重度退变性腰椎侧凸患者下肢功能：一项三维步态动态分析

石广林 郄淑燕 王寒明 谭建

退变性腰椎侧凸 ( degenerative lumbar scoliosis，DLS ) 是一类累及肌肉骨骼系统及人体生物力学改变的复杂性疾患。随着全球步入老龄化，肌肉骨骼系统疾患结构改变，DLS 患病率逐年增高，65 岁以上人群的患病率最高达 68%。此类疾患脊柱严重退变，机体为保持站立位行走启动脊柱 - 骨盆 - 下肢关节代偿机制，尤其是重度退变患者，骨盆重度后倾 [ 骨盆倾斜 ( pelvic tilt，PT ) ≥ 25° ]，严重影响患者生活质量。因此，熟悉 DLS 患者下肢功能状态对此类人群诊疗及康复至关重要。

近年随着双平面扫描全身立体放射摄影术 EOS系统用于临床，医师对脊柱畸形患者影像学有了深入了解，但仅限于静止状态下的研究。Yagi 等通过对成人型脊柱畸形患者步态研究发现，静态下人体重心位置与动态下重心位置有显著差异。本研究纳入 2016 年 12 月至 2019 年 12 月于我院就诊的65 例 DLS 患者，利用三维步态分析系统记录分析其步态特点，进一步深入了解此类疾患生物力学动态变化及下肢功能状态，为临床医师及康复师提供理论基础，报道如下。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1.纳入标准：( 1 ) 年龄 ≥ 45 岁者；( 2 ) 资料完整者；( 3 ) 经脊柱外科医师确诊，即影像学诊断标准至少满足下列之一者：a.冠状面侧凸 Cobb’s 角 ≥20°；b.矢状面平衡 ( sagittal vertical axis，SVA ) ≥5 cm；c.PT ≥ 25°。

2.排除标准： ( 1 ) 既往有脊柱外伤史者； ( 2 )脊柱手术史者； ( 3 ) 脊柱肿瘤病史者； ( 4 ) 脊柱结核等特异性感染史者； ( 5 ) 强直性脊柱炎者。

二、一般资料

本组共纳入 65 例，其中男 13 例，女 52 例。年龄 45～79 岁，平均 ( 65.47±7.59 ) 岁。所有患者经脊柱外科医师确诊为 DLS。其中伴有高血压、糖尿病、肺疾病、心脏疾病等基础性疾病的患者占 52.3% ( 34 / 65 )，吸烟史 21.5% ( 14 / 65 )。脊柱冠状位侧凸方向比 42∶23 ( 左∶右 )，侧弯顶椎分布：L2 例，L10 例，L13 例，L33 例，L7 例。按 PT ≥ 25° 标准，将患者分为重度组 ( 观察组，= 33 ) 和轻中度组 ( 对照组，= 32 )。本研究通过首都医科大学附属北京康复医院伦理委员会审核。

三、实验仪器与测试过程

利用三维步态分析系统 ( VICON，Oxford，UK )对所有研究对象行走过程中的运动参数采集。该系统包括硬件 ( 12 个摄像机、多个标记点 ) 及软件 ( 运动组件 )。

试验过程中所有患者着薄上衣、下身穿紧身短裤。由同一操作者对受试者进行培训、指导。受试者佩戴反射标记，依次置于双侧髂前上棘、髂后上棘、大转子突起、股骨外上髁、腓骨小头、外踝、跟骨结节、第一、二跖骨趾璞。每个受试者记录10 个步态周期。

四、DLS 患者生活质量评分

本研究采集了所有研究对象的生活质量评分( healthy related quality of life，HRQOL )，包括疼痛视觉模拟评分 ( visual analogue score，VAS )、Oswestry功能障碍指数 ( oswestry disability index，ODI ) 及简述健康状况调查问卷 ( short-form 36，SF-36 ) 评分，并将 SF-36 分为躯体功能评分 ( physical component summary，PCS ) 和精神评分 ( mental component summary，MCS )。

五、数据记录与统计学处理

结 果

一、两组一般情况比较

两组患者年龄、性别比、BMI 及基础疾病患病率差异均无统计学意义 (＞ 0.05 ) ( 表1 )。

表1 两组患者一般情况比较Tab.1 Comparison of basic characteristics of two groups

二、运动学参数

观察组的步长 (＜ 0.001 )、跨步长 (＜ 0.001 )、髋关节活动度 (= 0.001 ) 及膝关节活动范围 (=0.001 ) 均显著小于对照组，但步频显著快于对照组(= 0.013 )。此外，观察组患者第一个步态周期与最后一个步态周期相比，步长 (= 0.01 )、步频(= 0.003 )、跨步长 (= 0.013 )、髋关节活动度(= 0.019 ) 及膝关节活动范围 (= 0.04 ) 差异均有统计学意义 ( 表2、3 )。

