扁平足合并特发性脊柱侧凸的影像学特征及危险因素分析

2024-02-29李瑞琛黄继辉周治国伍兴李雄涛

骨科 2024年1期

李瑞琛黄继辉周治国伍兴李雄涛

扁平足是一种常见的足部畸形，主要特征为内侧纵弓的减少或缺失，伴或不伴前足外展及跟骨外翻。有研究表明，儿童扁平足的发病率为56.1%，发病率随着年龄的增长呈下降趋势，同时扁平足双侧发病多于单侧发病，男性发病率高于女性发病率［1-2］。特发性脊柱侧凸（idiopathic scoliosis，IS）是一种三维脊柱畸形，其Cobb角大于10°，多见于青春期或青春期前后，发病率为1.00%～5.33%，女性发病率高于男性发病率［3-5］。IS的病因较为复杂，遗传因素、激素水平、环境因素、生物力学因素等均与IS 发病相关［6］。足作为生物力学因素中的重要一环，与下肢、骨盆、脊柱紧密联系，承担着重要的支撑和动态机械结构功能。扁平足因其形态异常，除了会导致足部疲劳及酸痛感外，还会引发人体生物力学的改变，扁平足的病人更容易出现臀部、膝盖和背部的疼痛或不适，同时其膝关节、髋关节的关节力矩不对称性增高，且骨盆旋转和骨盆倾斜也有一定程度的增加［7-9］。IS 生物力学相关研究有椎旁肌肉不对称、椎体不对称生长、椎间盘楔形变、臀部压力不对称、足底压力不对称等［10］，但鲜有对IS 病人双侧足形态对称性的研究。有研究报道了IS病人的足弓水平随着侧凸程度的加重而降低，且扁平足是IS的独立危险因素［11-13］，但鲜有对扁平合并IS 病人影像学特征的研究。基于上述考虑，本研究拟探讨扁平足病人中IS的发病情况、影像学特征及两种疾病之间的关系。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

纳入标准：①年龄为7～18岁，性别不限；②诊断为柔软型扁平足，且符合（侧位）距骨第1 跖骨角（Meary's angle，MA）对扁平足的分级，正常足MA在-4°～+4°，轻度扁平足MA 在4°～15°，中度扁平足MA 在15°～30°，重度扁平足MA＞30°［14］；③Adam 前屈试验阳性病人行全脊柱正侧位X 线片检查，影像学资料齐全。

排除标准：①脊柱、下肢和足有肿瘤病史、外伤史等异常患病史或功能、结构异常；②有脊柱、下肢和足的相关手术史；③先天性脊柱侧凸、有明确病因的脊柱侧凸；④曾经佩戴矫形鞋垫、脊柱支具等；⑤临床资料不完整。

二、一般资料

回顾性分析2021 年10 月至2023 年3 月于武汉儿童医院就诊的608 例扁平足病人的临床资料，其中男369例，女239 例；年龄为（9.54±6.39）岁。本研究已获得武汉儿童医院伦理委员会批准，批件号2023R023-E01，并豁免病人知情同意。

三、观察指标及分组方法

采用PACS系统测量角度，测量工作由2名经验丰富的小儿骨科住院医师共同完成，测量病人脊柱和足的影像学参数并计算取平均值。①Cobb角：侧凸头侧和尾侧倾斜度最大的椎体分别为上、下端椎，上端椎上缘的垂线与下端椎下缘垂线之间的夹角即为Cobb 角（图1 a）。②外翻角（hallux valgus angle，HVA）：第一跖骨中轴线和近节趾骨干中轴线之间的夹角（图1 d）。③MA：距骨中轴线为距骨体和距骨头最高点与最低点两连线中点的连线，第一跖骨长轴线为第一跖骨骨干远端和近端两中点的连线，距骨中轴线与第一跖骨长轴线的夹角即为MA（图1 b、c）。④HVA差值：取双足外翻角度差值，反映双侧足外翻角的对称性；⑤MA差值：取双足MA差值，反映双侧足弓的对称性。⑥分组方法：根据IS 诊断标准［15］，将扁平足病人中Cobb 角≥10°的病人分为IS组，Cobb角＜10°的病人分为非IS组；根据Cobb 角大小，将扁平足合并IS 病人分为Cobb 角＞20°组和Cobb角≤20°组。

图1 病人，女，13岁3个月 a：全脊柱正位X线片可见脊柱侧凸，冠状位Cobb角25.72°，为腰弯左侧弯；b、c：足部负重位X线片测量MA，右足15.44°，左足21.80°，测量内侧纵弓高度，右足16.55 mm，左足14.30 mm；d：足部负重位X线片测量HVA，右足56.14°，左足57.97°

