青少年脊柱側(cè)彎流行病學(xué)調(diào)查現(xiàn)狀

張 浩，張 寧，陳宣銀，周 揚(yáng)，王 恒，黃山虎，劉家明

(南昌大學(xué)a.第一附屬醫(yī)院骨科；b.第四臨床醫(yī)學(xué)院；c.第一附屬醫(yī)院影像中心；d.第一附屬醫(yī)院脊柱脊髓研究所，南昌 330006)

脊柱側(cè)彎是由脊柱兩側(cè)受力不均勻引起的一個(gè)或多個(gè)節(jié)段向一側(cè)彎曲或伴有椎體旋轉(zhuǎn)的一種脊柱三維畸形，其主要診斷標(biāo)準(zhǔn)為：患者脊柱發(fā)生側(cè)方彎曲并且正位X線片Cobb角大于10°。脊柱側(cè)彎可分為先天性脊柱側(cè)彎、特發(fā)性脊柱側(cè)彎和神經(jīng)肌肉性脊柱側(cè)彎等，其中特發(fā)性脊柱側(cè)彎最為常見(jiàn)(約占80%)。青少年是脊柱側(cè)彎發(fā)病的主要群體[1]，大多患者發(fā)病于其骨骼成熟之前。青少年脊柱側(cè)彎會(huì)影響患者的外形和心肺功能，且側(cè)彎程度會(huì)隨著生長(zhǎng)發(fā)育不斷變化，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致脊髓受壓和肢體癱瘓，是不容忽視的社會(huì)健康問(wèn)題。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)青少年脊柱側(cè)彎的早期篩查和干預(yù)有助于抑制肌肉骨骼系統(tǒng)的進(jìn)行性變化，對(duì)控制疾病進(jìn)展以及防治并發(fā)癥具有重要的意義，結(jié)合通過(guò)流行病學(xué)調(diào)查手段還可分析病因與發(fā)病機(jī)制[2]。但隨著相關(guān)研究不斷進(jìn)展，多個(gè)國(guó)家對(duì)脊柱側(cè)彎篩查工作的必要性提出了質(zhì)疑。有研究[3]指出，早期篩查工作會(huì)導(dǎo)致較高的放射科轉(zhuǎn)診率。但美國(guó)預(yù)防服務(wù)工作組(USPSTF)沒(méi)有找到足夠的證據(jù)來(lái)評(píng)估對(duì)10～18歲青少年進(jìn)行脊柱側(cè)彎篩查的利與弊[4]。

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外青少年脊柱側(cè)彎的篩查方法和實(shí)施情況進(jìn)行綜述，總結(jié)青少年脊柱側(cè)彎早期篩查工作的現(xiàn)狀，以期為篩查決策提供參考。

1 青少年脊柱側(cè)彎的篩查方法

1.1 傳統(tǒng)篩查方法

自20世紀(jì)80年代脊柱側(cè)彎篩查開(kāi)展以來(lái)，國(guó)內(nèi)外使用的傳統(tǒng)篩查方法主要有：體格檢查、Adams前屈實(shí)驗(yàn)配合脊柱側(cè)彎儀、Moire測(cè)量法以及X線放射學(xué)檢查[5-7]。體格檢查是指觀察受檢者肩部、背部和臀部的對(duì)稱(chēng)情況以及體態(tài)是否正常；Adams前屈實(shí)驗(yàn)則指導(dǎo)受檢者腰背部裸露，身體直立，雙腳并攏，雙腿伸直，然后身體向前屈曲90°，上肢自然下垂，雙手合攏置于雙膝間，頸部放松并自然垂頭，此時(shí)觀察背部形態(tài)是否對(duì)稱(chēng)，并從胸椎到腰椎依次用脊柱測(cè)量?jī)x檢查背部脊柱兩側(cè)是否等高，若讀數(shù)<5°則排除脊柱側(cè)彎，反之即確定為脊柱側(cè)彎；Moire測(cè)量法基于光學(xué)原理通過(guò)交替的透明和深色條紋創(chuàng)建出受檢者背部的三維輪廓，通過(guò)成像中的條紋分析脊柱的對(duì)稱(chēng)性與形態(tài)。X線放射學(xué)檢查即拍攝脊柱正位X線片，通過(guò)測(cè)量脊柱彎曲部位的Cobb角來(lái)評(píng)價(jià)脊柱側(cè)彎程度。

