PI角在脊柱疾病诊治中的应用进展

1****1

作者：天津市第三中心医院骨科  韩立强

以往学者们对脊柱疾病的诊治仅限于脊柱本身，但随着研究的深入，他们发现许多问题难以通过脊柱本身来解释，一些脊柱矫形病例术后影像学检查显示脊柱矫形良好，但预后整体躯干失衡、功能不佳，其原因在于未考虑到骨盆的代偿作用。脊柱立足于骨盆之上，骨盆相当于脊柱的基座，若基座失衡必然导致脊柱失衡。骨盆投射角（PI）是骨盆矢状位平衡研究的解剖学参数之一，通过该角度可将脊柱与骨盆紧密联系起来，为脊柱疾病的诊治提供良好的参照点。随着对PI角研究的深入，学者们逐渐认识到PI角对于脊柱疾病的意义。本文就近年来PI角在脊柱疾病中的应用进展作一综述。

PI角与脊柱及骨盆

PI角由DuVaL－BeauPere等于1992年提出，其与骶骨倾斜角（SS）、骨盆倾斜角（PT）是骨盆矢状位平衡研究的解剖学参数。PI角为S1上终板中点与股骨头中心连线和过S1上终板中点的S1上终板垂线之间的夹角（若双侧股骨头不重叠，则取两股骨头中心连线的中点）；PT角为重力垂直线和S1上终板中点与股骨头中心连线之间的夹角（若双侧股骨头不重叠，则取两股骨头中心连线的中点）；SS角为水平线和S1上终板切线之间的夹角。

Legaye等对PI角、PT角及SS角的关系进行研究，发现PI角对于每个人都是恒定的，且与PT和SS角之和相等。PI角为常量，而PT角及SS角为变量。骨盆的方向决定了矢状位骶骨终板相对于股骨头的位置关系，经回归分析发现骨盆参数与脊柱参数密切相关。PI角作为唯一***的解剖学参数，决定了骨盆方向和腰椎前凸大小。若PI角较小，则骨盆参数值较小，腰椎前凸相对平坦；若PI角较大，则骨盆倾斜明显，腰椎前凸较明显。PI角对脊柱矢状面曲线的影响也较明显，PI角过大提示骶骨倾斜度和脊柱曲度过大。该研究奠定了PI角在脊柱疾病诊治中的重要地位及作用。Chang等对因腰椎退变性疾病导致矢状面失衡而行手术治疗的55例患者进行回顾性研究，其中3O例行经椎弓根截骨矫形术，25例行腰骶部融合内固定，经平均2年随访发现所有患者术后PI角均无改变，证实PI角的恒定性。SkaLLi等研究3O例先天性脊柱侧凸患者的骨盆参数和脊柱参数，经术前及术后短期、中期、长期随访测量发现骨盆在手术前后运动和平衡中起着重要作用，从而认为测量PI角有重要作用。Mac－Thiong等对341名正常人（3～1８岁）进行研究，发现PI角可调控骨盆方向，患者可通过脊柱与骨盆互相影响获得舒适的**，从而达到能量消耗最小化。该研究结果有助于脊柱畸形患儿的外科矫形治疗，以建立脊柱矢状面平衡。

PI角的测量及其正常值

正确的脊柱及骨盆参数测量需要良好的脊柱全长及骨盆Ｘ线片，其中投照姿势至关重要。但目前对投照的最佳姿势众说纷纭，尚无明确的标准。Marks等对非脊柱侧凸的青年女性研究发现，上臂固定于身体前方3O°、屈曲肘部、双手扶于支持物时脊柱－骨盆矢状面状态相当于双手自然放松位于躯干两侧时脊柱－骨盆矢状面状态，建议将其作为研究脊柱－骨盆矢状面平衡的最佳姿势。

经股骨头中心确定骨盆旋转中心对PI角测量至关重要，经双侧股骨头中心测量PI角是目前最常用的PI角测量方法。Tyrakoｗski等研究发现，经双侧髋臼顶确定骨盆旋转中心同样可精确测量PI角，且采用该方法测得的PI角与经股骨头中心测得的PI角无统计学差异，故在PI角测量中亦可通过双侧髋臼顶来确定骨盆旋转中心。

