重度退變性腰椎側凸患者下肢功能：一項三維步態(tài)動態(tài)分析

石廣林 郄淑燕 王寒明 譚建

退變性腰椎側凸 ( degenerative lumbar scoliosis，DLS ) 是一類累及肌肉骨骼系統(tǒng)及人體生物力學改變的復雜性疾患。隨著全球步入老齡化，肌肉骨骼系統(tǒng)疾患結構改變，DLS 患病率逐年增高，65 歲以上人群的患病率最高達 68%。此類疾患脊柱嚴重退變，機體為保持站立位行走啟動脊柱 - 骨盆 - 下肢關節(jié)代償機制，尤其是重度退變患者，骨盆重度后傾 [ 骨盆傾斜 ( pelvic tilt，PT ) ≥ 25° ]，嚴重影響患者生活質量。因此，熟悉 DLS 患者下肢功能狀態(tài)對此類人群診療及康復至關重要。

近年隨著雙平面掃描全身立體放射攝影術 EOS系統(tǒng)用于臨床，醫(yī)師對脊柱畸形患者影像學有了深入了解，但僅限于靜止狀態(tài)下的研究。Yagi 等通過對成人型脊柱畸形患者步態(tài)研究發(fā)現，靜態(tài)下人體重心位置與動態(tài)下重心位置有顯著差異。本研究納入 2016 年 12 月至 2019 年 12 月于我院就診的65 例 DLS 患者，利用三維步態(tài)分析系統(tǒng)記錄分析其步態(tài)特點，進一步深入了解此類疾患生物力學動態(tài)變化及下肢功能狀態(tài)，為臨床醫(yī)師及康復師提供理論基礎，報道如下。

資料與方法

一、納入標準與排除標準

1.納入標準：( 1 ) 年齡 ≥ 45 歲者；( 2 ) 資料完整者；( 3 ) 經脊柱外科醫(yī)師確診，即影像學診斷標準至少滿足下列之一者：a.冠狀面?zhèn)韧?Cobb’s 角 ≥20°；b.矢狀面平衡 ( sagittal vertical axis，SVA ) ≥5 cm；c.PT ≥ 25°。

2.排除標準： ( 1 ) 既往有脊柱外傷史者； ( 2 )脊柱手術史者； ( 3 ) 脊柱腫瘤病史者； ( 4 ) 脊柱結核等特異性感染史者； ( 5 ) 強直性脊柱炎者。

二、一般資料

本組共納入 65 例，其中男 13 例，女 52 例。年齡 45～79 歲，平均 ( 65.47±7.59 ) 歲。所有患者經脊柱外科醫(yī)師確診為 DLS。其中伴有高血壓、糖尿病、肺疾病、心臟疾病等基礎性疾病的患者占 52.3% ( 34 / 65 )，吸煙史 21.5% ( 14 / 65 )。脊柱冠狀位側凸方向比 42∶23 ( 左∶右 )，側彎頂椎分布：L2 例，L10 例，L13 例，L33 例，L7 例。按 PT ≥ 25° 標準，將患者分為重度組 ( 觀察組，= 33 ) 和輕中度組 ( 對照組，= 32 )。本研究通過首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院倫理委員會審核。

三、實驗儀器與測試過程

利用三維步態(tài)分析系統(tǒng) ( VICON，Oxford，UK )對所有研究對象行走過程中的運動參數采集。該系統(tǒng)包括硬件 ( 12 個攝像機、多個標記點 ) 及軟件 ( 運動組件 )。

試驗過程中所有患者著薄上衣、下身穿緊身短褲。由同一操作者對受試者進行培訓、指導。受試者佩戴反射標記，依次置于雙側髂前上棘、髂后上棘、大轉子突起、股骨外上髁、腓骨小頭、外踝、跟骨結節(jié)、第一、二跖骨趾璞。每個受試者記錄10 個步態(tài)周期。

四、DLS 患者生活質量評分

本研究采集了所有研究對象的生活質量評分( healthy related quality of life，HRQOL )，包括疼痛視覺模擬評分 ( visual analogue score，VAS )、Oswestry功能障礙指數 ( oswestry disability index，ODI ) 及簡述健康狀況調查問卷 ( short-form 36，SF-36 ) 評分，并將 SF-36 分為軀體功能評分 ( physical component summary，PCS ) 和精神評分 ( mental component summary，MCS )。

五、數據記錄與統(tǒng)計學處理

結 果

一、兩組一般情況比較

兩組患者年齡、性別比、BMI 及基礎疾病患病率差異均無統(tǒng)計學意義 (＞ 0.05 ) ( 表1 )。

表1 兩組患者一般情況比較Tab.1 Comparison of basic characteristics of two groups

二、運動學參數

觀察組的步長 (＜ 0.001 )、跨步長 (＜ 0.001 )、髖關節(jié)活動度 (= 0.001 ) 及膝關節(jié)活動范圍 (=0.001 ) 均顯著小于對照組，但步頻顯著快于對照組(= 0.013 )。此外，觀察組患者第一個步態(tài)周期與最后一個步態(tài)周期相比，步長 (= 0.01 )、步頻(= 0.003 )、跨步長 (= 0.013 )、髖關節(jié)活動度(= 0.019 ) 及膝關節(jié)活動范圍 (= 0.04 ) 差異均有統(tǒng)計學意義 ( 表2、3 )。

