生长棒技术和VEPTR技术治疗早发型脊柱侧凸的研究进展

胡 勇，马 泓，彭 丹

(1.中南大学湘雅二医院骨科，湖南 长沙410000；2.海南省农垦那大医院骨科，海南 儋州571700)

生长棒技术和VEPTR技术治疗早发型脊柱侧凸的研究进展

胡 勇1，2，马 泓1，彭 丹1

(1.中南大学湘雅二医院骨科，湖南 长沙410000；2.海南省农垦那大医院骨科，海南 儋州571700)

早发型脊柱侧凸(EOS)多指发生于5岁以下，或骨骼尚未发育成熟的儿童的脊柱侧凸。EOS患者如不治疗可导致生活质量低下，严重并发症，甚至死亡，最常见的死因为呼吸衰竭。早年对EOS患者进行融合术，但长期随访结果显示效果不佳甚至产生致死性并发症。近年来，非融合技术治疗EOS的代表技术有生长棒技术(GR)和纵向扩张性人工钛合金肋骨植入术(VEPTR)，前者更侧重于脊柱外观矫形，而后者更侧重于胸廓发育及肺脏生长。两者都取得的较好的脊柱矫形效果而且能较满意的提高肺的发育程度，同时也存在一定比率的并发症，如断棒和固定点移位等。非融合手术治疗EOS，虽然已取得较大突破，但是在手术适应证、手术方式选择等方面，国际上尚未形成统一意见。

早发型脊柱侧凸；生长棒；纵向扩张性人工钛合金肋骨植入术；非融合技术

早发型脊柱侧凸(Early onset scoliosis，EOS)被dickson[1]定义为发生于5岁以下儿童的脊柱侧凸，近年来各学者更加倾向于定义为发生于骨骼发育未成熟的儿童的脊柱侧凸，它的病因包括先天型、神经肌肉型，以及其他类型如脊柱外伤或者肿瘤术后引起等。长期随访结果[2]显示EOS患者如不接受治疗生存年龄将远远低于正常人，最常见的死因为呼吸衰竭，此外EOS患者还可能患肺心病[3]，且生活质量也远低于同龄人[4]。

早发型脊柱侧凸的治疗在近年来取得了巨大进展。非手术治疗包括观察、支具、石膏、牵引[5]，当非手术治疗失败或者存在非手术治疗禁忌证时需要考虑手术治疗。早期对早发型脊柱侧凸实行后路融合术，但是因其不良反应多，如终止患儿生长潜力，可能造成肺功能严重下降甚至危及生命[6]，而且如果不合并前路融合术时可发生曲轴现象(Crankshaft phenomenon)[7]，现已更多应用于早发型脊柱侧凸患儿骨骼生长成熟后的终期治疗。在20世纪60年代，Harrington等[8]提出上下端固定于脊椎、定期延长的生长棒(Growing rod，GR)技术，开辟了非融合手术治疗早发型脊柱侧凸的先河，后来出现的一些技术有体外遥控生长棒[9]、Shilla生长系统等[10]。当今应用最广泛的治疗早发型脊柱侧凸的非融合手术治疗技术主要包括GR和纵向扩张性人工钛合金肋骨植入术(Vertical expandable prosthetic titanium rib，VEPTR)，两种方法都取得较好的临床疗效，但同时也有各自的并发症及应用限制。本文就国内外关于生长棒技术和VEPTR技术治疗早发型脊柱侧凸的研究进展做一综述。

1 生长棒技术(Growing rod，GR)

生长棒技术最早由Harrington等[8]在20世纪60年代提出，他的设计理念是将单侧生长棒(后简称单棒系统)通过钩固定于脊柱并通过延长达到让脊柱变直的目的。但是大部患儿术都因为脱钩而失败，少数成功的病例也被发现合并脊柱自发性融合。之后Harrington一直致力于生长棒技术的改良，设计了新的固定技术如Luque线、椎弓根钉以及波浪形棒系统，改善了生长棒的治疗效果，乃至直接促成了脊柱侧凸研究学会(Scoliosis Research Society，SRS)的成立。Remes等[11]报道了Cotrel-Dubousset器械(C-D器械)，可以使用钩或者钉固定，其中钩可固定于横突、椎板及关节突上，增强了局部的稳定性。Klemme等[12]使用单棒系统对67例早发型脊柱侧凸患者进行了治疗，平均Cobb角由术前到终期融合术之前从67°改善到47°，在平均3.1年的治疗中棒的平均延长值为31mm，说明单棒系统对于早发型脊柱侧凸的治疗有效。

