矯形器和運動訓練對青少年特發性脊柱側凸的效果比較

劉巍，吳會東，劉垚，石田真，敖麗娟，陳茉弦，王聰，蔣飛云

1.昆明醫科大學，云南昆明市650500；2.香港理工大學生物醫學工程系，香港999077

青少年特發性脊柱側凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)定義為：無明確病因，10歲至骨骼發育成熟期間脊柱向側方彎曲、Cobb角大于10°的脊柱畸形，嚴重的AIS不僅會導致軀干外觀畸形和運動功能障礙，還可能因為胸廓畸形導致心肺功能異常[1]。此外，脊柱側凸所致的畸形也會影響患者心理的健康成長。

目前應用矯形器治療Cobb角25°～40°的AIS患者，療效已經得到普遍認可，而應用運動訓練治療該人群的療效尚存爭議[2-3]。本文通過開展矯形器治療和運動訓練治療AIS的對照研究，探討兩種治療方法對AIS患者心理狀況和生活質量的影響，旨在為該人群的保守治療提供新思路[4-5]。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年7月至2018年2月，收集于昆明醫科大學附屬醫院就診并被確診為特發性脊柱側凸的患者共55例。

納入標準[6]：①年齡10～16歲；②Risser征0～Ⅳ度；③主側凸Cobb角25°～40°；④此前未接受過矯形器或手術治療；⑤女性距離月經初潮1年以內。

排除標準：①診斷為非特發性脊柱側凸(先天性脊柱側凸、姿勢性脊柱側凸、神經肌肉型脊柱側凸、代償性脊柱側凸等)；②生長發育已經完全(6個月內身高增加＜1 cm、Risser征Ⅳ度以上、距離月經初潮2年以上的女性)；③頂椎在T7以上平面；④顯著認知缺陷無法完成問卷調查；⑤有無法進行運動訓練的疾病。

剔除標準：①依從性較差，未按要求完成治療；②接受其他可能對試驗結果影響較大的治療方法；③最終資料不全，無法判定療效。

試驗開始前，課題組告知患者運動訓練和矯形器治療的全套方案，由患者及家屬自行決定治療方法，最終進入運動訓練組25例，矯形器組30例。兩組一般資料無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

本研究已通過昆明醫科大學醫學倫理委員會審查批準，患者入組前均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 矯形器

矯形器類型：硬塑料對稱型胸腰骶矯形器(thoraco lumbo sacral orthosis,TLSO)，從腋下延伸至骨盆[6]。

矯形器制作：矯形器均由附屬醫院具有AIS治療經驗的醫生進行專業評估并根據患者自身的側凸情況開具矯形器處方，由專業矯形師定制。

矯形器佩戴時間：前2周進行適應性穿戴，并逐漸增加穿戴時間，2周后延長至每天22 h，其余時間用于處理個人衛生。

表1 兩組一般資料比較

隨訪：每3至6個月由接診醫生和矯形師對患者的矯形器進行評估，根據患者側凸矯正及進展情況、患者的生長發育情況對矯形器進行調整或重新制作[7-8]。

1.2.2 運動訓練

由附屬醫院康復醫學科有脊柱側凸運動訓練治療經驗的物理治療師進行。患者每月到院接受一次時長為1.5 h的運動指導和糾正訓練課程，教授患者及家屬新的運動訓練方法，糾正錯誤的自我訓練方式。患者每周2 d至本院進行一次時長為40 min的在院運動訓練；其余5 d患者每天在家中父母的幫助下進行一次時長為40 min的訓練[9]。具體訓練方法如下。

姿勢糾正：通過視覺(鏡子)和觸覺(多種姿勢下接觸的不同狀態)引導，讓患者意識到自己放松狀態下的身體姿勢、身體姿勢中的缺陷成分及主動自我矯正的作用。

主動自我矯正。①冠狀面：治療師一手手指置于側凸頂部棘突上，引導患者感受側凸頂部，并使側凸頂部向凹側移動；治療師另一手置于凸側協腹部進行保護[10]。②矢狀面：用一根垂直木棒幫助患者感受脊柱的4個生理彎曲，然后讓胸椎側凸患者做胸椎后移運動，腰椎側凸患者做骨盆前傾運動，以最大程度恢復患者脊柱的生理彎曲，掌握后移除垂直木棒。③水平面：聯合進行冠狀面和矢狀面的主動自我矯正運動。在完成上述動作的學習后，患者即自行進行獨立練習，并盡可能在所有站立訓練中融入主動自我矯正訓練。

正確姿勢下的肌肉耐力加強訓練：教授患者在主動自我矯正姿勢下自行對脊柱側凸相關肌肉(椎旁肌、腹肌、下肢肌肉、肩甲帶肌和肱骨帶肌)進行1/3～2/3最大負荷的等長收縮訓練。

