青少年特发性脊柱侧凸矫形器的研究进展

雷宗恒，李其志，程政，姚东，瞿玉兴

(1.南京中医药大学，江苏 南京 210046；2.常州市中医医院，江苏 常州 213003)

青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)是最常见的脊柱侧凸类型，可引起脊柱结构不稳，从而导致局部及全身症状[1-2]，严重影响患者的生活质量和心理健康[3]。AIS的非手术疗法适用于早期确诊、侧凸程度轻、侧凸进展风险小的患者；治疗的目标是在脊柱侧凸的进展期，通过一系列非手术干预措施延缓侧凸进展，甚至纠正一定程度的侧凸，从而避免手术治疗[4]。在众多AIS非手术疗法中，矫形器治疗应用广泛，是目前唯一被认可的能阻止AIS自然进程的非手术疗法。AIS矫形器种类繁多，各有其优缺点及适应证，目前尚无统一的应用标准。本文就AIS矫形器的研究进展进行了综述。

1 AIS矫形器的作用机制

应用矫形器治疗AIS的基本理论依据是Hueter-Volkmann定律，即骨骺在受到压力时会表现为生长抑制，压力降低或受到张力时则表现为生长加速[5]。在矫形器主、被动机制作用下，椎体终板上的应力会重新分布，通过平衡椎体两侧生长速率，促进脊柱正常生长发育至成熟，从而改善畸形或阻止畸形进展[6]。AIS矫形器的主动机制包括椎体生长引导、调整胸腔不对称的呼吸运动、重新排列躯干肌肉；被动机制包括三维组织转移、伸长效应、椎体去旋转[7]。

2 AIS矫形器的适应证

关于AIS矫形器的适应证，暂无统一标准，需根据患者年龄、原发侧凸角度、Risser征、女性患者月经情况、侧凸进展风险等因素综合考虑。从2014年脊柱侧凸研究学会(Scoliosis Research Society，SRS)与脊柱侧凸矫形外科和康复治疗协会(Society on Spinal Orthopedic and Rehabilitation Treatment，SOSORT)确定的AIS矫形器治疗病例纳入标准[8]来看，AIS矫形器最基本的适应证为：年龄≥10岁，Risser征0～2级，Cobb角25°～40°。结合文献[9-10]，以下情况也可应用矫形器进行治疗：①Cobb角≤25°，但侧凸角度增加较快者；②儿童和青少年，Risser征0～3级，但脊柱侧凸进展预期>60%者；③儿童和青少年，Risser征4级，Cobb角>35°者；④脊柱侧凸合并慢性疼痛，佩戴矫形器有缓解作用者；⑤月经未至，或月经已至但不满2年的女性患者。

患者经过规范矫形器治疗，骨骼发育成熟后侧凸未进展至50°时，可以停止矫形器治疗[11]。对于合并胸椎前凸及心肺功能障碍的患者，矫形器治疗可能导致合并症状加重。

3 AIS矫形器的分类

根据解剖特征可分为颈胸腰骶矫形器(cervico-thoracic-lumbo-sacral orthosis，CTLSO)和胸腰骶矫形器(thoraco-lumbar-sacral orthosis，TLSO)。CTLSO 适用于顶椎在T7以上的侧凸，TLSO适用于顶椎在T7以下的侧凸。

根据矫形原理可分为主动型、被动型及主、被动结合型矫形器[12]。主动型矫形器预留了部分空间，使得肌肉、脊柱存在一定主动活动范围；被动型矫形器是全接触式矫形器，脊柱主要被推挤矫形，脊柱位置固定；主、被动结合型矫形器，如Chêneau矫形器是通过主动和被动矫正机制联合起作用。

根据使用时间可分为全天型、夜用型及部分时间型矫形器。全天型每天佩戴时间>18 h；夜用型每天佩戴时间<10 h或仅夜间睡眠佩戴；部分时间型每天佩戴时间10～18 h。

此外，根据材料刚性可分为硬性矫形器和软性矫形器；根据是否对称可分为对称矫形器和非对称矫形器；根据制作方式可分为预制矫形器和定制矫形器。

目前的研究认为，矫形器类型可影响治疗效果，需依据个体情况选择合适类型的矫形器；在治疗过程中根据患者侧凸类型及程度的改变，需考虑及时更换更加合适的矫形器[13-14]。

4 临床常用的AIS矫形器

4.1 Milwaukee矫形器该矫形器为典型的CTLSO，适用于顶椎在T7以上的颈胸段侧凸[15]。Milwaukee矫形器主要由骨盆带和颈环组成，通过矫形器前后金属杆连接。颈环对下颌和枕部形成支撑、固定，维持头部位置；金属杆通过骨盆模块与颈环对脊柱中轴产生纵向牵引；矫形器侧垫对侧凸椎体产生斜向上的矫正力[16]。在被动矫正的同时，预留部分空间使患者自身的活动产生一定的主动矫正力。

