特發性脊柱側彎患者軀干傾斜角與脊柱Cobb角、冠狀面平衡的相關性研究

魯德志，王金武，許金霞，王彩萍，王孝文

青少年特發性脊柱側彎[1-2](adolescent idiopathic scoliosis, AIS)是指青少年在快速生長期間出現的脊柱三維畸形，伴隨著椎體矢狀面的前凸或后凸、冠狀面的側凸、軸狀面的椎體旋轉。國際脊柱側彎研究學會(Scoliosis Research Society, SRS)將Cobb角大于10°稱為脊柱側彎，AIS是最為常見的一種，發病率范圍約為0.93%～12.00%。由于AIS尚未發現明確的病因，早發現早治療是臨床康復的關鍵。

有研究發現[3]，AIS患者在就診過程中大約接受25次的放射性檢查。Martin等[5，31]人利用計算機模擬和數學公式定量計算在放射性累積有效劑量和癌癥風險，結果顯示測試人群相應累積的癌癥風險為0.08%～0.17%，并且他發現女性的有效放射累積劑量和癌癥風險顯著高于男性。國內外使用較為普遍的篩查與評估工具是scoliometer，測量AIS患者的軀干傾斜角度，脊柱超聲和云紋系統由于成本較高、不易攜帶等問題尚未大范圍推廣，但其無輻射、信度高等優點是未來研究的方向之一。目前，通過scoliometer來量化軀干的不對稱性，作為軀干傾斜角(Angle of trunk inclination，ATI)評估和畸形進展監測的手段，可以輔助診斷脊柱側彎，減少放射性檢查的次數，節省患者的醫療成本，對AIS患者如何長期監測曲線進展具有重要意義。

在AIS中，冠狀面平衡、軀干傾斜以及肩部平衡是主要考慮的美觀因素，脊柱冠狀面平衡對患者心理和身體健康是必不可少的，脊柱冠狀面的失衡與軀干傾斜角之間具體的聯系尚無文獻報道[6-7]。本文對AIS患者的軀干傾斜角與脊柱冠狀面平衡參數之間的相關性進行研究，為更好地理解軀干外觀畸形與脊柱畸形間的關系提供理論及臨床依據，尋找更加直觀、便捷、輻射少的評估辦法，對更好地理解AIS的癥狀和危害非常重要，為以后預防及治療AIS提供新的思路。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2019年1月～2020年5月，選取濰坊醫學院附屬醫院和上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院門診上確診為“C”型側彎的AIS的患者40例，診斷標準[32]：根據國際疾病分類(international classification of diseases，ICD)診斷標準：站立位脊柱正位X線片測量Cobb角，角度>10°者稱為脊柱側凸。其中男5例，女35例；年齡(13.55±1.50)歲，sociometer測量的ATI值為(10.05±2.91)°，體重指數(BMI)為(18.86±1.19)kg/m2。納入標準[1]：年齡10～17 歲；Risser 征0～Ⅳ°；“C”型側彎類型(頂椎在T12-L1)；此前未接受過相關治療。排除標準：診斷是非特發性脊柱側凸；其他相關脊柱疾病；存在智力或其他肢體障礙；長短腿患者。

1.2 方法 患者未經過任何治療，使用scoliometer測量患者的ATI角度；拍攝站立位脊柱全長X光片，并測量出C7椎體中垂線到骶骨中垂線的距離、頂椎偏離骶骨中垂線距離、Cobb角指標。通過統計學方法研究ATI值與脊柱Cobb角、冠狀面平衡的相關性。

