Halo-骨盆牵引治疗重度脊柱侧弯畸形的效果及其对肺功能的影响

夏纪元,杨云飞,黄立军,夏庆福,张玉双

脊柱畸形是指脊柱弧度在冠状面的前凸、后凸以及在矢状面的侧凸畸形,当畸形Cobb角>90°时,称为重度畸形[1]。调查显示,重度脊柱畸形患者呼吸功能障碍发生率高达80%,它是导致循环障碍、肺动脉高压、肺源性心脏病甚至死亡等不良事件的主要原因[2,3]。为了降低重度脊柱畸形合并呼吸功能障碍患者手术相关并发症风险,多数学者主张应避免一期手术,采用牵引等辅助治疗,以降低脊柱僵硬程度[4]。目前常采用Halo-股骨踝上牵引(Halo-femoral traction,HFT)和Halo-重力牵引(Halo-gravity traction,HGT)等牵引方式。HFT可提供强大牵引力,在短时内快速改善脊柱畸形,但是该方法对患者活动造成极大限制,不利于锻炼心肺功能,还容易出现压力性损伤、坠积性肺炎等并发症,仅用于术前短时间牵引[5]。HGT是一种安全、有效的牵引方法,但是提供的矫正力较小,存在治疗效率低、周期长等缺点[6]。Halo-骨盆牵引(Halo-pelvic traction,HPT)早在上个世纪70年代已开始用于脊柱侧弯患者的治疗,该方法可全天候提供强大牵引力,能有效矫正各种脊柱畸形[7]。但是传统HPT需要全身环绕牵引架,影响患者舒适度和睡眠质量,限制了其临床应用[8]。鉴于此,本研究将HPT方法进行改进,并应用于重度脊柱畸形伴呼吸功能障碍患者,观察其安全性和有效性,旨在为重度脊柱畸形的治疗提供参考。

1 对象与方法

1.1 对象 选取2021-01至2023-10北京大望路急诊抢救医院收治的100例重度脊柱侧弯畸形伴肺功能不全患者作为研究对象。纳入标准:(1)脊柱X线片主弯侧凸Cobb角>90°,侧弯Cobb角>125°;(2)伴呼吸功能障碍[二氧化碳分压≥50 mmHg,用力肺活量实测值与预估值百分比(FVC%)<60%];(3)择期行一期HPT治疗,二期行单纯后柱截骨矫形+椎弓根螺钉内固定手术;(4)患者自愿接受本次治疗方案,签署知情同意书。排除标准:(1)既往接受过脊柱相关手术,包括内置生长棒、前路松解、翻修手术等;(2)存在牵引禁忌证,如脊柱骨折、脱位等;(3)合并强直性脊柱炎、脊柱肿瘤、脊柱结核等其他脊柱疾病;(4)穿刺点存在皮肤损伤,无法安装骨盆环;(5)合并精神疾病,无法配合HPT治疗。剔除标准:(1)HPT治疗过程中主动放弃者;(2)治疗过程中出现气胸、严重肺不张、颅神经损伤、下肢瘫痪等严重并发症。本研究经北京大望路急诊抢救医院医学伦理委员会批准(伦理号:2022052301)。患者均知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 改良HPT装置特点 传统HPT牵引架环绕分布在躯干周围,且位置固定,影响患者仰卧睡眠姿势,导致患者耐受性差[9]。并且骨盆环为闭环,由于患者体型差异较大,造成穿戴的不便[10]。本研究将传统HPT装置进行改良,使用骨盆环为半环,减少了闭环结构从足部穿戴所带来的不便;并且将牵引杆置于患者前外侧,允许患者仰卧睡眠、穿衣和自行移动,同时仍可实现24 h不间断牵引。

1.2.2 改良HPT装置的安装和牵引策略 HPT装置由头环、骨盆环和可伸缩连杆组成。骨盆置入螺钉的数量取决于患者的骨骼状况和解剖变异情况。所有患者均在局部麻醉下、无菌手术室内完成HPT装置的安装。患者取仰卧位,确认站立位标记进钉点,进钉点附近皮肤消毒铺巾,准备3枚直径4.5 mm或5.5 mm髂骨螺钉,于双侧髂前上棘与髂后上棘之间顶端平台区域刺入,根据患者髂骨骨质条件,深度约7 cm。然后放置头颅环装牵引装置,尽量保持四周空隙距离一致,牵引杆放置在患者前外侧。牵引框架于3～5 d内构建完成,以便于患者充分适应头环和骨盆螺钉。框架构建完成后开始进行牵引治疗,第1周,螺旋牵引架以0.5 cm/d的速度延长。从第2周开始,调整至0.3～0.5 cm/d,间断调整牵引架,避免出现疼痛不耐受、反复牵拉引起神经并发症。每日检查患者颅神经和四肢神经,一旦出现神经并发症,如四肢麻木、无力、伸舌偏斜、吞咽困难等症状,应立即停止牵引,适当缩短牵引杆,必要时缩短至牵引前的长度,并结合对症治疗,待症状消失后再给予牵引。每日进行钉道护理,保持钉道附近皮肤清洁、干燥,避免长期留置引起局部感染。定期检查螺钉是否松动、移位,若患者出现钉道周围疼痛,往往提示螺钉松动,应及时拧紧螺钉。牵引期每2周复查1次X线片。

