研究背景腰椎小关节(facet joint FJ)也被叫做Zygapophyseal关节,是脊柱唯一的活动关节,它承载全身16%的体重,随着人体姿势的改变其承载的重量还可能增加。腰椎是人体脊柱活动度较大的节段,在正常的腰椎活动时腰椎FJ表现出复杂的生物力学特性。腰椎小关节的生物力学表现与脊柱整体的活动相互影响,腰椎小关节小关节方向(facet joint orientation FJO)是影响腰椎节段活动及其稳定性的重要因素。腰椎FJO可影响FJ的活动及其生物力学表现,后者与腰椎间盘(lumbar disc LD)的生物力学改变互相影响,因此腰椎FJO与腰椎退行性疾病的关系一直是临床学者研究的热点。腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation LDH)是临床上引起患者下肢放射痛的常见病因,也是现实生活中影响患者生活质量的最常见疾病之一。文献报道在人的一生中LDH的临床发病的可能性为40%。LDH在临床上的高发病率严重影响了人群的生活治疗,也激发了临床学者研究的热情。LDH的发病原因一直是研究的热点问题。退变、外伤、年龄因素以及遗传因素均与LDH的发病相关。腰椎FJO因其在腰椎活动和维持腰椎稳定性中扮演的重要角色,也成为临床学者研究的热点。由于位于椎体后方的两个小关节和其前方的椎间盘组织形成了一个三点支撑结构,共同连接相邻两个椎体一起承载这躯体的压力,因此小关节的某些特征与腰椎间盘退变之间存在着密切的关系,先前已有大量文献报道关于FJO和腰椎退行性疾病之间相关性的研究结果。小关节不对称(facet tropism FT)的概念于1967年由Farfan和Sullivan提出,指的是同一平面左右两侧小关节角度的不对称,他们发现纤维环的撕裂与小关节不对称相关,因此他们认为小关节不对称与腰椎间盘的发生有相关性。Ishihara等也通过观察发现FT是LDH发病的危险因素,Lee等还进一步将小关节不对称依据两侧角度差值不同分为轻度不对称、中度不对称和重度不对称,并且认为重度小关节不对称与极外侧型LDH具有较高的相关性。也有人提出不同意见,他们认为LDH的发生和FT无关。最近的一项生物力学研究表明FT这种小关节形态本身不增加相应节段椎间盘和小关节接触面的压力,但是可以增加相应节段的向前的剪切力。现有关于小关节角度的研究都局限于一个单一的腰椎节段,但腰椎活动是由多个节段的小关节协同作用产生的整体活动。以相邻多节段FJO作为研究对象,观察多节段腰椎小关节方向变化规律与临床腰椎疾病的关系比研究单一层面FJO与腰椎退行性疾病的关系更有意义。通常情况下,腰椎小关节的夹角大小从头侧节段至尾侧节段呈现为自小到大的变化规律,但部分个体的小关节夹角可能出非常规的变化规律,如从头侧至尾侧的小关节夹角表现为从小到大然后又到小或者从大到小又到大的变化趋势,也有的患者从头端腰椎节段到尾段腰椎节段,小关节夹角呈现为从大到小的变化趋势,我们将这些不规则的临近节段小关节夹角的不变化现象称之为小关节方向不规则变化(Irregular Alteration of Facet Orientation IAFO)。偏向于矢状位方向的小关节可更好的允许腰椎节段的矢状位活动,能有效阻止腰椎左右侧屈及腰部扭转活动,但矢状位的小关节阻抗向前剪切力的能力较差。偏向于冠状位方向的小关节可以更好的阻止向前的剪切力,但阻止了相应节段的矢状位活动。正常情况下从头端到尾段小关节方向逐渐从矢状位向冠状位改变,规律的改变使得各腰椎节段在各个方向的活动范围也发生规律的改变。如果腰椎节段特别是负重大、活动多的下腰椎临近存在IAFO,可能会导致腰椎节段活动的不协调,进而引起相应腰椎节段的生物力学改变,这些改变是否会加速腰椎退行性疾病的发生,目前尚无相关研究报道。腰椎间盘退行性改变是成年腰椎间盘突出症发生的重要原因,青少年的腰椎椎体及椎间盘、韧带等组织退变较少,退变不是青少年LDH发病的主要原因。青少年与成年发生LDH的病理机制不完全相同,有学者认为青少年LDH和创伤有关,遗传性因素也被认为是青少年LDH的发病原因之一。因此腰椎节段小关节的方向在青少年及成年人LDH的发病过程中可能发挥着不同的作用。本实验就分别观察小关节方向不规则变化与青少年LDH及成年LDH发病的相关性。