulloch J,Swanson K.Lumbar spondylolysis;a study of natural progression in athletes.AM J Sports Med,1997,25：248-253.

　　17 Sairyo K,Katoh S,Sasa T,et al .Athletes with unilateral spondylolysis are at risk of stress fracture at the contralateral pedicle and pars interarticularis:a clinical and biomechanical study.Am J Sports Med,2005,33:583-590.

　　18 Morita T,Ikata T,Katoh S,et al.Lumbar spondylolysis in children and adolescents.J Bone Joint Surg Br,1995,77:620-625.

　　19 Debusscher F,Troussel S.Direct repair of defect in lumbar spondylolysis with a new pedicle screw hook fixation:clinical,functional and CT-assessed study.Eur Spine J,2007,16(10):1650-1658.

　　20 Buck JE.Direct repair of the defect in spondylolysis:preliminary report .J Bone Joint Surg Br,1970,52:432-437.

　　21 Bradford DS,Iza J.Repair of the defect in spondylolysis or minimal degrees of spondylolysis by segmental wire fixation and bone grafting .Spine,1985,10:673-679.

　　22 Morscher E，Gerber B，Fasel J.Surgical treatment of spondylolysis by bone grafting:direct stabilization of spondylolysis by means of a hook screw.Arch orthop trauma Surg,1984,103:175-178.

　　23 Songer MN,Rovin R.repair of the pars interarticularis defect with a cable-screw construct:a preliminary report.Spine,1998,23:263-269.

　　24 Gillet P,Petit M.Direct repair of spondylolysis without spondylolysis,using a rod-screw construct and bone grafting of the pars defect.Spine,1999,24:1252-1256.

　　25 Roland M,Fairbank J.The Roland-morris disability questionnaire and the oswestry disability questionaire.Spine,2000,25:3115-3124.

　　26 Lawlis GF,Cunencas R,Selby D,et al.The development of the dallas pain questionaire：an assessment of the impact of spinal pain on behavior .Spine,1989,14:511-516.

　　27 Ware JE Jr.SF-36 heath survey update .Spine,2000,25:3130-3139.

　　28 Manniche C,Asmussen K,Lauritsen B,et al.Low back pain rating scale:validation of a tool for assessment of low back pain .Pain,1994,57:317-326.

　　29 Christensen FB.Lumbar spinal fusion .Outcome in relation to surgical methods,choice of implant and postoperative rehabilitation.Acta Orthop Scand,2004,75:2-43.