矯形器和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的效果比較

劉巍，吳會(huì)東，劉垚，石田真，敖麗娟，陳茉弦，王聰，蔣飛云

1.昆明醫(yī)科大學(xué)，云南昆明市650500；2.香港理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系，香港999077

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)定義為：無明確病因，10歲至骨骼發(fā)育成熟期間脊柱向側(cè)方彎曲、Cobb角大于10°的脊柱畸形，嚴(yán)重的AIS不僅會(huì)導(dǎo)致軀干外觀畸形和運(yùn)動(dòng)功能障礙，還可能因?yàn)樾乩螌?dǎo)致心肺功能異常[1]。此外，脊柱側(cè)凸所致的畸形也會(huì)影響患者心理的健康成長。

目前應(yīng)用矯形器治療Cobb角25°～40°的AIS患者，療效已經(jīng)得到普遍認(rèn)可，而應(yīng)用運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(zhì)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(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院就診并被確診為特發(fā)性脊柱側(cè)凸的患者共55例。

納入標(biāo)準(zhǔn)[6]：①年齡10～16歲；②Risser征0～Ⅳ度；③主側(cè)凸Cobb角25°～40°；④此前未接受過矯形器或手術(shù)治療；⑤女性距離月經(jīng)初潮1年以內(nèi)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①診斷為非特發(fā)性脊柱側(cè)凸(先天性脊柱側(cè)凸、姿勢性脊柱側(cè)凸、神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸、代償性脊柱側(cè)凸等)；②生長發(fā)育已經(jīng)完全(6個(gè)月內(nèi)身高增加＜1 cm、Risser征Ⅳ度以上、距離月經(jīng)初潮2年以上的女性)；③頂椎在T7以上平面；④顯著認(rèn)知缺陷無法完成問卷調(diào)查；⑤有無法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的疾病。

剔除標(biāo)準(zhǔn)：①依從性較差，未按要求完成治療；②接受其他可能對試驗(yàn)結(jié)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(yàn)開始前，課題組告知患者運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(jìn)入運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)，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(yī)院具有AIS治療經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生進(jìn)行專業(yè)評估并根據(jù)患者自身的側(cè)凸情況開具矯形器處方，由專業(yè)矯形師定制。

矯形器佩戴時(shí)間：前2周進(jìn)行適應(yīng)性穿戴，并逐漸增加穿戴時(shí)間，2周后延長至每天22 h，其余時(shí)間用于處理個(gè)人衛(wèi)生。

表1 兩組一般資料比較

隨訪：每3至6個(gè)月由接診醫(yī)生和矯形師對患者的矯形器進(jìn)行評估，根據(jù)患者側(cè)凸矯正及進(jìn)展情況、患者的生長發(fā)育情況對矯形器進(jìn)行調(diào)整或重新制作[7-8]。

1.2.2 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

由附屬醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科有脊柱側(cè)凸運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練治療經(jīng)驗(yàn)的物理治療師進(jìn)行?；颊呙吭碌皆航邮芤淮螘r(shí)長為1.5 h的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)和糾正訓(xùn)練課程，教授患者及家屬新的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方法，糾正錯(cuò)誤的自我訓(xùn)練方式?；颊呙恐? d至本院進(jìn)行一次時(shí)長為40 min的在院運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；其余5 d患者每天在家中父母的幫助下進(jìn)行一次時(shí)長為40 min的訓(xùn)練[9]。具體訓(xùn)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(tài))引導(dǎo)，讓患者意識(shí)到自己放松狀態(tài)下的身體姿勢、身體姿勢中的缺陷成分及主動(dòng)自我矯正的作用。

主動(dòng)自我矯正。①冠狀面：治療師一手手指置于側(cè)凸頂部棘突上，引導(dǎo)患者感受側(cè)凸頂部，并使側(cè)凸頂部向凹側(cè)移動(dòng)；治療師另一手置于凸側(cè)協(xié)腹部進(jìn)行保護(hù)[10]。②矢狀面：用一根垂直木棒幫助患者感受脊柱的4個(gè)生理彎曲，然后讓胸椎側(cè)凸患者做胸椎后移運(yùn)動(dòng)，腰椎側(cè)凸患者做骨盆前傾運(yùn)動(dòng)，以最大程度恢復(fù)患者脊柱的生理彎曲，掌握后移除垂直木棒。③水平面：聯(lián)合進(jìn)行冠狀面和矢狀面的主動(dòng)自我矯正運(yùn)動(dòng)。在完成上述動(dòng)作的學(xué)習(xí)后，患者即自行進(jìn)行獨(dú)立練習(xí)，并盡可能在所有站立訓(xùn)練中融入主動(dòng)自我矯正訓(xùn)練。

正確姿勢下的肌肉耐力加強(qiáng)訓(xùn)練：教授患者在主動(dòng)自我矯正姿勢下自行對脊柱側(cè)凸相關(guān)肌肉(椎旁肌、腹肌、下肢肌肉、肩甲帶肌和肱骨帶肌)進(jìn)行1/3～2/3最大負(fù)荷的等長收縮訓(xùn)練。

