青少年特发性脊柱侧凸柔韧性影响因素分析及仰卧侧屈角度的预测

青少年特发性脊柱侧凸柔韧性影响因素分析及仰卧侧屈角度的预测 青少年特发性脊柱侧凸柔韧性影响因素分 析及仰卧侧屈角度的预测 外科杂志,2010年4月,第8卷第2期f】inalsu,!,,,!?l03? ? 基础研究? 青少年特发性脊柱侧凸柔韧性影响因素分析及仰卧侧 屈角度的预测 陈自强,谢杨,徐瑾,王传锋,杨长伟,赵颖川I,张晶涛,易红蕾,李明 【摘要】目的分析青少年特发性脊柱侧凸柔韧性影响因素,探讨预测指标,初步建立仰卧侧屈位Cobb角角度的预 测模型.方法通过对青少年特发性脊柱侧凸150例患者(包括胸椎侧凸和胸腰段/腰椎侧凸共216个)的站立位脊 柱全长正位X线片和仰卧侧屈位x线片资料进行回顾性研究,用仰卧侧屈位X线片矫正率作为柔韧性指标,与站立 位冠状面Cobb角,年龄,性别,Risser征,是否主侧凸和侧凸位置6个指标进行Pearson或Spearman相关分析及多元线 性回归,筛选相关因素;采用同样方法,分析6个指标与仰卧侧屈Cobb角的关系.结果站立位冠状面Cobb角(P< 0.O1)和侧凸位置(P<0.01)与柔韧度存在明显线性回归关系.站立位冠状面Cobb角(P<0.O1),侧凸位置(P< 0.O1)和是否主侧凸(P<0.01)与仰卧侧屈Cobb角存在明显的线性回归关系.对青少年特发性脊柱侧凸,站立位冠 状面Cobb角每增加l0.,柔韧度约减少8%,胸椎侧凸柔韧性平均比胸腰段/腰椎侧凸低10%.站立位冠状面Cobb 角>45.的胸椎次侧凸和>50.的胸腰段/腰椎次侧凸,成为结构性侧凸几率较大.结论站立位冠状面Cobb角和侧 凸位置是显着影响青少年特发性脊柱侧凸柔韧度的因素,实验探讨了1种预测仰 卧侧屈Cobb角角度的简单方法,解 决了临床实际问题. 【关键词】青少年;脊柱侧凸;柔韧性;仰卧位;因素分析,统计学 【中图分类号】R682.3【文献标志码】A【文章编号】1672—2957(2010)02—0103 —05 InfluencingfactorsofthecurveflexibilityinadolescentidiopathicscoliosisandpredictionmethodofCobb'sangle measuredonsupinelateral?bendingroentgenographCHENZ~iang,XIE凡 g,XUJin,WANGChnanfeng,YANG Changwei,ZHAOYingchuan,ZHANGJingtao,YIHonglei,L1.DepartmentofOrthopaedics,ChanghaiHospital,Second MilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China 【Abstract】 ObjectiveToanalysistheinfluencingfactorsoftheCU/Teflexibilityinidiopathicscoliosisandfindoutthepre- dictionmethodofCobb'sanglemeasuredonsupinelateral-bendingroentgenographs.MethodsStandingpositionspinalfull— lengthposteroanterior-?roentgenographsandsupinelateral--bendingroentgenographsof150patientssufferedidiopathicscoliosis