PUMC Ⅰ、PUMC Ⅱ和健康青少年體表特征差異的對比分析

張建春,張睿,陳曉生,顏濱,,呂厚忠,安煒斌,蔡波平,汝首杭,韓宗萍 ,劉楊▲

(1.廣東省汕尾市海豐縣彭湃紀念醫院骨外科,廣東海豐 516400;2.廣東省深圳市第二人民醫院脊柱外科,廣東深圳 518025;3.廣東省深圳市青少年脊柱健康中心,廣東深圳 518102)

青少年特發性脊柱側彎(adolescent idiopathic scoliosi,AIS)是指青少年群體中由于不明原因引起的脊柱冠狀面角度大于等于10°并伴隨著矢狀面和軸狀面異常的三維脊柱畸形。特發性脊柱側彎若不及時進行針對性治療,會對青少年身心產生嚴重的影響。根據SOSOR共識論文制定的治療目標排名,美學目標排在首位,生活質量排在第二位,改善Cobb角度僅排在第八位[1]。可見,對于青少年和家長而言,以身體背部表面特征為表現的人體美學特性是他們最為看重的治療目標。同時,人體站立位姿態也主要是通過背部形態來體現,背部整體形態也與脊柱和骨盆參數相互關聯,互為影響[2]。基于此,本文通過對體表形態參數進行全面分析,比較各組之間的統計學差異,探討不同彎型下青少年脊柱側彎表面形態的特征。

1 對象與方法

1.1 實驗對象選取2020年7月—2022年7月在本院進行形體治療的40例特發性脊柱側彎患者,根據協和基礎分型將AIS患者分為PUMC Ⅰ組(單彎)和PUMC Ⅱ組(雙彎),兩組均為主彎右凸,每組20例,另招募健康青少年20人作為對照組,PUMC Ⅲ由于樣本較少并未納入本次研究。采集數據前記錄受試者的基本信息,包括年齡、身高、體重,并計算出受試者的體重指數(BMI)。Cobb角兩組內比較差異無統計學意義(P>0.05),其余參數兩兩比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 三組一般資料的比較

1.2 納入與排除標準納入標準:①門診診斷為青少年特發性脊柱側彎;②年齡在10～17歲之間;③Cobb角在10°～40°之間且未佩戴過治具;④自愿參與各項評估且能配合X線檢查;⑤BMI<30 kg·m-2。排除標準:①不符合上述診斷和納入標準者;②脊柱側彎進展至嚴重影響心肺功能,不適于保守治療者;③先天性脊柱側彎、脊柱畸形者,或脊柱各部分合并椎體滑脫癥、腫瘤、結核、骨折等疾病者;④合并風濕病、神經肌肉疾病、心血管疾病、肺部疾病或腎臟疾病者;⑤接受過脊柱矯正手術;⑥患有皮膚相關病癥,或皮膚有破損無法進行手法操作;⑦患有精神疾病者;⑧X線拍攝不全或不清晰,影響數據測量者。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗設備采用Diers三維脊柱測量姿勢評估系統進行站立姿勢下的表面形態學參數采集。Diers formeric 4D模塊可以連續獲得6 s內12幀靜態畫面,并將所得數據平均化處理。該系統可以基于人體背部表面輪廓、特殊的骨性標記點及對稱線通過光柵云紋圖技術和表面形態學原理三維重建人體脊柱模型。

1.3.2 實驗方法被試者位于距光柵發射器2米的位置背對操作臺自然站立,脫衣盤發,目視前方,下頜微收,褲線下拉裸露出髂后上棘和骶骨。光柵發射器將1.5 cm等間距的平行光投射在人體背部,并被升降柱上的攝像機采集識別到特殊骨性標記點,并在電腦中進行脊柱三維模型的重建,計算靜態下人體脊柱和骨盆的三維形態參數。4D formeric模塊可進行6 s內12幀畫面的采集,計算平均值作為最終結果。