1.2 新型篩查方法

上述傳統(tǒng)篩查方法均存在弊端：體格檢查和Adams前屈實(shí)驗(yàn)配合脊柱側(cè)彎儀的方法誤差較大，易受檢查者的主觀影響[8]；Moire測(cè)量法的敏感性和特異性較低，且在確定表面軀干旋轉(zhuǎn)臨界值方面較為困難[9]；X線檢查時(shí)需使受檢者暴露于輻射，對(duì)青少年的生長(zhǎng)發(fā)育有不良影響，存在誘發(fā)癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[10]，并且檢查者對(duì)Cobb角的測(cè)量仍存在主觀性。

因此，此前青少年脊柱側(cè)彎篩查工作的認(rèn)可度和執(zhí)行度不高，未取得理想的篩查效果。但隨著科技水平不斷發(fā)展，多種安全便捷且具有高靈敏度和準(zhǔn)確度的新型篩查方法進(jìn)入大眾視野。

1.2.1 新型非放射攝影測(cè)量法

利用2D攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)輔助檢測(cè)受檢者的脊柱形狀以及彎曲程度，既提高了前期篩查的準(zhǔn)確性，又減少了篩查和隨訪過(guò)程中不必要的輻射暴露。LEAL等[11]提出了一種基于圖形設(shè)計(jì)軟件的新型攝影測(cè)量法，通過(guò)軟件對(duì)受檢者的2D攝影圖像進(jìn)行背部空間分析，得出脊柱彎曲的角度，并與放射學(xué)檢查結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該方法具有較高的靈敏度(94.4%)、特異度(86.7%)和準(zhǔn)確率(89%)。AROEIRA等[12]研究了一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的非電離2D測(cè)量方法，用于顯示全身的姿勢(shì)體態(tài)和測(cè)量脊柱偏斜角度，該方法測(cè)得的曲線值與通過(guò)X線Cobb角法測(cè)得的結(jié)果十分相近。KWOK等[13]則使用紅外熱成像來(lái)分析受檢者的背部紅外圖像，根據(jù)兩側(cè)肌肉群的溫度分布以及對(duì)稱(chēng)性來(lái)量化其背部表面形貌，其脊椎旁肌肉的溫度分布異?？煞从臣怪漠惓Ｐ螒B(tài)。

上述新型攝影測(cè)量方法具有無(wú)電離輻射、儀器攜帶方便和實(shí)施便捷等優(yōu)點(diǎn)，是脊柱側(cè)彎篩查的有效輔助工具，但因成本較高且技術(shù)尚未成熟，尚無(wú)法完全替代放射學(xué)手段成為測(cè)量金標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 新型影像學(xué)測(cè)量法

除了X線，影像學(xué)測(cè)量手段還有MRI、超聲和CT等。因X線的放射性較高，其他影像學(xué)方法也被嘗試用于青少年脊柱側(cè)彎的篩查。DE OLIVEIRA等[14]評(píng)估了使用MRI對(duì)病史不顯著的青少年脊柱側(cè)彎患者進(jìn)行篩查的有效性，結(jié)果顯示MRI具有檢出早期無(wú)癥狀患者的能力，并且相較于傳統(tǒng)檢測(cè)方法更加敏感，并提出通過(guò)計(jì)算診斷所需數(shù)量(NND)和誤診所需數(shù)量(NNM)來(lái)評(píng)價(jià)MRI的有效性，以判斷患者是否需要進(jìn)行額外的影像學(xué)檢查。PANG等[15]證實(shí)了無(wú)輻射超聲對(duì)于脊柱側(cè)彎程度的評(píng)估是有效的，并對(duì)超聲檢查后需要轉(zhuǎn)診X線檢查的閾值進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)超聲在預(yù)測(cè)X線轉(zhuǎn)診方面的敏感性和特異性分別為92.3%和51.6%，陽(yáng)性和陰性預(yù)測(cè)值分別為29.0%和96.9%，可使大部分受檢者避免不必要的X線輻射暴露。WU等[16]驗(yàn)證了CT掃描用于脊柱側(cè)彎最大曲率測(cè)定的可靠性，并提出技術(shù)的進(jìn)步會(huì)使CT掃描的輻射劑量進(jìn)一步減少，從而使之更廣泛地應(yīng)用于脊柱側(cè)彎的篩查。