表2 兩組患者運動參數比較 (±s)Tab.2 Comparison of kinematic parameters between the two groups(±s)

三、生活質量評分對照

觀察組的腰背部疼痛 VAS 評分 (= 0.012 )、ODI 評分 (= 0.027 )、PCS (= 0.019 )；MCS (＜0.001 ) 都差于對照組。但兩組患者下肢放射痛 VAS評分 (= 0.787 ) 差異無統(tǒng)計學意義 ( 表4 )。

表4 兩組患者生活質量評分對照Tab.4 Comparison of quality-of-life scores between the two groups

討 論

DLS 是中老年人群高發(fā)性疾病。由于此類疾病患者年齡大，且疾病累及肌肉骨骼系統(tǒng)、神經系統(tǒng)及人體生物力學等多個方面，因此，相關診療較復雜，至今尚無統(tǒng)一定論。盡管保守治療仍是DLS 患者首選治療方式，但既往研究報道手術療效優(yōu)于非手術方式。關于此類患者脊柱 - 骨盆序列特點已有諸多報道，但此類研究對象都處于靜止狀態(tài)，對于脊柱 - 骨盆 - 下肢整體代償機制認識有限。重度退變的 DLS 患者常伴髖關節(jié)后伸、膝關節(jié)屈曲畸形，對于此類患者的診療，熟悉其下肢動態(tài)功能尤為重要。

三維步態(tài)系統(tǒng)具有全面、精確、客觀等特點。因此，筆者利用三維步態(tài)系統(tǒng)完成了本研究，成功記錄了所有 DLS 患者逐個運動學參數及行走過程中的變化特點。此外，根據既往研究規(guī)定 PT ≥ 25°為重度退變患者，其余為輕中度患者，兩組患者相關參數對照分析。

一、輕中度與重度 DLS 患者運動參數對照

DLS 患者退變因素及機體代償因素引發(fā)脊柱 - 骨盆 - 下肢一系列改變，始動因素多為腰前凸減小、胸椎平背畸形、骨盆前傾減小、逐漸變?yōu)楹髢A，從而導致髖、膝關節(jié)病理改變，出現各運動參數改變。重度退變患者由于骨盆的前傾極度減小甚至后傾，髖臼前傾角顯著增加，髖關節(jié)過伸，患者為保持直立位只能屈曲膝關節(jié)代償，從而嚴重影響了患者下肢功能。本研究顯示重度退變患者髖膝關節(jié)屈伸度、步頻、步長及跨步長均明顯低于對照組患者，說明重度患者由于嚴重失平衡，不得不減慢行走維持機體直立位行走。有研究報道，患者借助手杖后步態(tài)有顯著改善。

表3 觀察組患者第一個和最后一個步態(tài)周期相關參數比較 ( n =33，±s)Tab.3 The first and last gait parameters of the observation group( n = 33, x- ± s )

二、觀察組患者試驗開始與結束時步態(tài)對照

DLS 患者整體失平衡，機體處于過度“耗能”狀態(tài)，加上老年人核心肌群對機體活動影響，隨著行走距離增加，髖膝關節(jié)屈伸度減小，步長減少、步頻減慢。本研究發(fā)現重度 DLS 患者第一個步態(tài)周期的運動學參數明顯優(yōu)于最后一個步態(tài)周期，驗證了上述觀點。因此，對于重度 DLS 患者診療及康復，更應該加強對其椎旁肌的保護。

三、輕重度與重度患者生活質量評分對照

DLS 患者生活質量低下，臨床工作中常用HRQOL 評估，且既往研究也證實了影像學參數與HRQOL 之間的相關性。本研究中重度退變患者軀體功能 ( ODI 評分及 PCS ) 明顯低于對照組，且此類患者遭受了更嚴重的精神問題 ( MCS，＜ 0.001 )。主觀疼痛感受方面，重度退變患者有更強烈的腰背痛感 ( LBP，= 0.012 )，而下肢放射痛兩組幾乎無區(qū)別，且評分上看似乎患者下腰痛更嚴重，可能與DLS 患者多伴有腰椎管狹窄癥而非腰椎間盤突出癥有關。

總之，DLS 患者病程中因退變 - 代償因素導致脊柱 - 骨盆 - 下肢發(fā)生一系列病理變化，從而導致其步態(tài)發(fā)生改變。本研究結果顯示，重度 DLS 患者所有運動學參數均有下降：步頻減慢、步長及跨步長均減小，且生活質量低下，遭受了更大的精神壓力。因此，對于此類人群，在沒有手術禁忌證前提下，建議行長節(jié)段固定融合術糾正其整體失平衡狀態(tài)，術后康復患者加強核心肌群鍛煉，增加腰背肌力量，增強機體協(xié)調能力。

本研究在一定程度上揭示了重度 DLS 患者下肢功能狀態(tài)，但由于此類疾患的復雜性，僅對其步態(tài)監(jiān)測遠遠不夠，需要大量研究進一步完善上述結果。此外，所有研究對象均來自單一中心，存有選擇偏倚。

綜上所述，重度 DLS 患者存在下肢活動功能異常，表現為步頻、步長、跨步長及髖膝關節(jié)屈伸度均較輕中度 DLS 患者下降；重度患者活動過程中運動參數迅速減小。此外，此類患者生活質量顯著低下且遭受巨大精神壓力。