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青少年特发性脊柱侧弯研究国外进展

来源:中国矫形外科杂志 作者:张强 2010-1-13
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摘要: 【摘要】 青少年特发性脊柱侧弯(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)还有很多争论和未解决的问题,最困难的问题是病理发病机制不清楚。随着对手术治疗的重视,技术大大改进,增加了手术安全性,保持脊柱的平衡,但是这些治疗方法长期的效果还不得知。外科手术可以减少畸形,防止曲线进一步进展,因此可以减少将来......


【摘要】  青少年特发性脊柱侧弯(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)还有很多争论和未解决的问题,最困难的问题是病理发病机制不清楚。尽管支具治疗已经作为有曲线进展危险的侧弯患者标准的治疗方法,无论在功效和作用方面还不能经历严格的评价。随着对手术治疗的重视,技术大大改进,增加了手术安全性,保持脊柱的平衡,但是这些治疗方法长期的效果还不得知;外科手术可以减少畸形,防止曲线进一步进展,因此可以减少将来心肺功能出问题的危险,但是长期防止脊柱侧弯的其他负面作用还不清楚。本文讨论一下目前关于青少年特发性脊柱侧弯病理发病机制,自然病史,非手术治疗和手术治疗概念。

【关键词】  青少年特发性脊柱侧弯; 病理发病机制; 自然病史; 非手术; 手术

Adolescent idiopathic scoliosis research progress in abroad∥ZHANG Qiang. Spinal Centre, Orthopedic Department,the 306th Hospital of PLA, Beijing, 100101, China

  Abstract:Many controversies and unanswered questions surround AIS (adolescent idiopathic scoliosis) , the most difficult one is the absence of information about its aetiopathogenesis. Although bracing has been regarded as the standard of care for patients at a high risk of progression, it has never been subjected to rigorous assessment of either its efficacy or effectiveness. With respect to surgical management, although technology has greatly increased the safety with which we can correct spinal deformity and preserve spinal balance, long-term results of these changing methods of management are absent. Surgery can reduce deformity and prevent further progression; thereby decreasing the risk of future cardiopulmonary compromise, but its role in the prevention of other negative long-term effects of scoliosis is not clear. In this paper we discuss present notions about aetiopathogenesis, natural history, non-operative treatment, and surgery.

  Key words:adolescent idiopathic scoliosis; aetiopathogenesis; natural history; non-operative; surgery

  青少年特发性脊柱侧弯(AIS,adolescent idiopathic scoliosis)在1~16岁危险人群的发病率是1%~3%[1]。本文综述一下目前关于脊柱侧弯病理发病机制、自然病史、非手术治疗和手术治疗的问题。

  1 AIS发病机理

  1.1 基因遗传因素 尽管有许多临床的,流行病学的和基础科学的研究,AIS的发病机理仍然不清楚[2],AIS可见于一个家庭的多个成员,表明有强烈的基因遗传成分。双胞胎研究表明73%的单卵双胎和36%的双卵双胎同时患有AIS[2]。几个大的家族研究表明AIS,通过不同的遗传方式正染色体优势遗传,母系因素,多因素遗传和X线连接优势遗传来进行遗传,AIS的四种基因图谱已经有人报道[2]。Inoue等[3]研究了维生素D受体基因的多态性,雌激素受体(ESRl)与曲线进展的关系,结果表明雌激素受体在XbaJ位点的多态性与曲线进展有关[3]。然而,Tang等[4]研究表明雌激素受体与AIS无关。

  1.2 褪黑素及其他 另外一些研究者所作的鸡、大鼠和鼠类松果体切除,减少褪黑素的作用,诱发了脊柱侧弯,然而,其他的一些报道显示没有诱发脊柱侧弯[5]。另外,AIS患者没有显示褪黑素功能降低,一些与褪黑素节奏不正常有关的疾病患者也没有发展成为脊柱侧弯,因此脊柱侧弯未必简单的是由于缺乏褪黑素的结果,而更有可能是褪黑素作用于不明生长机制的结果[2]。AIS患者的血小板结构和功能的异常也已经被注意到了,有证据表明钙调蛋白聚集可以导致骨骼、肌肉生长活跃,并与以后曲线进展有关[6]。椎间盘和椎体生长板曲线载荷引起机械性微损伤,血管损伤和血小板活化从而改变钙调蛋白,导致生长因子的释放从而作用于椎体终板,这种假说事件链的最终结果是,脊柱前面过度生长和曲线的进展。Chiari I型畸形和脊髓空洞在AIS患者中还没有得到重视,在一些年轻患者脊髓中央管引流可以导致畸形的改善。生长期家兔肋间神经、交感神经封闭可以导致软组织血管更多的分布,增加手术侧肋骨的生长加速,胸椎脊柱侧弯凸向对侧[7]。其他一些综合征,例如:眼睛缺损;心脏缺陷;漏斗先天性闭锁;生长发育延迟,或这两种情况并存;生殖器和泌尿系统畸形,或这两种情况并存;耳畸形或耳聋都与AIS有关。

