青少年特發性脊柱側凸48例患者的靜態平衡能力研究

李省華，王連成，申慧圓

(1.天津中醫藥大學，天津 300193； 2.天津醫院康復科，天津 300211； 3.天津體育學院，天津 300381)

青少年特發性脊柱側凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是一種三維脊柱畸形，主要發生在青春期，青春期是兒童期和成年期之間生理和心理過渡的時期。AIS在形態、結構和功能上具有很大的變化，但是主要病因仍不清楚[1-2]。脊柱側凸的許多病因學理論均涉及生物力學[3]，脊柱畸形容易引體身體姿勢和步態發生改變，不對稱的步態模式通過影響軀干平衡和脊柱運動進一步改變姿勢[4]。平衡是指人體處在某種姿勢或任何一種位置時，運動受到外力作用時，在身體的支撐面上，控制身體的重心，以保持身體直立的姿勢而不跌倒的一種能力[5]。當自然站立時，人體姿勢不穩定，足底首先與支撐面接觸，收集外界的信息，身體進行綜合處理來控制姿勢，進而保持平衡[6]。但是脊柱畸形等生物力學因素可以導致平衡控制障礙，許多學者對此進行了研究。Yamada等[7]提出姿勢控制能力不斷下降可能引發脊柱側凸，Beaulieu等[8]對57例 AIS患者進行研究，發現他們的姿勢控制能力明顯低于正常兒童，Simoneau等[9]的研究結果表明AIS患者的姿勢平衡穩定性差，周璇等[10]的研究結果也顯示AIS患者靜態平衡穩定性降低并具有中等跌倒風險。而Gregoric等[11]和Kuo等[12]的研究發現，特發性脊柱側凸患者的平衡能力和正常者之間沒有區別。因此，本研究采用靜態姿勢平衡測試來探究AIS患者的平衡能力和正常青少年平衡能力的差異。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2018年1月至2019年1月天津醫院康復科就診的48例AIS患者作為AIS組，另選取30名同期體檢健康的正常青少年作為對照組。AIS組的納入標準：①符合AIS診斷標準[13]；②無脊柱手術史及外傷史；③無足踝和脊柱矯形器穿戴史。排除標準：①先天性脊柱異常者；②合并有神經系統疾病者；③步態異常或運動功能障礙者。對照組的納入標準：①年齡10～16歲；②Cobb角<10°；③一般體檢健康，無四肢骨關節和脊柱等疾病。排除標準：①有脊柱側凸家族遺傳史者；②有足踝手術史及外傷史者；③有頭頸痛、腰背痛或其他關節疼痛者。兩組研究對象性別、年齡、身高、體重比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表1，具有可比性。所有家屬均簽訂知情同意書。

表1 對照組和AIS組基本信息的比較

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發性脊柱側凸；a為χ2值，余為t值

1.2試驗方法

1.2.1試驗過程 本研究主要采用意大利Sensor Medica公司生產的Freestep足底壓力測量系統對受試者進行足底壓力的測量。試驗開始前向受試者細心講解試驗內容，并對每一個測試動作進行示范，帶領受試者熟悉測試場地和動作，待充分了解試驗流程后，依次進行雙足睜眼站立、雙足閉眼站立、左足睜眼站立、右足睜眼站立、左足閉眼站立和右足閉眼站立6項測試。每項測試結束后，休息1 min，每一項均測3次，以減小誤差，求平均值。①雙足站立：雙足站立時有睜眼和閉眼兩種狀態，首先脫去鞋襪，自然站立在足底壓力測試平板上，兩腳分開大約8 cm，雙手自然垂于身體兩側，眼睛平視前方，維持52 s。然后休息30 s，進行閉眼測試。②單足站立：單足自然站立時，雙手放兩側，眼朝前視，一腿直立支撐，另一腿屈膝，足抬離地面，保持10 s。然后換一側腿支撐，進行測量。最后再進行閉眼單足站立測量，兩腿交替進行。

