青少年特發(fā)性脊柱側凸矯形器的研究進展

雷宗恒，李其志，程政，姚東，瞿玉興

(1.南京中醫(yī)藥大學，江蘇 南京 210046；2.常州市中醫(yī)醫(yī)院，江蘇 常州 213003)

青少年特發(fā)性脊柱側凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)是最常見的脊柱側凸類型，可引起脊柱結構不穩(wěn)，從而導致局部及全身癥狀[1-2]，嚴重影響患者的生活質(zhì)量和心理健康[3]。AIS的非手術療法適用于早期確診、側凸程度輕、側凸進展風險小的患者；治療的目標是在脊柱側凸的進展期，通過一系列非手術干預措施延緩側凸進展，甚至糾正一定程度的側凸，從而避免手術治療[4]。在眾多AIS非手術療法中，矯形器治療應用廣泛，是目前唯一被認可的能阻止AIS自然進程的非手術療法。AIS矯形器種類繁多，各有其優(yōu)缺點及適應證，目前尚無統(tǒng)一的應用標準。本文就AIS矯形器的研究進展進行了綜述。

1 AIS矯形器的作用機制

應用矯形器治療AIS的基本理論依據(jù)是Hueter-Volkmann定律，即骨骺在受到壓力時會表現(xiàn)為生長抑制，壓力降低或受到張力時則表現(xiàn)為生長加速[5]。在矯形器主、被動機制作用下，椎體終板上的應力會重新分布，通過平衡椎體兩側生長速率，促進脊柱正常生長發(fā)育至成熟，從而改善畸形或阻止畸形進展[6]。AIS矯形器的主動機制包括椎體生長引導、調(diào)整胸腔不對稱的呼吸運動、重新排列軀干肌肉；被動機制包括三維組織轉(zhuǎn)移、伸長效應、椎體去旋轉(zhuǎn)[7]。

2 AIS矯形器的適應證

關于AIS矯形器的適應證，暫無統(tǒng)一標準，需根據(jù)患者年齡、原發(fā)側凸角度、Risser征、女性患者月經(jīng)情況、側凸進展風險等因素綜合考慮。從2014年脊柱側凸研究學會(Scoliosis Research Society，SRS)與脊柱側凸矯形外科和康復治療協(xié)會(Society on Spinal Orthopedic and Rehabilitation Treatment，SOSORT)確定的AIS矯形器治療病例納入標準[8]來看，AIS矯形器最基本的適應證為：年齡≥10歲，Risser征0～2級，Cobb角25°～40°。結合文獻[9-10]，以下情況也可應用矯形器進行治療：①Cobb角≤25°，但側凸角度增加較快者；②兒童和青少年，Risser征0～3級，但脊柱側凸進展預期>60%者；③兒童和青少年，Risser征4級，Cobb角>35°者；④脊柱側凸合并慢性疼痛，佩戴矯形器有緩解作用者；⑤月經(jīng)未至，或月經(jīng)已至但不滿2年的女性患者。

患者經(jīng)過規(guī)范矯形器治療，骨骼發(fā)育成熟后側凸未進展至50°時，可以停止矯形器治療[11]。對于合并胸椎前凸及心肺功能障礙的患者，矯形器治療可能導致合并癥狀加重。

3 AIS矯形器的分類

根據(jù)解剖特征可分為頸胸腰骶矯形器(cervico-thoracic-lumbo-sacral orthosis，CTLSO)和胸腰骶矯形器(thoraco-lumbar-sacral orthosis，TLSO)。CTLSO 適用于頂椎在T7以上的側凸，TLSO適用于頂椎在T7以下的側凸。

根據(jù)矯形原理可分為主動型、被動型及主、被動結合型矯形器[12]。主動型矯形器預留了部分空間，使得肌肉、脊柱存在一定主動活動范圍；被動型矯形器是全接觸式矯形器，脊柱主要被推擠矯形，脊柱位置固定；主、被動結合型矯形器，如Chêneau矯形器是通過主動和被動矯正機制聯(lián)合起作用。