with216curvatures(includedthoracic,thoracolumbal,lumbar)wereanalyzedretrospectively.Correctionrateonsupinelateral— bendingroentgenographsasflexibilityindexwasanalyzedwithage,gender,standing— positioncoronal—planeCobb'sangle,Riss— ersign,whethermaincurveornot,positionofscoliosisbyPearsonorSpearmancorrelationtoselecttherelatedfactorsformulti— plelinearregressionanalysis.Cobb'sanglemeasuredonsupinelateral— bendingroentgenographwasanalyzedwiththe6factors asthesameway.ResultsStatisticsignificantlinearrelationshipsweredemonstratedbetweenstanding—positioncoronal—plane Cobb'sangleandflexibilityindex(P<0.01),itwasalsodemonstratedbetweenpositionofs coliosisandflexibilityindex(P< 0.01).Statisticsignificantlinearrelationshipsalsoexistedinstanding—positioncoronal— planeCobb'sangle(P<0.01),posi— tionofscoliosis(P<0.O1),whethermaincurveornot(P<0.O1)withCobb'sanglemeasuredonsupinelateral-bending roentgenograph.Every10.increaseinstanding—positioncoronal— planeCobb'sangleresultedina8%decreaseinflexibility.and thoraciccurveshadapproximately10%lessflexibilitythanthoracolumbalorlumbarcurves.Fortheminorthoraciccurvewith standing—positioncoronal— planeCobb'sangle>45.couldbeconsideredstructuralminorcurves,butforthoracolumbalorlum— barcurves.thesituationwastheminorcurveswithstanding— positioncoronal?planeCobb'sangle>50..ConclusionThe standing—positioncoronal— planeCobb'sangleandcurvaturelocationalepredictorsofflexibilityofadolescentidiopathicscoliosis. ThesealemethodstopredictthesupinebendingCobb'sangle,whichcanhelpwithclinicalwork. 【Keywords】Adolescent;Scoliosis;Pliability;Supineposition;Factoranalysis,statistical JSpinalSurg,2010,8(2):103一l07 基金项目:国家自然科学基金(30872601);全军医学科技研究"十 五"项目课题(08M342) 作者简介:陈自强(1981一),博士在读,医师 作者单位:200433上海,第二军医大学附属长海医院骨科 通信作者:李明limingch@21cn.COII1 青少年特发性脊柱侧凸(adolescentidiopathic scoliosis,AIS)的柔韧性评估对于判断侧凸的结构 ? 104?脊柱外科杂志,2010年4月,第8卷第2期JSoinalSurg,Aoril2010,Vo18.No2 性,选择融合节段和入路,预测矫形效果具有指导作 用.虽然目前国内外对于柔韧性评估方法的研究不 少,但对于影响柔韧性的相关因素研究相对匮乏. 