脊柱教程：腰椎前凸
摘要
腰椎前凸是人体脊柱维持姿势的关键结构之一。尽管目前腰椎前凸已被广泛应用于患者姿势异常的评估中，但关于腰椎前凸如何测量目前仍存在较多争议。
本文对现存的所有测量腰椎前凸角度的文献进行分析，并确定腰椎前凸角度的正常值。通过120篇研究腰椎前凸角度的文献分析发现，目前现存的腰椎前凸角度测量值受患者姿势，纳入计算的椎体节段等多个因素影响，因此统一规范腰椎前凸测量方法对腰椎前凸角度正常或异常的判断非常重要。
根据现有文献报道总结，测量腰椎前凸的最佳方法是：被测量患者站立位，双上肢上举，肩关节屈曲30度。患者年龄，性别，BMI，种族，是否运动等均可能影响腰椎前凸测量角度的大小，因此很难对正常人群划定一个正常的腰椎前凸角度参考范围。
我们提倡对腰椎前凸角度的测定应当个体化，因此本文提供不同人群和年龄段患者正常的腰椎前凸角度值。有文献报道认为，腰椎前凸角度的异常和脊柱滑移相关，但和其他脊柱疾病并没有显著相关性。脊柱前凸和腰部疼痛的相关性目前并没有确切的结论，远期需要更多的相关研究进一步明确。
简介
随着研究的进展，目前对腰椎前凸在临床功能上的重要性认识越来越深入，研究证据提示腰椎前凸在维持脊柱矢状位平衡是非常重要，也是所有手术治疗矫正腰椎脊柱畸形的终极目标。但是，目前对腰椎前凸角度的正常参考范围尚存在较多争议，使得临床工作中各个医生对同一疾病的治疗适应症不统一。
鉴于上述理由，有必要依据现有的研究证据建立统一的腰椎前凸角度测量标准和腰椎前凸角度参考范围标准。为此，本文作者回顾性分析了目前大型医学数据库中有关腰椎前凸测量方法和正常参考范围的临床研究文献，并对文献进行了总结。
检索数据库包括：PUBMED,EMBASE,GOOGLE学术，检索关键词包括：spine，spinal，lordosis，lumbar，posture，pathology，measurement，上述词组组合。
腰椎前凸解剖学特征
腰椎前凸是脊柱腰段向腹部突出形成脊柱腰段的向前突出弧线，它的形成腰椎椎体和椎间盘楔形有关（图1）。椎体及椎间盘向背侧楔形改变可以增加腰椎前凸弧度；反之亦然。椎体和临近的椎间盘对腰椎弧度形成的贡献不一，其中第五腰椎节段占腰椎前凸弧度的40%，而第一腰椎节段仅为5%。同时腰椎前凸的弧度也和腰椎间的关节突关节相关。
图1：腰椎前凸cobb角（LA），椎体（B），椎间盘楔形（D），关节突关节角度（F）
现有研究发现，腰椎前凸的角度和较多姿势疾病相关。如腰椎前凸的角度可以影响胸椎后凸和骶骨、骨盆前倾等。
腰椎前凸的个体发育
很多学者认为胎儿时期人体脊柱只有一个前凸，但有研究证实胎儿时期在腰骶部连接部位存在着生理性的前凸。Choufani等人对孕龄在23-40岁左右的45例胎儿进行MRI检查后发现，所有胎儿均存在脊柱腰段的前凸弧度，平均半径为18.7mm，该前凸弧度和胎儿胎龄无显著相关性，即该脊柱前凸弧度和生长发育无关，而是先天遗传。
目前研究儿童脊柱前凸角度的文献较少。Reichmann等人对婴幼儿3年内的脊柱前凸角度进行分析后发现，婴幼儿3岁是脊柱后凸弧度即达到正常成年人的水平。而其他的研究者则发现，脊柱前凸的弧度随着患儿年龄在逐渐增长，至20岁时生长停止（表1），如Cil等人发现腰椎前凸弧度从3-6岁时的44.3度进展为13-15岁时的54.6度。
表1：儿童前凸角度的变化
由此可以认为，腰椎前凸的发育开始于胎儿时期。腰椎前凸发育最快阶段在头3年，后期则持续发展直至成年。在儿童早期即确定腰椎前凸正常角度对疾病的早期发现和早期治疗非常关键，但因目前腰椎前凸发育的相关研究治疗较少，目前其临床认识方面仍存在较大的空白，后期需要更多的相关研究进一步明确。
腰椎前凸的评估
腰椎前凸的评估节段
