自Hippocrates以來，脊柱在矢狀面的彎曲可以透過解剖學分界來描述，即頸椎前凸（CL）、胸椎後凸、腰椎前凸（LL）和骶骨後凸。近些年來，趨向於使用基於臨界點概念的功能性分界來描述脊柱矢狀面的彎曲，脊柱矢狀面曲線方向的改變處即為臨界點。
與解剖學概念僅考慮到角度變化不同，臨界點概念還考慮到了脊柱彎曲在角度、長度和頂點位置上也有所不同的特點。我們建議稱為脊柱後凸（SK）和脊柱前凸（SL）。
Berthonnaud等提出，對於每條曲線（前凸或者後凸），都設定一條從水平線到頂點的分界。在這種分界下引入了一個概念，即幾何學近端角相互作用（腰椎前凸的下弧角等於骶骨傾斜角、腰椎前凸的上弧角等於胸椎後凸的下弧角）。
一、概述人類的直立行走造就了獨特的脊柱曲度[1]。古希臘的希波克拉底（公元前460—370年）是第一個描述正常脊柱曲度及其解剖學分界和方向的人。
希波克拉底透過在戰場上觀察屍體，意識到脊柱是透過椎間盤、韌帶和肌肉聯結在一起的[2]。因此，從希波克拉底到蓋倫，經典的脊柱曲度分為骶椎後凸、腰椎前凸、胸椎後凸和頸椎前凸（圖6-1）。
圖 6-1 達芬奇設計的自然狀態下的脊柱彎曲
儘管已建立了這一理想的解剖學分界理論，但是最近一些作者還是傾向於使用由矢狀面椎間方向決定的功能性分界理論（圖6-2）。脊柱矢狀面分界理論對於理解脊柱疾病的病理，以及手術策略的制訂和實施至關重要，有助於治療時獲得最佳的療效。
圖 6-2 來自Delmas的繪圖
在左側的“靜態”前凸，骶骨較高（垂直），骶骨終板更水平；在右側的“動態”前凸，骶骨較低，骶骨終板更傾斜
正如希波克拉底在他的名作《On Joints》中所述：“應先了解脊柱的結構，這也是治療許多疾病的必要條件[3]。”
二、經典脊柱分界：後凸和前凸術語“lordosis”來自希臘語lordos（λόρδος），意思是“向前彎”，而“kyphosis”源自希臘語kyphos（κυφός），意思是“駝峰”。似乎“lordos”用於正常生理曲度，而“kyphos”用於病理曲度。
希波克拉底在他的兩部著作《On Articulations》及《Mochlikon》中對脊柱曲度進行了經典的解剖學描述，即從頸椎到骶椎連續出現的前凸和後凸。他描述了三類脊椎，包括位於鎖骨上方並從C2到“大脊椎”（C7或T1）的頸椎、胸椎和腰椎。腰椎的正常序列被稱為“ithiscolios”，意味著脊柱在冠狀面是筆直的，但在矢狀面是彎曲的[2]。
這種曲度的連續性對於智人的雙足步態至關重要。事實上，背側後凸是出生時唯一出現的矢狀面彎曲（圖6-3）[4]。頸椎前凸的發展是由頭部和水平視線的抬起引起的，促使重力負荷從顱骨到骨盆的傳遞。
圖 6-3 新生兒具有C形脊柱
最早出現的前凸是爬行時的頸椎前凸（為了保持水平注視）。站立和行走的出現，實現了腰椎的前凸
此外，與其他哺乳動物相比，人類頸椎與顱底垂直，枕骨大孔的位置更向前（或更少向後），因而具有獨特性[5]。另一方面，隨著站立和行走的出現，實現了腰椎的前凸（圖6-4）。
圖 6-4 大猩猩與人的脊柱形態
人類的脊柱具有長且可活動的特徵，這使得人類在行走時，骨盆旋轉的同時脊柱上段和顱骨可以保持穩定，以保持固定的水平視角。如上所述，矢狀面脊柱曲線透過將變形定向到預定的方向來增加對垂直載荷的抵抗力，這可以透過肌肉收縮的快速干預來快速控制[4]。
