特发性脊柱侧弯青少年上肢功能评估及与曲线模式的关系

韩雪 李旭 刘佳琪 郭丞 邵玮

青少年特发性脊柱侧弯(AIS)是一种进行性脊柱和胸腔畸形，AIS可导致肩胛骨、肩部、腰部和骨盆不对称负荷，姿势紊乱和躯干错位，进而影响肢体功能[1]。现有报道显示患有AIS的患者单独右腿站立时可观察到姿势控制受损[2]，左右两侧肩膀不对称，肩部倾斜较大[3]，凸肩侧表现出肩胛骨上旋和后倾，伸展运动时伸展范围减小[4]。可见AIS在一定程度上影响患者肢体运动功能，但是目前AIS上肢功能相关报道十分少见，本研究拟评估AIS患者握力、捏压强度、手灵巧度、上肢协调性、稳定性等，并分析上肢功能改变与AIS患者曲线形态的关系，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2018年2月至2021年3月收治的102例AIS患者，Lenke分型[5]：Lenke1型(主胸弯)53例，Lenke2型(双胸弯)16例，Lenke3型(双主弯)10例，Lenke4型(三主弯)3例，Lenke5型(胸腰弯/腰弯)18例，Lenke6型(胸腰弯/腰弯-主胸弯)2例。根据Lenke分型将患者分为胸椎组(Lenke1型+2型+3型+4型，82例)、胸腰/腰椎组(5型+6型，20例);另于社区招募32例10～17岁无AIS的青少年为对照组，患者家长均知情同意签署同意书。本研究已经获得省级医院医学伦理委员会审核批准。3组性别比、年龄、身高、体重比较差异无统计学意义(P>0.05)，胸椎组、胸腰/腰椎组Cobb角、轴向躯干旋转度比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 2组基线资料比较

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准：①经X线或CT检查提示AIS；②年龄11～17岁；③主胸、主胸腰椎或腰椎侧凸，标准站立全身脊柱后前位X线片测量Cobb角为主曲线10°～45°，胸侧凸均为右凸，胸腰椎/腰椎侧凸均为左凸；④右利手。

1.2.2 排除标准：①既往脊柱侧凸治疗史；②肾、心脏、肝脏或肺部疾病；③脊椎外伤、肿瘤、结核。

1.3 上肢功能评估

1.3.1 握力和捏压强度：采用Jamar Plus手持式握力测力计(美国Sammons Preston公司)分别测量受试者的双手握力。受试者采取站姿，双臂自然下垂，单手抓住测力计，嘱受试者发力抓握并读取数据。对侧换手，方法相同。捏力测试仪(美国Baseline)分别测量双手捏压强度。受试者采取坐姿，测试手自然握拳、拳心向上，将测试仪夹与食指、拇指之间，嘱受试者发力按压并读取数据。对侧换手，方法相同。

1.3.2 手灵巧度：采用明尼苏达手灵巧度测试仪(型号32023，上海瑞狮生物科技有限公司)测试双手灵巧度，主要进行放置和转向测试。①放置测试，要求受试者必须以尽可能快的速度将58块积木放入不同的洞中，通过单侧手完成。②转向测试要求受试者翻转积木并将它们重新放入同一个洞中，通过单侧手完成。完成测试所花费的时间记录为测试分数。

1.3.3 上肢协调性：采用指鼻试验评价上肢协调性，受试者先用食指尖触摸自己的鼻子，然后再用食指触摸测试者的手指，测试者手指在受试者肘部完全伸展能触摸到的范围内不断移动，记录20 s内每只手执行的次数，即测试获得的分数。

1.3.4 上肢稳定性：采用上肢闭链功能性试验[6]，受试者采取闭合运动链姿势(俯卧撑)，在15 s内双手交替呈单臂支撑并触摸另一只手，完成触摸次数即为测试分数。

1.3.5 投掷功能：受试者双手抱住橡胶球(周长50.8cm)，双腿直立、双脚打开与肩齐，采取投掷实心球的方式，将橡胶球投掷到放置在1.22 m高的墙上30.48 cm× 30.48 cm的正方形目标容器内(无底)，受试者与墙距离为4.57 m，测试时间30 s，记录投掷成功个数占所投总数百分比为测试分数。

1.3.6 上肢功能主观感受:采用前臂-肩-手功能障碍评分(Quick DASH)[7]评估，11个项目，满分0～100分，得分越高表示上肢主观感受越差。

2 结果

2.1 3组握力和捏压强度比较 胸椎组、胸腰/腰椎组凸侧、凹侧握力均低于对照组(P<0.05)，胸椎组凸侧握力、凹侧握力、凹侧捏压强度低于胸腰/腰椎组(P<0.05)，胸椎组凸侧(右侧)捏压强度优于凹侧(左侧)(P<0.05)。见表2。

