王宇 孙文志 孙祥耀 胡海量 王鹏 孔超 张思韬 鲁世保

作者单位：100053 北京，首都医科大学宣武医院骨科

近年来，成人脊柱畸形 ( adult spinal deformity，ASD ) 的发病率普遍呈上升趋势，特别是成人脊柱侧凸的发病率随着人口年龄的增加而增加，其发病率在 54 岁人群中为 29%，65 岁后超过 65%[1]。ASD 会降低生活质量，特别是存在冠状面和矢状面不平衡时[2]。目前，脊柱矫形手术是 ASD 患者惟一有效的治疗策略[3]。然而，文献报道 ASD 患者术后常出现与脊柱序列及内固定相关的机械性并发症，如近端交界性后凸 / 失败 ( proximal junctional kyphosis / failure，PJK / PJF )、断钉、断棒等，严重影响患者生活质量，且其发生率与脊柱骨盆矢状面形态的重建效果密切相关[4-6]。理想的脊柱骨盆矢状面形态应呈脊柱各部分相互关联且协调的关系[4-8]。与其它脊柱骨盆矢状面参数不同的是，骨盆入射角( pelvic incidence，PI ) 在骨骼发育成熟后即持续保持恒定，且其测量值不受患者体态影响[9]。Yilgor 等[7]于 2017 年以 PI 为基准，定义了其它脊柱骨盆矢状面参数的理想值相对 PI 的线性关系，并在此基础上建立了脊柱整体形态与平衡评分。马鸿儒等[8]在此基础上建立了适用于国人的改良脊柱整体形态与平衡 ( modified global alignment and proportion，M-GAP )评分，认为其对预测脊柱侧凸术后机械性并发症的发生有一定作用，但作者未表明 M-GAP 的预测有效性。回顾性分析 2016 年 1 月至 2018 年 1 月，我科采用长节段 ( ≥ 4 个节段 ) 矫形固定融合手术治疗的150 例 ASD 患者的资料，旨在阐明 M-GAP 对于长节段矫形固定 ASD 术后机械性并发症的预测有效性，并验证 M-GAP 对于长节段矫形固定 ASD 术后机械性并发症的预测作用。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 年龄 ≥ 18 岁；( 2 ) 脊柱畸形 ( 至少一项 )：冠状面 Cobb's 角 ≥ 20°，矢状面平衡 ( sagittal vertical axis，SVA ) ≥ 5 cm，骨盆倾斜角 ( pelvic tilt，PT ) ≥ 25°，胸椎后凸角 ( thoracic kyphosis，TK ) ≥ 60°；( 3 ) 融合节段 ≥ 4；( 4 ) 由同一名经验丰富的医师主刀完成手术。

2. 排除标准：( 1 ) 既往有其它脊柱手术史者；( 2 ) 术前、术后即刻及末次随访的站立位全脊柱正、侧位 X 线片等影像学资料不全者；( 3 ) 术后随访时间不足 2 年者。

二、一般资料

本组共纳入 150 例，其中男 49 例，女 101 例；年龄 61～84 岁，平均 ( 68.1±6.2 ) 岁。随访时间 36～41 个月，平均 ( 36.3±1.2 ) 个月。采用 Smith-Peterson截骨术 ( Smith-Peterson osteotomy，SPO ) 56 例( 37.3% )；经椎弓根截骨术 ( pedicle subtraction osteotomy，PSO ) 10 例 ( 6.7% )，全脊椎截骨 ( vertebral column resection，VCR ) 5 例 ( 3.3% )。

三、观察指标及测量方法

1. 脊柱骨盆矢状面参数：本研究中以下参数分别于 ASD 患者的术后即刻站立位全脊柱侧位 X 线片进行测量 ( 图1 )。( 1 ) PI：定义为全脊柱侧位 X 线片上过两股骨头中心点连线的中点与 S1上终板中点的直线与过 S1上终板中点且垂直于 S1上终板的直线间的夹角。( 2 ) 骶骨倾斜角 ( sacral slope，SS )：定义为全脊柱侧位 X 线片上 S1上终板与水平线间的夹角。( 3 ) 躯干整体倾斜角 ( global tilt，GT )：定义为全脊柱侧位 X 线片上 S1上终板中点与 C7中心的连线和 S1上终板中点与两股骨头中心连线的中点连线间的夹角。( 4 ) SVA：定义为全脊柱侧位 X 线片上过 C7椎体中点的垂直线与 S1上终板后缘顶点间的水平距离。当垂直线在 S1上终板顶点前方时候为正，反之为负。( 5 ) 腰椎前凸角 ( lumbar lordosis，LL )：定义为全脊柱侧位 X 线片上 S1上终板与 L1上终板间的夹角。( 6 ) 下腰椎前凸 ( lower lumbar lordosis，LLL )：定义为全脊柱侧位 X 线片上 S1上终板与 L4上终板间的夹角。