根據(jù)使用時間可分為全天型、夜用型及部分時間型矯形器。全天型每天佩戴時間>18 h；夜用型每天佩戴時間<10 h或僅夜間睡眠佩戴；部分時間型每天佩戴時間10～18 h。

此外，根據(jù)材料剛性可分為硬性矯形器和軟性矯形器；根據(jù)是否對稱可分為對稱矯形器和非對稱矯形器；根據(jù)制作方式可分為預制矯形器和定制矯形器。

目前的研究認為，矯形器類型可影響治療效果，需依據(jù)個體情況選擇合適類型的矯形器；在治療過程中根據(jù)患者側凸類型及程度的改變，需考慮及時更換更加合適的矯形器[13-14]。

4 臨床常用的AIS矯形器

4.1 Milwaukee矯形器該矯形器為典型的CTLSO，適用于頂椎在T7以上的頸胸段側凸[15]。Milwaukee矯形器主要由骨盆帶和頸環(huán)組成，通過矯形器前后金屬桿連接。頸環(huán)對下頜和枕部形成支撐、固定，維持頭部位置；金屬桿通過骨盆模塊與頸環(huán)對脊柱中軸產(chǎn)生縱向牽引；矯形器側墊對側凸椎體產(chǎn)生斜向上的矯正力[16]。在被動矯正的同時，預留部分空間使患者自身的活動產(chǎn)生一定的主動矯正力。

Etemadifar等[17]認為，Milwaukee矯形器對于骨骼肌的作用會隨著患者年齡增加而減弱。此外，Milwaukee矯形器還存在體積大、結構復雜、舒適性差等問題。這些因素大大影響了患者的依從性和治療效果[18]，因此Milwaukee矯形器已逐漸被TLSO替代。但由于其矯正效果較為穩(wěn)定，對于存在嚴重骨盆傾斜或非典型脊柱畸形的患者依然可以選用。

4.2 Lyon矯形器該矯形器屬于可調(diào)節(jié)TLSO，可用于胸椎、腰椎及胸腰椎側凸。使用傳統(tǒng)Lyon矯形器時，先用石膏固定一段時間以拉伸患者軀干深部軟組織，然后用定制的Lyon矯形器來維持矯形狀態(tài)[11,19]。Lyon矯形器利用三點力矯正脊柱冠狀面上的側凸畸形，通過側墊改善胸椎旋轉(zhuǎn)，利用屈曲的支撐金屬條維持胸椎后凸、腰椎前凸[20]。Lyon矯形器的主要適用人群為11～13歲、Cobb角≥20°、處于快速生長發(fā)育期的患者，處于緩慢生長階段、Cobb角≥30°的患者也可使用。Lyon矯形器能夠部分拆卸、調(diào)節(jié)，可隨著患者身體發(fā)育、側凸畸形改變進行適時調(diào)整，而不用替換整個矯形器。Aulisa等[20]對69例Risser征0～2級、全天佩戴Lyon矯形器的胸椎側凸患者進行了2年的隨訪觀察，結果85.5%的患者側凸角度減小、13%的患者側凸角度無變化、1.5%的患者側凸角度增大。

Lyon矯形器在應用中不斷改進，在其基礎上結合計算機輔助設計/制造技術制作的ART(asymmetrical rigid torsion brace)，可對骨盆和脊柱的冠狀面、矢狀面畸形進行精確過度矯正，還可對脊柱進行反旋轉(zhuǎn)治療。De Mauroy等[21]的研究顯示，ART使用后的即刻和長期矯正效果都優(yōu)于傳統(tǒng)Lyon矯形器。

