颈椎畸形—基础篇（生物力学、影像学参数和分类）

颈椎具有支持头颅、减缓震动、保护脊髓血管、进行运动和保持水平视线等功能。

颈椎畸形临床上常导致人体表现出颈部酸痛、僵硬、无力、视线障碍及慢性颈脊髓损害等症状，严重影响机体健康。

颈椎后凸畸形是颈椎畸形最常见的临床类型，严重时可导致头部下垂综合征（dropped headsyndrome），胸部 —下颌畸形（chin-on-chest deformity）等，患者甚至出现吞咽困难、水平视线受阻。

临床上，颈椎后凸畸形总的治疗目标是通过手术矫正颈椎后凸畸形，达到缓解和改善由此引起的临床症状。

精深的颈椎生物力学知识、详细的影像学参数及分类是制定手术策略和保证手术效果的基础。

2017年，Lee A. Tan教授等在《Neurosurgery》杂志上发表一系列关于颈椎畸形的综述，本文节选其基础篇共同认识。

一、颈椎生物力学

颈椎是一种具有6个活动自由度的机械承重结构。

伸展，屈曲，轴向旋转，横向和侧向弯曲及少量沿笛卡尔坐标前/后平移为颈椎主要运动范围。

图：颈椎的运动自由度

颈椎的总活动范围（ROM）约是屈曲90°、伸展70°、侧弯20°～45°的以及每侧最多旋转90°。

寰枕关节是具有强力关节囊维护的“球窝”关节，能大幅度屈曲/伸展，但轴向旋转和侧向弯曲移动空间狭小。

寰枢关节包括4个滑膜关节面，即前弓和齿状突（位于C1）、横韧带和齿状突以及位于C1-2 小关节间的一对。

寰枢关节活动与寰枕关节相反。

寰椎和枢椎的关节软骨均为凸面，因此形成充满纤维脂肪体的“双凸”关节。在中立位置，两个关节面的顶点相互靠在一起。

当发生旋转时，C1下关节面在同侧向上的C2上关节面的上方向下滑动，并在对侧的C2上关节面上方向前滑动以完成平滑的旋转运动。

寰枢关节处的轴向旋转是两个椎骨节段之间最大的活动，中立区（29.6°）占该活动的75%。下颈椎（C3-7）负责颈椎的剩余ROM。

颈椎生物力学特性的物理参数主要有：质量（m）、标准重力 （g）、力（F）、力矩臂（L）、弯矩（M）和瞬时旋转轴（IAR）。

颈椎处于在直立位时，头部在颈椎上产生重力为F=m×g。该重力在旋转支点周围产生向前弯矩（M），也称为IAR。弯矩M =F×L，L为IAR和重心线之间的距离。

正常颈椎在向前凸时，人体的后张力带和椎旁肌平衡头部重力所产生的前屈运动，以保持正常颈椎序列。来自颅骨的轴向负荷依照枕骨髁→C1侧块→C1-2 小关节→C2侧块→C2-3椎间盘和顺序分布到脊柱的其余部分。

轴向负荷中，颈椎小关节承受约2/3，椎间盘约1/3。

图：侧位脊柱全长片

颈椎后凸畸形后，头部重心（COM）向前移动，活动力矩臂相对于IAR增加，从而产生更大的弯矩，需要椎旁肌肉加强收缩以维持部挺直，进而加重肌肉疲劳和疼痛。此外，轴向负荷向前移动加速颈椎间盘退变；椎间盘高度下降又导致畸形加重，产生“后凸畸形导致后凸畸形”的概念。

二、影像学参数

CL

评估颈椎的影像学参数包括：颈椎前凸曲度（CL）、C2-7矢 状面轴向垂线（C2-7SVA）、下颌眉垂直角（CBVA）、T1斜率（T1slope，T1S）、胸廓入口角度（TIA）和颈部倾斜。

目前，尚没有普遍接受的“正常CL”的定义。

通常脊柱前凸对齐报告为负角度，而后凸对齐报告为正角度。

测量CL的4种最常用的方法包括，改良的Cobb方法 （mCM）、Jackson生理应力线，Harrison后切线方法，Ishihara指数。

A、mCM；B、JPS法；C、HPT法；D、Ishihara指数.

姿势和胸椎后凸可影响CL。Hey等指出，从站立到起坐，CL平均增加3.45°。随着年龄的增长，CL增加，可增加胸椎后凸的代偿和减轻腰椎前凸以维持水平视线。

C2-7SVA

C2-7SVA是测量C7椎体上边缘后端至C2铅垂线的垂直距离获取。

图：颈椎X线侧位片上测量C2-7SVA

从生物力学的角度来看，C2-7SVA增大会增加颈椎的屈曲弯矩，继而增加维持头部挺直所需肌肉的能量消耗，导致肌肉疲劳、疼痛或残疾。

CBVA

下颌 — 眉毛连线与通过眉毛的铅垂线形成的夹角，可间接反映水平视线状况。

图：CBVA测量示意图

测量方法：患者站立位，臀部和膝盖伸展，颈椎中立。当头部向下时，CBVA为正;向上时，CBVA为负；中立位时，CBVA为零。

过度矫正颈椎后凸可能对患者的日常活动极为不利；中立或头部略微向下的倾斜时，可能达到最佳的临床平衡和功能状况。

TIA、T1S和颈部倾斜

TIA的概念和腰骶部区域的骨盆参数相似，为胸骨和T1椎体上缘中点的连线与垂直于T1椎体上缘中点直线的夹角。

图：TIA、T1S和颈部倾斜测量示意图

既往多在X线侧位片上测量，目前采用CT或MRI成像技测量，结构显示更清楚，可靠性更高。T1S是T1椎体上缘延长线与水平线形成的角度。颈部倾斜定义为连接胸骨和T1椎体上缘中点的连线与胸骨垂直轴之间的角度，类似于骨盆倾斜。

三、颈椎畸形分类

目前，还没有普遍接受的颈椎畸形分类标准。

2015年，Ames等提出一种颈椎畸形分类系统，包括5个修饰描述符号，包括 C（颈部）、CT（颈胸）、T（胸部）、S（冠状面）和CVJ（颅颈交界）；以及5个改良词，包括C2-7SVA、CBVA、CL-T1S、日本矫形外科协会改良评分和SRS-Schwab分级。

临床症状、影像学表现以及治疗效果的相关性，仍需要进一步研究。

图：表1-Ames的颈椎畸形分类系统

总之，颈椎畸形是影响患者健康的复杂疾病。神经脊柱外科医生深入了解脊柱生物力学和掌握颈椎影像学参数知识及分类是制定合理的手术计划和提高临床治疗效果的关键。