图1 观察指标及测量方法。具体测量方法见正文部分Fig.1 Observation index and measurement method. Details were shown in the text

2. 机械性并发症：包括 PJK、PJF 以及内固定相关并发症如断棒、断钉、螺钉松动、脱出、移位等。近端交界角 ( proximal junctional angle，PJA )：最上端固定椎 ( upper instrumented vertebra，UIV ) 的下终板与 UIV + 2 的上终板之间的夹角，正值代表后凸，负值代表前凸。PJK 定义为 PJA ≥ 10° 且与术前测量值相比增加 ≥ 10°[10]。PJF 被定义为 PJK 和以下情况的结合：( 1 ) 内固定拔出；( 2 ) 后方韧带复合体损伤；( 3 ) UIV 或 UIV + 1 骨折[11]。

四、M-GAP 评分的评估方法

本研究依据马鸿儒等[8]提出的国人 SS、LL 与GT 的理想值计算公式分别为理想 SS = 0.40×PI + 12、理想 LL = 0.46×PI + 22 和理想 GT = 0.46×PI - 5。

M-GAP 评分共包括 5 个参数[7]：

1. 相对骨盆倾斜 ( relative pelvic version，RPV )：计算公式为 RPV = 实际测量 SS-理想 SS。RPV ＜-15° 记 3 分 ( 严重后倾 )；-15° ＜ RPV ＜ -7.1° 记2 分 ( 中等后倾 )；-7.1° ＜ RPV ＜ 5° 记 0 分 ( 协调 )；5° ＜ RPV 记 1 分 ( 前倾 )。

2. 相对腰椎前凸 ( relative lumbar lordosis，RLL )：计算公式为 RLL = 实际测量 LL-理想 LL。RLL ＜-25° 记 3 分 ( 严重前凸不足 )；-25° ＜ RLL ＜ -14.1°记 2 分 ( 中等前凸不足 )；-14.1° ＜ RLL ＜ 11° 记 0 分( 协调 )；11° ＜ RLL 记 3 分 ( 前凸过多 )。

3. 腰椎前凸分布指数 ( lordosis distribution index，LDI )：计算公式为 LDI = LLL / LL。LDI ＜ 40% 记2 分 ( 严重前凸分布不足 )；40% ＜ LDI ＜ 49% 记 1 分( 中等前凸分布不足 )；50% ＜ LDI ＜ 80% 记 0 分 ( 协调 )；80% ＜ LDI 记 3 分 ( 严重前凸分布过多 )。

4. 相对脊柱骨盆平衡 ( relative spinopelvic alignment，RSA )，计算公式为 RSA = 实际测量 GT-理想GT。18° ＜ RSA 记 3 分 ( 严重前倾失衡 )；10.1° ＜ RSA＜ 18° 记 1 分 ( 中度前倾失衡 )；-7° ＜ RSA ＜ 10.1° 记 0分 ( 协调 )；RSA ＜ -7° 记 1 分 ( 后倾失衡 )。

5. 年龄：＜ 60 岁定义为成年患者，记 0 分；＞ 60岁定义为老年患者，记 1 分。

根据评分结果将 M-GAP 评分 0～2 分者判断为“协调”；3～6 分者判断为“中等不协调”；7～13 分者判断为“严重不协调”[7]。

五、统计学处理

采用 SPSS 24.0 软件对所有数据进行统计学分析，计量资料以±s表示。对 M-GAP 生成预测机械性并发症发生应用标准受试者工作特征 ( receiver operating characteristic，ROC ) 曲线的曲线下面积( the area under the ROC curve，AUC ) 值判断 M-GAP的预测准确性。M-GAP 评分的三种评估结果间机械性并发症发生率比较采用 Pearson 检验，并采用线性趋势检验评估评分结果与力学并发症发生率是否存在线性趋势。P＜ 0.05 为差异有统计学意义。

结 果

术后随访期间 86 例 ( 57.3% ) 患者出现机械性并发症，包括 PJF 3 例 ( 2.0% )、近端螺钉松动合并 PJK 10 例 ( 6.7% )，断棒 5 例 ( 3.3% )、断钉 2 例( 1.3% )，单纯螺钉松动无 PJK 38 例 ( 44.0% )。

