脊柱从18岁起退变失衡，《脊柱矢状位平衡》解锁脊柱平衡之术
人类的衰老退变是不可避免的，而且可能受到遗传因素和机械因素的影响（脊柱限制性的专业运动或重复性的体育运动）而加速。椎间盘在18岁的时候开始脱水变性，这可以引起生理性腰椎前凸减小（图1），L5～S1减小25°， L4～L5减小15°，上腰椎减小1°～2°。
图1 随着老龄化，下腰椎椎间盘扁平，关节突及棘突增宽，导致腰前凸角度减小
实际上腰椎发生退变的顺序是从下往上的进行的，这是由于下腰椎L5～S1（甚至L4～L5）相对于骨盆的铰接位置决定的（图2）。退变导致L4～S1的脊柱前凸角度明显减小，该区域占据腰椎前凸角度的2/3。
图2 颈椎的自然退变过程，下颈椎前凸减小，上颈椎前凸增加
这种情况同样存在于颈椎，椎间盘高度的丢失最开始也发生在下颈椎（C7～T1、C6～C7和C5～C6），这是由于上颈椎间盘的紧缩效应和椎间盘高度丢失的延迟，保留了较好的活动能力来满足平视的需要。
Ayott等通过一项长期CT 影像学研究发现，椎间盘高度丢失会导致腰椎或颈椎的后凸，与此同时，小关节的退变增生导致了后方膨大，与腰椎棘突高度的增加一样，限制患者脊柱的伸展（图3）。
图3 退变过程中增生的棘突和椎板
椎旁肌的退变以1型和2型肌肉纤维数量减少为特征。也可以观察到肌肉纤维，尤其是2型快速收缩纤维的萎缩。椎旁肌退变或者脂肪化过程是一种肌肉自然退变的现象，Hadar等对腰骶部的肌肉进行量化，提出了脊柱后方肌群脂肪变性的三个时期。
●Ⅰ期：受累肌肉横断面脂肪变面积＜50%
●Ⅱ期：脂肪变面积达 50%
●Ⅲ期：脂肪变面积＞50%（图4）
图4 肌肉脂肪退变的 Hadar分期
肌肉脂肪化是从深部向表面发展，多裂肌是第一个受累的肌肉，从远端向近端进展（从腰骶部到胸腰部）。Cruz等认为老龄化、腰椎前凸角度丢失和椎旁肌脂肪化程度三者之间呈正相关。
Fortin等对多裂肌的磁共振成像进行了15年以上纵向研究，发现L5～S1多裂肌的萎缩程度显著高于L1～L2。肌肉脂肪化与体力活动（工作和运动）无关，但是与BMI具有相关性。
这种现象在退变性后凸的患者中尤为明显：我们发现在腰椎和胸腰段的受累肌肉严重的纤维化和脂肪化时，2型肌肉纤维几乎完全消失，可以见到虫蚀状、团块状、锯齿状红纤维组织。所有这些组织病理学的征象都可以在肌病中观察到（图5）。退变过程累及椎间盘、小关节、韧带和肌肉，导致了腰椎前凸角进行性的丢失。
图5 虫蚀样变（A）、团块样纤维（B）和锯齿样红纤维（C）
老龄化个体出现直立行走能力的逐渐丧失，因而引发代偿机制发生。首先骨盆后倾，然后是膝关节屈曲，当这两种方式不足以代偿时，需要使用手杖辅助。老年性骨质疏松症导致椎体压缩骨折，形成脊柱后凸畸形，如多米诺骨牌一样一个接一个地发生，加剧了脊柱前方失平衡。
控制脊柱矢状位平衡的代偿机制包括以下情况：
●颈椎过度前凸
●头颅重心移位
●脊柱后伸
●骨盆后倾
●髋关节伸直
●膝关节屈曲
●踝关节伸直/屈曲
临床和影像检查经常忽视下肢的代偿机制。
患者最常采用两种代偿方式，具体取决于胸椎后凸的程度和类型、腰椎是否存在正常的伸展能力（某些情况下为单个水平）、最重要的是臀肌和腘绳肌的残余力量。有些患者近段胸椎处于后凸状态，保留了腰椎前凸状态（或伴有单个异常活动的腰椎节段），当肌肉力量足够时，采用的代偿方式是尽可能地伸直脊柱，同时维持髋膝关节伸直和踝关节屈曲（图6至图8）。平衡代偿的重点是头/颈部处于回缩的位置。但是长时间的疲劳状态有可能导致平视能力下降，所以只有一定程度的髋、膝关节屈曲才能纠正这种情况。
当腰椎伸展乏力时，最常见的方式是通过最大限度地伸展股骨（在影像学研究中，可能会得出髋关节屈曲的结论）来补偿胸腰椎后凸和骨盆向后倾斜状态。膝关节和踝关节屈曲时处于稳定状态，这个姿势有效地降低了重心，还可以保持平视状态（图6，图7B）。然而，如果患者伸直膝关节，可能导致躯干前方失平衡状态（图7B）。当脊柱曲度变差且颈椎和胸腰椎的伸肌肌力减弱时，很难保持平视（图7C）。颈部被迫保持前伸位。重力线落在骨盆前方，因此需要前方支撑（图7C）。
图6 不同的代偿方式踝关节（A）、髋关节（B）和下肢屈曲（C）
图7 平衡代偿现象
骨关节炎性的椎管狭窄导致伸展时（或前凸）比屈曲时（或后凸）出现更多的症状。不考虑椎管水平因素时，椎管前后径伸展时减小，屈曲时增大。同时，根据神经根的运动原理，神经根屈曲时向椎体前方运动靠近椎体和椎间盘，伸展时向后运动靠近后方椎弓（图8，图9）。
这也解释了颈椎伸展时会加剧压迫性、骨关节炎的颈、臂部的疼痛症状，腰椎屈曲或后凸时可改善腰椎管狭窄引起的神经源性跛行。伸展站立位X线不注射或注射造影剂（脊髓造影术）可证明这种动态受压的过程（图9，图10）。
脊柱后凸会挤压神经引起相应的症状，多见于腰椎管狭窄症。间歇性跛行是继发于椎管狭窄的一种临床症状，在处于伸展位置时加重。一些矢状位失平衡患者可以通过简单的神经根减压术改善其平衡状态。
图8 神经根位移，屈曲（A） 和伸展（B）时椎管容积改变
图9 屈曲（A）和伸展（B）时椎间孔的比较
图10 L3～L4 和L4～L5中央椎管体积减小，伸展位（B）和屈曲位（A）的比较
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译：吴兵于洋
校：钱邦平吕国华