Etemadifar等[17]认为，Milwaukee矫形器对于骨骼肌的作用会随着患者年龄增加而减弱。此外，Milwaukee矫形器还存在体积大、结构复杂、舒适性差等问题。这些因素大大影响了患者的依从性和治疗效果[18]，因此Milwaukee矫形器已逐渐被TLSO替代。但由于其矫正效果较为稳定，对于存在严重骨盆倾斜或非典型脊柱畸形的患者依然可以选用。

4.2 Lyon矫形器该矫形器属于可调节TLSO，可用于胸椎、腰椎及胸腰椎侧凸。使用传统Lyon矫形器时，先用石膏固定一段时间以拉伸患者躯干深部软组织，然后用定制的Lyon矫形器来维持矫形状态[11,19]。Lyon矫形器利用三点力矫正脊柱冠状面上的侧凸畸形，通过侧垫改善胸椎旋转，利用屈曲的支撑金属条维持胸椎后凸、腰椎前凸[20]。Lyon矫形器的主要适用人群为11～13岁、Cobb角≥20°、处于快速生长发育期的患者，处于缓慢生长阶段、Cobb角≥30°的患者也可使用。Lyon矫形器能够部分拆卸、调节，可随着患者身体发育、侧凸畸形改变进行适时调整，而不用替换整个矫形器。Aulisa等[20]对69例Risser征0～2级、全天佩戴Lyon矫形器的胸椎侧凸患者进行了2年的随访观察，结果85.5%的患者侧凸角度减小、13%的患者侧凸角度无变化、1.5%的患者侧凸角度增大。

Lyon矫形器在应用中不断改进，在其基础上结合计算机辅助设计/制造技术制作的ART(asymmetrical rigid torsion brace)，可对骨盆和脊柱的冠状面、矢状面畸形进行精确过度矫正，还可对脊柱进行反旋转治疗。De Mauroy等[21]的研究显示，ART使用后的即刻和长期矫正效果都优于传统Lyon矫形器。

4.3 Chêneau矫形器该矫形器在临床应用广泛，通过主、被动矫正机制共同起作用。在矫正冠状面侧凸畸形的同时，可在水平面上纠正椎体旋转畸形，同时保持脊柱矢状面上的生理曲度，并能利用腹托提高腹腔内压对脊柱产生纵向牵引力[22]。Chêneau矫形器可对胸腰段的双曲线和三曲线畸形进行三维矫正[23]。Zaborowska-Sapeta等[24]使用Chêneau矫形器对79例Cobb角20°～45°的AIS患者治疗后，48.1%的患者脊柱侧凸进展被控制。

目前，Chêneau矫形器已出现许多改良类型，如RSC(Rigo-System-Chêneau)矫形器、WCR(Wood-Chêneau-Rigo)矫形器、GBW(Gensingen-Brace-Weiss)矫形器等[25]。

4.4 Boston矫形器该矫形器主要适用于顶椎在T8～L2的AIS[26]。Boston矫形器在侧凸水平肋骨偏后的位置放置压力垫，可向对侧、向前推挤侧凸椎体；凹侧设有窗口，可透气，同时为主动活动提供空间。目前，临床中采用的Boston矫形器多利用计算机辅助设计/制造技术进行个性化定制。Lange等[27]对109例使用Boston矫形器治疗的AIS患者进行了长达12年的随访，发现大部分患者对疗效较为满意。Karimi等[26]分析了18篇有关Boston矫形器治疗AIS的文献，结果显示AIS患者每天佩戴该矫形器18 h以上，可有效控制侧凸进展。Boston矫形器的缺点在于，开口在背侧，患者穿脱不便，而且对Cobb角较大的胸椎侧凸患者矫正效果欠佳。

4.5 Charleston矫形器和Providence矫形器全天型AIS矫形器每天需佩戴18～23 h，导致患者依从性较差。为此，研究者们设计出了夜用型矫形器。夜用型矫形器一般仅在夜间佩戴8～10 h，对患者日常生活影响较小，患者的依从性更高，但其矫形效果相对不显著，多用于轻中度的单弯型脊柱侧凸。Charleston矫形器和Providence矫形器是目前常用的2种夜用型AIS矫形器，二者均属被动型、硬性、TLSO。

Charleston矫形器常用于Cobb角20°～35°、下背部的C形侧凸。矫形器制作时患者处于过度矫正状态，使矫形器对凹侧软组织有更强的牵拉效果，同时可减少凹侧椎体所受压力。Wiemann等[28]研究发现，对于Risser征0级的轻、中度AIS患者，相对于单纯的观察随访，佩戴Charleston矫形器可有效降低患者侧凸进展至佩戴全天型矫形器的概率。Lee等[29]使用Charleston矫形器治疗95例AIS患者，仅15.8%的患者侧凸进展>5°，同时结果显示侧凸角度越大、治疗有效率越低，下段脊柱侧凸的治疗有效率高于上段脊柱侧凸。

