青少年特发性脊柱侧凸48例患者的静态平衡能力研究

李省华，王连成，申慧圆

(1.天津中医药大学，天津 300193； 2.天津医院康复科，天津 300211； 3.天津体育学院，天津 300381)

青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是一种三维脊柱畸形，主要发生在青春期，青春期是儿童期和成年期之间生理和心理过渡的时期。AIS在形态、结构和功能上具有很大的变化，但是主要病因仍不清楚[1-2]。脊柱侧凸的许多病因学理论均涉及生物力学[3]，脊柱畸形容易引体身体姿势和步态发生改变，不对称的步态模式通过影响躯干平衡和脊柱运动进一步改变姿势[4]。平衡是指人体处在某种姿势或任何一种位置时，运动受到外力作用时，在身体的支撑面上，控制身体的重心，以保持身体直立的姿势而不跌倒的一种能力[5]。当自然站立时，人体姿势不稳定，足底首先与支撑面接触，收集外界的信息，身体进行综合处理来控制姿势，进而保持平衡[6]。但是脊柱畸形等生物力学因素可以导致平衡控制障碍，许多学者对此进行了研究。Yamada等[7]提出姿势控制能力不断下降可能引发脊柱侧凸，Beaulieu等[8]对57例 AIS患者进行研究，发现他们的姿势控制能力明显低于正常儿童，Simoneau等[9]的研究结果表明AIS患者的姿势平衡稳定性差，周璇等[10]的研究结果也显示AIS患者静态平衡稳定性降低并具有中等跌倒风险。而Gregoric等[11]和Kuo等[12]的研究发现，特发性脊柱侧凸患者的平衡能力和正常者之间没有区别。因此，本研究采用静态姿势平衡测试来探究AIS患者的平衡能力和正常青少年平衡能力的差异。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2018年1月至2019年1月天津医院康复科就诊的48例AIS患者作为AIS组，另选取30名同期体检健康的正常青少年作为对照组。AIS组的纳入标准：①符合AIS诊断标准[13]；②无脊柱手术史及外伤史；③无足踝和脊柱矫形器穿戴史。排除标准：①先天性脊柱异常者；②合并有神经系统疾病者；③步态异常或运动功能障碍者。对照组的纳入标准：①年龄10～16岁；②Cobb角<10°；③一般体检健康，无四肢骨关节和脊柱等疾病。排除标准：①有脊柱侧凸家族遗传史者；②有足踝手术史及外伤史者；③有头颈痛、腰背痛或其他关节疼痛者。两组研究对象性别、年龄、身高、体重比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1，具有可比性。所有家属均签订知情同意书。

表1 对照组和AIS组基本信息的比较

对照组：健康正常青少年；AIS：青少年特发性脊柱侧凸；a为χ2值，余为t值

1.2试验方法

1.2.1试验过程 本研究主要采用意大利Sensor Medica公司生产的Freestep足底压力测量系统对受试者进行足底压力的测量。试验开始前向受试者细心讲解试验内容，并对每一个测试动作进行示范，带领受试者熟悉测试场地和动作，待充分了解试验流程后，依次进行双足睁眼站立、双足闭眼站立、左足睁眼站立、右足睁眼站立、左足闭眼站立和右足闭眼站立6项测试。每项测试结束后，休息1 min，每一项均测3次，以减小误差，求平均值。①双足站立：双足站立时有睁眼和闭眼两种状态，首先脱去鞋袜，自然站立在足底压力测试平板上，两脚分开大约8 cm，双手自然垂于身体两侧，眼睛平视前方，维持52 s。然后休息30 s，进行闭眼测试。②单足站立：单足自然站立时，双手放两侧，眼朝前视，一腿直立支撑，另一腿屈膝，足抬离地面，保持10 s。然后换一侧腿支撑，进行测量。最后再进行闭眼单足站立测量，两腿交替进行。