随着微创脊柱外科技术的不断发展,小切口经皮内窥镜通道下髓核摘除术(Percutaneous Endoscopic Lumbar Discectomy PELD)已成为临床治疗LDH的优选手术方案,大量的临床报道证明PELD治疗症状性LDH是安全有效的。PELD手术具有创伤小、出血少、恢复快、住院时间短等优点,而且相对于融合手术,该手术的费用更低而且保留了腰椎运动节段。但是,PELD术后再突出仍然是临床无法完全避免的,也是临床医生和患者最为担心的问题之一,文献报道LDH术后复发率为5-15%不等。LDH术后复发是多因素问题,大量的临床试验对腰椎间盘突出症术后复发的危险因素进行了研究,目前认为与患者糖尿病、吸烟、高BMI指数、年龄、椎间隙高度、突出类型等因素有关。腰椎小关节方向可影响腰椎活动从而导致腰椎节段生物力学改变,那么某些特殊的小关节形态是否会增加LDH术后复发的风险,目前尚无相关研究的文献报道。已有生物力学试验证实FT可改变腰椎节段的生物力学特点,使椎间盘承受不均衡的压力而且更容易受到前方剪切力的损伤。虽然相邻腰椎节段小关节方向的不规则的变化会导致什么样的生物力学改变目前尚无文献报道,但这种小关节形态可能造成相邻节段椎间活动和受力的不协调,这些改变是否会增加LDH术后再复发的风险有待我们去探索。通过观察FT、IAFO两种小关节形态与LDH术后复发的关系,进一步了解LDH术后再突出的危险因素,在临床工作中为LDH手术适应症的选择提供参考,最大限度的避免PELD术后再突出的发生也是本部分试验的目的所在。第一章小关节夹角不规则变化与青少年腰椎间盘突出症的相关性研究目的:通过对比观察青少年LDH患者和对照组临近节段的小关节角度变化,研究小关节不规则变化与青少年LDH的相关性。方法:1.青少年LDH及对照组的收集2013年1月至2014年12月在我科因LDH诊断住院治疗的青少年LDH患者65例,病例纳入标准:1、年龄≤20岁;2、患者有明确的下肢放射痛症状,且疼痛区域与影像学资料相符合;3、经过严格保守治疗2个月下肢疼痛症状不能缓解;4、没有经过2月的严格保守治疗,但患者疼痛程度严重不能忍受;5、既往无腰椎手术史、无结构性腰椎畸形、无滑脱、腰椎不稳及腰椎感染等疾病。以30例无腰腿痛病史,无明显影像学腰椎间盘突出的健康个体作为对照组。2.小关节角度的测量取测量平面椎间盘中点(O)与脊突根部中点(M)的连线作为中线(OM);上关节突两个顶点(A,B)的连线为关节线,关节线与中线的夹角即为关节角(α,β);两侧关节线的夹角即为小关节夹角(γ=α+β)。角度的测量在电脑上使用角度测量软件进行测量。3.小关节方向不规则变化的定义定义自L3/4到L5/S1的小关节夹角没有按从小到大规律变化的小关节形态为小关节不规则变化,包括“小大小”(small-large-small SLS)、“大小大”(large-small-large LSL)和“大小小”(large-small-small LSS)三种不规则变化的类型。4.统计学分析通过测量角度所得数据,分析观察组和对照组存在小关节不规则变化的数量。使用SPSS13.0软件对所得数据进行卡方检验,计算小关节不规则变化与青少年LDH的OR值及95%CI,以P<0.05为有显著差异。结果:1.共对65个青少年LDH患者和30例对照组的285个节段的小关节角度进行了测量。在观察组中有20例存在小关节方向不规则变化(20/65),对照组中3例(3/30)。两组之间存在明显差异,小关节方向不规则变化与青少年LDH存在明显的相关性[P=0.038;OR[4(1.086,14.735)]。2.在观察组中共发现SLS型14例,LSL型6例;在对照组中两种类型的不规则变化分别是2例和1例,两组中均没有发现LSS型不规则变化。14例存在SLS型不规则变化的患者中8例突出L4/5节段,6例突出于L5/S1节段;6例存在LSL型不规则变化的患者5例突出于L4/5,1例突出于L5/S1。结论:小关节不规则变化与青少年腰椎间盘突出症存在相关性。小关节不规则变化可能是青少年发生腰椎间盘突出症的危险因素之一。第二章小关节夹角不规则变化与成年腰椎间盘突出症的临床相关性研究目的:通过对比观察LDH患者和对照组临近节段的小关节角度变化,研究小关节不规则变化与成年LDH的相关性。方法:1.成年LDH患者和对照组资料的收集收集在我科因LDH诊断住院治疗的L4/5或L5/S1单节段突出的成年LDH患者136例。