1.2.2平衡指標 測量以下靜態平衡足底壓力指標：重心移動的軌跡長度、包絡面積、單位面積的軌跡長度、重心動搖的平均速度、X方向平均值、Y方向平均值、水平距離和垂直距離。每一個指標代表的意義不同，具體如下。①重心移動的軌跡長度：指重心移動的總距離，數值越大說明重心擺動越多，平衡穩定能力越低。②包絡面積：代表重心晃動的幅度范圍，數值越大，代表平衡穩定性越差。③單位面積的軌跡長度：指重心擺動的軌跡長度與包絡面積的比值，反映了平衡穩定性的水平和姿勢調節能力的強弱，比值越小，代表兩者能力越差。④重心動搖的平均速度：該指標的快慢在一定程度上反映了平衡穩定性的能力，速度越快，偏離中心越多，平衡穩定性能力越差。⑤X方向平均值：指在一個時間段內，重心在左右方向移動距離的平均值，負值代表方向向左，正值代表方向向右。值越大，代表重心在左右方向晃動越多，平衡穩定性越差。⑥Y方向平均值：指在一個時間段內，重心在前后方向移動距離的平均值，負值代表方向向后，正值代表方向向前。值越大，代表重心在前后方向晃動越多，平衡穩定性差。⑦水平距離：指重心曲線在X軸上晃動的距離范圍。數值越大，代表重心曲線在橫向上晃動的距離范圍越廣，平衡穩定性差。⑧垂直距離：指重心曲線在Y軸上晃動的距離范圍。代表重心曲線在縱向上晃動的距離范圍越廣，平衡穩定性差。

2 結 果

2.1兩組在雙足睜眼站立時的靜態平衡能力比較 雙足睜眼站立時，AIS組的水平距離高于對照組(P<0.05)。除此之外，AIS組和對照組其他靜態平衡指標比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2。

2.2兩組在雙足閉眼站立時的靜態平衡能力比較 雙足閉眼站立時，AIS組和對照組各項靜態平衡指標比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.3兩組在左足睜眼站立時的靜態平衡能力比較 左足睜眼站立時，AIS組重心移動的軌跡長度、包絡面積、平均速度、水平距離和垂直距離均高于對照組(P<0.05),AIS組單位面積的軌跡長度低于對照組(P<0.05)。兩組X方向平均值和Y方向平均值比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。

2.4兩組在右足睜眼站立時的靜態平衡能力比較 右足睜眼站立時，AIS組軌跡長度、包絡面積、平均速度、水平距離和垂直距離均高于對照組(P<0.05)；AIS組單位面積的軌跡長度低于對照組(P<0.05)。兩組X方向平均值和Y方向平均值比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表5。

2.5兩組在左足閉眼站立時的靜態平衡能力對比 左足閉眼站立時，AIS組和對照組的各靜態平衡指標比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表6。

2.6兩組在右足閉眼站立時的靜態平衡能力比較 右足閉眼站立時，兩組各平衡指標數值比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表7。

表2 對照組和AIS組在雙足睜眼站立時靜態平衡指標的比較

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發性脊柱側凸；a為t值，余為Z值

表3 對照組和AIS組在雙足閉眼站立時靜態平衡指標的比較

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發性脊柱側凸；a為t值，余為Z值

表4 對照組和AIS組在左足睜眼站立時靜態平衡指標的比較 [M(P25，P75)]

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發性脊柱側凸

表5 對照組和AIS組在右足睜眼站立時靜態平衡指標的比較 [M(P25，P75)]

對照組：健康正常青少年;AIS：青少年特發性脊柱側凸

表6 對照組和AIS組在左足閉眼站立時靜態平衡指標的比較 [M(P25，P75)]

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發性脊柱側凸

表7 對照組和AIS組在右足閉眼站立時靜態平衡指標的比較 [M(P25，P75)]