1.2.2平衡指标 测量以下静态平衡足底压力指标：重心移动的轨迹长度、包络面积、单位面积的轨迹长度、重心动摇的平均速度、X方向平均值、Y方向平均值、水平距离和垂直距离。每一个指标代表的意义不同，具体如下。①重心移动的轨迹长度：指重心移动的总距离，数值越大说明重心摆动越多，平衡稳定能力越低。②包络面积：代表重心晃动的幅度范围，数值越大，代表平衡稳定性越差。③单位面积的轨迹长度：指重心摆动的轨迹长度与包络面积的比值，反映了平衡稳定性的水平和姿势调节能力的强弱，比值越小，代表两者能力越差。④重心动摇的平均速度：该指标的快慢在一定程度上反映了平衡稳定性的能力，速度越快，偏离中心越多，平衡稳定性能力越差。⑤X方向平均值：指在一个时间段内，重心在左右方向移动距离的平均值，负值代表方向向左，正值代表方向向右。值越大，代表重心在左右方向晃动越多，平衡稳定性越差。⑥Y方向平均值：指在一个时间段内，重心在前后方向移动距离的平均值，负值代表方向向后，正值代表方向向前。值越大，代表重心在前后方向晃动越多，平衡稳定性差。⑦水平距离：指重心曲线在X轴上晃动的距离范围。数值越大，代表重心曲线在横向上晃动的距离范围越广，平衡稳定性差。⑧垂直距离：指重心曲线在Y轴上晃动的距离范围。代表重心曲线在纵向上晃动的距离范围越广，平衡稳定性差。

2 结 果

2.1两组在双足睁眼站立时的静态平衡能力比较 双足睁眼站立时，AIS组的水平距离高于对照组(P<0.05)。除此之外，AIS组和对照组其他静态平衡指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

2.2两组在双足闭眼站立时的静态平衡能力比较 双足闭眼站立时，AIS组和对照组各项静态平衡指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。

2.3两组在左足睁眼站立时的静态平衡能力比较 左足睁眼站立时，AIS组重心移动的轨迹长度、包络面积、平均速度、水平距离和垂直距离均高于对照组(P<0.05),AIS组单位面积的轨迹长度低于对照组(P<0.05)。两组X方向平均值和Y方向平均值比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

2.4两组在右足睁眼站立时的静态平衡能力比较 右足睁眼站立时，AIS组轨迹长度、包络面积、平均速度、水平距离和垂直距离均高于对照组(P<0.05)；AIS组单位面积的轨迹长度低于对照组(P<0.05)。两组X方向平均值和Y方向平均值比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表5。

2.5两组在左足闭眼站立时的静态平衡能力对比 左足闭眼站立时，AIS组和对照组的各静态平衡指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表6。

2.6两组在右足闭眼站立时的静态平衡能力比较 右足闭眼站立时，两组各平衡指标数值比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表7。

表2 对照组和AIS组在双足睁眼站立时静态平衡指标的比较

对照组：健康正常青少年；AIS：青少年特发性脊柱侧凸；a为t值，余为Z值

表3 对照组和AIS组在双足闭眼站立时静态平衡指标的比较

对照组：健康正常青少年；AIS：青少年特发性脊柱侧凸；a为t值，余为Z值

表4 对照组和AIS组在左足睁眼站立时静态平衡指标的比较 [M(P25，P75)]

对照组：健康正常青少年；AIS：青少年特发性脊柱侧凸

表5 对照组和AIS组在右足睁眼站立时静态平衡指标的比较 [M(P25，P75)]

对照组：健康正常青少年;AIS：青少年特发性脊柱侧凸

表6 对照组和AIS组在左足闭眼站立时静态平衡指标的比较 [M(P25，P75)]

对照组：健康正常青少年；AIS：青少年特发性脊柱侧凸

表7 对照组和AIS组在右足闭眼站立时静态平衡指标的比较 [M(P25，P75)]

