青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是一种复杂的三维脊柱畸形，常发生于青春期女性，若不及时诊治，部分患者病情将加重，引起躯体严重畸形，不仅影响神经、心肺功能，还会给患者心理健康造成严重危害^[1-2]。研究表明，对于轻度侧凸（Cobb角＜40°）的AIS患者，如果骨骼发育尚未成熟，可以用石膏或支具控制其进展；而对于Cobb角＞45°的患者，即使骨骼已发育成熟，畸形也会继续加重，所以外科手术就成为唯一有效的治疗方式^[3]。然而无论采取何种治疗方式，都需评估AIS患者的脊柱柔韧性。

脊柱柔韧性的准确评估对确定融合节段、选择手术入路、预测术后矫形效果等具有重要意义^[4]。目前临床上常用的脊柱侧凸柔韧性评估手段包括仰卧位侧屈位X线片、支点侧屈位X线片、牵引位X线片、俯卧位推压位X线片等^[5]。目前尚没有一种AIS柔韧性评估方法能被所有学者认同，随着三维矫形理念的革新和矫形器械的发展部分方法也已无法对矫形效果进行准确预测与评价，并且既往柔韧性评估方法都是静态评估^[6]。传感器技术和影像学技术的迅速发展为临床获取患者的疾病信息提供了新的方向和思路。本研究利用基于姿态传感器的脊柱形态测量仪^[7]结合纵向牵引连续评估Lenke Ⅰ型AIS患者主胸弯冠状面Cobb角，获得AIS患者生物力学在体反应特征曲线，探讨其对脊柱柔韧性的评估价值。

回顾性选择2017年11月至2018年6月在我院就诊的18例Lenke Ⅰ型AIS患者。纳入标准：（1）Lenke Ⅰ型患者；（2）年龄＜18岁；（3）具有完整的年龄、身高、体重等人口统计学资料；（4）具有完整的术前影像学资料。本研究通过海军军医大学（第二军医大学）长海医院医学伦理委员会审批，所有患者均签署知情同意书。

患者坐于脊柱牵引架上，上半身保持直立，腰骶部保持固定，头部位于枕颌带正下方，确保牵引力处于垂直方向。利用体外脊柱侧凸Cobb角测量仪对自然重力状态下患者主胸弯冠状面Cobb角进行评估。之后通过枕颌带开始对患者施加垂直方向的牵引力，纵向牵引力从0 N逐渐增加至160 N（约为健康成人30%体重产生的重力），每增加20 N对主胸弯冠状面Cobb角进行1次评估，每次评估均重复测量3次，将3次数据的平均值作为评估结果。

生物力学在体反应特征测试由2名脊柱外科主治医师按照试验标准共同完成。测量过程由该2名脊柱外科主治医师独立进行，结果取算术平均值。

应用SPSS 17.0软件进行统计学分析。计量资料以x±s表示，计数资料以例数表示。对每例患者的主胸弯冠状面Cobb角与纵向牵引力进行Pearson相关和线性回归分析，并计算回归系数（动态柔韧指数，K），然后对K值与患者一般资料再进行Pearson或Spearman相关分析。检验水准（α）为0.05。

18例Lenke Ⅰ型AIS患者中女16例，男2例；年龄为10~17岁，平均（13.78±1.83）岁；身高为1.47~1.72 m，平均（1.59±0.07）m；体重为35~90 kg，平均（51.42±11.99）kg；初始主胸弯冠状面Cobb角为40.00°~63.00°，平均（44.50±6.35）°。

由图 1可见，18例Lenke Ⅰ型AIS患者的主胸弯冠状面Cobb角均随着纵向牵引力的增大而减小。对每例患者的主胸弯冠状面Cobb角与纵向牵引力进行Pearson相关分析，结果显示所有患者的主胸弯冠状面Cobb角均与纵向牵引力呈负相关（P均＜0.05，表 1）。

图 1 18例LenkeⅠ型AIS患者冠状面Cobb角随纵向牵引力变化图 Fig 1 1 Relationship between coronal Cobb angle and longitudinal traction in the 18 patients with Lenke typeⅠAIS AIS: Adolescent idiopathic scoliosis

表 1 (Tab 1)

