存在腰弯的青少年特发性脊柱侧凸患者站立位及步行中骨盆冠状面倾斜程度分析

石伟宏，陈丽霞，袁望舒，张宇航，张厚强，张慧玲，杨语盈，鲁建东

1中国医学科学院北京协和医院康复医学科，北京 100730 2天津滨海汽车工程职业学院，天津 300352

青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)是一种常见的脊柱畸形[1-2]，10～18岁的青少年中AIS发病率为2%～3%[3]。AIS可导致患者自信心下降、焦虑、疼痛、肺部并发症和功能受限等问题，给患者自身、家庭及社会带来沉重的心理和经济负担[4]。

尽管AIS病因目前仍未明确，但多数学者认为脊柱结构和生物力学改变是脊柱侧凸发生及进展的主要原因[5]。AIS脊柱椎体三维排列异常不仅可导致脊柱及其周围软组织生物力学与形态结构的改变，且腰椎-骨盆-下肢作为一个功能复合体[6]，在站立、行走过程中腰椎双侧所受应力不均会向下传导影响骨盆旋转方向以及双侧下肢足底压力，最终表现为患者平衡功能下降[7-8]。Syczewska等[9]和Yi等[10]研究发现，存在腰弯的AIS患者骨盆矢状面发生旋转后会影响行走中的稳定性。但目前国内外尚无存在腰弯的AIS患者骨盆冠状面倾斜程度的相关研究。因此本研究以双侧髂嵴为骨性标志点分析AIS患者站立位和步行周期中骨盆冠状面倾斜特征，为康复评估与治疗提供新思路。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性纳入2020年9月—2023年2月北京协和医院康复医学科存在腰弯的AIS患者及微小弯患者。存在腰弯的AIS患者纳入标准：(1)根据站立位全脊柱正位X线片(拼接相)确诊为AIS(Cobb角≥10°)，且符合AIS保守治疗协和分型系统(下文简称“协和保守分型系统”)[11]；(2)年龄10～18岁；(3)就诊前未接受任何相关治疗。排除标准：(1)合并脊柱其他疾病或手术史；(2)脊柱及周围组织疼痛，可能影响站立、行走者；(3)合并影响髂嵴高度疾病的患者。

根据站立位全脊柱正位X线片侧凸情况，记录所有纳入患者靠近骨盆端侧凸的方向。存在腰弯的AIS患者包括单弯中的腰弯、双弯中的胸弯+腰弯或上胸弯+腰弯、三弯(上胸弯+胸弯+腰弯)患者，微小弯患者为存在脊柱侧凸但Cobb角<10°的青少年。

本研究已通过北京协和医院伦理审查委员会审批(审批号：S-K1870)，并豁免患者知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 站立位髂嵴较高侧与脊柱凸侧之间的关系评估

使用Scoliometer测量尺分别对存在腰弯的AIS患者和微小弯患者的站立位全脊柱正位X线片中双侧髂嵴最高点的连线进行测量，以判断左右两侧髂嵴是否等高，若不等高，记录较高侧的侧别(图1)。Yi等[10]针对不同类型AIS患者的研究显示，站立位时脊柱凸侧的髂嵴均低于凹侧。基于此研究结果，本研究团队假设：存在腰弯的AIS患者站立位时脊柱凸侧的髂嵴低于凹侧，而微小弯患者站立位时双侧髂嵴等高。对于存在腰弯的AIS患者而言，若脊柱凸侧的髂嵴较低，则符合本研究假设，即结果“一致”，若脊柱凸侧的髂嵴较高或双侧髂嵴等高则为“不一致”；对于微小弯患者而言，若双侧髂嵴等高，则符合本研究假设，即结果“一致”，反之则为“不一致”。

图1 站立位时骨盆冠状面倾斜程度测量注：红点表示髂嵴最高点，红线表示两点间的连线Fig.1 Measurement of the degree of coronal tilt of the pelvis in the standing positionNote：The red dot indicates the highest point of the iliac crest and the red line indicates the line between the two points

