支具治疗青少年特发性脊柱侧弯

怡丽丹 魏见伟 王艾琳 骆彪 王德春

引起青少年特发性脊柱侧弯(AIS)的确切原因仍未知，但已有研究阐述了其复杂的发病机制[1]。当脊柱侧弯进展至超过临界值(Cobb角30°～50°)，可引发呼吸功能受损和躯体疼痛，并表现出外观畸形。预防AIS进展的干预措施主要包括运动疗法、支具治疗和手术治疗。有关支具治疗的疗效曾长期存在争议，直至2013年，一项多中心随机对照试验肯定了支具治疗的效果。该研究显示，支具治疗可以有效预防AIS患者Cobb角进展至手术阈值，即超过50°[1-2]。我们回顾文献，对支具治疗AIS的研究进展进行综述。

1 支具治疗概述

根据2016年国际脊柱侧弯与康复治疗协会(SOSORT)指南，支具治疗脊柱侧弯的主要目标包括①防止脊柱侧弯进展，甚至实现侧弯的部分矫正；②改善临床症状；③治疗脊柱三维畸形；④缓解疼痛，提高生活质量；⑤避免Cobb角进展达到手术阈值[1]。

1.1 治疗原理

支具治疗矫正脊柱侧弯的理论依据包括额面“三点力系统”、局部“力对系统”和矢状面脊柱平衡。

“三点力系统”指处于同一平面但不在同一直线的三点的受力情况，当其中一点的受力方向与另外两点相反时，根据作用力与反作用力、力的分解定律以及杠杆平衡原理，三点力相互作用而产生矫正作用。

“力对系统”由两个相反方向的力组成，它们自不同方向施加于躯干某个较宽部分，使其旋转(即局部旋转)。“力对系统”必须施加于椎骨旋转最多的顶椎水平，以实现力的最大化。正确的脊柱矢状面平衡主要取决于骨盆、最大腰椎前凸与最大胸椎后凸之间的关系[3]。此外，Hueter-Volkmann定律也为支具治疗提供了依据，即“骨骺受压增加，骨生长受抑制；骨骺受压减小，骨生长加速”。脊柱侧弯凸侧的椎体骨骺受到牵拉，生长加速，而凹侧的椎体骨骺生长受抑制，导致侧弯角度逐渐增大。因此，增加侧弯脊柱凸侧的骨骺压力，减小凹侧的骨骺压力，可逐步矫正脊柱侧弯。

根据每个患者因脊柱侧弯引起的身体变形情况，采用多组“三点力”，可三维矫正脊柱侧弯畸形。矫正力通过压力垫来实施，压力垫的位置、形状、大小均可影响矫正效果。

1.2 支具治疗的适应证和并发症

国际脊柱侧凸研究协会(SRS)指出，支具治疗适用于骨骼未发育成熟、Cobb角介于20°～45°之间的AIS患者[4]。对于Cobb角>45°的患者，支具治疗可作为拒绝手术时的替代方案，但其有效性仅有低水平证据支持[5-6]。此外，近期文献报道，支具不但可阻止侧弯曲线进展，还可能促使脊柱重塑和侧弯角减小，进一步扩大了支具治疗适应证[7]。

支具治疗可导致一系列潜在的身体损害和心理问题。长时间佩戴支具可导致使用者出现腰背部肌肉萎缩伴肌力下降、腰背部疼痛、肺功能降低、胸廓畸形加重、压疮和皮肤过敏等并发症，生活质量明显下降[1]。Cheung等[8]的研究显示，支具治疗可导致使用者出现平背畸形，伴胸椎后凸不足和腰椎前凸不足，但这些矢状位参数的改变似乎与患者生活质量下降无关。AIS患者心理问题发生率很高，患者的应激水平与病情严重程度相关，而与治疗方法无关。佩戴支具是引发和增加心理压力的因素之一，因此综合治疗还应包括对AIS患者的心理支持[9]。