表2 3组握力和捏压强度差异

2.2 3组手灵巧度比较 胸椎组、胸腰/腰椎组凹侧放置试验分数、凹侧转向试验分数均高于对照组(P<0.05)，胸椎组凹侧分数高于胸腰/腰椎组(P<0.05)。胸椎组凸侧(右侧)的放置和转向试验分数低于凹侧(左侧)(P<0.05)，而胸腰/腰椎组侧凸侧(左侧)分数低于凹侧(右侧)(P<0.05)。见表3。

表3 3组手灵巧度比较

2.3 3组手协调性比较 胸椎组凸侧指鼻试验、凹侧指鼻试验均低于胸腰/腰椎组和对照组(P<0.05)，胸椎组、胸腰/腰椎组凹侧指鼻试验、凸侧指鼻试验比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 3组手协调性比较 次

2.4 3组上肢稳定性、投掷成功率、Quick DASH评分比较 胸椎组、胸腰/腰椎组上肢稳定性试验触摸手次数、投掷成功率低于对照组(P<0.05)，Quick DASH评分高于对照组(P<0.05)，胸椎组投掷成功率、Quick DASH评分高于胸腰/腰椎组(P<0.05)。见表5。

表5 3组上肢稳定性、投掷成功率、Quick DASH评分比较

3 讨论

目前，对AIS的发病因素尚无定论，AIS与青少年不正确、不健康的生活、运动习惯有密切联系，且年龄越大发病率越高。朱垒等[8]筛查结果显示该市中学生AIS患病率为1.27%，而小学生患病率仅为0.03%。

AIS患者因脊柱椎体畸形，进而可能影响肌肉、骨骼、神经、心脏—呼吸和内部器官等多个系统，出现本体感觉功能障碍、运动平衡能力降低等表现。Wiernicka等[2]研究指出，脊柱侧弯引起的身体形态严重变形会对姿势的感觉运动控制产生负面影响，并降低姿势平衡能力。还有研究表明，AIS患者是通过视觉传导反馈来保持身体的平衡，并依靠足部的本体感觉来控制调节体态的动态平衡，不良姿势可能会导致前庭功能障碍[9，10]。Wu等[11]研究显示AIS影响患者下肢功能，患者在安静站立和水平行走时可出现姿势异常，稳定性受损，身体质心-足底压力中心(质心-压心，COM-COP)倾斜角增加，穿越障碍时全身平衡控制异常，失衡风险增加。Lenke 1 型AIS躯干形状和身体排列的改变，导致水平行走期间表现出COM-COP改变或更急促的COM-COP控制，难以保持体重的平稳转移，且脊椎畸形越严重，COM-COP改变越明显[12]。

大量研究均是针对AIS患者下肢功能的，对上肢功能影响的报道相对较少。Burwell等[13]报道，AIS早期骨骼过度生长主要影响上臂凸侧(右侧)。Burwell等[14]研究发现，受生物力学、姿势、褪黑素信号转导等因素影响，AIS可维持和加大胸椎侧凸曲线。研究提示，AIS静息状态下可出现肱胸廓抬高峰值降低，肩胛骨后倾改变，在上臂抬高过程中出现肩胛骨定向障碍、肩胛骨运动学改变和肌肉激活，提示AIS患者上肢功能会受到脊柱侧凸畸形的影响[15，16]。

