石偉宏,陳麗霞,袁望舒,張宇航,張厚強(qiáng),張慧玲,楊語盈,魯建東
1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科,北京 100730 2天津?yàn)I海汽車工程職業(yè)學(xué)院,天津 300352
青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是一種常見的脊柱畸形[1-2],10~18歲的青少年中AIS發(fā)病率為2%~3%[3]。AIS可導(dǎo)致患者自信心下降、焦慮、疼痛、肺部并發(fā)癥和功能受限等問題,給患者自身、家庭及社會(huì)帶來沉重的心理和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[4]。
盡管AIS病因目前仍未明確,但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為脊柱結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)改變是脊柱側(cè)凸發(fā)生及進(jìn)展的主要原因[5]。AIS脊柱椎體三維排列異常不僅可導(dǎo)致脊柱及其周圍軟組織生物力學(xué)與形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變,且腰椎-骨盆-下肢作為一個(gè)功能復(fù)合體[6],在站立、行走過程中腰椎雙側(cè)所受應(yīng)力不均會(huì)向下傳導(dǎo)影響骨盆旋轉(zhuǎn)方向以及雙側(cè)下肢足底壓力,最終表現(xiàn)為患者平衡功能下降[7-8]。Syczewska等[9]和Yi等[10]研究發(fā)現(xiàn),存在腰彎的AIS患者骨盆矢狀面發(fā)生旋轉(zhuǎn)后會(huì)影響行走中的穩(wěn)定性。但目前國內(nèi)外尚無存在腰彎的AIS患者骨盆冠狀面傾斜程度的相關(guān)研究。因此本研究以雙側(cè)髂嵴為骨性標(biāo)志點(diǎn)分析AIS患者站立位和步行周期中骨盆冠狀面傾斜特征,為康復(fù)評估與治療提供新思路。
回顧性納入2020年9月—2023年2月北京協(xié)和醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科存在腰彎的AIS患者及微小彎患者。存在腰彎的AIS患者納入標(biāo)準(zhǔn):(1)根據(jù)站立位全脊柱正位X線片(拼接相)確診為AIS(Cobb角≥10°),且符合AIS保守治療協(xié)和分型系統(tǒng)(下文簡稱“協(xié)和保守分型系統(tǒng)”)[11];(2)年齡10~18歲;(3)就診前未接受任何相關(guān)治療。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并脊柱其他疾病或手術(shù)史;(2)脊柱及周圍組織疼痛,可能影響站立、行走者;(3)合并影響髂嵴高度疾病的患者。
根據(jù)站立位全脊柱正位X線片側(cè)凸情況,記錄所有納入患者靠近骨盆端側(cè)凸的方向。存在腰彎的AIS患者包括單彎中的腰彎、雙彎中的胸彎+腰彎或上胸彎+腰彎、三彎(上胸彎+胸彎+腰彎)患者,微小彎患者為存在脊柱側(cè)凸但Cobb角<10°的青少年。
本研究已通過北京協(xié)和醫(yī)院倫理審查委員會(huì)審批(審批號:S-K1870),并豁免患者知情同意。
1.2.1 站立位髂嵴較高側(cè)與脊柱凸側(cè)之間的關(guān)系評估
使用Scoliometer測量尺分別對存在腰彎的AIS患者和微小彎患者的站立位全脊柱正位X線片中雙側(cè)髂嵴最高點(diǎn)的連線進(jìn)行測量,以判斷左右兩側(cè)髂嵴是否等高,若不等高,記錄較高側(cè)的側(cè)別(圖1)。Yi等[10]針對不同類型AIS患者的研究顯示,站立位時(shí)脊柱凸側(cè)的髂嵴均低于凹側(cè)?;诖搜芯拷Y(jié)果,本研究團(tuán)隊(duì)假設(shè):存在腰彎的AIS患者站立位時(shí)脊柱凸側(cè)的髂嵴低于凹側(cè),而微小彎患者站立位時(shí)雙側(cè)髂嵴等高。對于存在腰彎的AIS患者而言,若脊柱凸側(cè)的髂嵴較低,則符合本研究假設(shè),即結(jié)果“一致”,若脊柱凸側(cè)的髂嵴較高或雙側(cè)髂嵴等高則為“不一致”;對于微小彎患者而言,若雙側(cè)髂嵴等高,則符合本研究假設(shè),即結(jié)果“一致”,反之則為“不一致”。
圖1 站立位時(shí)骨盆冠狀面傾斜程度測量注:紅點(diǎn)表示髂嵴最高點(diǎn),紅線表示兩點(diǎn)間的連線Fig.1 Measurement of the degree of coronal tilt of the pelvis in the standing positionNote:The red dot indicates the highest point of the iliac crest and the red line indicates the line between the two points
1.2.2 步行中雙側(cè)髂嵴高度變化值測量