1988 年，Cotrel等[13]提出了双侧生长棒系统(后简称双棒系统)，用其治疗250例先天性脊柱侧凸患儿，术前Cobb角平均值为60°，术后Cobb角的平均改善率为66%。根据Akbania等[14]的报道，23例使用双棒系统治疗的早发型脊柱侧凸患者的平均Cobb角从术前的82°改善到术后的38°，并且在最后一次随访或者终期融合的测量平均值为36°；从手术前到最后一次随访或者终期融合，T1～S1长度平均增长了32.65cm，平均速率为1.21cm/年；可容纳肺的空间比值(The space available for lung，SAL，凹侧胸廓纵径和凸侧胸廓纵径比值)平均从术前的0.87改善到术后的1.0，说明双棒系统不仅能维持脊柱的生长，同时对患儿的呼吸功能具有良好的改善作用。虽然双棒系统有良好的矫正率以及较满意的脊柱生长速度，但其在延长过程中存在收益递减现象(Law of diminishing returns)，即T1～S1的生长长度随着延长次数的增加递减[第一次延长增长(1.04±0.72)cm，第7次延长只增长(0.41±0.58)cm]。

双棒系统的出现，对单棒系统产生了冲击，Thompson等[15]将28例采用生长棒技术治疗的早发型脊柱侧凸患者分为三组，第一组为单棒加顶椎融合术组(5例)，第二组为单棒组(16例，未行顶椎融合)，第三组为双棒组(7例，未行顶椎融合)，术前各组Cobb角平均值为85°、61°、92°，术后各组Cobb角平均值为65°、39°、26°，双棒组患者的矫正率远远高于第一组和第二组；而在脊柱生长方面，三组患者的T1～S1生长平均值(术前到终期脊柱融合)分别为6.4cm、7.6cm、12.1cm，双棒组的脊柱生长远高于前两组；脊柱后凸角的变化在三组中未见明显差异。其得出结论为：与单棒技术相比较，使用双棒技术能得到更好的矫形效果以及脊柱生长速度，同时还提示：进行顶椎融合会降低矫形效果和脊柱生长速率、升高并发症发生率，故不推荐进行实施生长棒技术时进行顶椎融合。Zhao等[16]对25例早发型脊柱侧凸患者进行治疗及随访(12～89个月，平均31.9个月)，其中单棒组6例，双棒组19例，随访发现双棒组[(52.0±13.3)%]的矫正率明显高于单棒组[(35.0±10.2)%]，而且双棒组[(4.0±1.2)cm]的生长速率也明显快于单棒组[(2.4±1.1)cm]。

生长棒系统的并发症发生率比较高[17]。根据Blakemore等[18]的报道，29例使用单棒系统的EOS患者的并发症发生率为24%，包括脱钩、断棒和浅表感染。而Akbania等[19]报道双棒系统并发症发生率为46%。在Bess等[20]对140例使用非融合技术治疗的早发型脊柱侧凸患者的综合分析中，每个使用单、双生长棒系统患者平均至少发生一种并发症；手术次数越多，并发症发生的概率越高，接受7次手术的的患者并发症发生率为49%，而11次手术的患者发生率为80%。并发症包括：植入物相关性并发症如断棒、脱钩、植入物突出皮肤、端椎融合并发症、皮肤感染、深部感染、冠状位及失状位失衡、神经并发症，其中以植入物相关性并发症最高。接受单棒系统治疗的患者发生并发症的概率为接受双棒治疗患者的1.2倍，说明相较于单棒系统，双棒系统能减少并发症发生概率；同时他还发现肌肉下置棒(10%)并发症的发生率低于皮下置棒(26%)。

生长棒技术能有效矫正早发性脊柱侧弯，同时存在一定概率发生的并发症，这项技术已经日趋成熟。在单双棒系统的比较上，笔者认为，虽然单双棒技术对比的研究还比较少，而且相关研究证据等级多为Ⅳ级，但综合矫形效果、生长速率、并发症等因素，双棒技术相较于单棒技术存在一定优势。

2 纵向扩张性人工钛合金肋骨植入(VAertical expandable prosthetic titanium rib，VEPTR)

VEPTR技术由Campbell等[21-22]于2004年报道，被美国食品和药品管理局(Food and drug administration，FDA)批准使用于胸廓发育不良综合征(Thoracic insufficiency syndrome，TIS)的治疗。TIS指的是因胸廓发育不良而不能维持呼吸或者肺脏生长的一类疾病，其病因多样，其中就包括肋骨融合和早发型脊柱侧凸[23]。VEPTR技术使用一种可延长的人工钛合金纵向肋骨设备，两端可置于肋骨-肋骨或肋骨-腰椎或肋骨-骨盆；肋骨固定装置类似于一个摇篮，由钩和钩帽组成，围绕肋骨形成一个环；而腰椎和髂骨端分别使用椎板钩和“S”形髂骨钉固定；主干使用一个带锁箍的滑动套筒(Sliding sleeve)以实现设备的延长；通常6个月延长一次，待骨骼成熟后可行终期融合术[22-24]。