1.2.2 步行中双侧髂嵴高度变化值测量

步行中双侧髂嵴高度变化值是指AIS患者在步行过程中双侧髂嵴上下运动时的高度与起始站立位时髂嵴水平高度的差值。测量所用仪器为MOVIT GAIT步态系统(包括7个传感器)，该系统通过将可穿戴传感器固定于患者特定部位(包括双侧足背、双侧外踝关节上1 cm处、双侧大腿根部外侧以及双侧髂嵴连线的中点处)，可捕捉运动过程中双侧髂嵴高度变化(图2)。具体方法：为患者穿戴传感器后自然站立时测量其双侧髂嵴基线高度，嘱患者平视前方并在治疗师监督下向前自然步行10 m，设备可自动捕捉并记录患者步行周期中双侧髂嵴较基线水平的变化值。如图3所示，存在腰弯的AIS患者步行中骨盆冠状面倾斜角的变化(橙色代表左脚，蓝色代表右脚)[12-14]。一个完整的步态周期分为两个阶段，支撑相(下肢接触地面并承受重力的时间，约占一个步态周期时间的60%)和摆动相(足离开地面向前迈步到再次落地的时间，约占一个步态周期时间的40%)[15-16]。本研究选择AIS患者步行周期中具有代表性的4个时间点进行分析，分别为：支撑相最小值、支撑相最大值、摆动相最小值、摆动相最大值。

图2 7个传感器绑定位置示意图A.正面；B.背面Fig.2 Schematic diagram of 7 sensors binding positionA.Front；B.Back

图3 步行中骨盆冠状面倾斜角的变化Fig.3 Changes in the coronal tilt angle of the pelvis during walking

1.3 检验效能估算

根据纳入与排除标准，本研究拟纳入存在腰弯的AIS患者209例，微小弯患者36例，采用G*Power软件进行检验效能估算。站立位时微小弯组和存在腰弯的AIS组“一致”人数所占比例分别为30.6%、58.9%，双侧检验水准α=0.05，经计算检验效能为89.2%可满足研究需求。

1.4 统计学处理

采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。双侧髂嵴高度变化值符合正态分布，以均数±标准差表示，组间比较采用配对t检验。站立位髂嵴较高侧与脊柱凸侧间关系“一致”或“不一致”情况等计数资料以频数(百分数)表示，组间比较采用卡方检验或Fisher精确概率法。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般临床资料

共入选符合纳入与排除标准的患者240例，其中存在腰弯的AIS患者209例、微小弯患者36例。存在腰弯的AIS患者中，男性43例，女性166例；年龄(14.1±2.0)岁。微小弯患者中，女性26例，男性10例；年龄(14.4±1.7)岁。存在腰弯的AIS患者Cobb角高于微小弯患者(P<0.05)，两组年龄、性别比例、身高、体质量等基线资料均无统计学差异(P均>0.05)，见表1。

表1 存在腰弯的AIS患者与微小弯患者一般临床资料比较Tab.1 The basic clinical data between AIS patients with lumbar curvature and patients with microcurvature

2.2 站立位髂嵴较高侧与脊柱凸侧之间的关系

存在腰弯的AIS患者，包括站立位髂嵴较高侧与脊柱凸侧之间关系“一致”(即腰椎凸侧的髂嵴低于凹侧)123例(58.9%)，“不一致”86例(41.1%)。微小弯患者站立位髂嵴较高侧与脊柱凸侧之间关系“一致”(即双侧髂嵴等高)11例(30.6%)，“不一致”25例(69.4%)。存在腰弯的AIS患者“一致”的比例高于微小弯患者(P=0.002)。

2.3 AIS患者步态中双侧髂嵴高度变化值与侧凸类型的关系

存在腰弯的AIS患者在整个步态周期中双侧髂嵴高度(包括支撑相最小值、支撑相最大值、摆动相最小值及摆动相最大值)变化值均具有统计学差异(P均<0.001)，而微小弯患者在整个步态周期中双侧髂嵴高度变化值均无统计学差异(P均>0.05)，详见表2、 3。

表2 存在腰弯的AIS患者与微小弯患者支撑相骨盆双侧髂嵴高度变化最小值和最大值比较Tab.2 Bilateral iliac crest height change minimum and maximum values of the pelvis in the support phase between AIS patients with lumbar curvature and

表3 存在腰弯的AIS患者与微小弯患者摆动相骨盆双侧髂嵴高度变化最小值和最大值比较Tab.3 Bilateral iliac crest height change minimumand maximum values of the pelvis in the swing phase between AIS patients with lumbar curvature and