1.3 評定標準 ①測量ATI(如圖1)：受試者背對測試者，除去上身衣物，受試者做Adam前屈試驗。具體姿勢[9-10]：雙腳分開保持約15cm的距離，肩膀放松，膝蓋伸直，雙手放在膝蓋前，肘部伸直，掌心相對。將scoliometer(圖2)放在患者背部，零標度正對脊柱中點，讀出軀干傾斜角的度數，取最大值進行記錄。②脊柱冠狀面平衡參數[7-8]：患者站立位拍攝后前位脊柱全長X片，測量患者脊柱冠狀面平衡參數。所有參數均有兩個專業人員測量，取平均值。具體參數包括Cobb角、C7椎體中垂線(C7 plumb line, C7PL)到骶骨中垂線(Center Sacral Vertical Line, CSVL)的距離、頂椎偏離骶骨中垂線距離(apex vertebral translocation, AVT)。Cobb 角是診斷脊柱側彎的黃金標準[10]：用直線標出上端椎的上終板和下端椎的下終板，兩線延長線的夾角或者兩線垂線的交角即為 Cobb 角。C7椎體中垂線到骶骨中垂線的距離(C7PL-CSVL)：過 C7 椎體中心做鉛垂線(C7PL)，測量C7PL到CSVL的距離。AVT：脊柱側凸的頂椎(或椎間盤)的中點到CSVL的水平距離。

圖1 KAdam前屈試驗下測量軀干傾斜角

圖2 scoliometer

2 結果

對40名單胸腰彎AIS患者進行分析， AVT為(2.85±0.83)cm，ATI角度為(9.78±2.92)°，C7PL-CSVL為(1.69±0.77)cm。ATI角度與C7PL-CSVL無顯著相關性(r=0.294，P=0.065)；ATI角度與AVT的呈正相關(r=0.499，P=0.001)。

對40名單胸腰彎AIS患者進行分析，ATI角與Cobb角明顯正相關(r=0.702，P<0.01)。分組后比較，ATI角與10～20°的Cobb角線性相關程度較高(r=0.898，P=0.015)；ATI角與20～40°的Cobb角線性相關程度較好(r=0.511，P=0.005)；ATI角與40°以上的Cobb角之間的不存在相關性(r=0.783，P=0.117)。見表1。

表1 ATI角度與不同Cobb角度之間的相關性

3 討論

2020年兩會期間，農工黨委員提交關于盡快開展兒童青少年脊柱側彎防控工作的提案，建議盡快建立我國兒童青少年脊柱側彎綜合防控體系，避免復雜的脊柱三維畸形對青少年的身心健康造成更大的危害。輕、中度的AIS建議采用矯形器、運動療法等保守治療，重度的患者建議進行手術治療，但相關方面的研究較少，現今脊柱側凸治療共識認為早發現早介入可取得較好的治療效果[11-12]。考慮到實際情況，建議由學校組織相應的脊柱側彎科普，對在校青少年進行早期篩查，使用scoliometer測量ATI是最為經濟、合適的途徑。在芝加哥的某家兒童醫院，醫務人員將ATI角作為監測曲線進展的指標，當ATI與之前的測量值相差大于3°時，進行影像學X線檢查，確認曲線是否進展。其優點在于可以反復多次測量評估、花費少、無輻射，對于早期的脊柱側彎有一定的準確性。Frederic等[23]使用帶有Scoligauge APP的iPhone手機測量ATI，其測量結果與scoliometer測量值平均差異很小，臨床上差異不顯著；Chen等[30]對2702名七年級學生進行篩查，認為智能手機APP的可靠性不如scoliometer，后者的診斷能力明顯優于前者。使用scoliometer對青少年進行脊柱側彎的早期篩查已經常見，但是用于監測脊柱側彎進展的研究較少，并且沒有文獻關注評估指標與椎體平衡間的關系。