2 支具分类

2.1 颈胸腰骶支具和胸腰骶支具

根据脊柱侧弯位置高低，支具可分为颈胸腰骶支具(CTLSO)和胸腰骶支具(TLSO)。CTLSO有颈托，适用于顶椎在T7及以上水平的AIS患者，其矫正脊柱侧弯的范围可达颈椎部位，代表支具为Milwaukee支具。TLSO则适用于顶椎在T7以下水平的AIS患者，其高度仅达腋下，也被称为腋下型支具。常见的有Wilmington支具、Boston支具、Charleston支具、Chêneau支具等。Boston支具为常用支具之一，其通过“三点力系统”发挥矫正作用，兼具被动力和主动力，主要用于腰弯或胸腰弯的患者，但对角度非常大的胸弯患者的矫正效果欠佳。该支具可完全隐藏在衣服下，极大提升了患者依从性。Charleston支具是首个夜用型支具，用于身体不能向凸侧弯曲的患者。该支具使患者处于过度矫正位置，进一步减轻了侧弯凹侧椎骨终板的负荷，从而可最大程度地矫正弯曲[10]。Chêneau支具兼具主动和被动两种矫正机制，在某些情况下Chêneau支具可以纠正脊柱侧弯，而不仅仅限于控制侧弯进展[11]。

2.2 硬体支具与软体支具

依据支具质地可将其分为硬体支具与软体支具。软体支具的代表为SpineCor支具，其设计基于生物主动反馈机制。SpineCor支具的特殊点在于可以提高佩戴者的运动量，且在衣物下可见度明显降低，患者依从性较高。与TLSO相似，SpineCor支具应每日佩戴22 h，直到骨骼成熟为止[10]。但是许多证据表明，对处于快速生长期，有高度脊柱侧弯进展风险的患者，硬体支具较SpineCor支具能更有效地控制侧弯进展[12]。

2.3 全日型支具和夜用型支具

根据支具佩戴时间可将其分为全日型支具和夜用型支具。全日型支具需每日佩戴16～23 h，常见的支具包括Boston支具、Wilmington支具、Milwaukee支具等。夜用型支具仅在睡眠时佩戴8～10 h，常见夜用型支具包括Charleston支具、Providence支具。近期一项回顾性队列研究显示，Cobb角>35°的患者应用夜用型支具同样有效[13]。另一项相似研究的结果表明，主胸弯的AIS患者，使用Providence支具治疗者尽管其初始Cobb角较大，但他们的手术风险与使用Boston支具治疗者相近，这表明夜用型支具是全日型支具的一种可行替代物[14]。

2.4 与计算机技术结合的支具

计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术的发展，促进了支具改善，使其更加精准、舒适、有效。支具制作由传统的石膏铸模改为使用激光扫描仪，结合CAD/CAM程序设计。使用CAD/CAM技术制作的支具优于传统石膏支具，其成品更轻巧舒适，提高了患者使用依从性[15]。基于有限元建模方法的CAD/CAM技术可以改善支具的三维平面矫正，且厚度减少50%，覆盖面减少20%，使用时更为舒适，可提高患者依从性[16]。3D打印技术同样被应用到支具制作中，通过对人体的快速3D建模，可节约取模时间，且调整方便，越来越受到医师及患者的青睐。同时，3D打印支具更为轻巧，透气性更佳，可增加患者依从性[17]。此外，在高分子记忆材料所制支具基础上，增加压力传感器、数据收集器，并结合智能手机应用程序客户端及云数据平台的新型智能支具已面世。新型智能支具可实时收集支具的受力点力值改变、最佳矫正力数值、佩戴支具时长等数据，提供个体化调整方案，从而更大程度地提高佩戴依从性和治疗效果。

3 支具治疗效果

2016年的SOSORT指南指出，评估支具治疗有效性的标准应包括以下几点：①骨骼成熟时曲线进展≤5°患者所占百分比及曲线进展≥6°患者所占百分比；②骨骼成熟时曲线>45°患者所占百分比及被建议或实施手术的患者所占百分比；③随访时间超过骨骼成熟后2年，以确定随后接受手术患者所占百分比[1]。SRS和SOSORT达成共识，同意将“以患者为中心的治疗结果(包含外观、残疾、疼痛、生活质量)”作为评估有效性的主要指标，而将影像学检查结果作为次要指标。2013年，一项多中心随机对照试验(BrAIST)表明，支具治疗可以有效预防Cobb角进展至手术阈值(通常定义为≥50°)[2]。该试验中，支具组患者每天至少佩戴18 h支具, 骨骼成熟时脊柱侧弯进展至Cobb角≥50°即为治疗失败。由于支具治疗确实有效，该试验提前终止。对该研究结果的分析表明，AIS患者行支具治疗可明显降低高危患者侧弯曲线进展至手术阈值的风险。同时，支具穿戴时间越长，其矫正优势越明显[2]。

