存在腰彎的青少年特發性脊柱側凸患者站立位及步行中骨盆冠狀面傾斜程度分析

石偉宏，陳麗霞，袁望舒，張宇航，張厚強，張慧玲，楊語盈，魯建東

1中國醫學科學院北京協和醫院康復醫學科，北京 100730 2天津濱海汽車工程職業學院，天津 300352

青少年特發性脊柱側凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)是一種常見的脊柱畸形[1-2]，10～18歲的青少年中AIS發病率為2%～3%[3]。AIS可導致患者自信心下降、焦慮、疼痛、肺部并發癥和功能受限等問題，給患者自身、家庭及社會帶來沉重的心理和經濟負擔[4]。

盡管AIS病因目前仍未明確，但多數學者認為脊柱結構和生物力學改變是脊柱側凸發生及進展的主要原因[5]。AIS脊柱椎體三維排列異常不僅可導致脊柱及其周圍軟組織生物力學與形態結構的改變，且腰椎-骨盆-下肢作為一個功能復合體[6]，在站立、行走過程中腰椎雙側所受應力不均會向下傳導影響骨盆旋轉方向以及雙側下肢足底壓力，最終表現為患者平衡功能下降[7-8]。Syczewska等[9]和Yi等[10]研究發現，存在腰彎的AIS患者骨盆矢狀面發生旋轉后會影響行走中的穩定性。但目前國內外尚無存在腰彎的AIS患者骨盆冠狀面傾斜程度的相關研究。因此本研究以雙側髂嵴為骨性標志點分析AIS患者站立位和步行周期中骨盆冠狀面傾斜特征，為康復評估與治療提供新思路。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性納入2020年9月—2023年2月北京協和醫院康復醫學科存在腰彎的AIS患者及微小彎患者。存在腰彎的AIS患者納入標準：(1)根據站立位全脊柱正位X線片(拼接相)確診為AIS(Cobb角≥10°)，且符合AIS保守治療協和分型系統(下文簡稱“協和保守分型系統”)[11]；(2)年齡10～18歲；(3)就診前未接受任何相關治療。排除標準：(1)合并脊柱其他疾病或手術史；(2)脊柱及周圍組織疼痛，可能影響站立、行走者；(3)合并影響髂嵴高度疾病的患者。

根據站立位全脊柱正位X線片側凸情況，記錄所有納入患者靠近骨盆端側凸的方向。存在腰彎的AIS患者包括單彎中的腰彎、雙彎中的胸彎+腰彎或上胸彎+腰彎、三彎(上胸彎+胸彎+腰彎)患者，微小彎患者為存在脊柱側凸但Cobb角<10°的青少年。

本研究已通過北京協和醫院倫理審查委員會審批(審批號：S-K1870)，并豁免患者知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 站立位髂嵴較高側與脊柱凸側之間的關系評估

使用Scoliometer測量尺分別對存在腰彎的AIS患者和微小彎患者的站立位全脊柱正位X線片中雙側髂嵴最高點的連線進行測量，以判斷左右兩側髂嵴是否等高，若不等高，記錄較高側的側別(圖1)。Yi等[10]針對不同類型AIS患者的研究顯示，站立位時脊柱凸側的髂嵴均低于凹側?；诖搜芯拷Y果，本研究團隊假設：存在腰彎的AIS患者站立位時脊柱凸側的髂嵴低于凹側，而微小彎患者站立位時雙側髂嵴等高。對于存在腰彎的AIS患者而言，若脊柱凸側的髂嵴較低，則符合本研究假設，即結果“一致”，若脊柱凸側的髂嵴較高或雙側髂嵴等高則為“不一致”；對于微小彎患者而言，若雙側髂嵴等高，則符合本研究假設，即結果“一致”，反之則為“不一致”。

圖1 站立位時骨盆冠狀面傾斜程度測量注：紅點表示髂嵴最高點，紅線表示兩點間的連線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 步行中雙側髂嵴高度變化值測量

