特发性脊柱侧弯患者躯干倾斜角与脊柱Cobb角、冠状面平衡的相关性研究

鲁德志，王金武，许金霞，王彩萍，王孝文

青少年特发性脊柱侧弯[1-2](adolescent idiopathic scoliosis, AIS)是指青少年在快速生长期间出现的脊柱三维畸形，伴随着椎体矢状面的前凸或后凸、冠状面的侧凸、轴状面的椎体旋转。国际脊柱侧弯研究学会(Scoliosis Research Society, SRS)将Cobb角大于10°称为脊柱侧弯，AIS是最为常见的一种，发病率范围约为0.93%～12.00%。由于AIS尚未发现明确的病因，早发现早治疗是临床康复的关键。

有研究发现[3]，AIS患者在就诊过程中大约接受25次的放射性检查。Martin等[5，31]人利用计算机模拟和数学公式定量计算在放射性累积有效剂量和癌症风险，结果显示测试人群相应累积的癌症风险为0.08%～0.17%，并且他发现女性的有效放射累积剂量和癌症风险显著高于男性。国内外使用较为普遍的筛查与评估工具是scoliometer，测量AIS患者的躯干倾斜角度，脊柱超声和云纹系统由于成本较高、不易携带等问题尚未大范围推广，但其无辐射、信度高等优点是未来研究的方向之一。目前，通过scoliometer来量化躯干的不对称性，作为躯干倾斜角(Angle of trunk inclination，ATI)评估和畸形进展监测的手段，可以辅助诊断脊柱侧弯，减少放射性检查的次数，节省患者的医疗成本，对AIS患者如何长期监测曲线进展具有重要意义。

在AIS中，冠状面平衡、躯干倾斜以及肩部平衡是主要考虑的美观因素，脊柱冠状面平衡对患者心理和身体健康是必不可少的，脊柱冠状面的失衡与躯干倾斜角之间具体的联系尚无文献报道[6-7]。本文对AIS患者的躯干倾斜角与脊柱冠状面平衡参数之间的相关性进行研究，为更好地理解躯干外观畸形与脊柱畸形间的关系提供理论及临床依据，寻找更加直观、便捷、辐射少的评估办法，对更好地理解AIS的症状和危害非常重要，为以后预防及治疗AIS提供新的思路。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2019年1月～2020年5月，选取潍坊医学院附属医院和上海交通大学医学院附属第九人民医院门诊上确诊为“C”型侧弯的AIS的患者40例，诊断标准[32]：根据国际疾病分类(international classification of diseases，ICD)诊断标准：站立位脊柱正位X线片测量Cobb角，角度>10°者称为脊柱侧凸。其中男5例，女35例；年龄(13.55±1.50)岁，sociometer测量的ATI值为(10.05±2.91)°，体重指数(BMI)为(18.86±1.19)kg/m2。纳入标准[1]：年龄10～17 岁；Risser 征0～Ⅳ°；“C”型侧弯类型(顶椎在T12-L1)；此前未接受过相关治疗。排除标准：诊断是非特发性脊柱侧凸；其他相关脊柱疾病；存在智力或其他肢体障碍；长短腿患者。

1.2 方法 患者未经过任何治疗，使用scoliometer测量患者的ATI角度；拍摄站立位脊柱全长X光片，并测量出C7椎体中垂线到骶骨中垂线的距离、顶椎偏离骶骨中垂线距离、Cobb角指标。通过统计学方法研究ATI值与脊柱Cobb角、冠状面平衡的相关性。

1.3 评定标准 ①测量ATI(如图1)：受试者背对测试者，除去上身衣物，受试者做Adam前屈试验。具体姿势[9-10]：双脚分开保持约15cm的距离，肩膀放松，膝盖伸直，双手放在膝盖前，肘部伸直，掌心相对。将scoliometer(图2)放在患者背部，零标度正对脊柱中点，读出躯干倾斜角的度数，取最大值进行记录。②脊柱冠状面平衡参数[7-8]：患者站立位拍摄后前位脊柱全长X片，测量患者脊柱冠状面平衡参数。所有参数均有两个专业人员测量，取平均值。具体参数包括Cobb角、C7椎体中垂线(C7 plumb line, C7PL)到骶骨中垂线(Center Sacral Vertical Line, CSVL)的距离、顶椎偏离骶骨中垂线距离(apex vertebral translocation, AVT)。Cobb 角是诊断脊柱侧弯的黄金标准[10]：用直线标出上端椎的上终板和下端椎的下终板，两线延长线的夹角或者两线垂线的交角即为 Cobb 角。C7椎体中垂线到骶骨中垂线的距离(C7PL-CSVL)：过 C7 椎体中心做铅垂线(C7PL)，测量C7PL到CSVL的距离。AVT：脊柱侧凸的顶椎(或椎间盘)的中点到CSVL的水平距离。

图1 KAdam前屈试验下测量躯干倾斜角

图2 scoliometer

2 结果

对40名单胸腰弯AIS患者进行分析， AVT为(2.85±0.83)cm，ATI角度为(9.78±2.92)°，C7PL-CSVL为(1.69±0.77)cm。ATI角度与C7PL-CSVL无显著相关性(r=0.294，P=0.065)；ATI角度与AVT的呈正相关(r=0.499，P=0.001)。