  1.3 椎旁肌的异常和椎体发育不平衡 椎旁肌异常引起AIS的假说已进行了多年的讨论,一些理论已经建立起来包括Ⅱ型纤维(快肌纤维)的减少,肌病患者纤维劈裂,管状体,肌丝排列紊乱,总之是膜的缺失(即钙泵的损伤)。然而,对于这些现象没有达成最终的结论,它们似乎对畸形本身产生次要作用。进展性的AIS是由于青春期快速生长期脊柱前部相对过度生长所致,应用MRI研究胸椎体的形态变化发现,AIS患者椎体纵向生长不成比例,发现AIS患者椎体纵向生长要快,主要发生在软骨内骨化,与之相对照,膜内骨化环形生长在椎体和椎弓根却显得比较慢[8],然而这种生长不对称的机理还没有完全清楚。

  2 自然病史

  治疗任何紊乱就是试图改变它的自然病史,AIS影像和治疗策略是根据这些机制制订的,因此长期研究自然病史和治疗结果是必需的。未治疗的AIS长期观察最常见的后遗症是曲线进展、背痛、心肺问题和社会心理问题。尽管出现在大多数未治疗的患者,但是后遗症的严重程度及对身体健康和功能的作用却不尽相同。

  预测曲线进展的危险因素包括:成熟程度(诊断时的年龄,月经情况,骨骼生长潜力)、曲线大小、曲线顶椎的位置,许多研究者认为顶椎在胸椎的曲线,具有较高的进展可能,可能的范围是58%到100%,患者的骨骼和性越不成熟曲线进展的可能性越大[9];同样地发现患者曲线越大,在成熟期前后曲线进展的可能性越大。研究得出结论包括Risser征,顶椎所处的水平,出现躯干不平衡和年龄增长,从而得出预测曲线进展的公式,包括Cobb’s角、Risser征和年龄。

  AIS不良后果与曲线大小和肺功能关系密切,除了侧弯角度,其他一些因素,例如:胸椎严重后凸、椎体旋转和呼吸肌力减退都严重影响肺功能。不像早期(年龄0~8岁)发生的先天性脊柱侧弯造成肺容量明显减少,出现呼吸强迫,肺动脉高压,右心衰竭或死亡,AIS则很少发生这些情况。胸椎顶点曲线大于50°,可明显减少肺容量,并经常出现呼吸短促,但是很少会有心肺功能的危险[10]。

  大多数成人在他的一生中会出现不同形式的背痛,大约50%的成人会有下背痛的病史。有报道大约有15%患者经常背痛或者一年中疼痛持续大于2周。有学者报道[2]成人AIS经常疼痛者占61%与总人口的发病率类似,然而另外的报道[9]显示慢性疼痛发生频率、严重程度和持续时间都高于总人口发病率。未治疗的AIS可能的后遗症有背痛,限制性肺通气障碍,影响整体功能和自尊心。

  关于患者心理影响的文章很少,而且研究的结果也很不一致,一些研究认为患者认为自己是不健康的并且限制体育和社会活动。 有学者[2]报道19%的患者有真正的心理紊乱,其中94%的患者曲线大于40°;另外的研究表明AIS患者和普通人群对照组在一般活动和生活质量上没有什么明显不同[11]。然而,成年未治疗的AIS患者与对照组比较,他们对身体的形态、穿衣服和游泳装很不满意,大约有1/3的患者认为他们的侧弯曲线通过某些方式限制了他们的生活,例如,买衣服困难,减少体育活动和自信心不足[9]。

        3 非手术治疗

  尽管AIS诊断和治疗是众所周知的,但是世界范围内治疗方法却是多种多样。如果患者仍在生长期在北美一般的治疗方法是观察,曲线大于25°应用支具治疗[1、2]。大多数欧洲临床医生对曲线小和进展危险不大的患者采用物理治疗,运动疗法可增加患者的协调性,脊柱的本体感觉和运动控制,运动不会增加曲线的进展[12]。

  非手术治疗的目的就是防止曲线的进展,支具治疗的目的是在曲线进展危险期内防止曲线的进展直到患者达到骨骼成熟,最大可能地减少手术治疗。一方面,一些学者有重要证据认为支具对于AIS有非常重要的阳性作用,另一方面,有证据认为支具治疗效果不佳或者是非决定性的。