步行中雙側髂嵴高度變化值是指AIS患者在步行過程中雙側髂嵴上下運動時的高度與起始站立位時髂嵴水平高度的差值。測量所用儀器為MOVIT GAIT步態系統(包括7個傳感器)，該系統通過將可穿戴傳感器固定于患者特定部位(包括雙側足背、雙側外踝關節上1 cm處、雙側大腿根部外側以及雙側髂嵴連線的中點處)，可捕捉運動過程中雙側髂嵴高度變化(圖2)。具體方法：為患者穿戴傳感器后自然站立時測量其雙側髂嵴基線高度，囑患者平視前方并在治療師監督下向前自然步行10 m，設備可自動捕捉并記錄患者步行周期中雙側髂嵴較基線水平的變化值。如圖3所示，存在腰彎的AIS患者步行中骨盆冠狀面傾斜角的變化(橙色代表左腳，藍色代表右腳)[12-14]。一個完整的步態周期分為兩個階段，支撐相(下肢接觸地面并承受重力的時間，約占一個步態周期時間的60%)和擺動相(足離開地面向前邁步到再次落地的時間，約占一個步態周期時間的40%)[15-16]。本研究選擇AIS患者步行周期中具有代表性的4個時間點進行分析，分別為：支撐相最小值、支撐相最大值、擺動相最小值、擺動相最大值。

圖2 7個傳感器綁定位置示意圖A.正面；B.背面Fig.2 Schematic diagram of 7 sensors binding positionA.Front；B.Back

圖3 步行中骨盆冠狀面傾斜角的變化Fig.3 Changes in the coronal tilt angle of the pelvis during walking

1.3 檢驗效能估算

根據納入與排除標準，本研究擬納入存在腰彎的AIS患者209例，微小彎患者36例，采用G*Power軟件進行檢驗效能估算。站立位時微小彎組和存在腰彎的AIS組“一致”人數所占比例分別為30.6%、58.9%，雙側檢驗水準α=0.05，經計算檢驗效能為89.2%可滿足研究需求。

1.4 統計學處理

采用SPSS 26.0軟件進行統計學分析。雙側髂嵴高度變化值符合正態分布，以均數±標準差表示，組間比較采用配對t檢驗。站立位髂嵴較高側與脊柱凸側間關系“一致”或“不一致”情況等計數資料以頻數(百分數)表示，組間比較采用卡方檢驗或Fisher精確概率法。以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 一般臨床資料

共入選符合納入與排除標準的患者240例，其中存在腰彎的AIS患者209例、微小彎患者36例。存在腰彎的AIS患者中，男性43例，女性166例；年齡(14.1±2.0)歲。微小彎患者中，女性26例，男性10例；年齡(14.4±1.7)歲。存在腰彎的AIS患者Cobb角高于微小彎患者(P<0.05)，兩組年齡、性別比例、身高、體質量等基線資料均無統計學差異(P均>0.05)，見表1。

表1 存在腰彎的AIS患者與微小彎患者一般臨床資料比較Tab.1 The basic clinical data between AIS patients with lumbar curvature and patients with microcurvature

2.2 站立位髂嵴較高側與脊柱凸側之間的關系

存在腰彎的AIS患者，包括站立位髂嵴較高側與脊柱凸側之間關系“一致”(即腰椎凸側的髂嵴低于凹側)123例(58.9%)，“不一致”86例(41.1%)。微小彎患者站立位髂嵴較高側與脊柱凸側之間關系“一致”(即雙側髂嵴等高)11例(30.6%)，“不一致”25例(69.4%)。存在腰彎的AIS患者“一致”的比例高于微小彎患者(P=0.002)。

2.3 AIS患者步態中雙側髂嵴高度變化值與側凸類型的關系

存在腰彎的AIS患者在整個步態周期中雙側髂嵴高度(包括支撐相最小值、支撐相最大值、擺動相最小值及擺動相最大值)變化值均具有統計學差異(P均<0.001)，而微小彎患者在整個步態周期中雙側髂嵴高度變化值均無統計學差異(P均>0.05)，詳見表2、 3。

表2 存在腰彎的AIS患者與微小彎患者支撐相骨盆雙側髂嵴高度變化最小值和最大值比較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 存在腰彎的AIS患者與微小彎患者擺動相骨盆雙側髂嵴高度變化最小值和最大值比較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 討論