对照组：健康正常青少年；AIS：青少年特发性脊柱侧凸

3 讨 论

人体在直立位时，姿势是不稳定的。因此，姿势控制系统必须持续活动才能维持身体的稳定性。一般通过姿势直立中姿态摆动的量化来评估姿势控制系统。足部的生物力学变化往往会导致下肢的各种损伤，进而影响脊柱的平衡出现脊柱代偿，当代偿能力下降出现失代偿时就产生脊柱侧凸。很多学者对此进行了研究，如Zabjek等[14]研究结果显示，AIS患者安静站立时，身体重心晃动的振幅较大，姿势异常明显。Nault等[15]通过对比AIS患者和对照者站立姿势时压力中心摇摆的面积，发现患有脊柱侧凸的儿童的压力中心在前后和左右方向上具有较大的运动，AIS出现站立失衡与身体姿势参数有关，其姿势调节系统功能障碍。Haumont等[16]发现Cobb角为15°～25°的AIS患者，在静态试验中表现出较高的身体摇摆，足部压力中心覆盖的区域较大。本研究结果显示，在双足睁眼站立的姿势下，AIS组重心曲线在横向上摇摆的范围较大，静态平衡稳定性较对照组差。在左足睁眼站立和右足睁眼站立的姿势下，AIS组的静态平衡能力不仅在左右方向上与对照组比较差异有统计学意义，在前后方向上也有差异，平衡指标的结果均表明，AIS组的静态平衡能力比对照组低。这一研究结果与很多文献报道的结果相符合[14-16]。本研究中，AIS组重心在横向和纵向上晃动的范围较大，可能是由AIS患者站立时的身体姿势导致的。三维脊柱畸形引发AIS患者的身体改变，主要是头部、肩部、肩胛骨和骨盆在三个平面方向上的姿势改变，尤其是身体部分在水平面上的旋转[15,17]，姿势不对称可能是导致平衡障碍的因素，而平衡功能障碍可能是AIS曲度进展的一个机制[18-20]。

人体自然站立时，身体能够保持平衡，是人体对前庭系统、本体感觉系统及视觉系统收集的信息进行连续的综合处理反应[21]。从这些收集到的信息中可以看出，下肢的活动模式影响人体姿势、脊柱和骨盆的对称。此外，这些信息在维持下肢机械功能和建立身体平衡和稳定等方面还发挥重要作用[22-23]。本研究结果显示：无论是双足还是单足，在睁眼站立时，AIS组和对照组的平衡指标数值比较差异均有统计学意义(P<0.05)；而在闭眼站立时，AIS组和对照组的平衡指标数值比较差异无统计学意义(P>0.05)。本体感觉功能对AIS患者的影响较大。本体感觉，又称深感觉，是指来自肌腱、肌肉、关节等的位置觉、运动觉和震动觉[24]。已有学者的研究证明在身体直立姿势下，相比本体感受信息在控制身体取向方面占主导地位[25]。而AIS患者表现出感知障碍，感觉运动适应性缺陷和身体强制性平衡控制期间的紊乱[26]。Simoneau等[9]通过操控踝本体感觉和视觉信息的输入进行试验，研究结果显示，AIS患者更多地依赖于踝关节本体感受来控制平衡。Guo等[27]研究发现，感觉诱发电位异常的AIS患者在站立时不得不依靠本体感觉信息输入来维持平衡。本体感觉系统通路障碍可能导致姿势平衡机制受损，这种情况下可能引发AIS或使其曲度进展[28-29]。

在安静站立期间对姿势进行平衡测试一般用于老年病学、神经病学、身体康复和其他人类运动相关的领域的研究。对于AIS的平衡功能障碍，Modi等[30]提出了一种调整脊柱平衡机制，建议AIS患者在脊柱生长期努力平衡脊柱，如果脊柱重新恢复到平衡，那么脊柱侧凸的角度可能减小或趋于稳定，如果脊柱恢复平衡失败，则脊柱侧凸可能会进展。Kim等[31]研究发现，提高下肢肌肉力量和跖屈的范围有利于改善静态平衡控制能力。因为站立平衡可能是AIS的主要因素，所以单独运用运动疗法或与其他疗法结合使用，均是有效的方法。本体感觉方面，Noll等[32]对16例轻度AIS患者进行本体感觉的鞋垫治疗，选取对照组进行每周两次的物理治疗，治疗时间为1年。结果显示：Cobb角和三维参数的数值在组间和组内比较差异均无统计学意义。虽然该试验采用本体感觉的鞋垫进行治疗没有达到理想效果，但这是一个很好的尝试，为AIS的锻炼和康复治疗提供了一个新方向。

综上所述，无论是单足睁眼站立还是双足睁眼站立时，AIS患者的静态平衡稳定性均比正常青少年差，姿势调节能力比正常青少年低，而在闭眼站立时，两者的静态平衡能力无明显差异。AIS患者的静态平衡能力受本体感觉系统的影响较大，加强足踝本体感觉的训练可能有利于脊柱侧凸的治疗。