對于多數的AIS患者，由脊柱側彎導致的外觀畸形是他們最關心的問題，因此眾多研究者采用多種方法評估量化軀干的外觀畸形[13-14]。相對于影像學指標的改善，AIS患者更關心的是外觀畸形的改善情況。外觀畸形對患者會產生一定程度的社會心理壓力，畸形程度越重，心理應激越大；即使脊柱曲線得到很好的矯正，但一些外觀畸形依然存在，使患者對治療并不滿意。已有研究對脊柱側彎導致的足底壓力分布、步態、軀干的生物力學等進行研究[7，33-34]，希望可以在脊柱側彎的理論研究上做出突破，軀干外觀畸形研究也是方向之一。目前用于評估外觀畸形的指標很多，其中ATI在臨床上廣泛應用，但關于ATI與脊柱畸形參數之間的相關性尚未有權威的研究，本研究希望能在這方面做一些嘗試[15-17]。

AIS的最佳篩查與評估方法在世界上一直存在爭議。研究發現[29-30]，脊柱生長的第二個高峰期出現在10～14歲之間，這個年齡段是進行AIS篩查的最佳時間，然而X射線不適用大規模的篩查，為了保護青少年，scoliometer成為最常使用的篩查評估工具。自1984年由Bunnellml提出以來，scoliometer作為一種測量軀干傾斜角度的簡易工具被越來越多地使用在篩查實踐中，其可靠性和有效性也得到了許多研究的支持[24]。但其他研究者也提出不同的方法，Matamalas等[13]使用TAPS-Phy表來評估軀干畸形的嚴重程度，但操作復雜、有一定程度的主觀性。標準站立位脊柱全長X線平片作為定義和評估脊柱側凸嚴重程度的金標準[10]，多次反復暴露在射線下對身體會有一定風險，并且Cobb角無法評估脊柱的外觀畸形。應從軀干外觀畸形和脊柱畸形的角度出發，尋找一種較為安全的方法。

研究發現[19]，軀干的不平衡與Cobb角顯著相關，并且外觀畸形在脊柱側彎的評估中非常重要。Carlson等[17]人研究了軀干畸形與脊柱畸形測量值之間的關系，用scoliometer測量的ATI表示軀干畸形的程度，用Cobb角和椎體旋轉程度代表脊柱畸形程度，結果發現ATI與Cobb角、椎體旋轉程度在胸段和胸腰段側彎中有非常密切的關系；并且，胸腰段的相關性高于胸段，作者認為這種差異原因是胸廓畸形影響scoliometer測量的ATI值。ATI作為軀干外觀畸形的評定指標，經研究證明有足夠的信度與效度[27]，但對于ATI值與脊柱畸形參數之間的關系尚不明確。Ma等[18]的研究中用一條數學公式表示了ATI角與Cobb角的關系，并且將通過ATI值計算出Cobb角，發現與X線上測量的Cobb角無明顯的差異。我們的研究中，主要觀察單胸腰彎類型的AIS患者，發現ATI值與Cobb角有顯著正相關性。考慮將不同側彎類型的患者混合在一起進行分析并不合理，本研究只選取頂椎在T12～L1之間的單側彎AIS患者作為研究對象，在一定程度上減少了其他因素的影響。

