PUMC Ⅰ、PUMC Ⅱ和健康青少年体表特征差异的对比分析

张建春,张睿,陈晓生,颜滨,,吕厚忠,安炜斌,蔡波平,汝首杭,韩宗萍 ,刘杨▲

(1.广东省汕尾市海丰县彭湃纪念医院骨外科,广东海丰 516400;2.广东省深圳市第二人民医院脊柱外科,广东深圳 518025;3.广东省深圳市青少年脊柱健康中心,广东深圳 518102)

青少年特发性脊柱侧弯(adolescent idiopathic scoliosi,AIS)是指青少年群体中由于不明原因引起的脊柱冠状面角度大于等于10°并伴随着矢状面和轴状面异常的三维脊柱畸形。特发性脊柱侧弯若不及时进行针对性治疗,会对青少年身心产生严重的影响。根据SOSOR共识论文制定的治疗目标排名,美学目标排在首位,生活质量排在第二位,改善Cobb角度仅排在第八位[1]。可见,对于青少年和家长而言,以身体背部表面特征为表现的人体美学特性是他们最为看重的治疗目标。同时,人体站立位姿态也主要是通过背部形态来体现,背部整体形态也与脊柱和骨盆参数相互关联,互为影响[2]。基于此,本文通过对体表形态参数进行全面分析,比较各组之间的统计学差异,探讨不同弯型下青少年脊柱侧弯表面形态的特征。

1 对象与方法

1.1 实验对象选取2020年7月—2022年7月在本院进行形体治疗的40例特发性脊柱侧弯患者,根据协和基础分型将AIS患者分为PUMC Ⅰ组(单弯)和PUMC Ⅱ组(双弯),两组均为主弯右凸,每组20例,另招募健康青少年20人作为对照组,PUMC Ⅲ由于样本较少并未纳入本次研究。采集数据前记录受试者的基本信息,包括年龄、身高、体重,并计算出受试者的体重指数(BMI)。Cobb角两组内比较差异无统计学意义(P>0.05),其余参数两两比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 三组一般资料的比较

1.2 纳入与排除标准纳入标准:①门诊诊断为青少年特发性脊柱侧弯;②年龄在10～17岁之间;③Cobb角在10°～40°之间且未佩戴过治具;④自愿参与各项评估且能配合X线检查;⑤BMI<30 kg·m-2。排除标准:①不符合上述诊断和纳入标准者;②脊柱侧弯进展至严重影响心肺功能,不适于保守治疗者;③先天性脊柱侧弯、脊柱畸形者,或脊柱各部分合并椎体滑脱症、肿瘤、结核、骨折等疾病者;④合并风湿病、神经肌肉疾病、心血管疾病、肺部疾病或肾脏疾病者;⑤接受过脊柱矫正手术;⑥患有皮肤相关病症,或皮肤有破损无法进行手法操作;⑦患有精神疾病者;⑧X线拍摄不全或不清晰,影响数据测量者。

1.3 实验方法

1.3.1 实验设备采用Diers三维脊柱测量姿势评估系统进行站立姿势下的表面形态学参数采集。Diers formeric 4D模块可以连续获得6 s内12帧静态画面,并将所得数据平均化处理。该系统可以基于人体背部表面轮廓、特殊的骨性标记点及对称线通过光栅云纹图技术和表面形态学原理三维重建人体脊柱模型。

1.3.2 实验方法被试者位于距光栅发射器2米的位置背对操作台自然站立,脱衣盘发,目视前方,下颌微收,裤线下拉裸露出髂后上棘和骶骨。光栅发射器将1.5 cm等间距的平行光投射在人体背部,并被升降柱上的摄像机采集识别到特殊骨性标记点,并在电脑中进行脊柱三维模型的重建,计算静态下人体脊柱和骨盆的三维形态参数。4D formeric模块可进行6 s内12帧画面的采集,计算平均值作为最终结果。