Providence矫形器的制作需结合计算机辅助设计/制造技术，制作时患者躯体处于自然状态，因此患者的耐受性更好。该矫形器对Cobb角20°～35°的腰段、胸腰段脊柱侧凸疗效较好[30]。Ohrt-Nissen等[31]使用Providence矫形器治疗63例AIS患者，患者平均年龄13.3岁、平均Cobb角34°，患者骨骼发育成熟时，43%的患者侧凸有影像学进展、27%需要手术治疗、2年随访时手术率为37%。Sattout等[32]研究发现，Providence矫形器对脊柱冠状面侧凸的矫正只起辅助作用，其矫正力大部分来自于患者仰卧体位本身产生的矫正力；同时作者还发现，该矫形器产生的弯矩可使生长板上的压力重新分布，从而纠正椎体的不对称生长。

4.6 SpineCor矫形器软性矫形器治疗AIS主要基于姿势再塑理论，而不是传统硬矫形器的三点力生物力学原理。SpineCor矫形器是软性矫形器的代表，主要由固定于双髋的骨盆基座和配合固定脊柱的弹力带组成。该矫形器舒适度高、隐蔽性好、可调节张力，适合轻度AIS患者(Cobb角≤15°)全天佩戴[16]。SpineCor矫形器治疗AIS时常配合脊柱运动疗法来提高疗效。

对于软性矫形器的疗效，临床中一直存在争议。Coillard等[33]在长达5年的随访研究中发现，SpineCor矫形器能够有效控制早期AIS患者的侧凸进展，且疗效可维持较长时间。而Guo等[23]的研究发现，采用SpineCor矫形器治疗的AIS患者的侧凸角度进展率明显高于采用硬性矫形器治疗的患者；采用SpineCor矫形器治疗失败的患者改用硬性矫形器治疗后，侧凸进展大部分得到了有效控制。Gutman等[34]对比了佩戴SpineCor矫形器与Boston矫形器治疗的AIS患者的侧凸进展率，结果SpineCor组的进展率为76%、Boston组的进展率为55%；同时，作者认为佩戴SpineCor矫形器可能会增加侧凸进展和发展至手术治疗的风险。

4.7 Sforzesco矫形器该矫形器属对称、硬性、全天型、TLSO，主要由髋部的基座及上部可拆卸、调节模块组成，其后部中间有垂直可调节的铝杆连接。通过可调节金属杆，可对脊柱产生上下的牵引力，形成三维牵伸效应，同时可以保持胸、腰椎在矢状面上的生理曲度。该矫形器遵循现代矫形器“SPoRT”理念，即对称(symmetric)、以患者为中心(patient-oriented)、硬性(rigid)、三维(three-dimentional)；“SPoRT”理念倡导矫形器的有效性和可接受性原则，即在保证疗效的同时，考虑矫形器的舒适性、隐蔽性及活动度。由于遵循“SPoRT”理念及具有的三维伸长效应，Sforzesco矫形器适用的侧凸类型广泛，严重的胸腰椎侧凸和颈椎侧凸都可选用。

Negrini等[35]研究发现，Sforzesco矫形器的矫正效果明显优于Lyon矫形器，并且在改善脊柱矢状面生理曲度方面也有显著效果。Donzelli等[36]利用EOS三维X线成像系统对16例佩戴Sforzesco矫形器的女性患者进行分析，结果表明该矫形器主要影响脊柱中轴，可明显减少腰椎前凸，并保持这种效果，从而保持脊柱和骨盆矢状面的平衡。

5 小 结

临床常用的AIS矫形器种类较多，各有优缺点和适应证，给临床选择增加了困难。AIS矫形器的研究、改良及使用尚需依赖生物力学、计算机技术、3D打印技术、互联网技术等的进步和协作。自Weiss等[37]研究应用3D打印技术制作脊柱侧凸矫形器后，国内外许多学者先后应用计算机辅助技术结合3D打印制作出轻便、美观的矫形器。在AIS矫形器应用过程中，矫形器疗效评价、患者依从性、综合治疗方案的选择以及矫形器治疗过程管理等问题逐渐受到重视。SRS与SOSORT共同修订的AIS矫形器治疗有效性评价标准，可以为矫形器治疗提供良好的指导，也有助于不同矫形器研究结果间的比较[38-39]。患者依从性往往需要通过监测矫形器压力、温度及佩戴时间等指标进行评价。矫形器治疗管理是一个长期而困难的过程，既需要家属对患儿的长期监督，也需要医护团队在治疗过程中对患儿的定期随访和心理疏导等。