與骶骨位於前方的四足動物相比，直立的人類的骶骨向後，股骨頭及骨盆向後（圖6-5）。這種體位與腰椎前凸相結合，使骨盆上方的體重得以保持平衡，從而形成雙足步態[6]。
圖 6-5 四足動物與人類骨盆方位對比
在四足動物中，骨盆向前傾斜，骶骨平臺垂直，以提供水平力和加速度。在人類中，骨盆向後傾斜以支撐垂直體重
SRS-Schwab分類將腰椎前凸定義為S1的上終板和L1的上終板之間的角度[7]。胸椎後凸角被定義為T12的下終板和T1的上終板之間的角度（圖6-6）。由於T1在X線側位片上常被肱骨頭和肋骨遮擋，測量T1～T5脊柱後凸的可靠性較低，因此許多作者推薦測T4～T12角度[8]。
胸椎和腰椎的分界是解剖學上的，將脊柱分為12個胸椎和5個腰椎。解剖學分界的主要問題是，固定的界限（T12或L1）而沒有考慮到後凸和前凸各自的長度和大小。因此，將功能性分界應用於脊柱分界非常重要（圖6-6）。
圖 6-6 全脊柱側位X線
片中前凸長度的影響在左側，有一個短節段腰椎前凸，前凸主要集中在少數幾節脊椎。注意前凸曲線的上端在L3。在右邊，有一個較長節段的腰椎前凸
三、脊柱的功能性分界腰椎前凸的確切定義目前尚未統一。蓋倫（Galen，公元130—210年）描述了脊柱的解剖結構，並指出大自然形成了脊柱的結構，“存在即合理。”他堅持認為椎體的形狀提供了脊柱運動的協調性[2]。19世紀後期，Delmas於1953年首次探討了骨盆和脊柱引數之間的關係（圖6-2）。他描述了正常脊柱的一系列變化，從“靜態”彎曲的背部到“動態”平坦的背部，分別有高和低的骶骨傾斜角。
基於Delmas和後來Stagnara[9]等的研究，Dimnet和Berthonnaud[10]在2005年描述了“臨界點”這一概念。實際上，脊柱代表了一個動態的鏈條，在這個鏈條上，曲線在一個特定的點上改變方向，即臨界點（圖6-7）。在這個鏈條中，每個解剖節段的方向和形狀都與相鄰節段有關，並影響相鄰節段以最小的能量消耗保持向上的姿勢[10]。一個節段的方向或形狀的改變將引起另一節段的改變，其中“臨界點”是該改變的支點。
在脊柱的功能性分界中，腰椎前凸和胸椎後凸的界限是基於脊柱的各個矢狀面形狀。換句話說，腰椎前凸的上端椎不應該固定在L1，而應與脊柱側彎的冠狀Cobb角類似，從骶骨上終板到上端椎（圖6-6）[11]。腰椎前凸跨越脊椎，從骶骨上終板到胸椎後凸開始的臨界點。同樣，胸椎後凸跨越脊椎，從腰椎前凸的臨界點到頸椎前凸的臨界點。
傳統的基於胸腰椎交界處來劃分胸椎後凸和腰椎前凸的方法過於簡單。新方法的優點是透過在臨界點處椎體之間空間關係的變化來分界。本方法能更準確地定義胸椎後凸和腰椎前凸的各矢狀面曲度和椎體數目。
脊柱曲度的分析還包括其他概念。Berthonnaud[10]等認為一段圓弧（如腰椎前凸）可被其頂點分成兩段，過這一頂點作一條水平線（圖6-7）。每個圓弧的半徑和長度是獨立的，由兩個重要的點來決定：曲線的頂點和臨界點（圖6-7）。
因此，腰椎前凸的上弧位於腰椎前凸頂點和上臨界點之間，腰椎前凸下弧位於其頂點和骶骨終板之間。同樣，胸椎後凸被分為兩段弧：上弧和下弧。胸椎後凸的上弧位於其頂點和頸椎前凸的臨界點之間。胸椎後凸的下弧位於其頂點與臨界點（腰椎前凸和胸椎後凸之間的臨界點）之間。