1.2.3 手术方案 一期牵引治疗后,择期全身麻醉下行经后路脊柱侧弯矫形术,术中维持HPT牵引。术后支具保护3个月,根据骨融合情况解除支具制动,坚持康复锻炼。

1.3 观察指标

1.3.1 影像学指标 牵引期间每3周复查拍站立位脊柱全长正侧位X线片。分别采集HPT牵引前、牵引末次复查、内固定术后(内固定术后第1个月)以及末次随访标准站立位全脊柱冠状面和矢状面数据。具体指标包括:(1)主弯侧凸Cobb角:脊柱主弯倾斜两个椎体间最大角度的夹角。(2)颈7铅垂线至骶骨正中线的距离(C7 Plumb Line-Center Sacral Vertical Line,C7PL-CSVL):颈7椎体中点铅垂线与骶骨中线之间的距离。(3)顶椎偏距(apical vertebral translation, AVT):主弯顶椎椎体中心到骶骨中线的水平距离。(4)T1倾斜角:胸1椎体上终板与水平线之间的夹角。(5)影像学肩高度:肩锁关节上方软组织的高度差。(6)矢状面偏移(sagittal vertical axis, SVA):颈7铅垂线与骶1椎体上角之间的距离。(7)腰胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK):胸5椎体上终板与胸12椎体下终板所成夹角。

1.3.2 肺功能测试(pulmonary function test,PFT) 分别于HPT牵引前、牵引末次、内固定术前以及末次随访进行PFT,观察指标包括用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、FVC%、第1秒用力呼气量(forced expiratory volume in first second,FEV1)、FEV1实测值与估计值的百分比(FEV1%)。为了确保数据的准确性和可靠性,PFT均测试3次,取平均值。

2 结 果

2.1 一般资料 100例一期行HPT的患者中,男40例(40.0%),女60例(60.0%);年龄12～55岁,平均(32.57±12.99)岁,牵引时间5～15周,平均(9.82±3.26)周,随访时间7～30个月,平均(18.90±6.69)月。

所有患者均顺利完成二期单纯后柱截骨矫形联合椎弓根螺钉内固定术,其中胸廓成形术43例(43.0%),联合卫星棒技术65例(65.0%);手术时间(289.99±66.87)min,术中出血量(553.14±142.76)ml,融合节段(12.19±2.98)个,牵引前身高(135.25±12.72)cm,牵引后身高(147.76±10.81)cm。典型病例见图1、2。

图1 重度脊柱侧弯经Halo-骨盒牵引治疗术前术后外观照对比

图2 重度脊柱侧弯经Halo-骨盒牵引治疗术前术后X线片对比

2.2 牵引前后影像学指标比较 单因素重复测量方差分析显示,HPT治疗在牵引前、牵引末次复查、内固定术后和末次随访的主弯侧凸Cobb角、C7PL-CSVL、AVT、T1倾斜角、影像学肩高度、SVA、TK等指标的差异具有统计学意义(P<0.01)。见表1。

表1 重度脊柱侧弯伴肺功能不全患者牵引前后影像学指标比较

2.3 牵引前后呼吸功能指标比较 单因素重复测量方差分析显示,HPT治疗在牵引前、牵引末次复查、内固定术后和末次随访的FVC、FVC%、FEV1、FEV1%等指标的差异具有统计学意义(P<0.01,表2)。

表2 重度脊柱侧弯伴肺功能不全患者牵引前后呼吸功能指标比较

2.4 主弯Cobb角与肺功能参数相关性 随着Cobb角逐渐减小,限制性通气功能参数(FVC、FVC%)逐渐增大,与其呈显著负相关性(P<0.05);通气功能参数(FEV1)也呈现显著增大,差异有统计学意义(P<0.05,表3)。