平衡反應(yīng)訓(xùn)練：教授患者在主動(dòng)自我矯正姿勢下自行進(jìn)行軸向、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的軀干平衡訓(xùn)練。

神經(jīng)運(yùn)動(dòng)整合：將主動(dòng)自我矯正訓(xùn)練和日常生活中的全身運(yùn)動(dòng)相融合，如指導(dǎo)患者按正常步態(tài)行走等。

有氧運(yùn)動(dòng)和引導(dǎo)患者積極對待身體外觀：告知患者避免進(jìn)行增加脊柱活動(dòng)范圍的激烈體育運(yùn)動(dòng)，鼓勵(lì)患者進(jìn)行日常休閑有氧活動(dòng)。

1.3 評定方法

1.3.1 首次評估

①Cobb角：于X線片上確定主側(cè)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(cè)凸畸形指標(biāo)。軀干位移(trunk shift,TS)：經(jīng)過頂錐中心畫一條水平線(ab)，點(diǎn)a和點(diǎn)b分別是經(jīng)過頂椎中心點(diǎn)的水平參考線同胸廓左緣(a)和右緣(b)的交點(diǎn)。線ab的中點(diǎn)為c，經(jīng)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(zhuǎn)度(apex vertebral rotation,AVR)：采用Nash-Moe法，根據(jù)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(cè)椎弓根移向中線，但未超過第1格，凹側(cè)椎弓根變??；2度，凸側(cè)椎弓根已移至第2格，凹側(cè)椎弓根消失；3度，凸側(cè)椎弓根移至中央，凹側(cè)椎弓根消失；4度，凸側(cè)椎弓根越過中線，靠近凹側(cè)。頂椎偏離中線距離(apex vertebral translocation,AVT)：測量脊柱側(cè)凸的頂椎(或椎間盤)的中點(diǎn)到CSVL的水平距離。

③生活質(zhì)量和心理狀態(tài)評估：使用國際脊柱側(cè)凸研究學(xué)會(huì)22項(xiàng)問卷(Scoliosis Research Society Patient Questionnaire-22,SRS-22)對患者的生活質(zhì)量和心理狀態(tài)進(jìn)行評估。

1.3.2 隨訪評估

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

1.3.3 療效評價(jià)

在治療前、治療3個(gè)月及治療6個(gè)月后，所有患者均由同一個(gè)醫(yī)生進(jìn)行Cobb角測量。有效：Cobb角減少＞ 5°。無效：Cobb角減少≤ 5°[12-13]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。組內(nèi)比較用配對t檢驗(yàn)，組間比較用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)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(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組功能/活動(dòng)度、疼痛和自我形象/外觀三個(gè)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(dòng)度和自我形象/外觀評分降低(P＜0.05)。治療后，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組功能/活動(dòng)度、疼痛、自我形象/外觀和治療滿意度均優(yōu)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(gè)月及治療6個(gè)月后，兩組Cobb角均顯著小于治療前(P＜0.001)。治療3個(gè)月后，兩組間Cobb角比較無顯著性差異(P＞0.05)。治療6個(gè)月后，矯形器組Cobb角小于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組(P＜0.05)。見表3。

2.3 其他側(cè)凸畸形指標(biāo)

治療3個(gè)月后及治療6個(gè)月后，兩組TS、AVR、AVT均優(yōu)于治療前(P＜0.05)。治療3個(gè)月后，兩組間TS、AVR和AVT比較無顯著性差異(P＞0.05)；治療6個(gè)月后，矯形器組TS、AVR和AVT均優(yōu)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(xué)改變

脊柱生物力學(xué)的穩(wěn)定主要包括靜力系統(tǒng)的穩(wěn)定和動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定，靜力系統(tǒng)主要由椎骨、椎間盤和韌帶維持，動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定主要由脊柱周圍的肌肉提供。脊柱的側(cè)凸畸形會(huì)導(dǎo)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(tǒng)的失衡。而脊柱側(cè)凸患者多存在凸側(cè)肌力下降而凹側(cè)肌力增強(qiáng)，最終導(dǎo)致脊柱周圍肌肉力量的不平衡加劇，進(jìn)一步造成脊柱動(dòng)力系統(tǒng)的失衡。因此，脊柱側(cè)凸造成的脊柱靜力系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的失衡會(huì)共同加劇脊柱側(cè)凸的發(fā)展[12]。

此外，脊柱側(cè)凸畸形后，椎骨凹面的外皮質(zhì)骨較凸面厚，證實(shí)脊柱側(cè)凸會(huì)導(dǎo)致凹面和凸面承載的壓力不同，按Heuter-Volkman生長發(fā)展規(guī)律，凹處骨骺壓力增加，骨的發(fā)育受到抑制；而青少年正處于發(fā)育階段，快速的生長發(fā)育以及重力的因素會(huì)加重側(cè)凸畸形[14-15]。

