以胸弯为主的青少年特发性脊柱侧凸对肺功能的影响研究

徐涛 王欢 方煌

脊柱侧凸是一种复杂的脊柱三维结构畸形疾病，其中青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是最为常见的一种，好发于10 岁以上儿童［1］。根据脊柱侧凸研究会的定义，AIS的诊断标准是Cobb角≥10°，并伴有椎体旋转［2］。脊柱侧凸对病人有很大的影响，除了会导致背部疼痛、生活质量下降以及心理、美容问题外，严重的胸椎侧凸与心肺功能下降也有显著关系［3］。因此，我们回顾性分析了2018年10月至2019年11月在我院确诊并治疗的31例AIS病人的临床资料，通过分析脊柱、非脊柱因素与肺功能的关系，以确定导致肺功能障碍的主要因素。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

纳入标准：①临床诊断为AIS；②术前站立位全脊柱正侧位X 线片等影像学资料完整；③术前肺功能检查等相关资料完整。

排除标准：①术前存在呼吸道感染现象；②主弯是腰弯或胸腰弯；③有心胸手术病史。

二、资料收集及观察指标

（一）一般资料

收集病人的性别、年龄、身体质量指数（body mass index，BMI）等一般资料。

（二）影像学资料

收集病人站立位条件下的全脊柱正侧位X 线片，Cobb角、顶椎位置、胸弯累及椎体数目和椎体旋转评估均由所在治疗小组的同一名副主任医师测量并记录。其中，椎体旋转用Nash-Moe 分级来评估，胸弯累及椎体数目是指胸弯上下端椎间所包含的椎体数目，胸弯顶锥是指偏离C7铅垂线最远的椎体。

（三）肺功能测定

病人术前均常规进行了肺功能测定，由呼吸病学研究室的同一位技术员完成测量并记录。肺功能包括四个参数：用力肺活量（FVC）、用力肺活量占预测值的百分比（FVC%pred）、第1 秒用力呼气容积（FEV1）、第1 秒用力呼气容积占预测值的百分比（FEV1%pred）。

三、统计学分析

所有数据使用IBM SPSS Statistics 25.0（IBM 公司，美国）分析，对于符合正态分布的计量资料用均数±标准差（±s）表示。通过Pearson 相关系数分析肺功能参数与年龄、BMI、Cobb角、顶椎位置、椎体旋转程度、胸弯累及椎体数目的相关性；采用单因素方差分析比较不同程度脊柱畸形对肺功能的影响，以P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、一般资料

共纳入31 例病人，其中，女24 例（77.4%），男7 例（22.6%）；年龄为（15.81±4.51）岁（10～27 岁）。BMI 为（18.11±2.32）kg/m2（14.2～23.9 kg/m2）。Cobb角为51.52°±18.38°（27°～107°）。术前平均FEV1%pred 为83.19%±13.72%（45%～109%），FVC%pred 为86.04%±12.78%（46%～102%）。

二、相关性分析

肺功能参数与BMI、年龄及影像学参数的相关性如表1 所示。FEV1%pred 与Cobb 角（P=0.001）、Nash-Moe 椎体旋转评级（P=0.005）和胸弯累及椎体数目（P=0.001）呈负相关，相关系数r 分别为-0.55、-0.49、-0.65，与年龄、BMI 和顶椎位置无相关性（P均＞0.05）。FVC%pred 与Cobb 角（P=0.021）、Nash-Moe 椎体旋转评级（P=0.032）和胸弯累及椎体数目（P=0.005）呈负相关，相关系数r 分别为-0.41、-0.39、-0.50；FVC%pred 与BMI 呈正相关（r=0.44，P=0.013）。FVC%pred 与年龄和顶椎位置无相关性（P均＞0.05）。

三、不同程度脊柱畸形对肺功能的影响

9例病人胸弯累及9个椎体，11例病人胸弯累及8 个椎体，11 例病人胸弯累及7 个椎体；胸弯累及9 个椎体的病人的FEV1%pred 和FVC%pred 均为 最低，累及7个椎体的病人的FEV1%pred和FVC%pred均为最高，差异均有统计学意义（F=9.806，P=0.001；F=5.439，P=0.010；表2）。

表1 肺功能参数与各项一般资料及影像学指标的相关性分析

2 例病人的Nash-Moe 分级为3 级，13 例2 级，12 例1 级，4 例0 级；随着Nash-Moe 分级的升高，FEV1%pred 逐步下降，组间比较，差异有统计学意义（F=3.479，P=0.030）。但是各组间的FVC%pred 值比较，差异无统计学意义（F=2.400，P=0.090；表3）。

不同顶椎位置病人的肺功能参数比较，差异无统计学意义（P均＞0.05，表4）。

讨 论

脊柱侧凸进行性加重通常伴随肺功能的下降，胸椎的旋转、弯曲和肋骨融合可引起胸廓畸形。胸椎的旋转弯曲导致胸廓对肺实质的挤压，进而引起肺体积和顺应性的下降，严重的胸廓扭曲畸形会导致限制性通气功能障碍［4］。这些改变可能会引起肺泡通气不足、高碳酸血症和低氧血症。由于低氧血症和血管阻力增加，肺动脉高压随之而来，导致肺心病和右心衰［5-6］。