对柔韧性影响因素进行研究,能够深入对脊柱侧凸 本质的认识,提供柔韧性预测的依据,有利于制订治 疗策略,选择治疗时机.另外,在当前国内外大多数 医疗单位的门诊诊疗过程中通常只拍摄脊柱全长正 侧位x线片,而进行柔韧性评估的x线片多是待患 者人院后行术前准备时才拍摄,若重复拍摄则增加 了患者射线照射量.对有手术指征的门诊患者,医 生希望通过现有简单的正侧位x线片预测侧凸柔 韧性,以便初步制定手术,估计融合节段和预测 矫形结果.脊柱侧凸手术的高费用,对目前医疗体 制下的大多数中国家庭都是沉重的负担,而手术费 用的多少很大程度上取决于融合节段的长短.因 此,对融合节段和矫形效果的预测,为在门诊诊疗工 作中回答患者迫切关心的手术效果和费用等问题提 供了依据. 为深入对脊柱侧凸柔韧性的认识和解决实际的 临床问题,本文对本院150例AIS患者(包括胸椎侧 凸和胸腰段/胸椎侧凸共216个)的影像资料进行 了回顾研究,分析了影响柔韧性的因素. 1资料与方法 1.1一般资料 病例选自本院2001年7月,2008年8月就诊 的脊柱侧凸患者,患者确诊为AIS,排除部分影像资 料不全,既往曾行脊柱手术的患者. 1.2照片方法 本研究选择仰卧侧屈位x线片(supinebending roentgenograph)作为柔韧性评估方法.患者的影像 学资料包括站立位脊柱全长后前位和侧位x线片, 仰卧位左,右侧屈x线片.脊柱侧凸影像资料的拍 摄均由受过的技师完成,掌握统一,规范的摄片 方法,侧屈位x线片拍摄方法:患者仰卧于放射台, 分别向左右两侧主动地,尽最大努力屈曲其躯干,尽 量使同侧第l2肋接触到同侧髂骨翼. 1.3角度的测量及其他影像学指标记录 将所有患者的影像资料从数据库调出,按照 Cobb法进行角度测量,并记录侧凸的部位(胸椎侧 凸,胸腰段/腰椎侧凸).部位确认的方法按Lenke 分型中的定义:胸椎侧凸指侧凸顶点位于T, T/T胸腰段侧凸指侧凸顶点位于T,L.,腰椎 侧凸指侧凸顶点位于L/L,L.区域性侧凸被分 成主侧凸(majorcurve)和次侧凸(minorchive), Cobb角最大处被认为是主侧凸.若胸椎侧凸与胸 腰段/腰椎侧凸角度相同,则胸椎侧凸为主侧凸.在 凸侧仰卧侧屈位x线片上测量同样的上下端椎之 间的角度,同时记录Risser征.柔韧度计算公式:柔 韧度(%)=(站立位冠状面Cobb角一凸侧侧屈位 Cobb角)/站立位冠状面Cobb角×100%. 1.4统计学方法 将年龄和站立位冠状面Cobb角2项指标与柔 韧性进行Pearson相关分析,性别(男=1,女=0), 是否主侧凸(是=1,否=0),侧凸位置(胸椎侧凸= 1,胸腰段/腰椎侧凸=0)和Risser征与柔韧性进行 Spearman相关分析.筛选有显着线性关系的指标, 然后进行逐步多元线性回归.采用同样方法,以仰 卧侧屈位Cobb角角度为应变量进行分析. 2结果 2.1总体情况 共收集病例150例,男24例,女126例;平均年 龄为15.2岁(10,19岁).患者站立位冠状面 Cobb角平均为48.52.(20.,95.),仰卧位侧屈位 Cobb角平均为22.40.(1.,89.),柔韧度平均为 57.31%(4.30%,97.67%),Risser征平均'3.30级 (0,5级).本组包含胸椎侧凸和胸腰段/腰椎侧凸 216个(上胸椎侧凸未计算在内),其中主侧凸150 个,次侧凸66个;胸椎侧凸130个,胸腰段/腰椎侧 凸86个. 2.2Pearson和Spearman相关分析结果(见1,2) 柔韧度和仰卧侧屈位Cobb角角度均与站立位 冠状面Cobb角(P<0.01),侧凸位置(P<0.01), 是否是主侧凸(P<0.01)3个因素存在显着相关关 系,而与年龄(P>0.05),性别(P>0.05)和Risser 征(P>0.05)不具有显着相关关系(柔韧度与连续 变量站立位冠状面Cobb角,年龄的散点图见 图1,2). 