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發性脊柱側凸

3 討 論

人體在直立位時，姿勢是不穩定的。因此，姿勢控制系統必須持續活動才能維持身體的穩定性。一般通過姿勢直立中姿態擺動的量化來評估姿勢控制系統。足部的生物力學變化往往會導致下肢的各種損傷，進而影響脊柱的平衡出現脊柱代償，當代償能力下降出現失代償時就產生脊柱側凸。很多學者對此進行了研究，如Zabjek等[14]研究結果顯示，AIS患者安靜站立時，身體重心晃動的振幅較大，姿勢異常明顯。Nault等[15]通過對比AIS患者和對照者站立姿勢時壓力中心搖擺的面積，發現患有脊柱側凸的兒童的壓力中心在前后和左右方向上具有較大的運動，AIS出現站立失衡與身體姿勢參數有關，其姿勢調節系統功能障礙。Haumont等[16]發現Cobb角為15°～25°的AIS患者，在靜態試驗中表現出較高的身體搖擺，足部壓力中心覆蓋的區域較大。本研究結果顯示，在雙足睜眼站立的姿勢下，AIS組重心曲線在橫向上搖擺的范圍較大，靜態平衡穩定性較對照組差。在左足睜眼站立和右足睜眼站立的姿勢下，AIS組的靜態平衡能力不僅在左右方向上與對照組比較差異有統計學意義，在前后方向上也有差異，平衡指標的結果均表明，AIS組的靜態平衡能力比對照組低。這一研究結果與很多文獻報道的結果相符合[14-16]。本研究中，AIS組重心在橫向和縱向上晃動的范圍較大，可能是由AIS患者站立時的身體姿勢導致的。三維脊柱畸形引發AIS患者的身體改變，主要是頭部、肩部、肩胛骨和骨盆在三個平面方向上的姿勢改變，尤其是身體部分在水平面上的旋轉[15,17]，姿勢不對稱可能是導致平衡障礙的因素，而平衡功能障礙可能是AIS曲度進展的一個機制[18-20]。

人體自然站立時，身體能夠保持平衡，是人體對前庭系統、本體感覺系統及視覺系統收集的信息進行連續的綜合處理反應[21]。從這些收集到的信息中可以看出，下肢的活動模式影響人體姿勢、脊柱和骨盆的對稱。此外，這些信息在維持下肢機械功能和建立身體平衡和穩定等方面還發揮重要作用[22-23]。本研究結果顯示：無論是雙足還是單足，在睜眼站立時，AIS組和對照組的平衡指標數值比較差異均有統計學意義(P<0.05)；而在閉眼站立時，AIS組和對照組的平衡指標數值比較差異無統計學意義(P>0.05)。本體感覺功能對AIS患者的影響較大。本體感覺，又稱深感覺，是指來自肌腱、肌肉、關節等的位置覺、運動覺和震動覺[24]。已有學者的研究證明在身體直立姿勢下，相比本體感受信息在控制身體取向方面占主導地位[25]。而AIS患者表現出感知障礙，感覺運動適應性缺陷和身體強制性平衡控制期間的紊亂[26]。Simoneau等[9]通過操控踝本體感覺和視覺信息的輸入進行試驗，研究結果顯示，AIS患者更多地依賴于踝關節本體感受來控制平衡。Guo等[27]研究發現，感覺誘發電位異常的AIS患者在站立時不得不依靠本體感覺信息輸入來維持平衡。本體感覺系統通路障礙可能導致姿勢平衡機制受損，這種情況下可能引發AIS或使其曲度進展[28-29]。

在安靜站立期間對姿勢進行平衡測試一般用于老年病學、神經病學、身體康復和其他人類運動相關的領域的研究。對于AIS的平衡功能障礙，Modi等[30]提出了一種調整脊柱平衡機制，建議AIS患者在脊柱生長期努力平衡脊柱，如果脊柱重新恢復到平衡，那么脊柱側凸的角度可能減小或趨于穩定，如果脊柱恢復平衡失敗，則脊柱側凸可能會進展。Kim等[31]研究發現，提高下肢肌肉力量和跖屈的范圍有利于改善靜態平衡控制能力。因為站立平衡可能是AIS的主要因素，所以單獨運用運動療法或與其他療法結合使用，均是有效的方法。本體感覺方面，Noll等[32]對16例輕度AIS患者進行本體感覺的鞋墊治療，選取對照組進行每周兩次的物理治療，治療時間為1年。結果顯示：Cobb角和三維參數的數值在組間和組內比較差異均無統計學意義。雖然該試驗采用本體感覺的鞋墊進行治療沒有達到理想效果，但這是一個很好的嘗試，為AIS的鍛煉和康復治療提供了一個新方向。

綜上所述，無論是單足睜眼站立還是雙足睜眼站立時，AIS患者的靜態平衡穩定性均比正常青少年差，姿勢調節能力比正常青少年低，而在閉眼站立時，兩者的靜態平衡能力無明顯差異。AIS患者的靜態平衡能力受本體感覺系統的影響較大，加強足踝本體感覺的訓練可能有利于脊柱側凸的治療。