色努矯形器在青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的應(yīng)用進展

向亮,謝秋芳，張勤,龔澤輝,王義亮,劉純琴，羅超

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是發(fā)生于青春發(fā)育期前后的脊柱結(jié)構(gòu)性三維畸形。最新研究顯示在我國發(fā)病率為5.14%,14～15歲的女孩發(fā)病率最高，達到13.81%[1]。雖然目前AIS病因尚未明確，但側(cè)凸曲線在青春期進展較快，進展性的側(cè)凸往往會對青少年產(chǎn)生負面影響,降低與健康相關(guān)的生存質(zhì)量(health-related quality of life，HRQL)，產(chǎn)生心理障礙，腰背疼痛及心肺功能障礙等[2-3]。對于輕、中度AIS患者,矯形器治療是目前公認的有效非手術(shù)治療手段[4-5]。已有大量臨床試驗顯示矯形器可以改變脊柱側(cè)凸自然史，幫助患者避免手術(shù)，證實了矯形器治療的有效性[6-8]。目前用于治療AIS的矯形器種類繁多，如Milwaukee矯形器，Boston矯形器，Nighttime矯形器等，其中色努矯形器(Chêneau brace)治療AIS的療效在我國及歐洲等地區(qū)得到了廣泛認可，是一種AIS應(yīng)用最多且具有高影響力的胸腰骶椎矯形器(thoracic- lumbar- sacral orthosis, TLSO)[9-10]。隨著醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，在追求側(cè)凸高矯正率的同時，AIS患者的生存質(zhì)量也越來越受到重視和關(guān)注，色努矯形器的改良版本也日益增多。色努矯形器治療周期較長，常以脊柱側(cè)凸患者生存質(zhì)量為代價來進行治療，且部分AIS患者依從性差導(dǎo)致治療效果不佳[11]。色努矯形器治療青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的研究已經(jīng)接近40年，其治療技術(shù)也在日益更新。本文將就色努矯形器的歷史、適應(yīng)癥、作用機制,療效及影響因素等作一綜述，為臨床色努矯形器治療的選擇和矯形器技師制作出矯正率高，穿戴舒適的色努矯形器提供參考依據(jù)。

1 色努矯形器的歷史及發(fā)展

Jacques Chêneau于1979年發(fā)表了一種基于患者石膏取型和人工修型傳統(tǒng)工藝的脊柱矯形器，稱為色努矯形器[12]。色努博士及其團隊對這種未經(jīng)改良的色努矯形器進行定義、描述和公開發(fā)表在法國和德國[13-14]。隨后這種矯形器逐漸被改良更新，設(shè)計出了一系列對脊柱側(cè)凸治療有效的矯形器。色努矯形器制作的傳統(tǒng)步驟是用石膏繃帶在AIS患者身上取模，石膏陽模修型，熱塑材料負壓成型等，其中在修型過程中石膏陽模的所有區(qū)域(脊柱突出的和凹陷的部位)將會被編號，形成數(shù)值圖來幫助矯形器技師完成增減石膏的任務(wù)。這一過程是矯形器生物力學(xué)矯正的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常常由矯形器技師的經(jīng)驗來判斷增減石膏的多少，難以形成統(tǒng)一的量化標準。近年來，隨著科技的高速發(fā)展，已經(jīng)嘗試應(yīng)用計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制作(computer aided design/computer aided manufacturing, CAD/CAM)來捕獲脊柱三維形態(tài)從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石膏取模，修型等步驟，并且通過對脊柱的三維有限元模型分析，運用計算機模擬脊柱受力情況和矯形器的矯正效果，制作出反映患者個體化生物力學(xué)特征的三維矯形器，達到令人滿意的力學(xué)矯正效果[15]，結(jié)合3D打印等技術(shù)制作出來的矯形器更輕便，穿戴更舒適[16]。在2009年Weiss[9]發(fā)明了GBW(Gensingen-Brace-Weiss)色努矯形器，通過應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)對色努矯形器進行改良，臨床應(yīng)用良好，但這種GBW色努矯形器不容易調(diào)整且比手工制作花費的時間更長。隨后，weiss團隊繼續(xù)對其進行改良，設(shè)計出了由金屬支條與高溫板材組成的Chêneau light矯形器，可以快速調(diào)整來適配患者[17]。Pozzolatico Chêneau (P Chêneau)色努矯形器采用傳統(tǒng)方法對患者進行取型、修型等，把色努矯形器腋下支撐點往上延伸，改良后的P Chêneau色努矯形器被證明對治療AIS有效[18]。另一個改良版本Rigo System Cheneau (RSC)色努矯形器自從2004年推出后，迅速在歐洲受到關(guān)注，它主要特點是改良了原始色努矯形器的扭轉(zhuǎn)力，通過設(shè)計壓力墊來矯正椎體旋轉(zhuǎn)及側(cè)凸[19]。色努矯形器經(jīng)過多次不斷的改良創(chuàng)新，目前已成為了歐洲矯形器體系中的主流矯形器之一[20]。