在测量腰椎前凸时一个非常基本的问题是到底纳入多少个脊柱节段。最为常见的评估腰椎前凸角度的方案是纳入5个腰椎节段，使用Cobb方法测量角度时，头端测量线在L1椎体的上终板，尾端测量线在S1的上终板（图1），但是，也有些学者使用T10或L3等作为上下分界线；或者测量时并不包括L5/S1椎间盘等。因测量标准不统一，各个测量结果间存在较多差异，不具可比性（表2），因此，若要对不同研究结果进行比较，需要进行标准化，即确定一个统一的测量节段。
作者建议，对所有腰椎后凸弧度的测量应当包括L1-5椎体和椎间盘，即按照Cobb测量方案，头端测量线应在L1椎体上终板，尾端测量线应在S1上终板，选择该测量方法基于3个原因：第一，L1-L5是组成脊柱腰段的结构，从定义上应当包括；第二，现有研究大部分均采用该方法进行测量；第三，L1-5在功能上相接近。
表2：纳入不同脊柱节段时cobb法测量的腰椎前凸角度
测量方法
目前测量腰椎前凸的方法较多，这些方法可按照临床测量和影像学测量分为两类。临床测量直接依据患者外形脊柱前凸的角度进行测量。而影像学测量则可通过二维或三维影像学检测手段进行间接测量。每种测量方法都有优点和局限性，更重要的是，不同测量方法得出腰椎前凸角度在临床上的可比性存在一定的争议。
临床测量腰椎前凸角度的技术包括，3D姿势分析系统，形态学照片分析系统等。上述技术通过测量腰椎棘突的弧度来评估腰椎前凸弧度。该方法的优势是无辐射，所以可以通过重复，多次测量进行患者腰椎前凸弧度改变的监测；同时该测量方法可重复性高（ICC 0.70-0.85）。
其缺点是，可重复性较影像学差；其评估的角度仅仅依靠人体表面弧度的改变，和影像学测量的腰椎前凸角度相关性较差；同时，其他人体表面结构，如脊旁肌，皮下组织，棘突长度和发育方向等均可能对测量结果产生影响。近期，有学者开发出电子或镭射腰椎前凸弧度测量仪器，其可重复性和可靠性较好，可作为影像学测量方法的替代。
但因为上述测量方法和影像学腰椎后凸弧度的相关性较小，上述方法仅可作为监测患者是否存在疾病进展的一种相对简单的方法，但不能作为研究或者评估有症状患者的常规检查措施。
目前依据2D片测量腰椎前凸弧度的方法较多。Cobb是测量腰椎前凸角度的金标准。该测量方法操作简便，可靠性高。其应用的最大缺点是，理论上，两个不同方向的脊柱弧度可以出现相同的Cobb角度（图2）。因此，有学者提出一些新的测量方法来克服这个问题。
这些新的测量方法依据脊柱椎体不同解剖学标志点进行脊柱前凸角度的评估。例如，有学者提议利用脊柱各个腰段椎体的前缘或后缘切线构成的角度或者腰椎椎体中点的垂线所构成的角度或者腰椎椎体后缘的最佳切线迹所构成的椭圆形作为脊柱前凸的角度（图3）。Vrtovec等人的著作[33]详细描述了各种不同的腰椎前凸角度评估方法。
图2：不同的脊柱弧度可以得出相同的Cobb角度
图3：腰椎前凸测量：前切线，后切线，正中线，最佳切迹线
测量体位
在腰椎前凸测量时一个较为重要的问题是测量时采用何种体位，不同体位对腰椎前凸弧度存在影响。大部分腰椎前凸测量时的X片都是站立位时拍摄的。而近些年随着技术的进步，腰椎CT及MRI检查被广泛应用于腰椎疾病的临床诊断中，上述检测需要患者平卧进行。
因此，明确测量体位对腰椎前凸测量的影响对评估不同研究间腰椎角度的异同非常重要。近期，有多个研究发现，对MRI检查而言，水平平卧腰椎伸展位时测量的前凸角度和站立位时相当。因此有学者建议，水平平卧位MRI检查可以作为腰椎前凸弧度测量的方法（表3）。
此外，有研究显示，腰大肌松弛位（屈髋屈膝位）MRI测量得出的腰椎前凸角度小于站立位或腰椎伸展位的前凸角度，两者相差约6.3度。
表3：不同测量体位时的平均腰椎前凸角度
坐位测量腰椎前凸角度