表1柔韧度与其他因素相关分析结果 Tab.1Thecorrelationsanalysisofflexibilityandcharacteristics 相关系数(r)P值 Correlationcoefficientfr)Pvalue 脊柱外科杂志,2010年4月,第8卷第2期JSpinalSurg,April2010,Vol8,No2?105? 表2仰卧侧屈位Cobb角与其他因素相关分析结果 Tab.2TimcorrelationsanalysisofCobb'Sanglemeasuredonsupine lateral—bendingroentgenographandcharacteristics 相关系数(r),J值 CorrelationcoemeientfrPvalue 2.3多元线性回归结果 将2.2中具有显着相关关系的指标,分别与柔 韧度和仰卧侧屈位Cobb角进行逐步多元线性回归. 公式如下: F=104.21一(0.84XC+9.94×L) 104一(0.8×C+10×L) B=1.02×C+5.65×L一4.47×MC一27.16 C+6×L一4×MC一27 F表示柔韧度,B表示仰卧侧屈位Cobb角,L表 示侧凸位置(胸椎侧凸=1,胸腰段/腰椎侧凸=0), C表示站立位冠状面Cobb角,MC表示是否为主侧 凸(是=1,否=0). 柔韧度具有统计学意义的2个预测指标为站立 位冠状面Cobb角(P<0.01),侧凸位置(P< 0.01).回归方程复相关系数R=0.601,决定系数 R=0.361,假设检验(F=60.159,P<0.01),说明 所拟合的方程具有统计学意义.由线性回归公式可 以看出,站立位冠状面Cobb角每增加10.,柔韧度 约减少8%,胸椎侧凸柔韧性平均比胸腰段/腰椎侧 凸低10%. 仰卧侧屈位Cobb角角度具有统计学意义的3 个预测指标的指标为站立位冠状面Cobb角(P< 0.01),侧凸位置(P<0.01)和是否为主侧凸(P< 0.01).回归方程复相关系数R=0.841,决定系数 R=0.707,假设检验(F=170.546,P<0.O1),说 明所拟合的方程具有统计学意义.按照Lenke等 对结构性侧凸的定义,即仰卧侧屈Cobb角位>25. 的次侧凸为结构性侧凸,将仰卧侧屈Cobb角位= 25.带人回归公式,求出AIS胸椎次侧凸和胸腰段/ 腰椎次侧凸的站立位冠状面Cobb角分别为45.7. 和51.1..由此得出推论:站立位冠状面Cobb角> 45.的胸椎次侧凸和站立位冠状面Cobb角>50.胸 腰段/腰椎次侧凸,基本可判定为结构性侧凸. 3讨论 脊柱侧凸柔韧性在手术方案制定过程中具有重 要意义,是选择性短节段融合的基础.Duval— Beaup~re等提出将柔韧性视为2种不同作用的合 力,即重力作用和矫形力作用.重力作用所带来的 侧凸角度的加大称之为"塌陷(collapse)",用站立 位与仰卧位侧凸角度差来表示;矫形力所带来的侧 凸角度减小被称作"还原性(reducibility)",用在仰 卧体位下伴有和不伴有矫形力作用的侧凸角度差来 表示.这种定义方法将柔韧性进行了分化,可以用 作对柔韧性影响因素及其作用机制的判断分析. 当前用于柔韧性评估的方法很多,本研究选择 图1柔韧度与站立位冠状面Cobb角的相关关系散点图图2柔韧度与年龄的相关 关系散点图 Fig.1Seatterplotnfcorrelationbetweenflexibilityandstanding—positioncoronal— planeCobb'Sangle. bilityandage. ? 106?脊柱外科杂志,2010年4月,第8卷第2期JS 侧仰卧侧屈位片作为评估方法,虽然侧屈法结果不 稳定,人为影响较大,但仍然是柔韧性评估最常用 的,经典方法,同时也是King,Lenke,PUMC分型系 统的基础.Clamp等将支点侧屈位x线片(ful— crambendingroentgenograph)用于柔韧性相关因素 的研究,尽管支点侧屈位x线片能够较为准确的预 测术后矫正率,但是,支点侧屈位x线片对主胸 弯的柔韧性评估较准确,但对上胸椎侧凸,胸腰段/ 腰椎侧凸柔韧性评估效果不佳,需要其他方法作为 补充'.j.由于肋骨的力传导作用,在支点侧屈位x 线片中,胸椎侧凸获得了比胸腰段/腰椎侧凸更大的 矫形力,增大了胸椎侧凸的"还原性",使其柔韧性 增加.