本研究基于209例存在腰彎的AIS患者(包括腰彎、胸彎+腰彎或上胸彎+腰彎、上胸彎+胸彎+腰彎)及36例微小彎患者的臨床資料，分析了存在腰彎的AIS患者站立位及步行時骨盆冠狀面傾斜程度特征，結果顯示存在腰彎的AIS患者站立位髂嵴較高側與脊柱凸側之間關系“一致”的比例與微小彎患者存在顯著差異(58.9%比30.6%，P=0.002)。存在腰彎的AIS患者在整個步態周期中雙側髂嵴高度存在統計學差異(P均<0.001)，且腰彎凸側髂嵴變化值明顯高于凹側。

AIS是較為常見的肌肉骨骼疾病，好發于青春期前后，且女性多于男性[3]。AIS病因目前雖未明確，但有研究認為生活習慣、激素調控、神經肌肉發育、基因遺傳變異等均為AIS發病的危險因素[16-20]。Stroke等[5]曾從結構力學的角度提出“脊柱彎曲—脊柱兩側所受應力不均—椎體或椎間盤的不對稱生長(楔形變)—脊柱彎曲進展”的惡性循環理論。在“腰椎—骨盆—下肢”的功能復合體中，腰椎與骨盆相距較近，在生物力學上二者聯系密切[21]。Yi等[10]研究表明，存在腰彎的AIS患者存在骨盆矢狀面的旋轉(即骨盆前傾或后傾)以及雙側足底前后壓力分布的改變，Syczewska等[9]也曾詳細闡述腰彎的AIS是如何通過改變骨盆矢狀面的傾斜高度影響步行穩定性的。Liu等[22]曾納入34例Lenke分型為5型(即首診為腰彎)的AIS患者，進行步態分析后發現，此類患者相較于正常人在步態周期中擺動相延長、支撐相縮短，步行中的穩定性下降。綜上，存在腰彎的AIS患者腰椎力學結構改變會導致骨盆矢狀面的旋轉并對患者造成不良影響。

由于目前尚缺乏存在腰彎的AIS患者骨盆冠狀面生物力學結構特征的相關研究證據。因此，本研究以雙側髂嵴為骨性標志點，分析存在腰彎的AIS患者站立位和步行中骨盆冠狀面的傾斜程度。研究發現存在腰彎的AIS患者(包括單彎、雙彎及三彎的AIS)在全脊柱正位X線片中的髂嵴較高側與脊柱凸側之間關系“一致”的比例顯著高于微小彎患者(58.9%比30.6%，P=0.002)，即存在腰彎的AIS患者中，站立位時骨盆冠狀面髂嵴較低側為凸側的患者比例較高。而在步行中存在腰彎的AIS患者凸側與凹側髂嵴高度變化值具有統計學差異(P<0.001)，且凸側明顯高于凹側，這或許是因為存在腰彎的AIS患者在步行過程中需抬高凸側骨盆高度以維持雙側平衡及步行中的穩定性，或可為臨床干預提供新思路。微小彎患者及存在腰彎的AIS患者均有骨盆雙側不對稱的情況，因此僅憑全脊柱正位X線片無法準確分析AIS患者骨盆冠狀面的傾斜程度，這或許與拍攝X線片時的姿勢等因素有關。

本研究局限性：(1)未進行多重比較校正，僅為探索性分析，確切結論有待進一步驗證。(2)僅發現存在腰彎的AIS患者側凸方向與步行周期中骨盆冠狀面傾斜程度之間存在相關性，尚未明確側凸影響患者步行中骨盆雙側冠狀面傾斜程度的具體機制。

綜上，存在腰彎的AIS患者站立位腰椎凸側的髂嵴高度低于凹側，在步行中通過抬高骨盆凸側髂嵴的變化值以維持身體平衡。未來可利用“墊增高鞋墊”的矯正方法對存在腰彎的AIS患者進行干預，進一步觀察是否可減緩或阻止此類患者病情的發展。此外，還需進一步分析存在腰彎的AIS患者步行過程中雙側髂嵴相對高度變化值需要進行干預的最小臨床差異值。

作者貢獻：石偉宏、張宇航負責數據采集及論文撰寫；陳麗霞、袁望舒負責指導論文修訂；張慧玲、張厚強負責統計學分析及數據解讀；楊語盈、魯建東提供設備調試及技術支持。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突