青少年脊柱侧弯流行病学调查现状

张 浩，张 宁，陈宣银，周 扬，王 恒，黄山虎，刘家明

(南昌大学a.第一附属医院骨科；b.第四临床医学院；c.第一附属医院影像中心；d.第一附属医院脊柱脊髓研究所，南昌 330006)

脊柱侧弯是由脊柱两侧受力不均匀引起的一个或多个节段向一侧弯曲或伴有椎体旋转的一种脊柱三维畸形，其主要诊断标准为：患者脊柱发生侧方弯曲并且正位X线片Cobb角大于10°。脊柱侧弯可分为先天性脊柱侧弯、特发性脊柱侧弯和神经肌肉性脊柱侧弯等，其中特发性脊柱侧弯最为常见(约占80%)。青少年是脊柱侧弯发病的主要群体[1]，大多患者发病于其骨骼成熟之前。青少年脊柱侧弯会影响患者的外形和心肺功能，且侧弯程度会随着生长发育不断变化，严重时甚至导致脊髓受压和肢体瘫痪，是不容忽视的社会健康问题。

传统观点认为，对青少年脊柱侧弯的早期筛查和干预有助于抑制肌肉骨骼系统的进行性变化，对控制疾病进展以及防治并发症具有重要的意义，结合通过流行病学调查手段还可分析病因与发病机制[2]。但随着相关研究不断进展，多个国家对脊柱侧弯筛查工作的必要性提出了质疑。有研究[3]指出，早期筛查工作会导致较高的放射科转诊率。但美国预防服务工作组(USPSTF)没有找到足够的证据来评估对10～18岁青少年进行脊柱侧弯筛查的利与弊[4]。

本文对国内外青少年脊柱侧弯的筛查方法和实施情况进行综述，总结青少年脊柱侧弯早期筛查工作的现状，以期为筛查决策提供参考。

1 青少年脊柱侧弯的筛查方法

1.1 传统筛查方法

自20世纪80年代脊柱侧弯筛查开展以来，国内外使用的传统筛查方法主要有：体格检查、Adams前屈实验配合脊柱侧弯仪、Moire测量法以及X线放射学检查[5-7]。体格检查是指观察受检者肩部、背部和臀部的对称情况以及体态是否正常；Adams前屈实验则指导受检者腰背部裸露，身体直立，双脚并拢，双腿伸直，然后身体向前屈曲90°，上肢自然下垂，双手合拢置于双膝间，颈部放松并自然垂头，此时观察背部形态是否对称，并从胸椎到腰椎依次用脊柱测量仪检查背部脊柱两侧是否等高，若读数<5°则排除脊柱侧弯，反之即确定为脊柱侧弯；Moire测量法基于光学原理通过交替的透明和深色条纹创建出受检者背部的三维轮廓，通过成像中的条纹分析脊柱的对称性与形态。X线放射学检查即拍摄脊柱正位X线片，通过测量脊柱弯曲部位的Cobb角来评价脊柱侧弯程度。

1.2 新型筛查方法

上述传统筛查方法均存在弊端：体格检查和Adams前屈实验配合脊柱侧弯仪的方法误差较大，易受检查者的主观影响[8]；Moire测量法的敏感性和特异性较低，且在确定表面躯干旋转临界值方面较为困难[9]；X线检查时需使受检者暴露于辐射，对青少年的生长发育有不良影响，存在诱发癌症的风险[10]，并且检查者对Cobb角的测量仍存在主观性。

因此，此前青少年脊柱侧弯筛查工作的认可度和执行度不高，未取得理想的筛查效果。但随着科技水平不断发展，多种安全便捷且具有高灵敏度和准确度的新型筛查方法进入大众视野。