若将支点侧屈位x线片应用于本研究,则将 人为增加了胸椎侧凸的柔韧性,使不同侧凸位置之 间的柔韧性比较结果欠准确. 一 些学者提出侧凸的柔韧性可能与侧凸角度的 大小,患者年龄,侧凸位置等因素有关'71.Marks 等在一项包含449例女性和98例男性AIS患者 的多中心研究中发现,术前男性较女性侧凸柔韧性 低,但男性的年龄也较女性略大,无法确定男性较低 的柔韧性是由于性别或是年龄因素导致的;由于主 侧凸的存在,为了恢复身体平衡,出现了代偿性次侧 凸,作为始动因素的主侧凸可能会受某些结构性因 素的影响而比次侧凸具有更低的柔韧性;Risser征 常规被用来评价脊柱的生长潜能,在临床工作中可 观察到,Risser征较大的患者脊柱更加僵硬,但是 Risser征大的患者年龄一般也较大,因此无法确定 柔韧性的降低是由于骨骼成熟还是年龄增大导致 的.以上的这些推测,由于各种混杂因素的交叉影 响给研究带来困难. 本研究采用多元线性回归的统计方法排除混杂 因素的影响,对柔韧性影响因素进行了分析.研究 发现站立位冠状面Cobb角和侧凸位置可显着影响 侧凸的柔韧性,站立位冠状面Cobb角每增加10., 柔韧性约减少8%,这与Deviren等.对胸腰段/腰 椎侧凸(包括成人)的结果相近,说明即使对于不同 人群,站立位冠状面Cobb角均是对脊柱侧凸具有影 响的因素. 本研究将侧凸位置作为因素引入方程,比较了 不同侧凸位置对于柔韧性的影响.结果显示,排除 角度,年龄等其他因素干扰,胸椎侧凸比腰椎侧凸的 柔韧性平均约小10%.其可能的原因有两个:?胸 椎侧凸有两侧肋骨的支撑,导致柔韧性降低;?胸腰 段/腰椎侧凸与胸椎侧凸相比,在整个脊柱中所在的 位置较低,因而承受了相对较大的负重,使得"塌 陷"作用增大,导致了柔韧性的增加. 本研究发现对于AIS,年龄与柔韧性无显着线 性回归关系,这与Deviren等?的研究结果不同,研 究所针对的人群不同可能是导致这个结果的原因, 在Deviren的研究中包括了成人侧凸,研究的年龄 跨度相对较大(15,80岁),而本研究仅研究了青少 年,年龄跨度小.此研究结果提示:脊柱随着年龄的 增长变硬的速度较为缓慢,短时问内柔韧性变化不 大.青少年时期年龄的跨度相对较小,若不考虑站 立位冠状面Cobb角进展等因素的影响,柔韧性在此 阶段的变化不显着.另外一种可能的解释是脊柱的 柔韧性在青春期前后的变化不大,而在成年后才出 现柔韧性显着而迅速的下降,这有待于进一步的研 究证实.根据本实验的结果,认为对于那些由于某 些原因而延期手术的青少年患者而言,若控制了侧 凸角度的进展,在成年之前进行手术,不会发生柔韧 性的显着变化而对矫形手术的效果带来较大影响. 根据本研究结果,可以认为性别不会对侧凸柔 韧性产生显着影响,这与既往认为男性具有比女性 更加僵硬的脊柱的认识不同,l临床上观察到的男性 柔韧性偏低,可能是由于站立位冠状面Cobb角,年 龄等混杂因素的影响而导致的,可以认为在Marks 等研究中,男性较女性柔韧性低,可能是由于男 性的年龄偏大引起的. 在相关性分析的研究中,柔韧性与是否是主侧 凸(r=一0.169,P<0.01)有显着反向相关关系,而 在多元线性回归中却与柔韧性无显着的线性回归关 系.将是否主侧凸与站立位冠状面Cobb角和侧凸 位置进行相关性分析,可发现是否是主侧凸与站立 位冠状面Cobb角(r=0.398,P<0.O1)和侧凸位置 (r=0.243,P<0.O1)均存在显着的相关关系.由 于站立位冠状面Cobb角和侧凸位置2个变量在预 测公式中的引入,使是否主侧凸与柔韧性的线性相 关关系不再具有显着性,是否主侧凸与柔韧性的相 关关系是由于与站立位冠状面Cobb角和侧凸位置 存在共线性关系而导致的,排除其他因素的影响后, 主侧凸与次侧凸的柔韧性无显着不同. 青春期是骨骼发育的重要时期(Risser征可能 会有从0级到5级的变化),骨骼在此期间迅速成 熟,脊柱生长较为迅速,本研究显示,尽管脊柱显着 生长且骨骼明显成熟但是并未对柔韧性产生显着影 响,影响柔韧性的因素应在侧凸形态和椎旁,椎间软 组织改变等因素中考虑. 