步行中雙側(cè)髂嵴高度變化值是指AIS患者在步行過程中雙側(cè)髂嵴上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的高度與起始站立位時(shí)髂嵴水平高度的差值。測量所用儀器為MOVIT GAIT步態(tài)系統(tǒng)(包括7個(gè)傳感器),該系統(tǒng)通過將可穿戴傳感器固定于患者特定部位(包括雙側(cè)足背、雙側(cè)外踝關(guān)節(jié)上1 cm處、雙側(cè)大腿根部外側(cè)以及雙側(cè)髂嵴連線的中點(diǎn)處),可捕捉運(yùn)動(dòng)過程中雙側(cè)髂嵴高度變化(圖2)。具體方法:為患者穿戴傳感器后自然站立時(shí)測量其雙側(cè)髂嵴基線高度,囑患者平視前方并在治療師監(jiān)督下向前自然步行10 m,設(shè)備可自動(dòng)捕捉并記錄患者步行周期中雙側(cè)髂嵴較基線水平的變化值。如圖3所示,存在腰彎的AIS患者步行中骨盆冠狀面傾斜角的變化(橙色代表左腳,藍(lán)色代表右腳)[12-14]。一個(gè)完整的步態(tài)周期分為兩個(gè)階段,支撐相(下肢接觸地面并承受重力的時(shí)間,約占一個(gè)步態(tài)周期時(shí)間的60%)和擺動(dòng)相(足離開地面向前邁步到再次落地的時(shí)間,約占一個(gè)步態(tài)周期時(shí)間的40%)[15-16]。本研究選擇AIS患者步行周期中具有代表性的4個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行分析,分別為:支撐相最小值、支撐相最大值、擺動(dòng)相最小值、擺動(dòng)相最大值。
圖2 7個(gè)傳感器綁定位置示意圖A.正面;B.背面Fig.2 Schematic diagram of 7 sensors binding positionA.Front;B.Back
圖3 步行中骨盆冠狀面傾斜角的變化Fig.3 Changes in the coronal tilt angle of the pelvis during walking
根據(jù)納入與排除標(biāo)準(zhǔn),本研究擬納入存在腰彎的AIS患者209例,微小彎患者36例,采用G*Power軟件進(jìn)行檢驗(yàn)效能估算。站立位時(shí)微小彎組和存在腰彎的AIS組“一致”人數(shù)所占比例分別為30.6%、58.9%,雙側(cè)檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05,經(jīng)計(jì)算檢驗(yàn)效能為89.2%可滿足研究需求。
采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。雙側(cè)髂嵴高度變化值符合正態(tài)分布,以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,組間比較采用配對t檢驗(yàn)。站立位髂嵴較高側(cè)與脊柱凸側(cè)間關(guān)系“一致”或“不一致”情況等計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)(百分?jǐn)?shù))表示,組間比較采用卡方檢驗(yàn)或Fisher精確概率法。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
共入選符合納入與排除標(biāo)準(zhǔn)的患者240例,其中存在腰彎的AIS患者209例、微小彎患者36例。存在腰彎的AIS患者中,男性43例,女性166例;年齡(14.1±2.0)歲。微小彎患者中,女性26例,男性10例;年齡(14.4±1.7)歲。存在腰彎的AIS患者Cobb角高于微小彎患者(P<0.05),兩組年齡、性別比例、身高、體質(zhì)量等基線資料均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05),見表1。
表1 存在腰彎的AIS患者與微小彎患者一般臨床資料比較Tab.1 The basic clinical data between AIS patients with lumbar curvature and patients with microcurvature
存在腰彎的AIS患者,包括站立位髂嵴較高側(cè)與脊柱凸側(cè)之間關(guān)系“一致”(即腰椎凸側(cè)的髂嵴低于凹側(cè))123例(58.9%),“不一致”86例(41.1%)。微小彎患者站立位髂嵴較高側(cè)與脊柱凸側(cè)之間關(guān)系“一致”(即雙側(cè)髂嵴等高)11例(30.6%),“不一致”25例(69.4%)。存在腰彎的AIS患者“一致”的比例高于微小彎患者(P=0.002)。
存在腰彎的AIS患者在整個(gè)步態(tài)周期中雙側(cè)髂嵴高度(包括支撐相最小值、支撐相最大值、擺動(dòng)相最小值及擺動(dòng)相最大值)變化值均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.001),而微小彎患者在整個(gè)步態(tài)周期中雙側(cè)髂嵴高度變化值均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05),詳見表2、 3。
表2 存在腰彎的AIS患者與微小彎患者支撐相骨盆雙側(cè)髂嵴高度變化最小值和最大值比較Tab.2 Bilateral iliac crest height change minimum and maximum values of the pelvis in the support phase between AIS patients with lumbar curvature and