1.3.3 实验参数(1)矢状面失衡角度:第七颈椎棘突(VP)与左右髂后上棘连线中点(DM)的连接线和过VP的竖直线在矢状面所形成的夹角,正值代表DM在VP右侧。(2)矢状面失衡距离:矢状面上,DM到过VP的竖直线的水平距离,正值代表VP在DM左侧。(3)胸曲角:过颈胸拐点和胸腰拐点两点切线的夹角。(4)腰曲角:过胸腰拐点和腰骶拐点两点切线的夹角。(5)骨盆矢状面倾斜角度:骨盆在矢状面上的倾斜角度(右侧骨盆高为正)。(6)冠状面失衡角度:VP与DM的连接线和过VP的竖直线在冠状面所形成的夹角,正值代表VP在DM的右侧。(7)冠状面失衡距离:冠状面上,DM到过VP的竖直线的水平距离,正值代表VP在DM右侧。(8)棘突平均偏移距离:过VP做垂线,所有椎体与该垂线之间的水平距离的算术平方根。(9)棘突右侧最大偏移距离:过VP做垂线,右侧椎体与该垂线之间的水平距离的最大值。(10)棘突向左最大偏移距离:过VP做垂线,左侧椎体与该垂线之间的水平距离的最大值。(11)棘突偏移幅度:椎体向左和向右偏移最大距离之和。(12)骨盆冠状面倾斜角度:骨盆在冠状面上的倾斜角度。(13)椎体平均旋转角度:所有椎体旋转角度的算术平方根。(14)椎体右侧最大旋转角度:椎体向右旋转的最大角度。(15)椎体左侧最大旋转角度:椎体向左旋转的最大角度。(16)椎体旋转幅度:椎体向左和向右旋转最大角度之和。(17)骨盆旋转角度:骨盆在水平面上的旋转角度。

2 结 果

2.1 矢状面形态参数PUMC Ⅰ组矢状面失衡角度和矢状面失衡距离均显著高于健康对照组(均P<0.01),PUMC Ⅰ组与PUMC Ⅱ组、PUMC Ⅱ组与健康对照组组间比较差异均无统计学意义(P>0.05);胸曲角和腰曲角方面,PUMC Ⅱ组高于PUMC Ⅰ组和健康对照组,但三组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。骨盆矢状面倾斜角度各组之间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 矢状面形态参数比较

2.2 冠状面形态参数冠状面失衡角度、冠状面失衡距离、棘突平均偏移距离三组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。PUMC Ⅰ组、PUMCⅡ组的棘突向左最大偏移距离均大于健康对照组(P<0.05或0.01),但棘突向右最大偏移距离参数各组间比较差异无统计学意义(P>0.05);棘突偏移幅度参数同样是PUMC Ⅰ组、PUMC Ⅱ组均大于健康对照组(P<0.05或0.01);骨盆冠状面倾斜角度PUMCⅡ组大于健康对照组(P<0.05)。见表3。

表3 冠状面形态参数比较

2.3 水平面形态参数椎体平均旋转角度、椎体左侧最大旋转角度、骨盆旋转角度各组间比较差异无统计学意义(P>0.05),椎体右侧最大旋转角度PUMC Ⅱ组大于健康对照组(P<0.05),椎体旋转幅度PUMC Ⅰ组、PUMC Ⅱ组均大于健康对照组(均P<0.05)。见表4。

表4 水平面形态参数比较

3 讨 论

3.1 矢状面形态参数近年来,矢状面的相关研究一直是AIS研究领域的重点。相邻解剖学部位(颈椎、胸椎、腰椎、骨盆)彼此影响生理曲度和局部平衡功能,各部位共同维持人体稳定的直立状态。贾品茹等[3]认为,矢状位参数之间,腰椎前凸角度角(LL)、骶骨倾斜角(SS)、骨盆入射角(PI)、骨盆倾斜角(PT)、脊柱骶骨角(SSA)均有相关性。杨慧慧[4]对80 例 AIS 患者矢状面躯干失衡情况进行研究,失衡率为57.25%,且负向失衡大于正向失衡。胡宗杉等[5]研究显示CSA值在单胸弯组、双胸弯组和腰弯组分别为4.1°、8.8°和8.4°,且均小于正常青少年,得出结论AIS患者与正常青少年之间可能存在颈椎矢状位曲度差异。已有研究表明AIS患者的胸曲角明显小于正常青少年[6-8],但同为AIS疾病,胸弯患者的胸曲角明显小于腰弯患者[7],单胸弯患者显著小于双胸弯患者,这可能是由于患者冠状面胸弯越多所需矢状面代偿越大所致。本研究仅对矢状面上胸曲角、腰曲角及骨盆矢状面倾斜角度进行比较,受实验方法的限制不能测量出颈椎曲度。本研究显示组间胸曲角、腰曲角和骨盆矢状面倾斜角度均未见组间差异。究其原因,研究采用光栅云纹图测量方法是通过测量体表参数,而非人体的骨性参数,肌肉、韧带等软组织的厚度可能导致两者之间存在差异。矢状面失衡角度PUMC Ⅰ组显著大于健康对照组,可见单弯AIS患者脊柱在冠状面侧凸的同时也伴随了矢状面的变化。