4 影响支具治疗效果的因素

4.1 即刻矫正率

即刻矫正率(IBC)定义为(未佩戴支具时Cobb角-佩戴支具后Cobb角)/未佩戴支具时Cobb角(百分比)。IBC是预测支具治疗效果最重要的因素，但其预测治疗成功或失败的临界值尚存争议。Xu等[18]报道，当IBC低于10%时预测支具治疗可能失败。van de Bogaart等[19]的系统综述研究认为，IBC是预测支具治疗成功的最有力指标。但Hawary等[20]的系统综述研究认为，支持该结论的证据水平较低。以上研究结果存在差异的原因是采用了不同的方法学标准来量化证据水平。因此，还需开展进一步的研究来确定可预测支具疗效的IBC临界值。

4.2 患者依从性

依从性指患者遵医嘱佩戴支具的时间,有3项前瞻性研究使用支具内置传感器来监测患者的依从性。BrAIST研究结果为I级证据。该研究表明支具治疗具有剂量-效应关系，即随着支具佩戴时间延长，治疗效果提高。支具组佩戴支具时间平均为12.9 h /d时治疗成功率可达90%～93%。佩戴支具时间为每天0～6 h时治疗成功率为41%，低于观察组的治疗成功率(48%)[2]。Sanders等[21]的前瞻性研究显示，支具佩戴依从性与治疗是否成功密切相关。他们发现，佩戴支具每天至少14 h的患者成功率为100%，佩戴支具每天2～10 h 的患者成功率为66.7%，佩戴支具每天少于2 h的患者成功率仅为55.6%。 Lou等[22]的前瞻性研究表明，支具佩戴依从性为实现治疗成功的重要因素，研究中56%±19%的患者可遵医嘱每天佩戴支具23 h。

4.3 支具治疗质量

支具治疗质量指患者佩戴支具期间支具的松紧度。Lou等[22]的研究通过拉紧绑带来评估支具所施加的作用力，他们发现支具松紧度与支具疗效呈正相关。

4.4 初始Cobb角

尽管在脊柱侧弯的自然疾病史中，侧弯进展主要取决于初始Cobb角和生长阶段，但目前尚不清楚初始Cobb角是否与支具治疗成功与否相关。 Hawary等[20]将初始Cobb角>30°视为导致支具治疗失败的3个主要危险因素之一。一项系统综述研究显示，初始Cobb角与治疗失败不相关，而与治疗成功是否相关，目前研究证据尚不充足[19]。

4.5 脊柱侧弯类型

Xu等[18]进行的系统综述研究显示，脊柱侧弯类型可作为预测支具治疗成功与否的决定因素。Thompson等[23]的研究显示，在初始Cobb角和每日支具穿戴时间相似的情况下，主胸弯的ASI患者中Cobb角进展至≥50°者比例更高。相反，也有部分研究并未将脊柱侧弯类型确定为影响预后的重要因素[24]。

4.6 骨骼成熟度

最常用的骨骼成熟度参数是Risser评级，其余参数有Sanders评分、年龄、初潮情况及髋臼“Y”形软骨类型。Xu等[18]发现，支具治疗失败的患者Risser评分更低。Karol等[25]的研究结果显示，Cobb角> 30°时，Risser 0级且髋臼“Y”形软骨为开放型的患者手术风险为63.0%，而Risser 0级且髋臼“Y”形软骨为封闭型的患者手术风险为32.4%。Hawary等[20]认为，骨骼成熟度较低是支具治疗失败的危险因素。van de Bogaart等[19]得出结论，骨骼成熟度作为预测支具治疗成功的因素，其证据尚存争议。此外，有研究表明，Sanders评分较Risser评级能更好地预测支具治疗结果[26]。

4.7 体质指数

体质指数(BMI)是评价人体营养状况的重要指标。一项综述研究表明, 支持低BMI与矫正失败相关的证据有限，而支持高BMI与矫正失败相关的证据尚存在争议[19]。 Karol等[27]认为，低体质量患者每日佩戴支具时间最长(达15.7 h/d)，依从性较好，但他们的手术风险最高(手术率为60%)；超重和肥胖患者每天佩戴支具的时间较少(分别为11.7 h/d和9.0 h/d)，而他们的手术率分别为28.6%和55.6%。

5 总结与展望

支具治疗AIS的疗效确切，已在临床广泛使用，但需认识到支具治疗的局限性。临床治疗中应重视提高患者依从性，减少并发症发生，并为患者提供心理支持。随着基因技术进展，将有助于探明AIS的发病机制[28]，预测支具治疗结果，并为患者提供更具个性化的治疗方案[29]。运动疗法可结合支具治疗，进一步提高疗效[30]。计算机科学、生物力学、材料学等学科的发展，将为支具治疗AIS提供更多可能，未来可为患者制作更舒适、依从性更好、性价比更高、更为美观的支具。