1.3.3 實驗參數(1)矢狀面失衡角度:第七頸椎棘突(VP)與左右髂后上棘連線中點(DM)的連接線和過VP的豎直線在矢狀面所形成的夾角,正值代表DM在VP右側。(2)矢狀面失衡距離:矢狀面上,DM到過VP的豎直線的水平距離,正值代表VP在DM左側。(3)胸曲角:過頸胸拐點和胸腰拐點兩點切線的夾角。(4)腰曲角:過胸腰拐點和腰骶拐點兩點切線的夾角。(5)骨盆矢狀面傾斜角度:骨盆在矢狀面上的傾斜角度(右側骨盆高為正)。(6)冠狀面失衡角度:VP與DM的連接線和過VP的豎直線在冠狀面所形成的夾角,正值代表VP在DM的右側。(7)冠狀面失衡距離:冠狀面上,DM到過VP的豎直線的水平距離,正值代表VP在DM右側。(8)棘突平均偏移距離:過VP做垂線,所有椎體與該垂線之間的水平距離的算術平方根。(9)棘突右側最大偏移距離:過VP做垂線,右側椎體與該垂線之間的水平距離的最大值。(10)棘突向左最大偏移距離:過VP做垂線,左側椎體與該垂線之間的水平距離的最大值。(11)棘突偏移幅度:椎體向左和向右偏移最大距離之和。(12)骨盆冠狀面傾斜角度:骨盆在冠狀面上的傾斜角度。(13)椎體平均旋轉角度:所有椎體旋轉角度的算術平方根。(14)椎體右側最大旋轉角度:椎體向右旋轉的最大角度。(15)椎體左側最大旋轉角度:椎體向左旋轉的最大角度。(16)椎體旋轉幅度:椎體向左和向右旋轉最大角度之和。(17)骨盆旋轉角度:骨盆在水平面上的旋轉角度。

2 結 果

2.1 矢狀面形態參數PUMC Ⅰ組矢狀面失衡角度和矢狀面失衡距離均顯著高于健康對照組(均P<0.01),PUMC Ⅰ組與PUMC Ⅱ組、PUMC Ⅱ組與健康對照組組間比較差異均無統計學意義(P>0.05);胸曲角和腰曲角方面,PUMC Ⅱ組高于PUMC Ⅰ組和健康對照組,但三組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。骨盆矢狀面傾斜角度各組之間比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 矢狀面形態參數比較

2.2 冠狀面形態參數冠狀面失衡角度、冠狀面失衡距離、棘突平均偏移距離三組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。PUMC Ⅰ組、PUMCⅡ組的棘突向左最大偏移距離均大于健康對照組(P<0.05或0.01),但棘突向右最大偏移距離參數各組間比較差異無統計學意義(P>0.05);棘突偏移幅度參數同樣是PUMC Ⅰ組、PUMC Ⅱ組均大于健康對照組(P<0.05或0.01);骨盆冠狀面傾斜角度PUMCⅡ組大于健康對照組(P<0.05)。見表3。

表3 冠狀面形態參數比較

2.3 水平面形態參數椎體平均旋轉角度、椎體左側最大旋轉角度、骨盆旋轉角度各組間比較差異無統計學意義(P>0.05),椎體右側最大旋轉角度PUMC Ⅱ組大于健康對照組(P<0.05),椎體旋轉幅度PUMC Ⅰ組、PUMC Ⅱ組均大于健康對照組(均P<0.05)。見表4。

表4 水平面形態參數比較

3 討 論

3.1 矢狀面形態參數近年來,矢狀面的相關研究一直是AIS研究領域的重點。相鄰解剖學部位(頸椎、胸椎、腰椎、骨盆)彼此影響生理曲度和局部平衡功能,各部位共同維持人體穩定的直立狀態。賈品茹等[3]認為,矢狀位參數之間,腰椎前凸角度角(LL)、骶骨傾斜角(SS)、骨盆入射角(PI)、骨盆傾斜角(PT)、脊柱骶骨角(SSA)均有相關性。楊慧慧[4]對80 例 AIS 患者矢狀面軀干失衡情況進行研究,失衡率為57.25%,且負向失衡大于正向失衡。胡宗杉等[5]研究顯示CSA值在單胸彎組、雙胸彎組和腰彎組分別為4.1°、8.8°和8.4°,且均小于正常青少年,得出結論AIS患者與正常青少年之間可能存在頸椎矢狀位曲度差異。已有研究表明AIS患者的胸曲角明顯小于正常青少年[6-8],但同為AIS疾病,胸彎患者的胸曲角明顯小于腰彎患者[7],單胸彎患者顯著小于雙胸彎患者,這可能是由于患者冠狀面胸彎越多所需矢狀面代償越大所致。本研究僅對矢狀面上胸曲角、腰曲角及骨盆矢狀面傾斜角度進行比較,受實驗方法的限制不能測量出頸椎曲度。本研究顯示組間胸曲角、腰曲角和骨盆矢狀面傾斜角度均未見組間差異。究其原因,研究采用光柵云紋圖測量方法是通過測量體表參數,而非人體的骨性參數,肌肉、韌帶等軟組織的厚度可能導致兩者之間存在差異。矢狀面失衡角度PUMC Ⅰ組顯著大于健康對照組,可見單彎AIS患者脊柱在冠狀面側凸的同時也伴隨了矢狀面的變化。