Legaye等在以往研究基础上进行更深入的数据分析，得出PI角、PT角、SS角、腰椎前凸角（LL）之间的数学关系：SS＝PI×O.54８1＋12.7°±6.39°、LL＝SS×1.O８7＋21.61°±4.16°、LL＝PI±9°、PT＝O.37×PI－7°，并提出PI角的正常值范围为52°±1O°，PT角的正常值范围为13°±7°，SS角的正常值范围为39°±9°。此后亦有许多学者对PI角的正常值进行大样本测量，发现男性PI角平均值为53°，女性PI角平均值为56°。

上述所有相关数值均是在Ｘ线片上进行测量的。BLonDeL等对5O例患者PI角研究发现，PI角是可靠的测量指标，即使在Ｘ线片质量欠佳的情况下亦是如此，因此它可作为客观指标之一。而在CT检查及三维CT检查等基础上进行PI角测量将获得更精确的数据。JenTｚsch等对62O名志愿者进行全身CT扫描，并以此为研究基础，经测量及对比计算发现PI角平均值为5O.８°，且PI角大小与年龄、性别不相关。VrToVec等在三维CT图像上测量PI角，结果测得的PI角正常值为男性46.6°±9.2°，女性47.6°±1O.7°，平均47.1°±1O.O°，男性与女性无统计学差异，且PI角大小与年龄、性别不相关；认为与二维检查相比，三维CT检查测得的PI角数值区间相对较小，测量更准确。目前尚无中国人群PI角相关数值的报道。

PI角在脊柱矢状面重建中的作用

随着诊断、手术方式及医疗器械的进步，冠状面上畸形矫正术前规划及术后效果已基本达到共识。学者们的关注点逐渐转移至脊柱矢状面平衡的重建。越来越多的学者在病例回顾性分析中发现骨盆与脊柱矢状面重建相关。PI角自提出后，由于其恒定性及与脊柱、骨盆的相关性，逐渐得到学者们的重视。

截骨矫形术前规划

Yang等对Lenke　5型特发性脊柱侧凸患者手术前后脊柱－骨盆矢状面平衡进行研究，发现约4８％的患者存在骨盆前倾，而骨盆前倾患者PI角较骨盆位置正常患者小，线性回归分析显示PI角与骨盆前倾密切相关；矫形术后仅61％的患者骨盆前倾得到矫正，线性回归分析显示PI角与骨盆前倾未能矫正亦密切相关；因此认为PI角较小的Lenke　5型特发性脊柱侧凸患者更易伴有骨盆前倾异常，这种异常的骨盆前倾经后路矫形固定常得到改善，但若其PI角小于39°，则改善效果较差。对于脊柱疾病患者及正常人，PI角均至关重要，脊柱、骨盆的代偿机制也因PI角的不同而有所不同，在畸形矫形术前确定脊柱、骨盆相关参数对于术前规划及术后疗效预测具有重要作用。

矫形截骨角度计算

脊柱矢状面的矫形治疗以截骨为主要方式，因颈段、胸段截骨风险高，且对于整体矢状面的重建效果并不明显，故矢状面重建的关键在于胸腰段及腰段。最佳的截骨角度计算对于获得最佳的矫形效果至关重要。学者们提出了多种截骨角度的计算方式，它们各有优缺点。Rose等对4O例施行经椎弓根截骨矫形术的脊柱矢状面失衡患者术后2年效果进行回顾性分析，认为LL角、胸椎后凸角（TK）与PI角之间存在PI＋LL＋TK≤45°的关系，因PI角及TK角基本恒定，而PI角与LL角关系密切，故PI角可作为经椎弓根截骨矫形术前LL角的良好预测因子，灵敏度可达91％，术前经精确计算即可规划出最佳的截骨角度。

Song等报道了2O例强直性脊柱炎病例，其针对患者矢状面截骨矫形角度的计算方法首次提出以肺门为参照点，术前测量患者PI角，并以恒定PI角为基准点，按照PT角与PI角之间的关系（即PT＝O.37×PI－7°）推算出正常状态下的PT角，在脊柱全长影像学图像上模拟截骨，从而计算出合适的截骨角度，并以该角度为术中截骨角度，术后取得了良好的矫形效果。该研究由于截骨角度以恒定的PI角为依据，矫形前已充分考虑到骨盆本身的代偿作用，故术后脊柱－骨盆矢状面平衡得到较好的重建，远期矫形效果亦较理想。