曾有学者立足于避免过多x线照射而对单独 通过公式对仰卧侧屈位Cobb角角度进行预测的可 能性进行探讨,如Cheh等曾使用仰卧位x线片 Cobb角预测仰卧侧屈位Cobb角,他们的研究中虽 脊柱外科杂志,2010年4月,第8卷第2期JSpinalSurg,April2010,Vol8,No2 避免拍摄侧屈位x线片,但却另外拍摄了仰卧位x 线片.本研究探讨了单纯用站立位x线片来预测 仰卧侧屈位Cobb角角度的可能,得出了预测模型, 方程R=0.841,R=0.707,拟合程度尚满意. Lenke分型中主侧凸被认为是结构性的,而次侧凸可 以是结构性的,也可以是非结构性的,仰卧侧屈x 线片上残留侧凸角度?25.的次侧凸被认为是结构 性侧凸,一般需要融合?1J.利用本研究得出的青 少年仰卧侧屈位Cobb角的回归公式进行反向推导, 对于胸椎侧凸站立位冠状面Cobb角>45.,或是腰 椎侧凸站立位冠状面Cobb角>50.,可以认为它是 结构性侧凸,需要进行手术融合,以上结果提供了一 个利用患者基本信息和站立位x线片预测融合节 段的可能. 在此项研究中,测量到了上胸椎侧凸20个(结 构性16例,非结构性4例),但未纳入统计数据中进 行处理,这是因为:?样本数量较小,可能使统计结 果有较大的偏差,线性回归方程不稳定;?上胸椎侧 凸的柔韧性评估的价值存在争议,对结构性上胸椎 侧凸的定义和对手术的指导意义的看法不一.是否 融合上胸椎侧凸需要根据上胸椎侧凸冠状面的角 度,矢状面结构性特点,T椎体倾斜度,双肩平衡等 因素决定.与胸椎侧凸和胸腰段/腰椎侧凸相比,柔 韧性评估对于上胸椎侧凸手术的指导意义不大. Suk等?提出单纯以上胸椎侧凸正位x线片角 度>25.和双肩水平或左肩高作为上胸椎侧凸融合 的标准,未对柔韧性进行界定.在PUMC分型及手 术策略中?,对包含上胸椎侧凸的?a型,?a型, ]lIb型的手术指导策略中也没有对上胸椎侧凸柔韧 性评估的建议.基于以上原因,文章中没有对上胸 椎侧凸进行讨论. 本文通过对影响脊柱侧凸柔韧性因素的分析, 深人了对脊柱侧凸柔韧性的认识,提供了柔韧性预 测的依据,有利于制订治疗策略,选择治疗时机.但 由于柔韧性预测公式的决定系数不高,预测精度偏 低,筛选出的影响因素对柔韧性变异的解释仍不足, 这可能与仰卧侧屈位x线片评估方法本身的不稳 定性有关,也可能与更具影响力的因素尚未纳入研 究有关,尚待进一步探讨.本研究通过对仰卧侧屈 位Cobb角角度的研究,提供了一种简单,实用的角 ? l07? 度预测公式,解决了临床实际问题. 参考文献 [1]LenkeLG,BetzRR,HarmsJ,eta1.Adolescentidiopathicscoli- osis:anewclassificationtodetermineextentofspinalarthrodesis [J].JBoneJointSurgAm,2001,83一A(8):1169一lJ8】. [2]Duval—Beaup~reG,LespargotA,GrossiordA.Flexibilityofscol— iosis.Whatdoesitmean?Isthisterminology.appropriate[J]? Spine(PhilaPa1976),1985,10(5):428—432. [3]ClampJA,AndrewsJR,GrevittMP.Astudyoftheradiologic predictorsofcurveflexibilityinadolescentidiopathicscoliosis [J].JSpinalDisordTech,2008,21(3):213—215. [4]CheungKM,LukKD.Predictionofcorrectionofscoliosiswith useofthefulcrumbendingradiograph[J].JBoneJointSurgAnt, 1997,79(8):l144—1150. 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