4.3 Chêneau矯形器該矯形器在臨床應用廣泛，通過主、被動矯正機制共同起作用。在矯正冠狀面?zhèn)韧够蔚耐瑫r，可在水平面上糾正椎體旋轉(zhuǎn)畸形，同時保持脊柱矢狀面上的生理曲度，并能利用腹托提高腹腔內(nèi)壓對脊柱產(chǎn)生縱向牽引力[22]。Chêneau矯形器可對胸腰段的雙曲線和三曲線畸形進行三維矯正[23]。Zaborowska-Sapeta等[24]使用Chêneau矯形器對79例Cobb角20°～45°的AIS患者治療后，48.1%的患者脊柱側凸進展被控制。

目前，Chêneau矯形器已出現(xiàn)許多改良類型，如RSC(Rigo-System-Chêneau)矯形器、WCR(Wood-Chêneau-Rigo)矯形器、GBW(Gensingen-Brace-Weiss)矯形器等[25]。

4.4 Boston矯形器該矯形器主要適用于頂椎在T8～L2的AIS[26]。Boston矯形器在側凸水平肋骨偏后的位置放置壓力墊，可向?qū)取⑾蚯巴茢D側凸椎體；凹側設有窗口，可透氣，同時為主動活動提供空間。目前，臨床中采用的Boston矯形器多利用計算機輔助設計/制造技術進行個性化定制。Lange等[27]對109例使用Boston矯形器治療的AIS患者進行了長達12年的隨訪，發(fā)現(xiàn)大部分患者對療效較為滿意。Karimi等[26]分析了18篇有關Boston矯形器治療AIS的文獻，結果顯示AIS患者每天佩戴該矯形器18 h以上，可有效控制側凸進展。Boston矯形器的缺點在于，開口在背側，患者穿脫不便，而且對Cobb角較大的胸椎側凸患者矯正效果欠佳。

4.5 Charleston矯形器和Providence矯形器全天型AIS矯形器每天需佩戴18～23 h，導致患者依從性較差。為此，研究者們設計出了夜用型矯形器。夜用型矯形器一般僅在夜間佩戴8～10 h，對患者日常生活影響較小，患者的依從性更高，但其矯形效果相對不顯著，多用于輕中度的單彎型脊柱側凸。Charleston矯形器和Providence矯形器是目前常用的2種夜用型AIS矯形器，二者均屬被動型、硬性、TLSO。

Charleston矯形器常用于Cobb角20°～35°、下背部的C形側凸。矯形器制作時患者處于過度矯正狀態(tài)，使矯形器對凹側軟組織有更強的牽拉效果，同時可減少凹側椎體所受壓力。Wiemann等[28]研究發(fā)現(xiàn)，對于Risser征0級的輕、中度AIS患者，相對于單純的觀察隨訪，佩戴Charleston矯形器可有效降低患者側凸進展至佩戴全天型矯形器的概率。Lee等[29]使用Charleston矯形器治療95例AIS患者，僅15.8%的患者側凸進展>5°，同時結果顯示側凸角度越大、治療有效率越低，下段脊柱側凸的治療有效率高于上段脊柱側凸。

Providence矯形器的制作需結合計算機輔助設計/制造技術，制作時患者軀體處于自然狀態(tài)，因此患者的耐受性更好。該矯形器對Cobb角20°～35°的腰段、胸腰段脊柱側凸療效較好[30]。Ohrt-Nissen等[31]使用Providence矯形器治療63例AIS患者，患者平均年齡13.3歲、平均Cobb角34°，患者骨骼發(fā)育成熟時，43%的患者側凸有影像學進展、27%需要手術治療、2年隨訪時手術率為37%。Sattout等[32]研究發(fā)現(xiàn)，Providence矯形器對脊柱冠狀面?zhèn)韧沟某C正只起輔助作用，其矯正力大部分來自于患者仰臥體位本身產(chǎn)生的矯正力；同時作者還發(fā)現(xiàn)，該矯形器產(chǎn)生的彎矩可使生長板上的壓力重新分布，從而糾正椎體的不對稱生長。