3.2 冠状面形态参数AIS患者中冠状面失衡是常见的姿态异常,多表现为躯干倾斜、腰部凹陷不对称、高低肩等。C7-CSVL是指颈7椎体中心到骶骨中垂线的水平距离,是评估脊柱冠状面整体失代偿的重要指标[9-10]。CLASSMAN等将C7-CSVL距离≥3.5 cm定义为冠状面失衡[11],尽管本研究中PUMC Ⅱ组冠状面失衡距离大于临界值,但冠状面失衡角度和距离在各组间差异无统计学意义。与衡量脊柱冠状位整体失衡的指标不同,侧方位偏移是评估脊柱冠状位的局部参数,临床上该指标的定义为冠状位上相邻两个椎体间的相对位移,多用于评估侧方位滑脱和旋转半脱位[12]。本研究中,椎体偏移参数是相对VP的垂线而言,二者选取的参照物不同。人们通常的认知是单弯患者冠状面偏移会多于双弯患者,本研究中在棘突平均偏移距离、棘突向左最大偏移距离和棘突偏移幅度上两侧弯组间差异均为正值,可能是由于PUMC Ⅱ组靠上面的侧弯影响到颈椎VP的水平偏移而导致的,也可能与人群右主弯特点有关。而PUMC Ⅱ组棘突向左最大偏移距离及棘突偏移幅度大于健康对照组,则是由于PUMC Ⅱ组有左凸代偿弯所致。由表3可知,健康对照组静立位骨盆左侧略高于右侧,而PUMC Ⅱ组骨盆则向左倾斜,且组间存在差异,这主要是由于PUMC Ⅱ组左凸代偿弯通过腰椎-骨盆的多连杆系统结构影响骨盆的形态。

3.3 水平面形态参数水平面旋转参数主要体现在椎体的水平旋转,但骨盆水平旋转参数作为反映骨盆形态及位置的指标,在腰椎-骨盆系统中也显得十分重要[13-14]。尽管骨盆旋转三组间差异无统计学意义,但可以观察到相对健康组,PUMC Ⅰ组骨盆略向左旋转,一定程度上代偿主弯的右凸和右旋,PUMC Ⅱ组骨盆略向右旋转代偿左凸代偿弯。由此可推断,骨盆旋转是脊柱失衡的重要补偿机制。但笔者认为骨盆的反向旋转补偿与相邻节段的侧弯程度有关,尚需后续研究加以证明。椎体旋转幅度PUMC Ⅰ组和PUMC Ⅱ组均大于健康对照组,这与人们的认知一致。局部参数中,PUMC Ⅱ组在椎体右侧最大旋转角度大于健康对照组,这是冠状面侧凸引起的顶椎区域的同向旋转所致。尽管PUMC Ⅱ组存在左侧代偿弯,但未见三组间左侧最大旋转角度有差异,可以解释为软组织起到了缓冲形变的作用或代偿弯尚不足以引起表面形态学参数的改变。据笔者所知,既往文献中未见针对不同弯形患者椎体及骨盆旋转情况的相关研究,本文可能是首次进行这方面研究。

尽管文章分三段进行不同平面参数的讨论,但各平面参数之间是相互关联和彼此影响的。研究显示脊柱侧弯的三维畸形之间存在着非线性关系,但这个关系之间的规律尚不明确[14]。一项研究表明在Cobb角小于40°的人群中,椎体水平旋转和侧方向偏移之间存在弱相关性,而Cobb角大于40°的人群中,侧方向偏移与矢状面曲线的关系较椎体水平旋转和矢状面关系更为密切[15]。可见,脊柱侧凸曲线的发展不能孤立地关注一个平面,而是多平面因素共同参与的过程[16]。但在脊柱侧弯的治疗策略中,减少侧方向偏移比减少水平面旋转更重要[17-18],因为侧方向偏移的减少对于改善矢状面的曲度作用巨大[15]。总之,对于AIS患者表面形态学参数的分析可以有效反映各平面的真实情况,但各平面失衡之间存在着复杂的关联,应被全面综合考量。