3.2 冠狀面形態參數AIS患者中冠狀面失衡是常見的姿態異常,多表現為軀干傾斜、腰部凹陷不對稱、高低肩等。C7-CSVL是指頸7椎體中心到骶骨中垂線的水平距離,是評估脊柱冠狀面整體失代償的重要指標[9-10]。CLASSMAN等將C7-CSVL距離≥3.5 cm定義為冠狀面失衡[11],盡管本研究中PUMC Ⅱ組冠狀面失衡距離大于臨界值,但冠狀面失衡角度和距離在各組間差異無統計學意義。與衡量脊柱冠狀位整體失衡的指標不同,側方位偏移是評估脊柱冠狀位的局部參數,臨床上該指標的定義為冠狀位上相鄰兩個椎體間的相對位移,多用于評估側方位滑脫和旋轉半脫位[12]。本研究中,椎體偏移參數是相對VP的垂線而言,二者選取的參照物不同。人們通常的認知是單彎患者冠狀面偏移會多于雙彎患者,本研究中在棘突平均偏移距離、棘突向左最大偏移距離和棘突偏移幅度上兩側彎組間差異均為正值,可能是由于PUMC Ⅱ組靠上面的側彎影響到頸椎VP的水平偏移而導致的,也可能與人群右主彎特點有關。而PUMC Ⅱ組棘突向左最大偏移距離及棘突偏移幅度大于健康對照組,則是由于PUMC Ⅱ組有左凸代償彎所致。由表3可知,健康對照組靜立位骨盆左側略高于右側,而PUMC Ⅱ組骨盆則向左傾斜,且組間存在差異,這主要是由于PUMC Ⅱ組左凸代償彎通過腰椎-骨盆的多連桿系統結構影響骨盆的形態。

3.3 水平面形態參數水平面旋轉參數主要體現在椎體的水平旋轉,但骨盆水平旋轉參數作為反映骨盆形態及位置的指標,在腰椎-骨盆系統中也顯得十分重要[13-14]。盡管骨盆旋轉三組間差異無統計學意義,但可以觀察到相對健康組,PUMC Ⅰ組骨盆略向左旋轉,一定程度上代償主彎的右凸和右旋,PUMC Ⅱ組骨盆略向右旋轉代償左凸代償彎。由此可推斷,骨盆旋轉是脊柱失衡的重要補償機制。但筆者認為骨盆的反向旋轉補償與相鄰節段的側彎程度有關,尚需后續研究加以證明。椎體旋轉幅度PUMC Ⅰ組和PUMC Ⅱ組均大于健康對照組,這與人們的認知一致。局部參數中,PUMC Ⅱ組在椎體右側最大旋轉角度大于健康對照組,這是冠狀面側凸引起的頂椎區域的同向旋轉所致。盡管PUMC Ⅱ組存在左側代償彎,但未見三組間左側最大旋轉角度有差異,可以解釋為軟組織起到了緩沖形變的作用或代償彎尚不足以引起表面形態學參數的改變。據筆者所知,既往文獻中未見針對不同彎形患者椎體及骨盆旋轉情況的相關研究,本文可能是首次進行這方面研究。

盡管文章分三段進行不同平面參數的討論,但各平面參數之間是相互關聯和彼此影響的。研究顯示脊柱側彎的三維畸形之間存在著非線性關系,但這個關系之間的規律尚不明確[14]。一項研究表明在Cobb角小于40°的人群中,椎體水平旋轉和側方向偏移之間存在弱相關性,而Cobb角大于40°的人群中,側方向偏移與矢狀面曲線的關系較椎體水平旋轉和矢狀面關系更為密切[15]。可見,脊柱側凸曲線的發展不能孤立地關注一個平面,而是多平面因素共同參與的過程[16]。但在脊柱側彎的治療策略中,減少側方向偏移比減少水平面旋轉更重要[17-18],因為側方向偏移的減少對于改善矢狀面的曲度作用巨大[15]。總之,對于AIS患者表面形態學參數的分析可以有效反映各平面的真實情況,但各平面失衡之間存在著復雜的關聯,應被全面綜合考量。