  Blount首先在1958年应用了Milwaukee支具(最初是在骨科术后应用),然后发明了胸腰骶支具(thoraco lumbo sacral orthoses,TLSO)是改良的Milwaukee支具去掉了颈椎部分,应用更轻质材料改善舒适性、美观性和依从性;一些支具改良后仅部分时间穿戴或晚上时间穿戴,而其他的支具1 d需要穿戴18 h或更长时间。改良的硬性TLSO支具包括Cheneau支具系统和SpineCor动力支具,Cheneau支具[13]能产生一种高度的矫正力通过应用一种高矫正率的模具和衬垫能较原始支具通过躯干产生更大的去旋转力,这种新的支具能增加扩张容积有助于改善呼吸功能。SpineCor和TrlAC(Boston Brace International,Avon,MA,USA)是治疗AIS的非硬性支具,矫形带位于各种不同的侧弯曲线上产生特殊的矫形运动,产生各种不同的位置变化,进行动力曲线矫正,产生更适当的肌肉平衡[14],动力附加在传统的三点控制对生长期脊柱显示更好的矫正作用,但是,在支具穿戴和结果之间剂量反应关系还没有很好地建立起来。Rowe等[2]报道了每天23 h支具治疗方案比16 h或夜间支具治疗方案更成功。Rahman等[15]表明治疗期间在他们的支具上有体温监测者,患者具有更高的依从性,曲线进展占11%,而依从性差的患者曲线进展者占56%。在过去的半个多世纪,许多研究者研究了TLSO治疗AIS的影像学结果,大多数研究者认为曲线进展大于5°表明曲线状态真正发生了变化,另外的支具治疗失败后手术治疗率的范围是7%到43%[16]。

  4 外科手术治疗

  外科治疗的目的是曲线矫正并维持这种矫正。应用内固定器械外科手术治疗的基本目标是:(1)控制曲线进展;(2)取得三维最大永久性畸形矫正;(3)通过平衡躯干改善外观;(4)尽量减少短期或长期并发症。一般的手术指征是青少年曲线Cobb’s角大于45°,对于成人,外科手术指征是由于侧弯造成的疼痛,非手术治疗无效,侧弯曲线进展症状加重,功能丧失。尽管青少年脊柱侧弯患者可以选择延迟手术治疗直到成年人,但是成年人侧弯曲线柔韧性较儿童明显减低,常需要前后路联合手术治疗(分期或者一期手术)。另外成人手术并发症,如假关节形成,侧弯近端和远端后凸畸形和康复时间都较青少年人群发生率明显增高。通过改善术前评价提供术中神经电生理监测和血液预存技术,使得现代脊柱侧弯技术较以前安全得多。通过应用自体骨移植,同种异体骨移植,脱钙骨基质移植或最近的生物骨替代品移植,在外科手术器械应用的同时增强了牢固的骨融合。后路器械仍然是治疗先天性脊柱侧弯主流器械,从20世纪60年代[17]第1代Harrington器械的引入,到20世纪80年代Cotrel-Dubousset,再到第3代器械的发展。通过改进多平面矫正(冠状面,矢状面,水平面)牢固固定,减少融合节段,应用石膏和支具,避免了术后不稳定。节段性椎弓根螺钉扩展应用于胸椎[18],允许更好的三柱机械固定,多平面矫正,与标准的钩、钢丝内固定比较,能节省融合节段。胸椎椎弓根螺钉的缺点是学习曲线陡峭、花费多、存在安全的担心,对于发育不良的椎弓根精确置入椎弓根螺钉比较困难, 目前没有确切的证据表明AIS影像学改善与功能增强、自我形态满意和健康有关。

  前路脊柱器械主要用于单独的胸腰椎或胸椎曲线,从早期的Dwyer钢缆系统过渡到脊柱螺丝钉系统,Zeilke腹侧去旋转螺丝钉单棒系统椎间关节固定术,和其他类似的系统已经满意地应用于矫正冠状面和矢状面畸形,恢复躯干的平衡[19]和减少融合节段,主要的缺点是这些系统的后凸倾向,植入物断裂、假关节较高的发生率,术后需要石膏或支具保护。最近的双棒、椎体椎弓根系统,提供了坚强的固定,改善了矢状面矫形,术后需要较少的保护。前路器械已经扩展到胸椎侧弯的矫正,能够改善矢状面的矫形,减少融合节段,在成熟患者能够防止曲轴现象。前路手术的缺点是有内固定断裂、假关节、外科手术瘢痕和肺功能减弱等并发症。

  电视辅助胸腔镜前路器械也已用于临床,减少了手术瘢痕,然而,这种外科技术需要非常陡峭的学习曲线,有损伤周围重要结构的危险,由于麻醉一侧肺容易出现肺部问题[20]。因此,是否这种方法是更好的,还没有文献表明这种方法优于后路胸椎弓根螺钉系统[21]。调节椎体前面骨骺生长的一种新的方法是通过胸腔镜在未成年的脊柱侧弯凸侧顶椎安放骑缝钉,初步的实验是在动物体内进行的,成功后也已在人体内进行[22]。这种手术方法理论上的益处是保留了椎体生长能力、运动功能和非融合保留了脊柱功能,然而,除了非常有限的实验病例以外,骑缝钉的设计和其他基本器械都需要进一步改进[23]。

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作者单位:解放军第306医院骨科 全军脊柱外科中心,北京 100101


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