表2 两组患者运动参数比较 (±s)Tab.2 Comparison of kinematic parameters between the two groups(±s)

三、生活质量评分对照

观察组的腰背部疼痛 VAS 评分 (= 0.012 )、ODI 评分 (= 0.027 )、PCS (= 0.019 )；MCS (＜0.001 ) 都差于对照组。但两组患者下肢放射痛 VAS评分 (= 0.787 ) 差异无统计学意义 ( 表4 )。

表4 两组患者生活质量评分对照Tab.4 Comparison of quality-of-life scores between the two groups

讨 论

DLS 是中老年人群高发性疾病。由于此类疾病患者年龄大，且疾病累及肌肉骨骼系统、神经系统及人体生物力学等多个方面，因此，相关诊疗较复杂，至今尚无统一定论。尽管保守治疗仍是DLS 患者首选治疗方式，但既往研究报道手术疗效优于非手术方式。关于此类患者脊柱 - 骨盆序列特点已有诸多报道，但此类研究对象都处于静止状态，对于脊柱 - 骨盆 - 下肢整体代偿机制认识有限。重度退变的 DLS 患者常伴髋关节后伸、膝关节屈曲畸形，对于此类患者的诊疗，熟悉其下肢动态功能尤为重要。

三维步态系统具有全面、精确、客观等特点。因此，笔者利用三维步态系统完成了本研究，成功记录了所有 DLS 患者逐个运动学参数及行走过程中的变化特点。此外，根据既往研究规定 PT ≥ 25°为重度退变患者，其余为轻中度患者，两组患者相关参数对照分析。

一、轻中度与重度 DLS 患者运动参数对照

DLS 患者退变因素及机体代偿因素引发脊柱 - 骨盆 - 下肢一系列改变，始动因素多为腰前凸减小、胸椎平背畸形、骨盆前倾减小、逐渐变为后倾，从而导致髋、膝关节病理改变，出现各运动参数改变。重度退变患者由于骨盆的前倾极度减小甚至后倾，髋臼前倾角显著增加，髋关节过伸，患者为保持直立位只能屈曲膝关节代偿，从而严重影响了患者下肢功能。本研究显示重度退变患者髋膝关节屈伸度、步频、步长及跨步长均明显低于对照组患者，说明重度患者由于严重失平衡，不得不减慢行走维持机体直立位行走。有研究报道，患者借助手杖后步态有显著改善。

表3 观察组患者第一个和最后一个步态周期相关参数比较 ( n =33，±s)Tab.3 The first and last gait parameters of the observation group( n = 33, x- ± s )

二、观察组患者试验开始与结束时步态对照

DLS 患者整体失平衡，机体处于过度“耗能”状态，加上老年人核心肌群对机体活动影响，随着行走距离增加，髋膝关节屈伸度减小，步长减少、步频减慢。本研究发现重度 DLS 患者第一个步态周期的运动学参数明显优于最后一个步态周期，验证了上述观点。因此，对于重度 DLS 患者诊疗及康复，更应该加强对其椎旁肌的保护。

三、轻重度与重度患者生活质量评分对照

DLS 患者生活质量低下，临床工作中常用HRQOL 评估，且既往研究也证实了影像学参数与HRQOL 之间的相关性。本研究中重度退变患者躯体功能 ( ODI 评分及 PCS ) 明显低于对照组，且此类患者遭受了更严重的精神问题 ( MCS，＜ 0.001 )。主观疼痛感受方面，重度退变患者有更强烈的腰背痛感 ( LBP，= 0.012 )，而下肢放射痛两组几乎无区别，且评分上看似乎患者下腰痛更严重，可能与DLS 患者多伴有腰椎管狭窄症而非腰椎间盘突出症有关。

总之，DLS 患者病程中因退变 - 代偿因素导致脊柱 - 骨盆 - 下肢发生一系列病理变化，从而导致其步态发生改变。本研究结果显示，重度 DLS 患者所有运动学参数均有下降：步频减慢、步长及跨步长均减小，且生活质量低下，遭受了更大的精神压力。因此，对于此类人群，在没有手术禁忌证前提下，建议行长节段固定融合术纠正其整体失平衡状态，术后康复患者加强核心肌群锻炼，增加腰背肌力量，增强机体协调能力。

本研究在一定程度上揭示了重度 DLS 患者下肢功能状态，但由于此类疾患的复杂性，仅对其步态监测远远不够，需要大量研究进一步完善上述结果。此外，所有研究对象均来自单一中心，存有选择偏倚。

综上所述，重度 DLS 患者存在下肢活动功能异常，表现为步频、步长、跨步长及髋膝关节屈伸度均较轻中度 DLS 患者下降；重度患者活动过程中运动参数迅速减小。此外，此类患者生活质量显著低下且遭受巨大精神压力。