表 1 18例LenkeⅠ型AIS患者冠状面Cobb角与纵向牵引力的Pearson相关和线性回归分析 Tab 1 Pearson correlation and linear regression analysis between coronal Cobb angle and longitudinal traction in the 18 patients with Lenke typeⅠAIS Patient r P value Regression coefficient (K) 1 －0.834 0.005 －0.175 2 －0.873 0.002 －0.222 3 －0.906 0.001 －0.239 4 －0.850 0.004 －0.133 5 －0.965 ＜0.001 －0.176 6 －0.919 ＜0.001 －0.171 7 －0.929 ＜0.001 －0.136 8 －0.943 ＜0.001 －0.178 9 －0.906 0.001 －0.102 10 －0.993 ＜0.001 －0.104 11 －0.863 0.003 －0.180 12 －0.871 0.002 －0.187 13 －0.986 ＜0.001 －0.125 14 －0.947 ＜0.001 －0.121 15 －0.970 ＜0.001 －0.110 16 －0.960 ＜0.001 －0.136 17 －0.757 0.018 －0.111 18 －0.992 ＜0.001 －0.098 AIS: Adolescent idiopathic scoliosis; K: Dynamic flexibility index

表 1 18例LenkeⅠ型AIS患者冠状面Cobb角与纵向牵引力的Pearson相关和线性回归分析 Tab 1 Pearson correlation and linear regression analysis between coronal Cobb angle and longitudinal traction in the 18 patients with Lenke typeⅠAIS

回归分析结果显示18例LenkeⅠ型AIS患者的动态柔韧指数（K）为－0.239~－0.098（表 1）。Pearson和Spearman相关分析结果显示，动态柔韧指数（K）与患者年龄、身高、体重、BMI、Risser征均无关（P均＞0.05），而与初始主胸弯冠状面Cobb角呈负相关（r＝－0.704，P＝0.001），见表 2。

表 2 (Tab 2)

表 2 18例LenkeⅠ型AIS患者动态柔韧指数与一般资料的Pearson或Spearman相关分析 Tab 2 Pearson or Spearman correlation analysis between dynamic flexibility index and general characteristics in the 18 patients with Lenke typeⅠAIS Index r P value Age 0.161 0.523 Height 0.156 0.536 Body weight 0.274 0.271 BMI 0.321 0.193 Risser grade 0.377 0.123 Initial coronal Cobb angle －0.704 0.001 AIS: Adolescent idiopathic scoliosis; BMI: Body mass index

表 2 18例LenkeⅠ型AIS患者动态柔韧指数与一般资料的Pearson或Spearman相关分析 Tab 2 Pearson or Spearman correlation analysis between dynamic flexibility index and general characteristics in the 18 patients with Lenke typeⅠAIS

分析基线资料相近的2例LenkeⅠ型AIS患者的动态柔韧指数（K），结果见表 3。传统仰卧位侧屈位X线片测得病例1的脊柱柔韧性优于病例2，分别为60.48%和50.24%，而病例1和病例2的动态柔韧指数（K）分别为－0.171和－0.102，说明K值越小脊柱柔韧性越好。

表 3 (Tab 3)

表 3 2例基线资料相近LenkeⅠ型AIS患者的脊柱柔韧性评价 Tab 3 Spinal flexibility of two Lenke typeⅠAIS patients with similar baseline data Patient Gender Age (year) Height (m) Body weight (kg) BMI (kg·m－2) Risser sign Initial coronal Cobb angle (°) Bending (°) r K P value 1 Female 14 1.5 35 15.6 2 42 16.6 －0.919 －0.171 ＜0.01 2 Female 13 1.5 46 20.4 2 42 20.9 －0.906 －0.102 0.01 AIS: Adolescent idiopathic scoliosis; BMI: Body mass index; K: Dynamic flexibility index

表 3 2例基线资料相近LenkeⅠ型AIS患者的脊柱柔韧性评价 Tab 3 Spinal flexibility of two Lenke typeⅠAIS patients with similar baseline data

临床和影像学评估对AIS手术方案的制定及手术矫形效果的预测非常重要，而术前柔韧性评估已被认为是AIS患者术前准备中不可或缺的部分，其在确定侧凸分型、选择手术入路、确定融合节段、预测矫形效果方面都具有重要意义^[8]。对于柔韧性较好的AIS患者，手术矫形效果通常较好，可适当缩短融合节段、降低置钉密度；而对于柔韧性较差的AIS患者，常需延长融合节段、增加螺钉数量以提高矫形效果。从生物力学角度，评估脊柱柔韧性即通过观察患者脊柱在一定外力作用下的形变能力，了解患者脊柱的生物力学性能。