AIS 是青少年中最常见的脊柱畸形，患病率为0.47%～5.20%［7］。AIS 在女性中更为常见，畸形严重程度也显著高于男性，并且男女比例随着年龄的增长而增加［8］。其中，胸弯最为常见（48%），其次是胸腰弯（40%），双弯较少见（9%）［9］。在本研究纳入的病例中，女性占77.4%，男性占22.6%，Cobb 角为51.52°±18.38°（27°～107°），男女比例符合流行病学研究结果。有研究表明，肺泡数量在5～8 岁时已经达到成人水平，之后仅出现肺泡大小和表面积的改变［10］。出生后肺功能出现改变的时间和增加的幅度都有较大的个体差异［11］。在本研究中，AIS 病人的肺功能与年龄没有相关性。Xu 等［12］认为BMI 是反映肺功能的重要指标，AIS 病人的低BMI 值与肺功能障碍之间呈中度相关。但在本次研究中，BMI 只与FVC%pred 呈正相关，与FEV1%pred无相关性，这可能与本研究样本量少有关，课题组将进一步增加样本量来验证其相关性。

肺功能受胸弯的严重程度、胸弯累及椎体数目、椎体旋转程度影响，这三个因素与肺功能障碍的风险增加有关；有研究显示胸弯顶椎越靠近头侧对肺功能的影响越大［13］。但是在当前研究中，胸弯顶椎位置与肺功能之间无相关性，不同顶椎病人之间的肺功能差异也无统计学意义（P＞0.05）。

脊柱畸形主要通过影响肺实质体积和顺应性来降低肺活量。有研究表明AIS病人术前出现肺功能障碍，与冠状面和矢状面畸形的严重程度显著相关［14］。Aaro 等［15］评估了33 例AIS 病人的胸部CT 图像，冠状面畸形比矢状面畸形更易造成肺体积减小，且对肺功能的影响更大。

Vitale 等［16］发现胸弯Cobb 角与FEV1呈负相关，与FVC 呈显著负相关。胸弯Cobb 角较大的病人测得的FEV1和FVC 均较低。本研究显示Cobb 角与FEV1%pred 呈显著负相关（r=-0.55，P=0.001），与FVC%pred呈负相关（r=-0.41，P=0.021）。目前的研究认为，除了胸椎侧凸外，胸腰椎侧凸也能够对胸腔产生扭曲作用，并影响膈肌的功能，从而影响肺功能［4］。

AIS 通过多种方式影响肺功能，除了减少肺实质的体积和顺应性外，椎体的旋转会导致胸廓的不对称畸形。畸形的胸廓增加了胸壁的僵硬度，降低了呼吸肌的肌力，增加了膈肌的运动障碍［15］。因此，在病人身上观察到的呼吸功能障碍本质上是限制性的。这些变化在5岁前的早发性脊柱侧凸和有肋骨融合的先天性脊柱侧凸中更为明显［5］。本研究中随着Nash-Moe 分级的提高，病人的FEV1显著降低；但是Nash-Moe 分级不同病人的FVC 的差异无统计学意义，这可能与样本量少有关。另外胸弯累及椎体数目是肺功能障碍的重要预测因子，两者之间呈显著相关性（P＜0.05）。根据相关系数大小，累及椎体数目对肺功能的影响最大，这可能与胸廓整体的三维结构改变，压缩了肺实质有关。

表2 累及不同椎体数目病人的肺功能参数比较（±s，%）

表2 累及不同椎体数目病人的肺功能参数比较（±s，%）

指标FEV1%pred FVC%pred胸弯累及7个椎体（11例）92.78±8.29 92.76±7.65胸弯累及8个椎体（11例）83.47±10.83 87.29±12.51胸弯累及9个椎体（9例）71.11±13.51 76.29±13.12 F值9.806 5.439 P值0.001 0.010

表3 不同椎体旋转程度病人的肺功能参数比较（±s，%）

表3 不同椎体旋转程度病人的肺功能参数比较（±s，%）

指标FEV1%pred FVC%pred Nash-Moe 0级（4例）90.25±5.65 88.98±5.80 Nash-Moe 1级（12例）89.20±11.65 91.45±8.77 Nash-Moe 2级（13例）78.15±14.08 82.54±13.85 Nash-Moe 3级（2例）65.70±10.32 70.45±24.82 F值3.479 2.400 P值0.030 0.090

表4 不同顶椎位置病人的肺功能参数比较（±s，%）

表4 不同顶椎位置病人的肺功能参数比较（±s，%）

指标FEV1%pred FVC%pred T6（2例）94.75±3.18 89.75±17.32 T7（2例）103.00±8.49 98.10±4.38 T8（15例）78.40±16.02 82.10±15.63 T9（10例）83.50±7.82 88.76±7.61 T10（2例）86.15±2.47 86.20±3.11 F值2.173 0.951 P值0.100 0.450

综上所述，Cobb角和受累椎体数目是肺功能障碍的重要预测因子，随着脊柱侧凸的进展，可能会出现肺功能障碍，因此肺功能检测对病人术前评估具有重要意义。脊柱畸形引起肺功能障碍仍然是AIS手术治疗的适应证，当保守治疗无效时可以通过手术矫正来控制。