3 讨论

本研究基于209例存在腰弯的AIS患者(包括腰弯、胸弯+腰弯或上胸弯+腰弯、上胸弯+胸弯+腰弯)及36例微小弯患者的临床资料，分析了存在腰弯的AIS患者站立位及步行时骨盆冠状面倾斜程度特征，结果显示存在腰弯的AIS患者站立位髂嵴较高侧与脊柱凸侧之间关系“一致”的比例与微小弯患者存在显著差异(58.9%比30.6%，P=0.002)。存在腰弯的AIS患者在整个步态周期中双侧髂嵴高度存在统计学差异(P均<0.001)，且腰弯凸侧髂嵴变化值明显高于凹侧。

AIS是较为常见的肌肉骨骼疾病，好发于青春期前后，且女性多于男性[3]。AIS病因目前虽未明确，但有研究认为生活习惯、激素调控、神经肌肉发育、基因遗传变异等均为AIS发病的危险因素[16-20]。Stroke等[5]曾从结构力学的角度提出“脊柱弯曲—脊柱两侧所受应力不均—椎体或椎间盘的不对称生长(楔形变)—脊柱弯曲进展”的恶性循环理论。在“腰椎—骨盆—下肢”的功能复合体中，腰椎与骨盆相距较近，在生物力学上二者联系密切[21]。Yi等[10]研究表明，存在腰弯的AIS患者存在骨盆矢状面的旋转(即骨盆前倾或后倾)以及双侧足底前后压力分布的改变，Syczewska等[9]也曾详细阐述腰弯的AIS是如何通过改变骨盆矢状面的倾斜高度影响步行稳定性的。Liu等[22]曾纳入34例Lenke分型为5型(即首诊为腰弯)的AIS患者，进行步态分析后发现，此类患者相较于正常人在步态周期中摆动相延长、支撑相缩短，步行中的稳定性下降。综上，存在腰弯的AIS患者腰椎力学结构改变会导致骨盆矢状面的旋转并对患者造成不良影响。

由于目前尚缺乏存在腰弯的AIS患者骨盆冠状面生物力学结构特征的相关研究证据。因此，本研究以双侧髂嵴为骨性标志点，分析存在腰弯的AIS患者站立位和步行中骨盆冠状面的倾斜程度。研究发现存在腰弯的AIS患者(包括单弯、双弯及三弯的AIS)在全脊柱正位X线片中的髂嵴较高侧与脊柱凸侧之间关系“一致”的比例显著高于微小弯患者(58.9%比30.6%，P=0.002)，即存在腰弯的AIS患者中，站立位时骨盆冠状面髂嵴较低侧为凸侧的患者比例较高。而在步行中存在腰弯的AIS患者凸侧与凹侧髂嵴高度变化值具有统计学差异(P<0.001)，且凸侧明显高于凹侧，这或许是因为存在腰弯的AIS患者在步行过程中需抬高凸侧骨盆高度以维持双侧平衡及步行中的稳定性，或可为临床干预提供新思路。微小弯患者及存在腰弯的AIS患者均有骨盆双侧不对称的情况，因此仅凭全脊柱正位X线片无法准确分析AIS患者骨盆冠状面的倾斜程度，这或许与拍摄X线片时的姿势等因素有关。

本研究局限性：(1)未进行多重比较校正，仅为探索性分析，确切结论有待进一步验证。(2)仅发现存在腰弯的AIS患者侧凸方向与步行周期中骨盆冠状面倾斜程度之间存在相关性，尚未明确侧凸影响患者步行中骨盆双侧冠状面倾斜程度的具体机制。

综上，存在腰弯的AIS患者站立位腰椎凸侧的髂嵴高度低于凹侧，在步行中通过抬高骨盆凸侧髂嵴的变化值以维持身体平衡。未来可利用“垫增高鞋垫”的矫正方法对存在腰弯的AIS患者进行干预，进一步观察是否可减缓或阻止此类患者病情的发展。此外，还需进一步分析存在腰弯的AIS患者步行过程中双侧髂嵴相对高度变化值需要进行干预的最小临床差异值。

作者贡献：石伟宏、张宇航负责数据采集及论文撰写；陈丽霞、袁望舒负责指导论文修订；张慧玲、张厚强负责统计学分析及数据解读；杨语盈、鲁建东提供设备调试及技术支持。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突