平衡反應訓練：教授患者在主動自我矯正姿勢下自行進行軸向、靜態和動態的軀干平衡訓練。

神經運動整合：將主動自我矯正訓練和日常生活中的全身運動相融合，如指導患者按正常步態行走等。

有氧運動和引導患者積極對待身體外觀：告知患者避免進行增加脊柱活動范圍的激烈體育運動，鼓勵患者進行日常休閑有氧活動。

1.3 評定方法

1.3.1 首次評估

①Cobb角：于X線片上確定主側凸的上端椎和下端椎，沿上端椎的上緣畫一條直線，沿下端椎的下緣畫一條直線，兩條線的交角即為Cobb角。

②其他脊柱側凸畸形指標。軀干位移(trunk shift,TS)：經過頂錐中心畫一條水平線(ab)，點a和點b分別是經過頂椎中心點的水平參考線同胸廓左緣(a)和右緣(b)的交點。線ab的中點為c，經過c做一條垂線作為參考線，即為軀干垂直參考線(vertical trunk reference,VTRL)，TS就是VTRL與骶骨中垂線(center sacral vertical line,CSVL)之間的距離。頂椎旋轉度(apex vertebral rotation,AVR)：采用Nash-Moe法，根據正常X線片上頂錐椎弓根的位置，將其等分為5度。0度，椎弓根對稱；1度，凸側椎弓根移向中線，但未超過第1格，凹側椎弓根變小；2度，凸側椎弓根已移至第2格，凹側椎弓根消失；3度，凸側椎弓根移至中央，凹側椎弓根消失；4度，凸側椎弓根越過中線，靠近凹側。頂椎偏離中線距離(apex vertebral translocation,AVT)：測量脊柱側凸的頂椎(或椎間盤)的中點到CSVL的水平距離。

③生活質量和心理狀態評估：使用國際脊柱側凸研究學會22項問卷(Scoliosis Research Society Patient Questionnaire-22,SRS-22)對患者的生活質量和心理狀態進行評估。

1.3.2 隨訪評估

隨訪6個月，分別測量并記錄患者治療前、治療3個月、治療6個月后的Cobb角和其他脊柱側凸畸形指標，并在治療前和治療6個月后使用SRS-22對患者進行心理狀況評估和生活質量評估。

1.3.3 療效評價

在治療前、治療3個月及治療6個月后，所有患者均由同一個醫生進行Cobb角測量。有效：Cobb角減少＞ 5°。無效：Cobb角減少≤ 5°[12-13]。

1.4 統計學分析

采用SPSS 21.0進行數據處理。組內比較用配對t檢驗，組間比較用獨立樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

所有病例均獲得隨訪。

2.1 SRS-22評分

治療前，兩組SRS-22各維度評分無顯著性差異(P＞0.05)。治療后，運動訓練組功能/活動度、疼痛和自我形象/外觀三個維度評分較治療前升高(P＜0.05)，而精神健康/心理評分與治療前無顯著性差異(P＞0.05)；矯形器組疼痛、精神健康/心理評分與治療前比較無顯著性差異(P＞0.05)，功能/活動度和自我形象/外觀評分降低(P＜0.05)。治療后，運動訓練組功能/活動度、疼痛、自我形象/外觀和治療滿意度均優于矯形器組(P＜0.05)；兩組精神健康/心理評分無顯著性差異(P＞0.05)。見表2。

2.2 Cobb角

治療前，兩組Cobb角無顯著性差異(P＞0.05)。治療3個月及治療6個月后，兩組Cobb角均顯著小于治療前(P＜0.001)。治療3個月后，兩組間Cobb角比較無顯著性差異(P＞0.05)。治療6個月后，矯形器組Cobb角小于運動訓練組(P＜0.05)。見表3。

2.3 其他側凸畸形指標

治療3個月后及治療6個月后，兩組TS、AVR、AVT均優于治療前(P＜0.05)。治療3個月后，兩組間TS、AVR和AVT比較無顯著性差異(P＞0.05)；治療6個月后，矯形器組TS、AVR和AVT均優于運動訓練組(P＜ 0.05)。見表4～表6。

2.4 療效

兩組均取得較高的治療有效率，兩組間比較無顯著性差異(P＞0.05)。見表7。

3 討論

3.1 AIS的生物力學改變

脊柱生物力學的穩定主要包括靜力系統的穩定和動力系統的穩定，靜力系統主要由椎骨、椎間盤和韌帶維持，動力系統的穩定主要由脊柱周圍的肌肉提供。脊柱的側凸畸形會導致脊柱生長力線不平衡加劇，從而加重椎體、椎間盤等脊柱靜力系統的失衡。而脊柱側凸患者多存在凸側肌力下降而凹側肌力增強，最終導致脊柱周圍肌肉力量的不平衡加劇，進一步造成脊柱動力系統的失衡。因此，脊柱側凸造成的脊柱靜力系統和動力系統的失衡會共同加劇脊柱側凸的發展[12]。