大部分研究者均认为，坐位时腰椎的前凸角度要小于站立位。此外，Hirasawa等人的研究还发现，不同坐位姿势对腰椎前凸角度也存在影响，如患者的腰椎前凸角度可从屈曲坐位的3.1±11.8度进展为伸直坐位的46.2±12.3。因此，研究者认为，坐位腰椎前凸角度测量并不能代替标准的腰椎站立位测量。
手臂位置对腰椎前凸测量的影响
站立侧位X片检测时手臂的位置可以影响腰椎矢状位的平衡，由此改变腰椎前凸弧度。上肢中立位进行X片检测时因容易遮挡脊柱通常并不采用。有多个研究比较了上肢在不同位置时对腰椎前凸弧度的影响，发现，上肢在不同位置时并不会显著影响侧位片上腰椎前凸弧度。尽管如此，研究者仍建议，对患者进行腰椎前凸弧度随访评估时采用统一的标准上肢体位。Mark等人研究发现，站立时上肢支撑，肩关节轻度屈曲30度时测量出来的腰椎后凸角度和双上肢下垂时的角度基本类似。
测量时不同的体位和上肢位置给比较不同研究间的结果带来一定的困难。因为，后期腰椎后凸角度的相关研究中有必要制定统一的测量体位。
依据现有的研究证据，腰椎前凸角度测量时的最佳体位是：患者站立位，双上肢支撑，肩关节轻度屈曲30度。若患者无法站立，则推荐水平仰卧腰椎伸直位（髋、膝伸直位）。
影响腰椎前凸的因素
年龄
目前普遍的观点是，脊柱疾病和年龄导致的腰椎退变会使得腰椎前凸逐渐消失。但是，目前大部分研究并没有发现年龄和患者腰椎前凸角度相关。其他有少量研究则发现，在60岁后人体的腰椎前凸会随着年龄的增长而增加或者减少。此外，并没有研究发现，年龄和腰椎椎体及椎间盘的楔形变相关。基于现有的证据，并不能得出腰椎前凸随着年龄的增加而逐渐变平（flatten），后期需要更多的相关研究进行证实。
性别
多项研究证实，不同性别患者的腰椎前凸角度无显著差异。Mdddleditch等发现在中年期，男性和女性在腰椎前凸角度上无显著差异；但其他研究则发现，女性的腰椎前凸角度显著大于男性（2-5度）。Stagnara等人认为女性因为臀部关系，其腰椎的前凸应更大。Mosner等人对白种人的研究结论和Stagnara相同。
高度和体重
大部分研究者均认为肥胖，特别是腹型肥胖可以增加腰椎前凸角度。Murrie等人研究发现对BMI指数偏高的人群，其腰椎前凸的角度显著增大（p<0.01）。Guo等人的研究发现BMI超过24可增加腰椎前凸的角度。Moore等人认为BMI指数高的患者腰椎前凸增大的原因在于腰椎前凸角度的增加可以平衡患者站立位姿势。Smith等人对BMI指数较大的儿童患者进行的研究发现这类人群的腰椎存在过度前凸。但Naseri等人对75例伊朗女性的研究则发现腰椎前凸和BMI指数相关性较差。
Naido等人研究发现，人群高度和腰椎前凸的弧度存在显著相关性（p=0.004），该研究结论和Nourbakhsh等人的结果相符合。其可能的原因是个体身高的增长可以导致腰椎区域负荷增加，从而增加腰椎前凸角度。
怀孕
近期的2个研究发现，孕妇在怀孕后期时腰椎的前凸弧度增加最显著。Nourbakhsh等人发现，早先是否怀孕及怀孕次数和患者的腰椎前凸角度相关。对此可能有多个原因：1.腹部重量的增加需要通过腰椎前凸角度增加来平衡；孕期时腹部肌肉力量减弱和背部肌肉的牵张不平衡导致腰椎前凸角度增加；怀孕后期的韧带松弛导致腰椎韧带松弛。孕期结束，上述腰椎前凸改变持续存在。
人种
早在19世纪Cunningham等人就发现腰椎前凸角度和人种相关。Fahrni等人通过一项尸体学研究发现，尼日利亚人种的腰椎前凸角度较欧洲人小约20%。Hanson和Lonner等人均发现美洲印第安人的腰椎前凸角度平均较高加索人大4度。除此之外其他的大量研究并没有发现两个不同人种间的腰椎前凸角度存在显著差异。
遗传
尽管目前对人类遗传和脊柱侧弯的基因学研究较多，但仅有一项研究比较了不同脊柱弧度和家族遗传的关系，他们的研究结论认为腰椎前凸角度和家族遗传存在正相关。同性别间的遗传相关性更高。