圖 6-7
圖 6-7 腰椎前凸的下弧角（SL）與骶骨傾斜角（SS），以及腰椎前凸上弧角與胸椎後凸角之間的幾何關係
後凸和前凸之間臨界點的位置、前後凸頂點的位置及腰椎前凸下弧角的彎曲度是決定矢狀面形態的重要因素
這幾個不同的角還具有數學特性。腰椎前凸的下弧（所對應的角）在幾何上等於骶骨傾斜角，因為它們是對應的（平行關係）。同樣的道理，腰椎前凸的上弧（所對應的角）和胸椎後凸的下弧（所對應的角）也是相等的。這可以解釋為，腰椎前凸增加後，胸椎後凸也隨之增加，以維持“脊柱的協調性”。
更重要的是，在一項針對無症狀人群的研究中，Roussouly發現腰椎前凸的上弧（所對應的角度）是恆定的，其值約為21.5°。由於腰椎前凸的下弧（所對應的角）與骶骨傾斜角相等，因此可以透過公式：腰椎前凸=骶骨傾斜角+腰椎前凸上弧（所對應的角），來預測腰椎前凸的大小。
用相應的值替換每個弧（所對應的角），得到公式LL=SS（下半段）+21°（上半段）。這一特徵驗證了骶骨傾斜角與腰椎前凸之間存在著很強的相關性（R=0.86），進而表明腰椎前凸直接依賴於骶骨傾斜角。
四、骨盆引數與脊柱引數的關係Dubousset[13]強調了一個重要概念，即骨盆引數在脊柱平衡中起著重要作用，並建議將骶骨命名為“盆椎”。不少學者已經針對骨盆和脊柱引數的相關性展開了研究。根據公式腰椎前凸=骨盆入射角±9°，Schwab[14]等發現，腰椎前凸角度的恢復情況與手術效果及術後生活質量相關。
儘管這條“經驗法則”對脊柱外科新手很有幫助，但它有幾個侷限性。首先，骨盆入射角是一個固定的引數，在成年階段不會變化。另一方面，腰椎前凸在人的一生中是一個可變的位置引數。把這兩個引數與數學公式聯絡起來似乎在邏輯上是沒有根據的。其次，儘管此公式適合中等範圍的骨盆入射角，但在其他情況如骨盆入射角在>70°或者<35°極端情況下，應用此公式進行矯正將導致低PI組的矯正過度、高PI組的矯正不足。因此，這種“錯誤矯正”將導致各種外科手術併發症和不良結果。
很少有研究比較脊柱的解剖學分界（總是L1～S1）和功能性分界這兩種方式。2005年，Vialle[15]等發表了一項有關脊柱和骨盆引數的重要研究。他們發現“腰椎前凸的解剖學分界”與骶骨傾斜角（R=0.76）相關，與骨盆入射角（R=0.6）和骨盆傾斜角（R=0.24）的相關性較小。
另一方面，“腰椎前凸的功能性分界”（也被稱為“最大腰椎前凸角”）與骶骨傾斜角（R=0.86）的相關性更好，Roussouly等[12]發現了相似的結果，並且在較小程度上與PI（R=0.6）和PT（R=0.26）相似。他們建議使用“最大腰椎前凸角”作為腰椎前凸的值，並建議所有矢狀位引數的計算方法均應基於相關性（表6-1）。
表 6-1 計算脊柱與骨盆引數的公式
SS.骶骨傾斜角；PI.骨盆入射角；PT.骨盆傾斜角；MLL.最大腰椎前凸角；MTK.最大胸椎後凸角 引自Vialle等[12]