此外，脊柱側凸畸形后，椎骨凹面的外皮質骨較凸面厚，證實脊柱側凸會導致凹面和凸面承載的壓力不同，按Heuter-Volkman生長發展規律，凹處骨骺壓力增加，骨的發育受到抑制；而青少年正處于發育階段，快速的生長發育以及重力的因素會加重側凸畸形[14-15]。

3.2 運動訓練的作用及矯治原理

處于骨骼生長期的青少年，由于脊柱椎體尚未發育完全、脊柱兩側肌肉肌力不平衡、脊柱內部關節活動度較大等原因都能夠導致脊柱側凸畸形。運動訓練選擇性加強凸側椎旁肌的肌肉力量，牽拉凹側已經攣縮的肌肉、韌帶，使兩側肌力達到平衡；通過呼吸在內部對側凸和身體姿勢產生矯正作用；從而達到矯正胸段脊柱旋轉，阻止脊柱側凸進展，重塑脊柱的穩定性和軀干的平衡狀態，改善呼吸功能的矯治目的[16-17]。

此外，一篇綜述指出[18]，AIS患者存在骨量減低的比例為20%～38%。可見AIS的發生與青少年所處的特定年齡階段和發育狀態緊密相關。適量的體育鍛煉及鈣劑和維生素D的攝入對于青少年時期的骨骼發育具有重要意義。運動訓練不僅能增加肌力、有氧能力和運動能力，還能夠增加骨密度，從而幫助降低由于骨量減低導致骨骼畸形的風險[19]。

3.3 矯形器的作用及矯治原理

根據國際脊柱側凸整形外科和康復治療協會(Society on Spinal Orthopedic and Rehabilitation Treatment,SOSORT)指南，三點力矯正系統被認為是矯正脊柱側凸的基本生物力學原理，對于一個給定的胸段彎曲，建議于凸側后外側施加一矯正力并結合相應的對抗矯形力，對彎曲進行控制、矯正。矯正原理主要分為被動矯正和主動矯正兩種機制。被動矯正通過矯形器的壓力墊和釋放空間形成多組三點力系統，對軀干突起的部位施加壓力，使軟組織從凸側部位(壓力區)轉移到凹側部位(釋放空間)，從而改變脊柱的生物力學關系，調整關節序列，控制脊柱的運動，改變脊柱肌肉力量和韌帶結構的不平衡，達到矯治畸形的目的。主動矯正主要是胸廓在矯形壓力墊和釋放空間的作用下的不對稱設置引導呼吸運動，即訓練患者用凹側肺部吸氣凸側肺部呼氣來建立新的呼吸平衡，從而引導脊柱特別是骨骺的生長發育，矯治存在的脊柱三維畸形[20]。

表2 兩組治療前后SRS-22各維度評分比較

表3 兩組治療后Cobb角比較(°)

表5 兩組治療前、后側凸畸形指標AVR矯正比較(°)

表6 兩組治療前、后側凸畸形指標AVT矯正比較(mm)

表7 兩組療效比較[n(%)]

3.4 存在不足及前景展望

對于Cobb角在25°～40°的AIS患者，矯形器治療是普遍認可的保守治療手段，但也有研究指出矯形器矯正效果主要體現在脊柱側向彎曲的控制上，對于三維矯正(即同時對側向彎曲、軸向旋轉以及肋骨不對稱性突起、胸椎后凸以及腰椎前凸進行矯正)的效果不夠理想。而且由于佩戴矯形器周期較長，每天佩戴時間太久，不可避免會對皮膚產生壓紅，加之周圍人群對其異樣的看法，對AIS患者的生活質量和心理狀況會產生較大的影響，造成對矯形器治療產生抵觸情緒，從而降低治療的依從性[21-22]。

本研究結果表明，運動訓練對于脊柱側凸畸形的主要評價指標，包括Cobb角、TS、AVR和AVT的效果雖然不及矯形器治療，但是在改善AIS患者生活質量和心理狀況方面的效果要優于矯形器治療。也有研究指出[9]，運動訓練的介入不僅能減小矯形器對患者身心健康的影響，也能提高矯形器的三維矯治效果。因此，對于Cobb角在25°～40°的AIS患者，矯形器結合運動訓練的治療方案也許能取得更好的療效。目前AIS運動訓練存在眾多訓練方法和治療理念，療效評價也尚未統一，還需進一步深入研究[23]。

此外，如何將矯形器與運動訓練進行有效結合，例如兩種治療方案每天介入的時間，兩種治療方法是同步進行還是先進行運動訓練來改善脊柱的柔韌性，再行矯形器治療，尚存爭議。對于運動訓練的推薦，兩個國際性脊柱側凸權威機構SOSORT和SRS發表的指南中也不盡相同。因此，如何將兩種治療方法進行科學融合，在矯治側凸畸形的同時，改善患者的生活質量和心理狀態，需要進一步研究。已有研究指出[24-25]，對于Cobb角在25°～40°AIS患者，治療應以矯形器介入為主，結合適度的運動訓練可能療效更佳。