四、统计学分析

采用SPSS 26.0统计学软件（IBM公司，美国）对数据进行处理。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；非正态分布计量资料以中位数（四分位间距）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验；计数资料用率和构成比表示，组间比较采用χ2检验；结局为二分类变量时采用二分类Logistic回归进行影响因素分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

一、一般情况

608 例扁平足病人中67 例（67/608，11.01%）合并IS，Cobb角为19.28°±7.31°。67例IS病人中，43例Cobb角≤20°，24例Cobb角＞20°；41例主弯侧为左，26例主弯侧为右；IS的主弯类型分为上胸弯、胸弯、胸腰弯、腰弯，其中3 例为上胸弯，均为左侧弯；7 例胸弯，包括3例左侧弯，4例右侧弯；12例胸腰弯，包括6 例左侧弯，6 例右侧弯；45 例腰弯，包括29 例左侧弯，16 例右侧弯。图1 为1 例扁平足合并IS 的病人，冠状位Cobb角25.72°，为腰弯左侧弯。

二、扁平足病人足部参数与IS的关系

非IS组与IS组病人年龄、性别的差异均有统计学意义（P＜0.05）。IS组病人的HVA差值、MA差值均大于非IS组，且差异有统计学意义（P＜0.05）。两组病人的其他足部参数左足HVA、右足HVA、左足MA、右足MA 的差异均无统计学意义（P＞0.05，表1）。将年龄（＞10 岁）、性别（女）、左足HVA、右足HVA、左足MA、右足MA、HVA差值、MA差值作为单因素分析指标加入Logistic回归方程，排除单因素分析P＞0.20 的指标，将其他指标全部加入多因素回归分析。多因素Logistic回归分析结果显示：大于10岁病人有更高的IS患病风险（OR=2.866，95%CI：1.683～4.881，P＜0.001）；女性病人较男性病人有更高的IS 患病风险（OR=1.892，95%CI：1.121～3.193，P=0.017）；双侧足弓不对称的病人有更高的IS 患病风险（OR=1.194，95%CI：1.023～1.393，P=0.025）。见表2。

表1 非IS组与IS组病人足部参数比较

表2 扁平足患儿发生IS的多因素Logistic回归分析

三、扁平足合并IS病人的足部参数与Cobb角的关系

Cobb角＞20°组左足足弓水平低于Cobb角≤20°组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。两组病人的其他足部参数左足HVA、右足HVA、右足MA、HVA 差值、MA 差值均无统计学意义（P＞0.05，表3）。将左足HVA、右足HVA、左足MA、右足MA、HVA 差值、MA 差值作为单因素分析指标加入Logistic回归方程，排除单因素分析P＞0.20的指标，将其他指标全部加入多因素回归分析。多因素Logistic回归分析结果显示：左足HVA、右足HVA、左足MA、HVA 差值、MA差值均无统计学意义（P＞0.05，表4）。

表3 Cobb角≤20°组与Cobb角＞20°组的足部参数比较

表4 扁平足合并IS患儿Cobb角＞20°的多因素Logistic回归分析

讨论

扁平足是儿童最常见的足部畸形，扁平足会导致足的负担增加，引起身体的不适和运动受限，影响其发病的因素包括：性别、年龄、体重、韧带松弛、关节过度活动等。IS 是儿童最常见的脊柱畸形，其危害严重，发病机制复杂，目前普遍认为IS 是多种因素共同作用的结果。近年来，随着生物力学的发展以及对人体结构整体观认识的加深，IS 病人的相关研究已经不再局限于脊柱侧凸，而是关注身体其他部位与脊柱侧凸之间的生物力学关系。目前研究认为，IS 病人存在脊柱、骨盆、下肢的不对称及足弓水平降低。同时，跟骨外翻及肢体不对称引起的生物力学变化能够影响IS 的发生发展［10，16］。本研究发现，扁平足合并IS 病人存在双侧足形态不对称，且双侧足弓不对称是扁平足合并IS 的危险因素。这为临床工作提供了一个新的诊疗思路。