2 色努矯形器的適應(yīng)癥及作用機制

2.1 色努矯形器的適應(yīng)癥 色努矯形器治療主要適用于骨骼發(fā)育未成熟且頂椎在T6以下的AIS患者,參照以下兩項指南:①2005年脊柱側(cè)凸研究學(xué)會(scoliosis research society)SRS的指南規(guī)定：1.患者年齡≥10歲，Risser征0～2級，cobb角度為25～40°，之前未接受其他治療；對于女性患者，月經(jīng)未至或月經(jīng)已至但不滿1年[21]。②2011國際脊柱側(cè)凸矯形和康復(fù)治療協(xié)會指南推薦(The International Scientific Society on Socoliosis Orthopaedic and Rehabilitation Treatmen, SOSORT)：cobb角20～45°時，推薦矯形器治療，同時配合運動療法[22]。2014年Lusini等[23]納入57例cobb角>45°不愿接受手術(shù)治療的AIS患者，39名患者接受矯形器治療，18名患者拒絕矯形器治療,矯形器組53.8%改善率遠超過未帶矯形器組0%,證實了矯形器對cobb角>45°仍有改善的可能性,特別是在患者曲線進展的可能性很高的情況下[24-25]。在臨床實際案例中，選擇矯形器治療納入標準時,在兩項指南推薦下(SRS和SOSORT)，側(cè)凸曲線進展率和脊柱的柔韌性等因素也逐漸受到關(guān)注。

2.2 色努矯形器的作用機制 色努矯形器通過多組三點力系統(tǒng)對脊柱側(cè)凸起生物力學(xué)矯正作用，在脊柱的額狀面，矢狀面和水平面來牽引，抗旋和免荷,控制側(cè)凸進展。矯正原理主要為被動矯正和主動矯正[26]:被動矯正為“櫻桃核效應(yīng)”及色努矯形器包含壓力區(qū)域和釋放空間，對軀干突起的部位施加壓力使軟組織從凸側(cè)部位(壓力區(qū))轉(zhuǎn)移到凹側(cè)部位(釋放空間)，力量傳遞到椎體上來矯正脊柱側(cè)凸，椎體旋轉(zhuǎn)等畸形。主動矯正主要是胸廓在矯形器作用下的不對稱位置引導(dǎo)的呼吸運動，訓(xùn)練患者有意識地將呼吸導(dǎo)向胸廓凹位，引導(dǎo)脊柱主動運動，向脊柱正常生理曲度進展。一組三點力系統(tǒng)由一個作用力和兩個反作用力形成，色努矯形器在脊柱凸側(cè)部位(主要是腰椎和胸椎)設(shè)計的是傾斜的平面墊,及所施加的壓力為矢量力，具有方向和大小，在提供矢狀面上牽拉力的同時也將提供橫向平面上的去旋轉(zhuǎn)力。脊柱側(cè)凸的曲線模式?jīng)Q定了色努矯形器的壓力墊和釋放空間的具體設(shè)計[27]，Pham等[28]通過對矯形器作用力的定量研究發(fā)現(xiàn)胸腰椎曲線的平均壓力值低于單純胸椎曲線。多項研究表明矯形器施力的大小和方向?qū)Ω纳艫IS患者側(cè)凸畸形程度非常重要[29-31]。在矯形器治療期間，患者身高體重和脊柱側(cè)凸程度都在不同程度的改變，為達到最佳治療效果，建議每3～6月進行復(fù)查，根據(jù)患者變化情況進行調(diào)整或更換矯形器。