测量本组所有 ADS 患者术后 PI 为 ( 47.5±11.7 ) ° ( 27.0°～71.0° )。根据 PI 值，计算出理想 SS值为 ( 31.0±4.7 ) ° ( 22.8°～47.2° )、LL 值为 ( 43.9±5.4 ) ° ( 34.4°～54.7° )、GT 值为 ( 16.9±5.4 ) °( 7.4°～35.5° )。按 M-GAP 评分的计算公式，其相关参数中 RPV 为 ( -4.8±6.5 ) ° ( -19.2°～6.6° )，RLL为 ( -12.2±9.8 ) ° ( -32.5°～7.6° )，LDI 为 ( 89.2±31.6 ) % ( 54.0%～127.0% )，RSA 为 ( 4.9±7.9 ) °( -9.1°～31.5° ) ( 表1 )。

表1 本组患者参数结果 ( ° )Tab.1 Parameters of patients in the cohort ( ° )

最终 M-GAP 评分得分为 ( 4.6±3.1 ) 分 ( 0～11 分 )。按照 M-GAP 评分评价标准，术后即刻被评估为“协调”、“中等不协调”及“严重不协调”的患者分别为 45 例 ( 30.0% )、69 例 ( 46.0% ) 和36 例 ( 24.0% )，术后机械性并发症发生率分别为42.2% ( 19 / 45 )、59.4% ( 41 / 69 ) 和 72.2% ( 26 / 36 )( 表2 )。ROC 曲线显示 M-GAP 对机械性并发症的预测有一定准确性 ( AUC = 0.627，P= 0.008，95%CI0.538～0.716 ) ( 图2 )。Pearsonχ2检验结果示 M-GAP评分不同组间术后机械性并发症发生率的差异有统计学意义 (P= 0.023 ) ( 表2 )，线性趋势检验结果表明不同评分结果间机械性并发症的发生率存在线性上升趋势 (χ2= 7.463，P= 0.006 ) ( 图3 )。

图3 线性趋势检验示 M-GAP 评分三种评估结果的患者组间机械性并发症且呈线性上升趋势Fig.3 The linear trend test showed a linear increase in mechanical complications among the three subgroups

表2 M-GAP 评分三种评估结果组间机械性并发症发生率Tab.2 The incidence of mechanical complications among different groups

图2 对 M-GAP 生成预测机械性并发症发生应用 ROC 曲线的AUC 值判断 M-GAP 的预测准确性Fig.2 The predictive accuracy of the M-GAP score was analyzed using receiver operating characteristic ( ROC ) analysis

讨 论

文献报道，脊柱术后功能欠佳、机械性并发症的发生率高均与矢状面的过度矫正或矫正不足有关[12]。目前，外科医师常常使用 SRS-Schwab 分型指导手术预期的矢状面形态[13-14]。然而，有研究指出即使使用 SRS-Schwab 分型作为手术指导，术后机械性并发症发生率及翻修率仍然很高[15]，原因可能是因为此分型本身存在一些缺陷[7]：首先，此分型包含三个指标，每一指标根据严重程度又分三个级别，共有 27 种矢状面形态，导致临床使用起来非常复杂；其次，每一个指标对术后机械性并发症的发生的影响是不清楚的，完全按照 SRS-Schwab 分型的理念 ( Schwab 0-0-0 ) 进行手术治疗的患者，术后仍然可能发生机械性并发症，而没有完全按照此分型指导的患者也有可能不会发生机械性并发症。同时，PT 和 PI-LL 的赋值为计数资料可能存在误导，特别是 PI 接近正常值上限或正常值下线时。还有就是 SVA 可以因为骨盆后旋所代偿而减小，LL 的分布指数这一重要指标没有纳入分型中；最后，Schwab分型没有纳入其它可能造成并发症发生率增高的因素如骨盆前旋或负向失平衡。文献报道 GAP 评分对ASD 术后机械性并发症的预测性更好[14]。