以同樣的方式，Berthonnaud等發現頸椎前凸角與腰椎前凸和骨盆引數（骨盆傾斜角，骶骨傾斜角和骨盆入射角）之間的相關性很高，而與胸椎後凸角的相關性卻很低。作者論證了骨盆引數與腰椎前凸角（P=0.54）、腰椎前凸角與胸椎後凸角（P=0.46）、胸椎後凸角與頸椎前凸角（P=0.58）之間的相互作用關係。
在形狀和方向引數之間觀察到的這些更強的相關性發生在脊椎高度活動的區域（如腰椎和頸椎區域），而活動性較小的胸椎似乎不像活動性好的脊柱區域那樣容易反應和補償[10]。
五、註釋術語腰椎前凸角可能令人困惑，且對於大多數作者來說，很難接受（功能性）腰椎前凸可能超過或短於（解剖學）腰椎區域。我們認為有必要提出這樣一種新的分類方法：脊柱前凸，即脊柱伸展的節段（兩個連續的下終板之間的夾角增大）；脊柱後凸，即脊柱屈曲的節段（兩個連續的下終板之間的夾角減小）（圖6-7）。
根據此命名法，正常脊柱應具有3個曲度，即上段脊柱前凸的頸椎區域[和（或）胸椎區域]、脊柱後凸的胸椎區域（可能延伸到頸椎和腰椎區域）及下段脊柱前凸的腰椎區域（可能延伸到胸腰椎）。在本章的其餘部分，將使用脊柱前凸（上段脊柱前凸和下段脊柱前凸）和脊柱後凸這兩個術語。
六、確定曲度分界的必要性最近，許多作者推薦腰椎前凸矯正的手術策略，採用骨盆入射角和腰椎前凸角之間關係相關性或公式來制訂手術策略。他們想找一種簡單的方法，來研究腰椎前凸角和骨盆入射角之間的關係。另一方面，根據臨界點和兩段弧的理論，作者認為脊柱前凸應該在腰椎前凸上最大限度地進行戰略規劃。本建議的最佳示例如圖6-8所示。
圖 6-8
A. 左圖為4型的正常序列。中圖和右圖為L4～L5和L5～S1椎間盤塌陷和遠端前凸丟失後的同一脊柱。透過增加L3～L4、L2～L3和L1～L2的前凸獲得矯正。脊柱前凸的整體角度與以前的情況相同。為了保持同樣的脊柱整體平衡（C7PL），胸椎後凸必須透過頸椎前凸和胸椎後凸下弧之間的對應關係來增加
B. 正如圖A的中圖及右圖所示，後凸近端矯正過度可導致新的交界性後凸節段產生，即近端交界性後凸PJK。當近端固定椎在T12或者T11時，近端交界性後凸則可能是T11或T10。若在相同情況下，融合固定在T3～T4的近端，則近端脊柱向後突出（C7PL位於骶骨後方）。這種情況可能通過後凸復位機制來誘發近端交界性後凸PJK
在初始情況下，會存在正常3型前凸，頂點在L3～L4椎間盤上，最大伸展（如前凸）出現在L4～S1。隨著退變的發生發展，L4～S1的伸展程度在減少。如果透過增加前凸上弧來恢復腰椎前凸，則可以得到與理論值相同的腰椎前凸角。
儘管如此，透過腰椎前凸上弧和胸椎後凸下弧的幾何關係，在T8～T11水平出現胸椎後凸下弧的同步增加，解釋了內固定位於T10時T8～T10的近端交界性後凸的原因。如果該PJK的內固定擴充套件到T3，並且不考慮這種後凸補償，則將胸椎後凸的下弧展平了，這可能會誘發頸胸段的PJK。因此，既要考慮腰椎前凸的角度，同時還要考慮椎間延伸的遠端分佈。
這個“理論”最近在一項大型成人脊柱畸形佇列研究中得到了證實。作者發現，如果腰椎前凸的頂點與患者的骨盆入射角相匹配，交界性後凸的風險降低了4.6。
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翻譯：陳宇翔 尹 鵬
校對：劉玉增 李 利
主譯：海 湧 李 利 李危石 鄭召民
主審：邱 勇 呂國華