1.2.1 新型非放射摄影测量法

利用2D摄影测量技术来辅助检测受检者的脊柱形状以及弯曲程度，既提高了前期筛查的准确性，又减少了筛查和随访过程中不必要的辐射暴露。LEAL等[11]提出了一种基于图形设计软件的新型摄影测量法，通过软件对受检者的2D摄影图像进行背部空间分析，得出脊柱弯曲的角度，并与放射学检查结果进行对比，发现该方法具有较高的灵敏度(94.4%)、特异度(86.7%)和准确率(89%)。AROEIRA等[12]研究了一种基于计算机视觉技术的非电离2D测量方法，用于显示全身的姿势体态和测量脊柱偏斜角度，该方法测得的曲线值与通过X线Cobb角法测得的结果十分相近。KWOK等[13]则使用红外热成像来分析受检者的背部红外图像，根据两侧肌肉群的温度分布以及对称性来量化其背部表面形貌，其脊椎旁肌肉的温度分布异常可反映脊柱的异常形态。

上述新型摄影测量方法具有无电离辐射、仪器携带方便和实施便捷等优点，是脊柱侧弯筛查的有效辅助工具，但因成本较高且技术尚未成熟，尚无法完全替代放射学手段成为测量金标准。

1.2.2 新型影像学测量法

除了X线，影像学测量手段还有MRI、超声和CT等。因X线的放射性较高，其他影像学方法也被尝试用于青少年脊柱侧弯的筛查。DE OLIVEIRA等[14]评估了使用MRI对病史不显著的青少年脊柱侧弯患者进行筛查的有效性，结果显示MRI具有检出早期无症状患者的能力，并且相较于传统检测方法更加敏感，并提出通过计算诊断所需数量(NND)和误诊所需数量(NNM)来评价MRI的有效性，以判断患者是否需要进行额外的影像学检查。PANG等[15]证实了无辐射超声对于脊柱侧弯程度的评估是有效的，并对超声检查后需要转诊X线检查的阈值进行了研究，发现超声在预测X线转诊方面的敏感性和特异性分别为92.3%和51.6%，阳性和阴性预测值分别为29.0%和96.9%，可使大部分受检者避免不必要的X线辐射暴露。WU等[16]验证了CT扫描用于脊柱侧弯最大曲率测定的可靠性，并提出技术的进步会使CT扫描的辐射剂量进一步减少，从而使之更广泛地应用于脊柱侧弯的筛查。

1.2.3 计算机技术辅助测量法

高速发展的计算机技术与传统技术结合后，产生了现代化的新型技术，带动了各个领域的进步和发展。借助计算机技术，脊柱侧弯筛查也出现了新的方法。YANG等[17]开发了一种可以识别背部图像的深度学习算法(DLA)，通过基于图像识别技术的智能算法来筛查脊柱侧弯并评价侧弯的严重程度，其准确性和可靠性甚至优于人类专家，并且具有无放射危害、使用便捷和诊断迅速等优点。KOKABU等[18]创建了一种与3D深度传感器相结合的三维测量系统，主要通过3D深度传感器获得受检者的背部成像，之后将数据上传至测量系统进行分析，以判断受检者是否有必要接受进一步的X线放射学检查，相较于传统方法，该方法更加客观且成本较低，可保证筛查的准确性。

计算机技术不仅可以作为新型的早期筛查手段，也可以作为传统方法的补充。有研究[19]发现，利用计算机图像理解系统来分析受检者的X线照片，可避免手动测量和肉眼观察带来的主观误差，显著提高筛查效率。

1.2.4 其他新型方法

目前，青少年脊柱侧弯的筛查除了常用的影像学、摄影学和计算机辅助方法外，还有一些其他的方法与理论。PINO ALMERO等[20]提出了3个结构光投影图像中的地形变量：水平面畸形指数(DHOPI)、后躯干对称指数(POTSI)和柱状轮廓(PC)，以此在3个空间平面上量化脊柱侧凸患者背部的不对称性，并制定了脊柱侧凸联合地形筛查标准和可靠的评价参数。YAN等[21]基于逻辑回归方法建立了青少年脊柱侧弯预测模型，与以往的预测模型相比具有更高的预测准确性，有效降低了筛查过程中的假阳性率，而且不需要进行额外的数据收集，提高了筛查效率。MAINARD SIMARD等[22]论述了3D建模方法在评估脊柱侧弯中的可行性，三维模型可以直观地分析脊柱形态，从多方向多角度进行观察，能够保证检查的准确度并及时发现疾病进展的迹象。JIMBO等[23]发明了一种移动设备与手持滚轮相结合的新型装置，通过特殊的算法软件来读取受检者背部两侧的倾斜角，得出左右最大倾角与躯干倾角之间的相关系数，此项新参数与传统方法测得的躯干倾角相比具有更高的灵敏度、特异度以及与Cobb角的相关度。