4.6 SpineCor矯形器軟性矯形器治療AIS主要基于姿勢再塑理論，而不是傳統(tǒng)硬矯形器的三點力生物力學原理。SpineCor矯形器是軟性矯形器的代表，主要由固定于雙髖的骨盆基座和配合固定脊柱的彈力帶組成。該矯形器舒適度高、隱蔽性好、可調(diào)節(jié)張力，適合輕度AIS患者(Cobb角≤15°)全天佩戴[16]。SpineCor矯形器治療AIS時常配合脊柱運動療法來提高療效。

對于軟性矯形器的療效，臨床中一直存在爭議。Coillard等[33]在長達5年的隨訪研究中發(fā)現(xiàn)，SpineCor矯形器能夠有效控制早期AIS患者的側凸進展，且療效可維持較長時間。而Guo等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，采用SpineCor矯形器治療的AIS患者的側凸角度進展率明顯高于采用硬性矯形器治療的患者；采用SpineCor矯形器治療失敗的患者改用硬性矯形器治療后，側凸進展大部分得到了有效控制。Gutman等[34]對比了佩戴SpineCor矯形器與Boston矯形器治療的AIS患者的側凸進展率，結果SpineCor組的進展率為76%、Boston組的進展率為55%；同時，作者認為佩戴SpineCor矯形器可能會增加側凸進展和發(fā)展至手術治療的風險。

4.7 Sforzesco矯形器該矯形器屬對稱、硬性、全天型、TLSO，主要由髖部的基座及上部可拆卸、調(diào)節(jié)模塊組成，其后部中間有垂直可調(diào)節(jié)的鋁桿連接。通過可調(diào)節(jié)金屬桿，可對脊柱產(chǎn)生上下的牽引力，形成三維牽伸效應，同時可以保持胸、腰椎在矢狀面上的生理曲度。該矯形器遵循現(xiàn)代矯形器“SPoRT”理念，即對稱(symmetric)、以患者為中心(patient-oriented)、硬性(rigid)、三維(three-dimentional)；“SPoRT”理念倡導矯形器的有效性和可接受性原則，即在保證療效的同時，考慮矯形器的舒適性、隱蔽性及活動度。由于遵循“SPoRT”理念及具有的三維伸長效應，Sforzesco矯形器適用的側凸類型廣泛，嚴重的胸腰椎側凸和頸椎側凸都可選用。

Negrini等[35]研究發(fā)現(xiàn)，Sforzesco矯形器的矯正效果明顯優(yōu)于Lyon矯形器，并且在改善脊柱矢狀面生理曲度方面也有顯著效果。Donzelli等[36]利用EOS三維X線成像系統(tǒng)對16例佩戴Sforzesco矯形器的女性患者進行分析，結果表明該矯形器主要影響脊柱中軸，可明顯減少腰椎前凸，并保持這種效果，從而保持脊柱和骨盆矢狀面的平衡。

5 小 結

臨床常用的AIS矯形器種類較多，各有優(yōu)缺點和適應證，給臨床選擇增加了困難。AIS矯形器的研究、改良及使用尚需依賴生物力學、計算機技術、3D打印技術、互聯(lián)網(wǎng)技術等的進步和協(xié)作。自Weiss等[37]研究應用3D打印技術制作脊柱側凸矯形器后，國內(nèi)外許多學者先后應用計算機輔助技術結合3D打印制作出輕便、美觀的矯形器。在AIS矯形器應用過程中，矯形器療效評價、患者依從性、綜合治療方案的選擇以及矯形器治療過程管理等問題逐漸受到重視。SRS與SOSORT共同修訂的AIS矯形器治療有效性評價標準，可以為矯形器治療提供良好的指導，也有助于不同矯形器研究結果間的比較[38-39]。患者依從性往往需要通過監(jiān)測矯形器壓力、溫度及佩戴時間等指標進行評價。矯形器治療管理是一個長期而困難的過程，既需要家屬對患兒的長期監(jiān)督，也需要醫(yī)護團隊在治療過程中對患兒的定期隨訪和心理疏導等。