3 色努矯形器治療的療效評價

3.1 色努矯形器的療效 2005年,SRS年會對矯形器治療的有效性標準進行了統(tǒng)一，認為評價矯形器治療的有效性應(yīng)包括：①側(cè)凸進展≤5°和發(fā)育成熟時進展≥6°患者的百分比。②發(fā)育成熟時側(cè)凸>45°患者的百分比和被建議或已行手術(shù)治療患者的百分比。③發(fā)育成熟后隨訪2年，需行手術(shù)治療患者的百分比[21]。Fang等[32]將32名AIS患者，平均隨訪穿戴色努矯形器24.4個月，結(jié)果顯示總的cobb角由(30.6±5.9°)降至(27.3±14.2°)，雖然Cobb角度改善沒有統(tǒng)計學(xué)上的顯著意義，但研究結(jié)果表明色努矯形器顯著降低了脊柱后凸、前凸畸形和髖臼傾斜。由于AIS患者側(cè)凸類型的差異性，近年來設(shè)計了一些改良型色努矯形器：Chêneau light矯形器對側(cè)凸畸形有很好的治療效果，Weiss等[33]應(yīng)用Chêneau light矯形器對81名AIS患者進行治療，Cobb角平均減少了16.4°，矯正率超過51%；Pasquini等[18]對P-Chêneau矯形器進行了評估，對67名AIS患者，平均治療隨訪2年，結(jié)果表明P-Chêneau矯形器對脊柱側(cè)凸King分型中的I型、Ⅱ型(S型側(cè)凸)矯正不明顯，但在其它類型(Ⅲ型、Ⅳ型與Ⅴ型)的側(cè)凸中Cobb角都有顯著減小。我國在色努矯形器的設(shè)計改良上也取得了一定進展，陳東等[5]通過擴大色努矯形器的釋放空間，為肺部發(fā)育和呼吸訓(xùn)練提供足夠空間來創(chuàng)造呼吸平衡，治療168例中有158例患者側(cè)凸畸形有明顯改善。

3.2 色努矯形器與生存質(zhì)量 矯形器療效評價一直是學(xué)者們討論的焦點,脊柱側(cè)凸研究學(xué)會、國際脊柱側(cè)凸矯形和康復(fù)治療學(xué)會于2014年達成研究共識,除了有效評估以影像學(xué)為基礎(chǔ)的脊柱畸形變化外,還應(yīng)評估其他癥狀:腰背疼痛,活動障礙,心理因素和生存質(zhì)量等變化[34]。目前色努矯形器治療對AIS患者的生存質(zhì)量的提高還不明確，據(jù)報道生存質(zhì)量與矯形器治療AIS患者的疼痛，活動障礙和家庭關(guān)系有關(guān)[35]。評估AIS患者HRQL量表常用的是脊柱研究學(xué)會量表和健康調(diào)查表，Han等[36]的一項前瞻性研究應(yīng)用這兩個問卷調(diào)查了兩組(觀察組和矯形器治療組)AIS患者的生存質(zhì)量差異，結(jié)果顯示兩組患者生存質(zhì)量水平無顯著差異。而一些研究者認為大多數(shù)色努矯形器會限制患者的日?；顒樱黾有睦韷毫?影響穿戴時間[37-38]。 Pham等[39]根據(jù)影響生存質(zhì)量的腰背痛的視覺模擬評分結(jié)果證實，與其他組(無色努矯形器治療或部分時間穿戴)相比，全程時間色努矯形器治療的生存質(zhì)量明顯更差。另一些研究者認為接受色努矯形器治療后的AIS患者改善了疼痛和自我形象等，具有更好的生存質(zhì)量[5,39-40]。許多研究由于對AIS的HRQL的評測工具不統(tǒng)一[38-41]，且國內(nèi)與國外存在較大的文化和社會差異降低了HRQL評測工具的可信性[41]，導(dǎo)致了矯形器治療AIS生存質(zhì)量的差異性。Meng等[42]對脊柱側(cè)凸矯形器治療AIS患者的生存質(zhì)量影響做了系統(tǒng)評價，納入7篇應(yīng)用SRS-22評估HRQL的文獻(觀察組474人,矯形器組166人，總樣本量640例)，消除評測工具的差異性帶來的數(shù)據(jù)影響，其研究結(jié)果表明經(jīng)過矯形器治療后的AIS患者比未治療的患者得分更高。Toru 等[43]學(xué)者認為矯形器的類型也是影響患者生存質(zhì)量的因素之一，且HRQL的評測工具缺乏統(tǒng)一認識，限制了有關(guān)AIS生存質(zhì)量的研究，目前缺乏充足的數(shù)據(jù)來進一步對不同改良型色努矯形器治療脊柱側(cè)凸的生存質(zhì)量的差異性進行系統(tǒng)評估。

4 色努矯形器治療效果的影響因素

盡管色努矯形器治療AIS療效顯著，但有很多因素影響其治療效果，和其他TLSO矯形器治療效果的影響因素一樣，分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素及患者自身因素包括脊柱側(cè)凸類型，畸形程度，脊柱柔韌性，生長發(fā)育速度等。Mercadante[44]認為AIS的脊柱柔韌性越大，其矯形器的矯正效果越明顯，尤其是脊柱柔韌性>50%的患者。3個外在因素對矯形器治療AIS的成功也起著重要作用：①初始矯正度，②依從性，③治療方案的選擇。