表3 存在腰彎的AIS患者與微小彎患者擺動(dòng)相骨盆雙側(cè)髂嵴高度變化最小值和最大值比較Tab.3 Bilateral iliac crest height change minimumand maximum values of the pelvis in the swing phase between AIS patients with lumbar curvature and
本研究基于209例存在腰彎的AIS患者(包括腰彎、胸彎+腰彎或上胸彎+腰彎、上胸彎+胸彎+腰彎)及36例微小彎患者的臨床資料,分析了存在腰彎的AIS患者站立位及步行時(shí)骨盆冠狀面傾斜程度特征,結(jié)果顯示存在腰彎的AIS患者站立位髂嵴較高側(cè)與脊柱凸側(cè)之間關(guān)系“一致”的比例與微小彎患者存在顯著差異(58.9%比30.6%,P=0.002)。存在腰彎的AIS患者在整個(gè)步態(tài)周期中雙側(cè)髂嵴高度存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.001),且腰彎凸側(cè)髂嵴變化值明顯高于凹側(cè)。
AIS是較為常見的肌肉骨骼疾病,好發(fā)于青春期前后,且女性多于男性[3]。AIS病因目前雖未明確,但有研究認(rèn)為生活習(xí)慣、激素調(diào)控、神經(jīng)肌肉發(fā)育、基因遺傳變異等均為AIS發(fā)病的危險(xiǎn)因素[16-20]。Stroke等[5]曾從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度提出“脊柱彎曲—脊柱兩側(cè)所受應(yīng)力不均—椎體或椎間盤的不對稱生長(楔形變)—脊柱彎曲進(jìn)展”的惡性循環(huán)理論。在“腰椎—骨盆—下肢”的功能復(fù)合體中,腰椎與骨盆相距較近,在生物力學(xué)上二者聯(lián)系密切[21]。Yi等[10]研究表明,存在腰彎的AIS患者存在骨盆矢狀面的旋轉(zhuǎn)(即骨盆前傾或后傾)以及雙側(cè)足底前后壓力分布的改變,Syczewska等[9]也曾詳細(xì)闡述腰彎的AIS是如何通過改變骨盆矢狀面的傾斜高度影響步行穩(wěn)定性的。Liu等[22]曾納入34例Lenke分型為5型(即首診為腰彎)的AIS患者,進(jìn)行步態(tài)分析后發(fā)現(xiàn),此類患者相較于正常人在步態(tài)周期中擺動(dòng)相延長、支撐相縮短,步行中的穩(wěn)定性下降。綜上,存在腰彎的AIS患者腰椎力學(xué)結(jié)構(gòu)改變會(huì)導(dǎo)致骨盆矢狀面的旋轉(zhuǎn)并對患者造成不良影響。
由于目前尚缺乏存在腰彎的AIS患者骨盆冠狀面生物力學(xué)結(jié)構(gòu)特征的相關(guān)研究證據(jù)。因此,本研究以雙側(cè)髂嵴為骨性標(biāo)志點(diǎn),分析存在腰彎的AIS患者站立位和步行中骨盆冠狀面的傾斜程度。研究發(fā)現(xiàn)存在腰彎的AIS患者(包括單彎、雙彎及三彎的AIS)在全脊柱正位X線片中的髂嵴較高側(cè)與脊柱凸側(cè)之間關(guān)系“一致”的比例顯著高于微小彎患者(58.9%比30.6%,P=0.002),即存在腰彎的AIS患者中,站立位時(shí)骨盆冠狀面髂嵴較低側(cè)為凸側(cè)的患者比例較高。而在步行中存在腰彎的AIS患者凸側(cè)與凹側(cè)髂嵴高度變化值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.001),且凸側(cè)明顯高于凹側(cè),這或許是因?yàn)榇嬖谘鼜澋腁IS患者在步行過程中需抬高凸側(cè)骨盆高度以維持雙側(cè)平衡及步行中的穩(wěn)定性,或可為臨床干預(yù)提供新思路。微小彎患者及存在腰彎的AIS患者均有骨盆雙側(cè)不對稱的情況,因此僅憑全脊柱正位X線片無法準(zhǔn)確分析AIS患者骨盆冠狀面的傾斜程度,這或許與拍攝X線片時(shí)的姿勢等因素有關(guān)。
本研究局限性:(1)未進(jìn)行多重比較校正,僅為探索性分析,確切結(jié)論有待進(jìn)一步驗(yàn)證。(2)僅發(fā)現(xiàn)存在腰彎的AIS患者側(cè)凸方向與步行周期中骨盆冠狀面傾斜程度之間存在相關(guān)性,尚未明確側(cè)凸影響患者步行中骨盆雙側(cè)冠狀面傾斜程度的具體機(jī)制。
綜上,存在腰彎的AIS患者站立位腰椎凸側(cè)的髂嵴高度低于凹側(cè),在步行中通過抬高骨盆凸側(cè)髂嵴的變化值以維持身體平衡。未來可利用“墊增高鞋墊”的矯正方法對存在腰彎的AIS患者進(jìn)行干預(yù),進(jìn)一步觀察是否可減緩或阻止此類患者病情的發(fā)展。此外,還需進(jìn)一步分析存在腰彎的AIS患者步行過程中雙側(cè)髂嵴相對高度變化值需要進(jìn)行干預(yù)的最小臨床差異值。
作者貢獻(xiàn):石偉宏、張宇航負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及論文撰寫;陳麗霞、袁望舒負(fù)責(zé)指導(dǎo)論文修訂;張慧玲、張厚強(qiáng)負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析及數(shù)據(jù)解讀;楊語盈、魯建東提供設(shè)備調(diào)試及技術(shù)支持。
利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突