1.2.3 計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助測(cè)量法

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合后，產(chǎn)生了現(xiàn)代化的新型技術(shù)，帶動(dòng)了各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，脊柱側(cè)彎篩查也出現(xiàn)了新的方法。YANG等[17]開(kāi)發(fā)了一種可以識(shí)別背部圖像的深度學(xué)習(xí)算法(DLA)，通過(guò)基于圖像識(shí)別技術(shù)的智能算法來(lái)篩查脊柱側(cè)彎并評(píng)價(jià)側(cè)彎的嚴(yán)重程度，其準(zhǔn)確性和可靠性甚至優(yōu)于人類(lèi)專(zhuān)家，并且具有無(wú)放射危害、使用便捷和診斷迅速等優(yōu)點(diǎn)。KOKABU等[18]創(chuàng)建了一種與3D深度傳感器相結(jié)合的三維測(cè)量系統(tǒng)，主要通過(guò)3D深度傳感器獲得受檢者的背部成像，之后將數(shù)據(jù)上傳至測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，以判斷受檢者是否有必要接受進(jìn)一步的X線放射學(xué)檢查，相較于傳統(tǒng)方法，該方法更加客觀且成本較低，可保證篩查的準(zhǔn)確性。

計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅可以作為新型的早期篩查手段，也可以作為傳統(tǒng)方法的補(bǔ)充。有研究[19]發(fā)現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)圖像理解系統(tǒng)來(lái)分析受檢者的X線照片，可避免手動(dòng)測(cè)量和肉眼觀察帶來(lái)的主觀誤差，顯著提高篩查效率。

1.2.4 其他新型方法

目前，青少年脊柱側(cè)彎的篩查除了常用的影像學(xué)、攝影學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助方法外，還有一些其他的方法與理論。PINO ALMERO等[20]提出了3個(gè)結(jié)構(gòu)光投影圖像中的地形變量：水平面畸形指數(shù)(DHOPI)、后軀干對(duì)稱(chēng)指數(shù)(POTSI)和柱狀輪廓(PC)，以此在3個(gè)空間平面上量化脊柱側(cè)凸患者背部的不對(duì)稱(chēng)性，并制定了脊柱側(cè)凸聯(lián)合地形篩查標(biāo)準(zhǔn)和可靠的評(píng)價(jià)參數(shù)。YAN等[21]基于邏輯回歸方法建立了青少年脊柱側(cè)彎預(yù)測(cè)模型，與以往的預(yù)測(cè)模型相比具有更高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，有效降低了篩查過(guò)程中的假陽(yáng)性率，而且不需要進(jìn)行額外的數(shù)據(jù)收集，提高了篩查效率。MAINARD SIMARD等[22]論述了3D建模方法在評(píng)估脊柱側(cè)彎中的可行性，三維模型可以直觀地分析脊柱形態(tài)，從多方向多角度進(jìn)行觀察，能夠保證檢查的準(zhǔn)確度并及時(shí)發(fā)現(xiàn)疾病進(jìn)展的跡象。JIMBO等[23]發(fā)明了一種移動(dòng)設(shè)備與手持滾輪相結(jié)合的新型裝置，通過(guò)特殊的算法軟件來(lái)讀取受檢者背部?jī)蓚?cè)的傾斜角，得出左右最大傾角與軀干傾角之間的相關(guān)系數(shù)，此項(xiàng)新參數(shù)與傳統(tǒng)方法測(cè)得的軀干傾角相比具有更高的靈敏度、特異度以及與Cobb角的相關(guān)度。