对40名单胸腰弯AIS患者进行分析，ATI角与Cobb角明显正相关(r=0.702，P<0.01)。分组后比较，ATI角与10～20°的Cobb角线性相关程度较高(r=0.898，P=0.015)；ATI角与20～40°的Cobb角线性相关程度较好(r=0.511，P=0.005)；ATI角与40°以上的Cobb角之间的不存在相关性(r=0.783，P=0.117)。见表1。

表1 ATI角度与不同Cobb角度之间的相关性

3 讨论

2020年两会期间，农工党委员提交关于尽快开展儿童青少年脊柱侧弯防控工作的提案，建议尽快建立我国儿童青少年脊柱侧弯综合防控体系，避免复杂的脊柱三维畸形对青少年的身心健康造成更大的危害。轻、中度的AIS建议采用矫形器、运动疗法等保守治疗，重度的患者建议进行手术治疗，但相关方面的研究较少，现今脊柱侧凸治疗共识认为早发现早介入可取得较好的治疗效果[11-12]。考虑到实际情况，建议由学校组织相应的脊柱侧弯科普，对在校青少年进行早期筛查，使用scoliometer测量ATI是最为经济、合适的途径。在芝加哥的某家儿童医院，医务人员将ATI角作为监测曲线进展的指标，当ATI与之前的测量值相差大于3°时，进行影像学X线检查，确认曲线是否进展。其优点在于可以反复多次测量评估、花费少、无辐射，对于早期的脊柱侧弯有一定的准确性。Frederic等[23]使用带有Scoligauge APP的iPhone手机测量ATI，其测量结果与scoliometer测量值平均差异很小，临床上差异不显著；Chen等[30]对2702名七年级学生进行筛查，认为智能手机APP的可靠性不如scoliometer，后者的诊断能力明显优于前者。使用scoliometer对青少年进行脊柱侧弯的早期筛查已经常见，但是用于监测脊柱侧弯进展的研究较少，并且没有文献关注评估指标与椎体平衡间的关系。

对于多数的AIS患者，由脊柱侧弯导致的外观畸形是他们最关心的问题，因此众多研究者采用多种方法评估量化躯干的外观畸形[13-14]。相对于影像学指标的改善，AIS患者更关心的是外观畸形的改善情况。外观畸形对患者会产生一定程度的社会心理压力，畸形程度越重，心理应激越大；即使脊柱曲线得到很好的矫正，但一些外观畸形依然存在，使患者对治疗并不满意。已有研究对脊柱侧弯导致的足底压力分布、步态、躯干的生物力学等进行研究[7，33-34]，希望可以在脊柱侧弯的理论研究上做出突破，躯干外观畸形研究也是方向之一。目前用于评估外观畸形的指标很多，其中ATI在临床上广泛应用，但关于ATI与脊柱畸形参数之间的相关性尚未有权威的研究，本研究希望能在这方面做一些尝试[15-17]。

AIS的最佳筛查与评估方法在世界上一直存在争议。研究发现[29-30]，脊柱生长的第二个高峰期出现在10～14岁之间，这个年龄段是进行AIS筛查的最佳时间，然而X射线不适用大规模的筛查，为了保护青少年，scoliometer成为最常使用的筛查评估工具。自1984年由Bunnellml提出以来，scoliometer作为一种测量躯干倾斜角度的简易工具被越来越多地使用在筛查实践中，其可靠性和有效性也得到了许多研究的支持[24]。但其他研究者也提出不同的方法，Matamalas等[13]使用TAPS-Phy表来评估躯干畸形的严重程度，但操作复杂、有一定程度的主观性。标准站立位脊柱全长X线平片作为定义和评估脊柱侧凸严重程度的金标准[10]，多次反复暴露在射线下对身体会有一定风险，并且Cobb角无法评估脊柱的外观畸形。应从躯干外观畸形和脊柱畸形的角度出发，寻找一种较为安全的方法。

研究发现[19]，躯干的不平衡与Cobb角显著相关，并且外观畸形在脊柱侧弯的评估中非常重要。Carlson等[17]人研究了躯干畸形与脊柱畸形测量值之间的关系，用scoliometer测量的ATI表示躯干畸形的程度，用Cobb角和椎体旋转程度代表脊柱畸形程度，结果发现ATI与Cobb角、椎体旋转程度在胸段和胸腰段侧弯中有非常密切的关系；并且，胸腰段的相关性高于胸段，作者认为这种差异原因是胸廓畸形影响scoliometer测量的ATI值。ATI作为躯干外观畸形的评定指标，经研究证明有足够的信度与效度[27]，但对于ATI值与脊柱畸形参数之间的关系尚不明确。Ma等[18]的研究中用一条数学公式表示了ATI角与Cobb角的关系，并且将通过ATI值计算出Cobb角，发现与X线上测量的Cobb角无明显的差异。我们的研究中，主要观察单胸腰弯类型的AIS患者，发现ATI值与Cobb角有显著正相关性。考虑将不同侧弯类型的患者混合在一起进行分析并不合理，本研究只选取顶椎在T12～L1之间的单侧弯AIS患者作为研究对象，在一定程度上减少了其他因素的影响。