PI角对脊柱疾病的预测作用

随着对PI角的深入研究，越来越多的学者发现PI角对于脊柱疾病的意义不仅局限于脊柱矢状面平衡的重建，其对于脊柱疾病的预测也具有重要的指导意义。

脊柱形态

不同人种的脊柱形态不尽相同，每个人的脊柱形态也各不相同，而不同脊柱形态的人群患同种脊柱疾病的可能性也不同。RouSSouLy等选取了16O名无脊柱疾病的志愿者，分别于站立位摄脊柱、骨盆全长X线片，根据PI角、LL角、TK角及腰椎前凸最高点位置和腰椎前凸与胸椎后凸交界点位置等进行总结分析，将正常人群脊柱形态分为4种类型，由于不同脊柱形态对于同种脊柱疾病造成的失衡代偿性不同，从而最终患病率也不尽相同，故根据脊柱形态即可推测今后患不同脊柱疾病的可能性。以此为理论基础，通过早期筛查及预防性治疗可大大降低今后相关疾病的发病率、降低治疗难度及减少因手术对患者造成的不必要损伤。

腰椎退变性疾病

Bae等比较腰椎退变性后凸患者与正常人脊柱、骨盆参数，发现PI角较小的腰椎退变性后凸患者表现为腰椎与胸腰段后凸畸形，PI角较大的腰椎退变性后凸患者则相对保留腰椎前凸角度，且胸腰段较平坦；PI角较小患者PT角较小且SS角较大，PI角较大患者PT角较大且SS角较小。

GoLbakhsh等在对比正常人群与腰椎失稳人群后发现，L5～S1阶段失稳患者PI角明显偏小，且易发生腰椎滑脱，因此认为L5～S1阶段失稳与PI角偏小相关。JenTｚsch等研究发现，PI角与LL角及关节突关节面走行，尤其是L5～S1关节突关节面走行密切相关；PI角较大患者出现脊柱疾病或脊柱创伤后，脊柱及骨盆自我代偿能力较强，故对于此类患者施行矫形术或融合术疗效较佳。因此，PI角的大小表明骨盆对腰椎退变性疾病所致曲度变化的自我代偿能力，PI角越大则机体自身代偿能力越强，出现相应临床症状的概率也越低。

Min等为评估PI角在低度和高度腰椎滑脱中的意义及两者的相关性进行回顾性研究，发现低度与高度腰椎滑脱患者LL角、骶倾角、腰骶角、滑角度、PI角、L5倾向角、L5斜坡角、PT角和SS角有统计学差异；Pearson相关性分析显示，腰椎滑脱程度与LL角、骶倾角、腰骶角、滑角度、PI角、L5倾向角、L5斜坡角、PT角和SS角高度相关；PI角作为决定脊柱矢状位平衡和脊柱形态的重要因子，在低度和高度腰椎滑脱中具有重要意义，Pearson相关性分析显示它与低度和高度腰椎滑脱高度相关。因此，PI角可作为腰椎滑脱早期病变发生的重要预测因子。约27％的腰椎融合术患者会出现腰椎邻近阶段疾病，经生物力学试验证实术后LL角与PI角相差超过15°，腰椎邻近阶段疾病发生率升高2O倍以上，充分说明以PI角为基准制定最佳LL角的重要性。

展望

PI角作为骨盆、脊柱之间的关联参数及相关脊柱疾病的预测参考指标仅1O余年，但随着对其研究的深入，学者们发现它在骨盆与脊柱的动态稳定、平衡中发挥重要作用。今后，PI角的研究重点应主要集中于脊柱侧弯矫形及腰椎退变性疾病治疗。脊柱侧弯矫形侧重于如何通过PI角准确找出脊柱矢状面平衡与骨盆代偿之间的平衡点；腰椎退变性疾病治疗则侧重于如何通过PI角规划最佳的腰椎前凸角，从而使之与骨盆代偿相吻合，最大限度地降低腰椎邻近阶段疾病发生率。随着对PI角的深入研究，其对脊柱矢状面矫形重建及多种脊柱疾病治疗必将具有重要的指导意义，对部分脊柱疾病的早期筛查、预防保健、降低发病率及预后等亦将起到重要的预测指导作用。

来源：国际骨科学杂志2O15年7月第36卷第4期