青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸48例患者的靜態(tài)平衡能力研究

李省華，王連成，申慧圓

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 300193； 2.天津醫(yī)院康復(fù)科，天津 300211； 3.天津體育學(xué)院，天津 300381)

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是一種三維脊柱畸形，主要發(fā)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(tài)、結(jié)構(gòu)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(cè)凸的許多病因?qū)W理論均涉及生物力學(xué)[3]，脊柱畸形容易引體身體姿勢和步態(tài)發(fā)生改變，不對稱的步態(tài)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(dāng)自然站立時，人體姿勢不穩(wěn)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(xué)因素可以導(dǎo)致平衡控制障礙，許多學(xué)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(fā)脊柱側(cè)凸，Beaulieu等[8]對57例 AIS患者進行研究，發(fā)現(xiàn)他們的姿勢控制能力明顯低于正常兒童，Simoneau等[9]的研究結(jié)果表明AIS患者的姿勢平衡穩(wěn)定性差，周璇等[10]的研究結(jié)果也顯示AIS患者靜態(tài)平衡穩(wěn)定性降低并具有中等跌倒風(fēng)險。而Gregoric等[11]和Kuo等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者的平衡能力和正常者之間沒有區(qū)別。因此，本研究采用靜態(tài)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(yī)院康復(fù)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(shù)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(jīng)系統(tǒng)疾病者；③步態(tài)異?；蜻\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(guān)節(jié)和脊柱等疾病。排除標準：①有脊柱側(cè)凸家族遺傳史者；②有足踝手術(shù)史及外傷史者；③有頭頸痛、腰背痛或其他關(guān)節(jié)疼痛者。兩組研究對象性別、年齡、身高、體重比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(fā)性脊柱側(cè)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(chǎn)的Freestep足底壓力測量系統(tǒng)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(nèi)容，并對每一個測試動作進行示范，帶領(lǐng)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(jié)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(tài)，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(cè)，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(cè)，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(cè)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(tài)平衡足底壓力指標：重心移動的軌跡長度、包絡(luò)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(shù)值越大說明重心擺動越多，平衡穩(wěn)定能力越低。②包絡(luò)面積：代表重心晃動的幅度范圍，數(shù)值越大，代表平衡穩(wěn)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(luò)面積的比值，反映了平衡穩(wěn)定性的水平和姿勢調(diào)節(jié)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(wěn)定性的能力，速度越快，偏離中心越多，平衡穩(wěn)定性能力越差。⑤X方向平均值：指在一個時間段內(nèi)，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(wěn)定性越差。⑥Y方向平均值：指在一個時間段內(nèi)，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(wěn)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(shù)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(wěn)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(wěn)定性差。

2 結(jié) 果

2.1兩組在雙足睜眼站立時的靜態(tài)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(tài)平衡指標比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

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

2.3兩組在左足睜眼站立時的靜態(tài)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(luò)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(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

2.4兩組在右足睜眼站立時的靜態(tài)平衡能力比較 右足睜眼站立時，AIS組軌跡長度、包絡(luò)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(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表5。

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

2.6兩組在右足閉眼站立時的靜態(tài)平衡能力比較 右足閉眼站立時，兩組各平衡指標數(shù)值比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(tài)平衡指標的比較

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發(fā)性脊柱側(cè)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(tài)平衡指標的比較

對照組：健康正常青少年；AIS：青少年特發(fā)性脊柱側(cè)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(tài)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(fā)性脊柱側(cè)凸

表5 對照組和AIS組在右足睜眼站立時靜態(tài)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(fā)性脊柱側(cè)凸

表6 對照組和AIS組在左足閉眼站立時靜態(tài)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(fā)性脊柱側(cè)凸

表7 對照組和AIS組在右足閉眼站立時靜態(tài)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(fā)性脊柱側(cè)凸

3 討 論

人體在直立位時，姿勢是不穩(wěn)定的。因此，姿勢控制系統(tǒng)必須持續(xù)活動才能維持身體的穩(wěn)定性。一般通過姿勢直立中姿態(tài)擺動的量化來評估姿勢控制系統(tǒng)。足部的生物力學(xué)變化往往會導(dǎo)致下肢的各種損傷，進而影響脊柱的平衡出現(xiàn)脊柱代償，當(dāng)代償能力下降出現(xiàn)失代償時就產(chǎn)生脊柱側(cè)凸。很多學(xué)者對此進行了研究，如Zabjek等[14]研究結(jié)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(fā)現(xiàn)患有脊柱側(cè)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(xiàn)站立失衡與身體姿勢參數(shù)有關(guān)，其姿勢調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能障礙。Haumont等[16]發(fā)現(xiàn)Cobb角為15°～25°的AIS患者，在靜態(tài)試驗中表現(xiàn)出較高的身體搖擺，足部壓力中心覆蓋的區(qū)域較大。本研究結(jié)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(tài)平衡穩(wěn)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(tài)平衡能力不僅在左右方向上與對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，在前后方向上也有差異，平衡指標的結(jié)果均表明，AIS組的靜態(tài)平衡能力比對照組低。這一研究結(jié)果與很多文獻報道的結(jié)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(dǎo)致的。三維脊柱畸形引發(fā)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(zhuǎn)[15,17]，姿勢不對稱可能是導(dǎo)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(tǒng)、本體感覺系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)收集的信息進行連續(xù)的綜合處理反應(yīng)[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(wěn)定等方面還發(fā)揮重要作用[22-23]。本研究結(jié)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(shù)值比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；而在閉眼站立時，AIS組和對照組的平衡指標數(shù)值比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(guān)節(jié)等的位置覺、運動覺和震動覺[24]。已有學(xué)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(dǎo)地位[25]。而AIS患者表現(xiàn)出感知障礙，感覺運動適應(yīng)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(jié)果顯示，AIS患者更多地依賴于踝關(guān)節(jié)本體感受來控制平衡。Guo等[27]研究發(fā)現(xiàn)，感覺誘發(fā)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(tǒng)通路障礙可能導(dǎo)致姿勢平衡機制受損，這種情況下可能引發(fā)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(xué)、神經(jīng)病學(xué)、身體康復(fù)和其他人類運動相關(guān)的領(lǐng)域的研究。對于AIS的平衡功能障礙，Modi等[30]提出了一種調(diào)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(fù)到平衡，那么脊柱側(cè)凸的角度可能減小或趨于穩(wěn)定，如果脊柱恢復(fù)平衡失敗，則脊柱側(cè)凸可能會進展。Kim等[31]研究發(fā)現(xiàn)，提高下肢肌肉力量和跖屈的范圍有利于改善靜態(tài)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(jié)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(jié)果顯示：Cobb角和三維參數(shù)的數(shù)值在組間和組內(nèi)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)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(fù)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(tài)平衡穩(wěn)定性均比正常青少年差，姿勢調(diào)節(jié)能力比正常青少年低，而在閉眼站立時，兩者的靜態(tài)平衡能力無明顯差異。AIS患者的靜態(tài)平衡能力受本體感覺系統(tǒng)的影響較大，加強足踝本體感覺的訓(xùn)練可能有利于脊柱側(cè)凸的治療。