3.2 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(fā)育完全、脊柱兩側(cè)肌肉肌力不平衡、脊柱內(nèi)部關(guān)節(jié)活動(dòng)度較大等原因都能夠?qū)е录怪鶄?cè)凸畸形。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練選擇性加強(qiáng)凸側(cè)椎旁肌的肌肉力量，牽拉凹側(cè)已經(jīng)攣縮的肌肉、韌帶，使兩側(cè)肌力達(dá)到平衡；通過呼吸在內(nèi)部對側(cè)凸和身體姿勢產(chǎn)生矯正作用；從而達(dá)到矯正胸段脊柱旋轉(zhuǎn)，阻止脊柱側(cè)凸進(jìn)展，重塑脊柱的穩(wěn)定性和軀干的平衡狀態(tài)，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(fā)生與青少年所處的特定年齡階段和發(fā)育狀態(tài)緊密相關(guān)。適量的體育鍛煉及鈣劑和維生素D的攝入對于青少年時(shí)期的骨骼發(fā)育具有重要意義。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練不僅能增加肌力、有氧能力和運(yùn)動(dòng)能力，還能夠增加骨密度，從而幫助降低由于骨量減低導(dǎo)致骨骼畸形的風(fēng)險(xiǎn)[19]。

3.3 矯形器的作用及矯治原理

根據(jù)國際脊柱側(cè)凸整形外科和康復(fù)治療協(xié)會(huì)(Society on Spinal Orthopedic and Rehabilitation Treatment,SOSORT)指南，三點(diǎn)力矯正系統(tǒng)被認(rèn)為是矯正脊柱側(cè)凸的基本生物力學(xué)原理，對于一個(gè)給定的胸段彎曲，建議于凸側(cè)后外側(cè)施加一矯正力并結(jié)合相應(yīng)的對抗矯形力，對彎曲進(jìn)行控制、矯正。矯正原理主要分為被動(dòng)矯正和主動(dòng)矯正兩種機(jī)制。被動(dòng)矯正通過矯形器的壓力墊和釋放空間形成多組三點(diǎn)力系統(tǒng)，對軀干突起的部位施加壓力，使軟組織從凸側(cè)部位(壓力區(qū))轉(zhuǎn)移到凹側(cè)部位(釋放空間)，從而改變脊柱的生物力學(xué)關(guān)系，調(diào)整關(guān)節(jié)序列，控制脊柱的運(yùn)動(dòng)，改變脊柱肌肉力量和韌帶結(jié)構(gòu)的不平衡，達(dá)到矯治畸形的目的。主動(dòng)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(shè)置引導(dǎo)呼吸運(yùn)動(dòng)，即訓(xùn)練患者用凹側(cè)肺部吸氣凸側(cè)肺部呼氣來建立新的呼吸平衡，從而引導(dǎo)脊柱特別是骨骺的生長發(fā)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(cè)凸畸形指標(biāo)AVR矯正比較(°)

表6 兩組治療前、后側(cè)凸畸形指標(biāo)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(rèn)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(xiàn)在脊柱側(cè)向彎曲的控制上，對于三維矯正(即同時(shí)對側(cè)向彎曲、軸向旋轉(zhuǎn)以及肋骨不對稱性突起、胸椎后凸以及腰椎前凸進(jìn)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(shí)間太久，不可避免會(huì)對皮膚產(chǎn)生壓紅，加之周圍人群對其異樣的看法，對AIS患者的生活質(zhì)量和心理狀況會(huì)產(chǎn)生較大的影響，造成對矯形器治療產(chǎn)生抵觸情緒，從而降低治療的依從性[21-22]。

本研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對于脊柱側(cè)凸畸形的主要評價(jià)指標(biāo)，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(zhì)量和心理狀況方面的效果要優(yōu)于矯形器治療。也有研究指出[9]，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(jié)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的治療方案也許能取得更好的療效。目前AIS運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練存在眾多訓(xùn)練方法和治療理念，療效評價(jià)也尚未統(tǒng)一，還需進(jìn)一步深入研究[23]。

此外，如何將矯形器與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行有效結(jié)合，例如兩種治療方案每天介入的時(shí)間，兩種治療方法是同步進(jìn)行還是先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練來改善脊柱的柔韌性，再行矯形器治療，尚存爭議。對于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的推薦，兩個(gè)國際性脊柱側(cè)凸權(quán)威機(jī)構(gòu)SOSORT和SRS發(fā)表的指南中也不盡相同。因此，如何將兩種治療方法進(jìn)行科學(xué)融合，在矯治側(cè)凸畸形的同時(shí)，改善患者的生活質(zhì)量和心理狀態(tài)，需要進(jìn)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(yīng)以矯形器介入為主，結(jié)合適度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可能療效更佳。