据Campbell等[21]对27例接受VEPTR治疗的先天性脊柱侧凸合并肋骨融合患者的报道，患者手术平均年龄3.2岁，平均随访时间5.7年，脊柱侧凸由74°改善到49°(平均值)；所有患者术前都有呼吸衰竭的倾向，术后所有患者都能在空气中自主呼吸，呼吸速度由28次/min降到22次/min，可容纳肺的空间比值(The space available for lung，SAL，凹侧胸廓纵径和凸侧胸廓纵径比值)平均从术前的0.63改善到术后的0.80；胸椎的生长速度为0.71cm/年。Motoyama等[25]对24例合并了胸廓畸形EOS患者实施了VEPTR治疗并观察了他们肺功能的改善情况，患者平均年龄4.6岁，随访时间3.2年，他们的用力肺活量(Forced vital capacity,FVC)平均每年增长11.1%；在6例术前需要持续机械通气的的患者中，2例完全脱离呼吸机，3例只需要夜间持续正压通气。Ramirez等[26]对17例进展性EOS患者进行VEPTR治疗，SAL值从术前的0.84改善到术后的0.89(平均值)，Cobb角从59°改善到35°(平均值)，Cobb角矫正率达到59%，再次说明了VEPTR技术对EOS治疗的有效性。

VEPTR的很多并发症都与生长棒技术相同，但也有一些特有的并发症如臂丛神经损伤、疤痕性胸廓、肋骨融合等[27]。根据Campbell等[21]的报道，27例患者中22例发生了总计52次并发症(193%)，发生率最高的并发症为无症状的摇篮样钩移位，其他并发症包括局部皮肤脱落、局部感染、器械过敏、臂丛神经、神经根损伤。Hasler等[28]的报道值为23例患者中9例(40%)出现总计23次并发症，包括16次切口相关性并发症以及7次植入物相关性并发症。而Emans等[29]发现，除上述并发症外，有2例患者(n=31)出现肋骨的再融合，而且所有患者的胸廓都出现了致密软组织的疤痕化，甚至胸廓僵直(Chest wall stiffness)。

3 EOS的手术选择策略

以生长棒技术和VEPTR技术为代表的非融合手术治疗技术大大改善了EOS患者的治疗效果，已经取代早期融合手术治疗技术，并在世界范围内广泛使用。但是目前依然缺乏大样本和长随访带来的更高等级的徇证医学证据，而且两者的应用范围也存在较大争议。

两者均设计思想为使用可延长的棒以适应儿童的生长发育，区别在于固定点的不同。White等[30]尝试将VEPTR设备改造，参照Akbania等[14]提出的双侧生长棒技术，用于使用VEPTR技术治疗失败的神经肌肉型EOS患者(n=14，随访时间平均35个月)，Cobb角平均由74°改善到57°，T1～S1平均增加36mm，SAL从0.85增加到0.92，其治疗有效说明VEPTR设备和生长棒设备的本质相同性。将两者相比较可发现，VEPTR技术尤其适用于胸段脊柱侧凸或肋骨融合患者，而生长棒技术对失状位平衡的控制更佳，但是会因为疤痕而增加终期融合术的难度。两者都有一定的并发症发生率，生长棒技术以断棒发生率最高，而VEPTR常发生肋骨钩的移位，生长棒技术会伴有脊柱自发性融合而VEPTR可发生胸廓僵直。

2011 年，胸廓和脊柱畸形研究小组(Chest Wall and Spine Deformity Study Group)对其成员中13名经验丰富的脊柱外科医生进行了意见调查[31]。在调查中给出了13例包含各种类型的EOS病例，13例都同意需要进行手术治疗，76%(0～100%)选择VEPTR，而20%(0～60%)选择生长棒技术，4%(0～25%)选择融合，说明其成员更加倾向于优先选择VEPTR技术，而其次选择生长棒技术，但是调查中提到这可能与他们使用VEPTR技术的经验更加丰富有关。而据同年北美儿童骨科协会(Pediatric Orthopaedic Society of North America，POSNA)对其195名成员的调查[32]，64.1%使用生长棒技术作为常用治疗手段，39.1%使用VEPTR技术作为常用治疗手段；在其给出的病例治疗方案选择上，对于一名进行性加重的70°的胸椎侧凸的5岁儿童，52.9%选择使用生长棒技术而10.1%的人选择使用VEPTR。

以生长棒技术和VEPTR技术为代表的非融合手术治疗手段在过去的几十年中取得了突破性的进展，已取代融合手术治疗成为EOS的首选手术治疗方案。国内外已经有不少研究证明其有效性，但是现在国内外还没有一个严格的手术适应证，每个医生都可能有自己的选择和偏好，而且其并发症发生率也相对较高。用于提高治疗效果和降低并发症发生率新技术的研究，以及对采用非融合手术治疗的EOS患者的周期更长、样本量更大的研究将会成为以后一段时间内EOS治疗的主要工作方向。

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A

1003—6350（2015）22—3349—04

2014-12-02)

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.22.1213

马 泓。E-mail：huyongseawind@163.com