本研究结果显示，AIS患者双侧握力较弱，手灵巧度、协调性和稳定性下降，投掷准确性较差，主观上肢功能障碍感受明显。分析原因为：(1)抓握、捏压主要是指屈肌参与，而指屈肌是前臂屈肌肌群的重要组成部分。在上肢肌肉群当中，肩肘腕构成了一条完成的筋膜链，共同参与上肢运动发力。宋景茂等[17]指出，腕、肘、肩带肌群力量优秀者，更有利于抓握控制。而AIS患者肩带周围肌肉肌力下降，影响上肢肌肉的等长收缩强度，造成前臂屈肌肌群整体发力水平下降，进而导致抓握力降低。本研究中，AIS患者的握力捏压强度，凹凸侧均低于对照组。Kotwicki等[18]也发现AIS患者的握力要低于正常人，且AIS状态与握力之间存在负相关。(2)皮质脊髓束(CST)作为人类脊髓中最大的下行神经纤维束，下行过程中陆续止于同侧脊髓各节的前角运动细胞，不对运动神经元产生直接作用，但可控制支配肢体远端肌肉的运动神经元，是控制影响手部灵活性的重要因素。Aubin等[19]研究表明，AIS患者CST轴突的脊髓神经支配功能存在明显异常。对于AIS患者来说，CST轴突对颈部运动神经元的单突触投射减低，会对手指的灵活性产生不利影响。本研究结果说明AIS对于凹侧的手指的灵活性影响更大，这点可能跟AIS凹侧CST轴突的脊髓神经支配功能受抑制有关。(3)指鼻测试是临床测试手部协调性的常用方法。手的协调性受中枢前庭反射控制，而AIS患者的前庭反射控制与正常人存在不同。Wang等[20]发现AIS患者与正常人相比，控制前庭反射的局灶脑皮质厚度存在明显差异，提示AIS患者的前庭反射高级中枢与正常人可能存在差异。Simoneau等[21]的研究也指出，感觉运动缺陷是导致对轴向肌肉组织的不对称神经驱动力的促成因素，脊柱运动神经元的前庭控制不对称会导致脊柱变形。本研究结果说明胸椎侧弯对于手的协调性影响较大，其原因可能与中枢前庭功能反射的变化相关；指鼻试验结果可能意味着不同脊柱节段对前庭功能的影响存在差异，但尚无更多证据证明。(4)AIS会影响患者的本体感觉，肌梭和肌腱器等本体感觉受体会感受到肌肉牵张和机械刺激，通过突触反射来调节肌肉张力，控制感觉传入神经反应速度，从而影响力量、灵活、协调性及反应速度等上肢功能[22,23]。本研究中，上肢稳定性试验触摸手次数、上肢稳定性试验触摸手次数、Quick DASH评分的结果也间接反映此问题。因为竖脊肌是身体维持平衡、控制稳定的重要肌群，AIS患者由于脊柱出现不正常弯曲，在保持平衡时需要激活更多的肌群代偿脊柱力线歪曲造成的影响，导致体能的负荷消耗高于对照组，造成AIS患者在单位时间内完成测试次数较少。可能是由于AIS患者上肢肱骨、肩胛骨和胸廓之间解剖关系发生变化，胸锁关节活动度、肩锁关节前伸角度，以及盂肱关节内收—外展和内外旋转运动受限，影响了胸部的轴向旋转和双侧上肢协调性，降低了投掷的准确率。

进一步比较发现，AIS主要累及胸椎主要影响双侧握力、凹侧手灵巧度、凹侧手捏压强度和上肢协调性，且主观上肢功能障碍感受更为明显；而累及胸腰/腰椎则主要影响投掷功能。原因可能在于：累及胸段时，凸侧的肩胛骨向内、向上旋转和前倾，凹侧的肩胛骨向外、向下旋转和后倾，肩胛胸壁关节间隙双侧不对称，肩关节活动幅度小，肩部稳定肌以及肱二头肌、肱三头肌、手指屈肌等上肢功能肌一侧肌张力大，一侧长期拉长无力，从而更容易疲劳，表现为握力、捏压减小。胸椎组上肢协调性较差，与神经功能受损有关。张凯等[24]研究指出，通过体感诱发电位检查证明AIS患者的位置感觉、震动感觉与正常人存在显著差异。张缨等[25]发现1年内仍未出现神经功能恢复的迹象，大部分AIS患者的胸段脊髓明显变细并出现萎缩。脊髓萎缩可能造成感官障碍、运动障碍，影响身体协调性。

本研究提示AIS主要累及胸椎可能主要影响左侧，而累及胸腰/腰椎可能主要影响右侧。分析认为：这种情况可能与代偿作用有关。肌肉在进行不同负荷强度的运动时，AEMG值的大小与中枢控制有关[26]，耐力性训练越多，表面肌电信号AEMG值越大，中枢控制此部位肌肉的能力越强。研究报道，AIS患者脊柱两侧表面肌电信息，AEMG值是不同的，凸侧更强，凹侧较弱，说明脊柱凸侧肌肉负荷更大，凹侧较小，这会导致凸侧肌肉处于疲劳状态、耐力下降[27]。

综上，AIS患者上肢功能受影响明显，累及胸椎主要影响双侧握力、凹侧捏压强度、凹侧手灵巧度、上肢协调性和主观感受，累及胸腰/腰椎则主要影响投掷成功率。临床对于AIS的治疗应注重评估上肢功能。