2 青少年脊柱側(cè)彎的篩查現(xiàn)狀

青少年脊柱側(cè)彎篩查工作最早開(kāi)始于20世紀(jì)60年代，但是2000年以后許多國(guó)家陸續(xù)停止了該項(xiàng)目，主要是因?yàn)楹Y查的陽(yáng)性率較低，且花費(fèi)的成本較高，整個(gè)篩查工作呈現(xiàn)的凈效益為負(fù)數(shù)[24-25]。然而近年來(lái)，仍有許多國(guó)家開(kāi)展了篩查工作，其目的在于分析青少年脊柱側(cè)彎的流行病學(xué)特點(diǎn)并完善篩查方法。2015年，巴西桑托斯市立中學(xué)采用了問(wèn)卷、體格檢查和Adams前屈實(shí)驗(yàn)對(duì)954名學(xué)生進(jìn)行了脊柱側(cè)彎篩查，患病率為24.3%，并且患者中肥胖和長(zhǎng)期坐姿不正的學(xué)生占比較高[26]。2018年，巴西圣保羅州城市對(duì)2562名10～14歲的青少年實(shí)施了脊柱側(cè)彎篩查計(jì)劃，總體患病率為1.5%[27]。2018年，德黑蘭使用體態(tài)檢查和偶聯(lián)智能手機(jī)的脊柱側(cè)彎儀對(duì)144名7～12歲的小學(xué)生進(jìn)行了早期脊柱側(cè)彎篩查，其中1.4%的學(xué)生患有明顯的脊柱側(cè)彎，另有10.4%的學(xué)生脊柱具有輕度的異常彎曲[28]。2019年，意大利用臨床專(zhuān)家檢查和影像學(xué)評(píng)估的方式對(duì)8955名9～14歲的學(xué)齡兒童進(jìn)行了脊柱側(cè)彎篩查，患病率為0.76%[29]。2020年，土耳其對(duì)40個(gè)省中85所學(xué)校的16 045名10～15歲學(xué)生進(jìn)行了大規(guī)模篩查，患病率為2.3%[30]。此外，研究者回顧了美國(guó)1994年至2013年間首次診斷為青少年脊柱側(cè)彎的1782名青少年(10～18歲)的病歷，發(fā)現(xiàn)在停止脊柱側(cè)彎篩查工作以后，脊柱側(cè)彎的整體發(fā)病率有所下降[31]，這可能是由于早期患者被篩查發(fā)現(xiàn)的可能性大大降低。

近幾年，我國(guó)在脊柱側(cè)彎篩查方面也做了大量的工作。廣東省中山市在2015年7月至2017年12月對(duì)41 258名學(xué)生進(jìn)行了脊柱側(cè)彎篩查，743名學(xué)生被診斷脊柱側(cè)彎，發(fā)病率為1.80%，并且發(fā)現(xiàn)脊柱側(cè)彎學(xué)生與健康學(xué)生相比身高增加，而體重和BMI降低，體內(nèi)miR-30e的表達(dá)顯著降低[32]。2016年，上海崇明島對(duì)6824名6～17歲的兒童采用Adams前屈實(shí)驗(yàn)、脊柱側(cè)彎儀聯(lián)合X線評(píng)估的方法進(jìn)行篩查，患病率為2.52%[33]。2017年，無(wú)錫市北塘區(qū)對(duì)79 122名學(xué)生開(kāi)展了脊柱側(cè)彎篩查，總體患病率為2.4%[34]。2018年，廣東省潮州市對(duì)5497名小學(xué)生進(jìn)行了脊柱側(cè)彎篩查，患病率為6.15%[35]。

篩查結(jié)果顯示，各地的脊柱側(cè)彎患病率具有一定的差異，這可能與世界各地人口在生活環(huán)境、生活習(xí)慣以及體質(zhì)上的差異有關(guān)。但是，絕大部分地區(qū)的脊柱側(cè)彎患者都符合女性患病率高于男性、城市區(qū)域的發(fā)病率高于農(nóng)村區(qū)域的流行病學(xué)分布規(guī)律[36]。

3 總結(jié)與展望

青少年脊柱側(cè)彎的早期篩查對(duì)于疾病的早期診斷具有重要意義，但是對(duì)其利弊仍沒(méi)有明確而客觀的結(jié)論。證據(jù)表明，篩查工作本身具有正向效應(yīng)，導(dǎo)致其倍受爭(zhēng)議的原因是缺乏便捷有效、低成本、無(wú)危害的篩查方法。

總而言之，青少年脊柱側(cè)彎的篩查工作迫切需要公認(rèn)的實(shí)施指南和高效的篩查方法。吸收了新技術(shù)的篩查方法將有可能解決目前篩查工作在技術(shù)與成本上痛點(diǎn)，從而推動(dòng)青少年脊柱側(cè)彎早期篩查工作的發(fā)展與普及。