Bunnell等[20]的研究发现ATI角5°与Cobb角11°有高度相关性，ATI角7°与Cobb角20°有高度相关性。在我们的研究中，发现Cobb角在10～40°之间时与ATI角有较好的正相关性，并且所有患者ATI角度均在5°及以上。我们认为ATI角在5°及以上时，脊柱侧弯几率较高，建议转诊到骨科医师进行评估。ATI角与40°以上的Cobb角相关性差，分析原因：脊柱作为一个整体，一部分出现侧弯，会引起其他部分的代偿。当Cobb角超过一定值之后，脊柱其他部分也会发生变化，从而使躯干外观畸形变得复杂。脊柱冠状面是脊柱畸形和躯干外观畸形的主要平面，我们的研究中，将C7PL-CSVL和AVT两个脊柱冠状面平衡参数考虑在内。其中，C7PL-CSVL是脊柱冠状面整体平衡参数，C7 椎体中垂线偏离CSVL超过2cm即可视为脊柱冠状面失衡，常常出现躯干外观畸形，腰椎旋转加重等典型症状[21]。我们的研究发现，ATI角与C7PL-CSVL并无相关性，有研究者认为C7PL-CSVL与AIS患者的高低肩、足底压力分布相关。另外，AVT是脊柱冠状面局部平衡参数。根据我们的研究，ATI角与AVT存在正相关性，脊柱局部的失衡会影响躯干外观畸形程度。脊柱顶椎偏离骶骨正中线的距离越大，身体外观畸形会更加明显，ATI角更大。通过scoliometer测量，可以预测顶椎偏离正中线的程度，减少放射性检查的次数。在Jankowski等[28]人的研究中，应用辐射量大的计算机断层成像技术测定AIS患者的腰椎椎体的旋转，发现ATI角度与椎体旋转程度存在显著相关性，但并不能精确的评估椎体的旋转。身体外观畸形与脊柱椎体的旋转也有关，顶椎旋转角度的增加，会在一定程度上影响身体外观。

研究表明，使用scoliometer测量ATI角的方法在评估和监测AIS患者的曲线进展方面具有可靠、经济和安全的优势。从节省医疗资源和成本的角度考虑，也是一种最小化支出的实用方法。Larson等[25]的研究中提到，使用ATI代替影像学监测脊柱侧弯的进展，每位患者约节省160美元，避免约0.6微西弗的辐射，而中国人口基数大，更多患者的累积将使节省的成本更加显著。另外，丹麦的一项研究发现[26]，脊柱侧弯患者的癌症发生率是与同年龄段人群的17倍，减少脊柱侧弯患者的辐射暴露是有必要的。因此，研究ATI角与脊柱形态变化之间的关系具有重要的临床意义。我们认为在X线确诊为脊柱侧弯后，应减少影像学检查的次数，将ATI角作为脊柱侧弯临床监测和评估曲线进展的指标。应从脊柱三维的角度出发，考虑更多的躯干畸形评估指标，代替影像学检查来监测曲线进展。探讨外观畸形与脊柱畸形参数之间的关系，对于更好地理解疾病的原理和选择治疗方法来说很重要。现今3D打印脊柱侧弯矫形器已经逐渐在临床上使用[22]，其个性化的电脑设计对于AIS的保守治疗方式是一大优点。从个性化设计出发，同时考虑躯干畸形与脊柱冠状面平衡两个方面，设计出矫正效果更好的支具。脊柱侧弯的康复不仅要矫正脊柱的失衡，亦要改善患者的躯干畸形，这对患者的身体与心理健康都至关重要。

本研究尚存在一定限制。未将体重指数考虑在内，其对ATI值也会有一定的影响，但是考虑的太多会导致无法明确两者之间的关系。所有受试者只考虑“C”型脊柱侧弯，结论无法适用于其他侧弯类型的患者，在接下来的研究中，应扩大样本量，进一步观察其他侧弯类型的患者的AIT角与脊柱冠状面平衡参数之间的关系。最后，scoliometer测量具有轻微的组内与组间差异，但是已有文献证明其具有足够的可重复测量性[24]，是一种可靠非侵入式评估方法。

在AIS患者中，ATI角与Cobb角、AVT密切相关，表明躯干的外观畸形与脊柱冠状面失衡存在联系。研究躯干外观畸形评估与脊柱骨骼形变之间的关系，希望为脊柱侧弯的精准治疗提供基础，量化椎体变形对躯干外观的影响。ATI角作为躯干畸形的评估指标之一，可以方便地监测、量化、记录和评估脊柱侧凸的进展，用于脊柱侧弯的康复治疗和改善患者身体外观畸形。脊柱侧弯康复治疗的最终目的，不仅是恢复脊柱的形态，预防其他疾病，更是改善身体的外观畸形，给予青少年一个健康积极的生活状态。