肌肉和腰椎前凸
腹部和背部肌肉影响骨盆倾斜和腰椎前凸已经广为临床医生接受。很多研究者认为腰椎前凸角度和腹部肌肉功能两者相关。例如，腹部肌肉力量减弱会导致骨盆前倾和腰椎前凸过大，而腹部肌肉力量加强会导致骨盆后倾，减小腰椎前凸角度。而腰背部肌肉增强或减弱同样会改变脊柱前凸角度。对腹部肌肉和腰椎前凸角度的相关性研究较多，但目前并没有一个统一的结论。髋部肌肉同样可能影响腰椎的前凸角度，但具体的作用机制仍需要进一步明确。
运动
目前研究运动和脊柱前凸角度的相关性的文献较少。Vojtys等人的研究发现运动员的前凸角度要大于非运动员。但目前对两者间确切的因果关系尚不清楚。
腰椎前凸，脊柱退变，腰痛
腰椎前凸和脊柱退变
目前有较多文献报道腰椎前凸和脊柱退变的相关性。大部分学者均认为腰椎前凸和脊柱前移存在正相关性。腰椎前凸角度越大，其发生脊柱前移的可能性也越大，因此腰椎前凸被认为是脊柱前移的一个危险因素。
目前对脊柱平衡和弧度的改变可以导致早期脊柱关节炎症和椎间盘退变的发生仍存在争议。近期的2个研究探讨了希腊和美洲人群腰椎前凸和脊柱骨关节炎之间联系，研究结果发现腰椎前凸角度和脊柱骨关节炎的发生无显著相关性，中国学者发表的关于中国人群的研究也得出了相同的结论。因此，腰椎前凸不能作为脊柱骨关节炎发生或预后的的预测因子。
一项近期发表的研究发现，椎间盘高度减小和腰椎前凸的发生无关，但因目前上述研究的证据强度较差，后期需要更多的研究进一步证实。
腰椎前凸和腰痛
对腰痛患者是否存在腰椎前凸改变目前尚没有确切结论。有学者认为腰椎前凸弧度减小或消失是临床上出现腰痛的一个征象，腰痛患者通过改变腰椎前凸角度可以缓解疼痛。但这一问题近期受到了很多影像学检查结果的质疑，它们的研究结果发现，慢性腰痛的患者腰椎弧度变化和对照组无明显差别。
腰椎前凸和人群健康
Christensen等人完成的一项研究脊柱矢状位弧度和人群健康的系统回顾分析发现并没有证据证明脊柱矢状位弧线和人群健康状况有显著相关性。
腰椎前凸重建
腰椎前凸弧度是由椎体和相应的椎间盘组成。当椎间盘被移除或椎体受到压缩时，腰椎前凸的角度会改变。某些脊柱介入手术也会导致腰椎前凸的丢失，成为“平背综合征（flat back syndrome）”。正常腰椎前凸弧度的丢失可导致矢状位不平衡，持续性的腰痛和肌肉疲劳，因此需要准确的重建患者的腰椎前凸弧线。
因目前文献报道腰椎前凸弧度范围较广（cobb方法：30-80度），因此很难对个体定义正常或者合适的腰椎前凸弧度。近期有研究发现椎体关节突的倾斜可以准确的预测腰椎前凸，这一方法可能可以为脊柱融合手术带来一定的指导意义。其他可用于评估腰椎前凸的方法是观察骨盆形态，特别是骨盆的倾斜角度。
Boulay等人发现骨盆倾斜角度小（小于44度）和腰椎前凸弧度减小有关；而骨盆倾斜角度大（大于62度）则腰椎弧度增大。因骨盆倾斜角度并不随着年龄和姿势改变，因此可以作为脊柱重建的参考点。
结论
腰椎前途是脊柱矢状位姿势平衡的重要基础之一，但腰椎前凸角度测量和其相关因素目前仍存在较多争议：
1.不同研究时纳入的测量节段不同。研究者推荐一个统一的测量方法（Cobb方法）和测量标准（L1椎体上终板切线和S1椎体上终板切线夹角）；
2.使用X线评估腰椎前凸时的体位，最为通用和标准的体位是站立位，双手支撑，肩关节屈曲30度；CT和MRI检查评估腰椎前凸角度时可以使用水平平卧，下肢伸直位；
3.目前对腰椎前凸和年龄，性别，人种，职业，体育运动间的关系尚不确定，后期需要更多的相关研究进行明确；
4.腰椎前凸和脊柱前移呈正相关性，但和脊柱退行性病变关系不清楚。
综上述，腰椎前凸的最佳弧度尚不清楚，可能和体重，活动，肌肉力量，脊柱伸展性和下肢平衡等相关。