4.1 初始矯正度 初始矯正度及患者初次穿戴矯形器時cobb角的矯正度，是脊柱長期生物力學(xué)改變的基礎(chǔ)，而初始矯正度與患者脊柱特點和矯形器的設(shè)計有關(guān)，由于每位矯形器技師的臨床經(jīng)驗、技術(shù)水平不一，并不是每一位AIS患者穿上矯形器都可以達到滿意的矯正效果。Berteau等[45]應(yīng)用有限元分析法模擬出脊柱各個椎體的具體施力大小，將力的數(shù)值模型應(yīng)用到矯形器的設(shè)計中去，并與傳統(tǒng)手工制作的矯形器作比較，結(jié)果表明前者的三維矯形效果明顯優(yōu)于后者。有限元方法能夠精準的測量脊柱各個部位的應(yīng)力情況，觀察矯形器應(yīng)力下的椎體動態(tài)變化，對矯形器的設(shè)計有很大幫助。

4.2 依從性 高依從性是矯形器治療AIS成功的重要因素之一，許多研究評估矯形器治療的依從性常常以問卷的形式進行統(tǒng)計，缺乏客觀的依據(jù)，難以保證結(jié)果的真實性[46]。Rahman[47]對矯形器治療依從性用溫度檢測器進行客觀數(shù)據(jù)研究，發(fā)現(xiàn)依從性好的患者治療有效率明顯高于依從性差的患者。患者的依從性不僅僅是每天穿戴時間的評估，在矯形器穿戴時的松緊及壓力的大小也直接影響矯正的力度，進而影響矯形器治療的效果[48]。通常醫(yī)生要求AIS患者每天需穿戴矯形器時間18～23h，但因為矯形器可能影響身體外觀，背部肌肉僵硬，皮膚壓瘡，心理障礙和社會不適應(yīng)等，導(dǎo)致依從性下降[49]。如何提高患者的依從性一直備受關(guān)注。

4.3 治療方案的選擇 Law[50]對10名AIS患者進行深度隨訪研究發(fā)現(xiàn),在矯形器表面的美學(xué)方面與患者共同設(shè)計會提高患者的依從性,美學(xué)上令人愉悅的矯形器和患者參與矯形器的設(shè)計過程對于增加患者依從性并解決治療期間的心理問題很重要。Kalichman等[51]研究證實,與單一矯形器治療相比,矯形器治療結(jié)合脊柱側(cè)凸特定運動療法能更好的矯正側(cè)凸,改善心肺功能等,適當?shù)倪\動能有效地避免矯形器治療帶來的肌肉力量下降，腰背痛等并發(fā)癥。Rivett等[52]對矯形器結(jié)合特定運動療法的具體方案深入研究發(fā)現(xiàn)，每天穿戴矯形器21.5h結(jié)合4次/周的脊柱側(cè)凸運動療法比每天穿戴矯形器12h、4次/周的脊柱側(cè)凸運動療法更有利于改善側(cè)凸角度，具有顯著差異?？傊?，在脊柱側(cè)凸矯形器設(shè)計時增加患者的參與度并結(jié)合特定運動療法將有利于提高臨床療效。

5 小結(jié)

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸是一種復(fù)雜和多因素的脊柱畸形，嚴重影響青少年的身心健康。隨著醫(yī)學(xué)模式向生物-心理-社會模式的轉(zhuǎn)變，矯形器治療方案的選擇應(yīng)同時注重三維畸形的矯正和生存質(zhì)量的提高。在長期的臨床實踐中已經(jīng)證實色努矯形器是減少AIS患者側(cè)凸曲線進展并影響其自然史的矯形器之一，在設(shè)計矯形器的過程中，不僅僅針對脊柱側(cè)凸畸形的生物力學(xué)設(shè)計，還應(yīng)增加患者在矯形器外觀設(shè)計的參與度，為患者解釋依從性的重要性，從而提高矯形器的療效。隨著計算機技術(shù)(CAD/CAM,有限元分析等)的不斷應(yīng)用于矯形器領(lǐng)域，材料學(xué)和生物力學(xué)的發(fā)展，下一步應(yīng)該更加關(guān)注色努矯形器的改良設(shè)計，制作出穿戴舒適，矯正率高的矯形器，為AIS患者提供更好的保守治療。