Yilgor 等[7]以 PI 为基准，定义了其它脊柱骨盆矢状面参数的理想值相对 PI 的线性关系，并在此基础上建立了 GAP 评分。理论上，当患者在固定融合后需要使用补偿机制时，植入物、固定椎体、相邻节段和移植物上的负荷分布不能正常化。因此，外科医师进行矫形融合的目的应该是将患者稳定在术后不需要或最少需要补偿的位置，这相当于 GAP 评分 ≤ 2 分，作者还发现，GAP 评分的增加与机械性并发症的发生率之间存在相当大的正相关关系。但是，有的作者对 GAP 评分预测 ADS 患者脊柱矫形术后机械性并发症的能力持否定态度[4]，其认为可能因 GAP 评分不能全面评估患者的矢状面形态，也有文献报道机械性并发症的发生受到诸多其它因素影响。外国学者发现大的 PT 和 TK 会增加术后机械性并发症的发生率[16-17]，而且术后发生 PJK 的女性患者明显多于男性患者，术前、术后矢状面参数变化越大，尤其是 LL，术后机械性并发症发生率就会明显增加[17]。还有文献报道固定节段数目、远端固定椎在骶骨、肥胖、重度骨质疏松、ASD 严重程度、手术是否微创、肌肉状况均与术后机械性并发症的发生有关[18-22]。本研究发现术后单纯螺钉松动而无PJK 或 PJF 者占到所有机械性并发症的 44.2%，分析原因为骨质疏松或部分患者随访时间短尚未发展为PJK 或 PJF，但大部分患者无临床症状。后期骨水泥螺钉的使用减少了螺钉松动及 PJK 的发生率。本研究“协调”、“中等不协调”及“严重不协调”三组术后机械性并发症发生率分别为 42.2%、59.4%和 72.2%，高于国内作者马鸿儒等[8]的研究结果，分析原因可能为本组患者年龄明显高于对方，且随访时间较长。作者发现 GAP 评分中“协调”“中等不协调”及“严重不协调”三组患者间机械性并发症发生率的差异无统计学意义，趋势χ2检验结果表明三组间力学并发症发生率无线性关系，分析原因可能是理想的脊柱 - 骨盆矢状面形态在不同人种及年龄段人群之间亦存在差异。基于此，作者通过测量中老年健康志愿者脊柱矢状面参数，得出线性回归方程为 SS = 0.40×PI + 12、LL = 0.46×PI + 22 和GT = 0.46×PI - 5，修正 GAP 评分为 M-GAP 评分，认为 GAP 评分对于成人脊柱侧弯矫形术后机械性并发症的预测能力较差，M-GAP 评分可较好地适用于国人脊柱侧弯患者。本文作者使用 M-GAP 评分，对其预测能力有效性及预测能力进行了研究，结果显示 M-GAP 对机械性并发症的预测有一定准确性( AUC = 0.627，P= 0.008，95%CI0.538～0.716 )，M-GAP 评分不同组间术后机械性并发症发生率的差异有统计学意义。

GAP 评分仍然存在一定的局限性。首先，在脊柱退变过程中，TK 的代偿也起非常重要的作用，但是因为在健康志愿者中 TK 与 PI 无相关性，故不能根据 PI 值计算出理想的 TK，而且 Yilgor 等[7]发现 TK 的变化与术后机械性并发症的发生率之间无明显相关性，这也是 M-GAP 评分未纳入 TK 的原因之一；其次，因为年龄 ≥ 60 岁为术后机械性并发症的危险因素之一，故年龄被纳入 GAP 评分中，但是年龄只是某一些因素的表现，如骨质疏松、肌肉、神经系统的衰弱、年龄相关的步态和平衡障碍或内科合并症等，这些因素都可能导致机械性并发症发生率增高；最后，作者认为导致术后机械性并发症增高可能还有其它因素如病因、手术方式等，GAP 评分应纳入尽量多的危险因素，提高其预测准确性。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究为回顾性单中心研究，且入组病例数量较少，目前国内外相关研究较少，M-GAP 评分的有效性需要进一步验证；其次，同 GAP 评分一样，M-GAP 评分本身存在一定局限性，是否需要纳入术后机械性并发症相关其它因素，如手术方式、固定节段等有待进一步研究，应通过多元线性回归分析，筛选出危险因素然后再对 GAP 评分进行纠正得出 M-GAP 评分的参数，再进行进一步验证。同时是否需要对年龄这一指标充分解读，认清其真实意义；而且，本研究所使用的 M-GAP 评分[8]中理想矢状面参数计算方法所纳入的中老年健康志愿者仅 67 名，所得线性回归方程有待大样本数据证实。最后，因 PJF 仅有 3 例，断钉仅有 2 例，本研究未对机械性并发症进行分组后统计分析，也未对 M-GAP 评分与术后患者生活质量评分及其它并发症进行相关性分析。

不管是 SRS-Schwab 分型还是 GAP 评分都是综合分析与机械性并发症或是与生活质量评分相关的参数而获得的模型，而这些参数的计算是以 PI 为基础或健康成人参数做比较得出。最近有文献报道使用基于健康成人脊柱矢状面形态而提出的改良 Roussouly分型指导 ASD 手术，旨在恢复理想的矢状面形态，其中包括胸椎腰椎交界点、腰椎前凸顶点、LL 等，可以降低术后机械性并发症[23-25]。

也有人报道 GAP 评分纳入身体质量指数及骨密度后可提高 ASD 术后机械性并发症的预测能力[26]。总之，目前尚无指导 ASD 手术的“金标准”，M-GAP 评分为降低术后机械性并发症提供了一种新的方法，需要进一步验证及改善。