表3 重度脊柱侧弯伴肺功能不全患者主弯Cobb角功能的相关性

3 讨 论

传统HPT应用并不广泛,主要与HPT牵引器安装不方便、容错率低、患者耐受性差等原因有关。海涌[11]认为,虽然HPT可通过强大牵引力达到矫正各种脊柱畸形的作用,但是由于连接杆环绕于身体四周且位置固定,使其难以避让部分脊柱畸形位置,即便勉强安装也会对局部皮肤产生压迫,影响牵引效率和舒适度。本研究对传统HPT进行改良,使其具有以下优点:(1)骨盆环为半环,可从侧面进行穿戴,避免了传统HPT骨盆闭环结构从足部穿戴所带来的不便;(2)半环结构可调节大小和形状,适用于不同体型的患者;(3)牵引杆放置在身体前外侧,能有效避让脊柱畸形部位,允许患者以仰卧位睡觉,改善了患者的舒适度。本研究结果显示,牵引后(牵引末次复查、内固定术后、末次随访)患者各影像学指标均低于牵引前,说明该研究HPT牵引无论在身体冠、矢状面等整体平衡,还是在肩、骨盆平衡等局部平衡方面,均有明显恢复作用。Qi等[12]报道称HPT联合脊柱松解术可提高牵引力,但是根据该作者报道,患者术后Cobb角平均矫正角度约为38.5°,略低于本研究结果。但是需要指出的是,单纯追求牵引效率而联合脊柱松解术存在明显缺陷,脊柱松解术可额外增加手术创伤、治疗成本,同时也会提高心肺部并发症发生率[13]。隋文渊等[14]也证实,伴呼吸功能障碍的严重脊柱畸形的快速矫正,不仅达不到预期效果,反而会增加并发症率和死亡率的风险。相对而言,本研究HPT能提供强大牵引力,不间断作用于脊柱主弯区,循序渐进改善身体平衡和脊柱序列,避免暴力矫正引起的神经损伤和并发症风险,同时还可通过相对自由的体位、便捷的穿戴方式来增加患者耐受性,改善舒适度。

重度脊柱畸形不仅影响患者外观,当畸形发生在胸椎时,可造成胸廓塌陷、脊柱缩短、胸腔容积减少,导致肺通气功能障碍。多数学者认为HGT可有效改善重度脊柱畸形患者呼吸功能,但是HGT主要依赖于患者自身重量作为反作用力,虽然舒适度较好,但是牵引效率低[15]。刘盾等[16]认为,HGT仅适用于重度脊柱畸形中柔韧度较好的低龄患儿,对重度僵硬型脊柱畸形以及中高龄患者的效果较差。HPT通过骨盆环和Halo环之间的连接杆实现牵引脊柱的目的,其提供的牵引力稳定、可持续,且不影响患者心肺功能锻炼。本研究使用的HPT技术,既避免了传统HPT带来的舒适度不佳的缺点,又能保留强大的牵引力,且力度可调控,适用于各种类型的重度脊柱畸形伴呼吸功能障碍患者。本研究结果显示,牵引后各时段呼吸功能指标明显优于牵引前,说明新型HPT治疗能改善患者呼吸功能。本研究发现,患者呼吸功能变化趋势随时间进展逐渐改善,表明HPT牵引治疗促进胸廓再塑,使胸廓顺行性逐渐改善,同时HPT缓慢拉伸脊柱,使呼吸肌与胸腔容积相匹配,通气功能逐步得到改善。该HPT不仅可以用于术前脊柱侧弯矫正,由于牵引架置于前外侧,可用于术中维持牵引并易于置入内固定装置,促进了患者的康复。Qi等[17]也认为,对于单纯机械无法安装、内固定困难的患者,经HPT牵引后,可降低内固定安装的难度,减轻负荷力,能有效预防脱钩、断棍的发生风险,是重度脊柱畸形有效的辅助治疗措施。

综上所述,该研究HPT牵引治疗重度脊柱畸形伴肺功能不全患者,能有效矫正脊柱畸形,恢复脊柱整体平衡,并能改善患者呼吸功能,是重度脊柱畸形伴呼吸功能障碍的一种安全、有效的辅助治疗措施。本研究存在以下不足:(1)纳入的病例均为一期行HPT治疗,二期行矫形手术,由于牵引后呼吸功能未达到要求的患者无法进行二期手术,因此本研究只能反映HPT治疗效果明显的患者病例。(2)牵引末次复查接受肺功能测试时,患者脊柱仍处于固定状态,患者用力呼吸幅度受限,可能会对呼吸功能指标检测结果造成影响。后续研究中,将深入分析牵引治疗的时量和时效关系,旨在优化HPT的治疗流程和提高牵引效率,同时还将考虑引入舒适度指标,以更好地推广新型HPT的应用。