一、扁平足病人足部参数与IS的关系

有研究表明，超重或肥胖儿童的足弓水平明显低于正常儿童，提示异常的足部负重对儿童的足弓水平产生了影响［17］。值得注意的是，IS 病人双足负重始终处于不对称状态，这可能与IS病人的本体感觉感受器受损有关，也可能与IS病人的重心偏移有关。游国鹏等［18］的研究指出IS 病人主弯凹侧足底压力大于主弯凸侧，Catan等［19］的研究指出IS病人主弯凸侧足底压力大于主弯凹侧。虽然既往IS 病人的足底压力分布规律的研究结果不一致，但研究均指出IS 病人存在双侧足底压力分布不对称。在本研究中IS病人存在双侧足弓不对称，双侧外翻角不对称，结合本研究结果，作者提出假设，IS 病人长期的双侧足底压力分布不对称，会对双侧足形态产生影响，导致IS病人出现双侧外翻角不对称及双侧足弓不对称。同时，双侧足形态不对称也可能影响IS 的发生发展。在本研究中双侧足弓不对称是扁平足合并IS的危险因素。人体在步行或站立时，地面施加的反作用力通过足底向上传导，由双侧足弓不对称和双侧足底压力的异常分布产生的不平衡力矩，会引起骨盆、脊柱负荷的异常分布，可能影响侧凸的发生发展。Tateuchi 等［16］研究了不同跟骨外翻角度下单侧负重位髋关节、骨盆和胸部的三维角度，发现足部生物力学变化可以影响骨盆的状态，进而影响脊柱。韩秀兰等［10］的研究证实了下肢生物力学的变化与侧凸之间有一定的联系，并指出双下肢的长度差与双前后足平面夹角差值是青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）的危险因素。本研究同样证实了足部生物力学变化与脊柱侧凸之间的联系，并发现足部生物力学变化与脊柱侧凸的发生发展之间存在相互影响。

本研究中年龄＞10 岁以及女性均为IS 的危险因素，这与既往IS 的研究结果一致，IS 多见于青春期及青春期前后（年龄＞10岁），且女性高发［3-4］。本研究中IS在扁平足病人中的发病率为11.01%，高于IS 在正常人群中的发病率（1%～5.33%）［4-5］，考虑到扁平足在人群中的发病率高于IS，且扁平足病人的就诊率低于IS病人，本研究得出的IS在扁平足病人中的发病率参考价值有限。

二、扁平足合并IS病人的足部参数与Cobb角的关系

扁平足合并IS病人Cobb角＞20°组左足足弓水平低于Cobb 角≤20°组，差异存在统计学意义（P＜0.05），右足足弓水平存在同样的规律，其P=0.080，接近显著性水平。既往研究中Zhu等［13］将AIS病人按侧凸的严重程度分组后分别与健康组进行比较，发现中度和重度AIS病人的足弓指数分别为0.28和0.30，差异有统计学意义，提示侧凸程度重的AIS 病人其足弓水平较低。扁平足会引发生物力学改变，可引起足的旋前、背伸和外翻畸形，儿童更容易出现臀部、膝盖和背部疼痛或不适［9］。扁平足儿童膝关节、髋关节的关节力矩不对称性增高，且有一定程度的骨盆旋转、骨盆倾斜［7-8］。骨盆在维持矢状面平衡方面起着重要作用，骨盆旋转和骨盆倾斜会诱发脊柱代偿性旋转和侧凸［20］。本研究中Cobb角＞20°组与Cobb 角≤20°组右足足弓水平的差异无统计学意义（P=0.080），可能与本研究IS病人例数较少及纳入的病人年龄区间较广有关，未来仍需要大样本研究来进一步验证。

三、双侧足形态不对称可能的临床意义

在足部干预对IS的影响方面，有研究报道了矫形鞋垫可以有效改善IS病人的双侧足底压力分布、步态特征及骨盆冠状面倾斜等生物力学异常［21-23］。结合本研究成果，扁平足合并IS病人存在双侧足形态不对称，且双侧足弓不对称是扁平足合并IS的危险因素，矫形鞋垫很可能是通过纠正IS病人的双侧足形态不对称发挥作用。故对于IS病人，利用矫形鞋垫或足部康复训练针对足部进行治疗，既可以纠正双侧足底压力分布及双侧足形态不对称，又可以对下肢生物力学进行调整。这为足部干预对IS 的生物力学影响提供了理论依据。然而矫形鞋垫对于脊柱侧凸的疗效，各研究结果并不一致，有研究提示矫形鞋垫对脊柱侧凸无明显疗效［21，23］。Lee 等［24］的研究则提示佩戴矫形鞋垫可以纠正引起IS 的功能性因素，且在（18.6±0.70）个月的佩戴后脊柱侧凸角度显著降低。

既往IS生物力学相关研究有椎旁肌肉不对称、椎体不对称生长、椎间盘楔形变、臀部压力不对称、足底压力不对称等，足与脊柱的研究有观察IS与动静态足底压力、步态特征、足弓水平之间的关系等。本研究通过分析扁平足与IS的影像学资料，创新性地将双侧足形态参数差值作为衡量足对称性的指标，将足对称性纳入IS 生物力学的研究，分析IS 与非IS病人双侧足形态的对称性，同时分析了不同侧凸程度病人的足弓水平。根据本研究的结果，建议在临床工作中应该关注IS 病人的双侧足弓水平及双侧足形态的对称性，必要时应综合考虑病人的年龄、性别、足和脊柱的具体情况，并选择相应的干预措施。