病例纳入标准:1、年龄>20岁,影像学资料提示为单节段椎间盘突出;2、有明确的下肢放射痛症状,且下肢疼痛区域与影像学资料相符合;3、既往无腰椎手术史、无结构性腰椎畸形、无滑脱及腰椎不稳,无腰椎感染等疾病;4、经严格保守治疗2个月症状无明显改变或症状有进行性加重;5、MRI图像可显示清晰的小关节图像,并可获得清晰电子版图像以供在电脑上测量小关节角度;6、同意提供影像学资料以供研究。以27例无腰腿痛病史,无明显影像学腰椎间盘突出的成年健康个体作为对照组。2.小关节不规则变化的定义同第一部分。3.小关节角度的测量方法同第一部分。4.统计学分析使用SPSS13.0软件对所得数据进行卡方检验,计算小关节不规则变化与成年LDH的OR值及95%CI,以P<0.05为有显著差异。结果:1.共对136个成年LDH患者和27例对照组的489个节段的小关节角度进行了测量。在观察组中有57例存在小关节方向不规则变化(57/136),对照组中3例(3/27)。两组之间存在明显差异,小关节方向不规则变化成年LDH存在明显的相关性[P=0.001OR=5.579(0.600,51.912)]。2.在观察组中共发现SLS型31例,LSL型19例,LSS型7例;在对照组中SLS型和LSL型两种类型的不规则变化分别是2例和1例,没有发现LSS型不规则变化。31存在SLS型不规则变化的患者中22例突出L4/5节段,9例突出于L5/S1节段;19例存在LSL型不规则变化的患者14例突出于L4/5节段,5例突出于L5/S1节段。7例存在LSS型不规则变化的患者1例突出于L4/5节段,6例突出于L5/S1节段。结论:本组结果说明小关节不规则变化和成年LDH存在相关性。但小关节不规则变化与成年LDH的因果关系有待进一步研究。第三章小关节夹角不规则变化与腰椎间盘突出症术后复发的临床相关性观察目的:腰椎小关节方向是影响腰椎活动及稳定性的重要因素,本实验的目的是观察腰椎小关节方向不规则变化与腰椎间盘突出症术后再突出的临床相关性。方法:收集在我科因单节段、单侧椎间盘突出,且突出节段为L4/5或L5/S1行经皮椎间孔镜下髓核摘除术的患者。通过小关节角度的测量,将存在小关节不规则变化纳入观察组,不存在小关节异常形态的患者纳入对照组,随访该组患者2年的复发率。通过卡方检验分析小关节不规则变化与腰椎间盘突出术后再再突出之间的相关系数OR值,以P<0.05为有显著性差异。结果:1.病例收集结果共有96例患者纳入本组,共有42例患者纳入观察组。其中男27例,女15例(27/15);年龄14-82岁,平均39.80±14.90岁;BMI指数18.5-30.8,平均25.41±4.25;突出于L4/5节段33例,L5/S1节段9例;病变间隙存在MODIC改变4例(4/42 9.5%),伴有糖尿病3例(3/42 8.3%),10位患者吸烟(10/42 23.8%)。随访除去4例失访外,共有54例患者纳入对照组。其中男35例,女19例(35/19);年龄16-76岁,平均44.89±13.31岁;BMI指数18.0-29.6,平均24.93±4.37;突出于L4/5节段35例,L5/S1节段19例;病变间隙存在MODIC改变5例(5/54 9.3%),伴有糖尿病3例(3/54 5.6%),10位患者吸烟(12/54 22.2%)。两组之间在平均年龄、性别比及平均BMI指数没有显著差异。2.病例随访结果通过2年的随访,观察组有4例出现了术后再突出(4/42 9.5%),对照组有1例再突出(1/54 1.9%),该组总体再突出率5.2%(5/96)。结论:观察组2年复发率高于对照组,该试验结果提示IAFO可能是导致LDH病人PELD术后再突出的一个危险因素,但由于本组样本量小,该结论仍有待大样本量的临床研究证实。全文结论通过测量65例青少年LDH患者和136例成年LDH患者的小关节角度,并对96例PELD术后患者进行了至少2年的随访后,通过统计学分析我们得出以下结论:1.小关节不规则变化与青少年腰椎间盘突出症存在相关性。小关节不规则变化可能是青少年发生腰椎间盘突出症的危险因素之一。2.小关节不规则变化和成年LDH存在相关性。但小关节不规则变化与成年LDH的因果关系有待进一步研究。3.观察组2年复发率高于对照组,该试验结果提示IAFO可能是导致LDH病人PELD术后再突出的一个危险因素,但由于本组样本量小,该结论仍有待大样本量的临床研究证实。