虽然目前评估脊柱柔韧性的方法很多，但各有优缺点。传统的脊柱柔韧性评估方法是基于脊柱全长正侧位X线片，在患者处于不同体位、不同负荷下进行对比，从而获得静态的柔韧性。目前临床最常用的是仰卧位侧屈位X线片，因为在仰卧位时消除了柔韧性中的“塌陷”作用，并且冠状面的侧屈力和胸腹部矢状面作用力达到了三维矫形效果。随着新型内固定器械的推广，仰卧位侧屈位X线片逐渐暴露出重复性差、术后预测准确性低等缺点^[9]。但仰卧位侧屈位X线片在诊断方面仍具有重要作用（如区分结构性与非结构性侧凸），目前仍是术前常规的辅助检查方法^[10]。

Cheung和Luk等^[11-12]于1997年设计了支点侧屈位X线片法，并于1998年提出了支点侧屈矫正指数（fulcrum-bending correction index，FBCI）。研究显示支点侧屈位X线片对选择手术入路、融合节段和评估术后顶锥旋转有很好的借鉴作用^[13]，但其对于上胸椎侧凸和胸腰段/腰椎的侧凸柔韧性评估不理想^[14]。

牵引位X线片的应用虽然不及仰卧位侧屈位X线片普遍，但由于其对存在精神疾患或具有神经肌肉疾病的患者同样适用的优点也被脊柱外科医师使用。牵引位X线片主要的形式有仰卧位牵引法和重力悬吊牵引法。Polly和Sturm^[15]认为牵引位X线片在重度侧凸中的应用效果优于其他方法，但骨质疏松、颈椎疾患和颞下颌关节疾患患者应慎用。Davis等^[16]于2004年提出了一种全身麻醉下的牵引位X线片，其考虑了肌肉收缩对侧凸矫正效果的影响，一定程度增加了预测手术矫正率的准确性，但仍然无法准确预测手术矫正率^[17]。

俯卧位推压位X线片由Kleinman等^[18]于1982年提出，并在采用Harrington器械进行矫形手术后发现俯卧位推压位X线片能够很好地预测术后矫形率。虽然俯卧位推压位X线片一定程度提高了预测术后矫形效果的能力，但在测试过程中加压力量一直未能标准化，并且给予加压力量的医师需暴露于射线环境。Vedantam等^[19]采用Moss-Miami矫形系统和Cotrel-Dubousset矫形系统进行矫形手术，并认为俯卧位推压位X线片与侧屈位X线片同样不能准确预测术后矫形效果。

Chen等^[20]研制了一种电动牵引推压床，结合牵引法和推压法对AIS患者进行柔韧性评估。该方法的稳定性和准确性较高，但同时应考虑牵引力和推压力是被动力，若不能掌握好力的大小可能会导致患者出现骨质和脊髓神经损伤。

近几年随着影像学技术的不断发展，CT、MRI、EOS影像系统、超声等相继被应用于脊柱柔韧性的评估，但这些方法都处于探索阶段，并且操作复杂烦琐，也不能直观准确地掌握脊柱柔韧性的动态变化。

基于上述研究结论，本研究选择基于姿态传感器的脊柱形态测量仪^[7]结合脊柱侧凸牵引架，评估Lenke Ⅰ型AIS患者在不同纵向牵引力下的冠状面Cobb角。结果显示Lenke Ⅰ型AIS患者主胸弯冠状面Cobb角随着纵向牵引力的增大而减小，而Pearson相关和线回归分析得到的动态柔韧指数（K）与患者的年龄、身高、体重、BMI、Risser征均无明显相关性（P均＞0.05），与初始主胸弯冠状面Cobb角呈负相关（P＝0.001）。表明Lenke Ⅰ型AIS患者在纵向牵引中均可通过K值反映脊柱的柔韧性，K值越小脊柱的柔韧性越好。

综上所述，通过在体生物力学测试获得的Lenke Ⅰ型AIS患者生物力学在体反应特征曲线是评估脊柱柔韧性的一种有效方法，其不仅能减少患者X线暴露及经济费用，也可动态地评估脊柱侧凸的柔韧性，并为后期脊柱侧凸三维有限元的优化提供了很好的思路。