Bunnell等[20]的研究發現ATI角5°與Cobb角11°有高度相關性，ATI角7°與Cobb角20°有高度相關性。在我們的研究中，發現Cobb角在10～40°之間時與ATI角有較好的正相關性，并且所有患者ATI角度均在5°及以上。我們認為ATI角在5°及以上時，脊柱側彎幾率較高，建議轉診到骨科醫師進行評估。ATI角與40°以上的Cobb角相關性差，分析原因：脊柱作為一個整體，一部分出現側彎，會引起其他部分的代償。當Cobb角超過一定值之后，脊柱其他部分也會發生變化，從而使軀干外觀畸形變得復雜。脊柱冠狀面是脊柱畸形和軀干外觀畸形的主要平面，我們的研究中，將C7PL-CSVL和AVT兩個脊柱冠狀面平衡參數考慮在內。其中，C7PL-CSVL是脊柱冠狀面整體平衡參數，C7 椎體中垂線偏離CSVL超過2cm即可視為脊柱冠狀面失衡，常常出現軀干外觀畸形，腰椎旋轉加重等典型癥狀[21]。我們的研究發現，ATI角與C7PL-CSVL并無相關性，有研究者認為C7PL-CSVL與AIS患者的高低肩、足底壓力分布相關。另外，AVT是脊柱冠狀面局部平衡參數。根據我們的研究，ATI角與AVT存在正相關性，脊柱局部的失衡會影響軀干外觀畸形程度。脊柱頂椎偏離骶骨正中線的距離越大，身體外觀畸形會更加明顯，ATI角更大。通過scoliometer測量，可以預測頂椎偏離正中線的程度，減少放射性檢查的次數。在Jankowski等[28]人的研究中，應用輻射量大的計算機斷層成像技術測定AIS患者的腰椎椎體的旋轉，發現ATI角度與椎體旋轉程度存在顯著相關性，但并不能精確的評估椎體的旋轉。身體外觀畸形與脊柱椎體的旋轉也有關，頂椎旋轉角度的增加，會在一定程度上影響身體外觀。

研究表明，使用scoliometer測量ATI角的方法在評估和監測AIS患者的曲線進展方面具有可靠、經濟和安全的優勢。從節省醫療資源和成本的角度考慮，也是一種最小化支出的實用方法。Larson等[25]的研究中提到，使用ATI代替影像學監測脊柱側彎的進展，每位患者約節省160美元，避免約0.6微西弗的輻射，而中國人口基數大，更多患者的累積將使節省的成本更加顯著。另外，丹麥的一項研究發現[26]，脊柱側彎患者的癌癥發生率是與同年齡段人群的17倍，減少脊柱側彎患者的輻射暴露是有必要的。因此，研究ATI角與脊柱形態變化之間的關系具有重要的臨床意義。我們認為在X線確診為脊柱側彎后，應減少影像學檢查的次數，將ATI角作為脊柱側彎臨床監測和評估曲線進展的指標。應從脊柱三維的角度出發，考慮更多的軀干畸形評估指標，代替影像學檢查來監測曲線進展。探討外觀畸形與脊柱畸形參數之間的關系，對于更好地理解疾病的原理和選擇治療方法來說很重要。現今3D打印脊柱側彎矯形器已經逐漸在臨床上使用[22]，其個性化的電腦設計對于AIS的保守治療方式是一大優點。從個性化設計出發，同時考慮軀干畸形與脊柱冠狀面平衡兩個方面，設計出矯正效果更好的支具。脊柱側彎的康復不僅要矯正脊柱的失衡，亦要改善患者的軀干畸形，這對患者的身體與心理健康都至關重要。

本研究尚存在一定限制。未將體重指數考慮在內，其對ATI值也會有一定的影響，但是考慮的太多會導致無法明確兩者之間的關系。所有受試者只考慮“C”型脊柱側彎，結論無法適用于其他側彎類型的患者，在接下來的研究中，應擴大樣本量，進一步觀察其他側彎類型的患者的AIT角與脊柱冠狀面平衡參數之間的關系。最后，scoliometer測量具有輕微的組內與組間差異，但是已有文獻證明其具有足夠的可重復測量性[24]，是一種可靠非侵入式評估方法。

在AIS患者中，ATI角與Cobb角、AVT密切相關，表明軀干的外觀畸形與脊柱冠狀面失衡存在聯系。研究軀干外觀畸形評估與脊柱骨骼形變之間的關系，希望為脊柱側彎的精準治療提供基礎，量化椎體變形對軀干外觀的影響。ATI角作為軀干畸形的評估指標之一，可以方便地監測、量化、記錄和評估脊柱側凸的進展，用于脊柱側彎的康復治療和改善患者身體外觀畸形。脊柱側彎康復治療的最終目的，不僅是恢復脊柱的形態，預防其他疾病，更是改善身體的外觀畸形，給予青少年一個健康積極的生活狀態。