2 青少年脊柱侧弯的筛查现状

青少年脊柱侧弯筛查工作最早开始于20世纪60年代，但是2000年以后许多国家陆续停止了该项目，主要是因为筛查的阳性率较低，且花费的成本较高，整个筛查工作呈现的净效益为负数[24-25]。然而近年来，仍有许多国家开展了筛查工作，其目的在于分析青少年脊柱侧弯的流行病学特点并完善筛查方法。2015年，巴西桑托斯市立中学采用了问卷、体格检查和Adams前屈实验对954名学生进行了脊柱侧弯筛查，患病率为24.3%，并且患者中肥胖和长期坐姿不正的学生占比较高[26]。2018年，巴西圣保罗州城市对2562名10～14岁的青少年实施了脊柱侧弯筛查计划，总体患病率为1.5%[27]。2018年，德黑兰使用体态检查和偶联智能手机的脊柱侧弯仪对144名7～12岁的小学生进行了早期脊柱侧弯筛查，其中1.4%的学生患有明显的脊柱侧弯，另有10.4%的学生脊柱具有轻度的异常弯曲[28]。2019年，意大利用临床专家检查和影像学评估的方式对8955名9～14岁的学龄儿童进行了脊柱侧弯筛查，患病率为0.76%[29]。2020年，土耳其对40个省中85所学校的16 045名10～15岁学生进行了大规模筛查，患病率为2.3%[30]。此外，研究者回顾了美国1994年至2013年间首次诊断为青少年脊柱侧弯的1782名青少年(10～18岁)的病历，发现在停止脊柱侧弯筛查工作以后，脊柱侧弯的整体发病率有所下降[31]，这可能是由于早期患者被筛查发现的可能性大大降低。

近几年，我国在脊柱侧弯筛查方面也做了大量的工作。广东省中山市在2015年7月至2017年12月对41 258名学生进行了脊柱侧弯筛查，743名学生被诊断脊柱侧弯，发病率为1.80%，并且发现脊柱侧弯学生与健康学生相比身高增加，而体重和BMI降低，体内miR-30e的表达显著降低[32]。2016年，上海崇明岛对6824名6～17岁的儿童采用Adams前屈实验、脊柱侧弯仪联合X线评估的方法进行筛查，患病率为2.52%[33]。2017年，无锡市北塘区对79 122名学生开展了脊柱侧弯筛查，总体患病率为2.4%[34]。2018年，广东省潮州市对5497名小学生进行了脊柱侧弯筛查，患病率为6.15%[35]。

筛查结果显示，各地的脊柱侧弯患病率具有一定的差异，这可能与世界各地人口在生活环境、生活习惯以及体质上的差异有关。但是，绝大部分地区的脊柱侧弯患者都符合女性患病率高于男性、城市区域的发病率高于农村区域的流行病学分布规律[36]。

3 总结与展望

青少年脊柱侧弯的早期筛查对于疾病的早期诊断具有重要意义，但是对其利弊仍没有明确而客观的结论。证据表明，筛查工作本身具有正向效应，导致其倍受争议的原因是缺乏便捷有效、低成本、无危害的筛查方法。

总而言之，青少年脊柱侧弯的筛查工作迫切需要公认的实施指南和高效的筛查方法。吸收了新技术的筛查方法将有可能解决目前筛查工作在技术与成本上痛点，从而推动青少年脊柱侧弯早期筛查工作的发展与普及。