青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是青少年时期最为常见的脊柱畸形之一,全球患病率约为3.1%
[1],而中国青少年儿童AIS的患病率为1.2%,不同年龄、性别与地理区域存在差异,且在女性中更为常见
[2]。若未能及时干预,AIS 患者可逐渐出现躯干畸形、心肺功能受限及心理健康问题,严重者会影响生活质量
[3]。轻中度AIS患者主要非手术治疗方式为支具治疗和特异性运动训练。支具治疗是迄今被证实能够改变 AIS 自然进展最主要的非手术方法之一,但其临床应用受限于患者依从性差、外形不美观与心理社会压力大等多方面的负面影响
[4]。康复运动如Schroth方法在改善AIS患者体态对称性和生活质量方面显示潜力,但不同研究的结果不一致
[5]。
此外,传统康复多聚焦于患者的肌肉强化和三维脊柱调整,而对中枢神经感觉‑运动整合的重塑关注度不足。近年来,国内外研究发现AIS患者在姿势控制过程中存在中枢神经皮层活动异常,其提示AIS病理机制可能与神经可塑性和感觉‑运动整合障碍密切相关
[6,7]。基于此,本研究首次将“大脑学习训练法”(Brain Learning Training Method, BLTM)应用于AIS患者的临床实践治疗。通过脊柱延伸控制、呼吸模式重建与多通道感知反馈训练,诱导神经可塑,促进姿势控制与运动输出的重组。本研究旨在通过系统评估BLTM对Lenke 1型AIS患者影像学参数、体态美学及健康相关生活质量(HRQOL)的干预效果,为AIS患者保守治疗提供新的康复路径及循证依据。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
本研究前瞻性纳入2025年2~8月于海南医科大学第一附属医院及海南医科大学第二附属医院接受BLTM干预的50例Lenke 1型AIS患者,其中男性15例(30.0%)、女性35例(70.0%),年龄12~18 岁,平均(14.68±2.45)岁,平均身高(159.57±5.48)cm,平均体重(42.14±9.04)kg。主胸弯Cobb角范围12.2°~44.6°,平均29.14°±9.28°。Risser征分布:0~Ⅰ级3例(6.0%)、Ⅱ级7例(14.0%)、≥Ⅲ级40例(80.0%)。
本研究遵循《赫尔辛基宣言》制定的医学伦理原则,经海南医科大学第一附属医院医学伦理委员会批准(2024‑KYL‑263)。所有患者及其监护人充分知情并签署书面同意书。
1.2 纳入与排除标准
纳入标准:(1) 符合Lenke 1型AIS的诊断标准,Cobb角10°~45°;(2)年龄12~18岁;(3)完成21 d连续训练并完整随访3个月。
排除标准:(1)合并神经肌肉病、结缔组织或合并继发性脊柱畸形;(2)曾行脊柱相关手术;(3)合并严重心肺功能障碍或其他不能耐受训练的全身疾病;(4)合并严重精神心理障碍或依从性差,无法完成训练及评估者。
1.3 干预方法
所有患者接受BLTM干预,由持证康复治疗师团队全程指导(指导并辅助动作学习,同时练习巩固时及时纠错),连续21 d,每日累计训练约6 h(上下午各3 h,中间间隔2 h)。训练以脊柱逐级延伸为核心,结合“卸力”原则和呼吸模式修正,旨在通过脊柱‑骨盆‑胸廓的协调控制,建立稳定的姿势控制模式,减少代偿用力,促进正确运动模式的形成:典型训练动作步骤及具体内容见
图1。
1.4 疗效评估
1.4.1 影像学参数评估
影像学参数从电子数据库中获得的脊柱全长正侧位X线片中获得,由2名脊柱外科医生使用图像存档和通信系统,独立测量参数,并记录平均值;使用Cobb角评价脊柱侧凸进展。影像学参数:(1)全脊柱参数:冠状垂直轴(CVA)和矢状垂直轴(SVA);(2)冠状面参数:第一锁骨角(Cla‑A)、顶锥偏距(AVT)、骨盆倾斜度(PObl)、双股骨长间距(FRHL)、Risser征;(3)矢状面参数:上胸椎后凸角(UTK)、胸椎后凸角(TK)、胸腰椎后凸角(TLK)、腰锥前凸角(LL)、骶骨倾斜度(SS)、骨盆入射角(PI)、骨盆倾斜度(PT)、骨盆入射角‑腰椎前凸角(PT‑LL)
1.4.2 躯干畸形临床美学外观指标评估
采用前弯试验(Adam's forward bend test)测量躯干旋转角(angle of trunk rotation,ATR);同时获取患者标准全身照,利用AutoCAD软件分析临床美学指标(
图2):(1)双肩高度差(SHo):为过较高腋窝顶点的水平线与上臂的交点,左边为P点,右边为Q点。后正中线与该线相交于O点,三等分OP、OQ的垂线与肩相交于A、B(左边),A1、B1(右边),A和A1、B和B1的高度差分别为内肩高度差(Shi)、SHo;(2)肩面积指数1(SAI1):肩面积指数1该面积由M、I(M线为连结肩颈交界点的连线,I是较高腋窝顶点的水平线)两条线包绕而成,经过颈部中点的垂线将该区域分为a1和a2两个区域,a1/a2定义为SAI1;(3)肩面积指数2(SAI2):该面积由M、I(M线为连结肩颈部两交点的连线,I线为较低肩和上臂最低交界点的水平线)两直线包绕而成,经过颈部中点的垂线将该区域分为b1和b2两个区域,b1/b2定义为SAI2;(4)肩角(α1):为水平线与通过两侧肩和上臂交点连线的夹角;(5)腋角(α2):为水平线与连接两腋窝顶点直线的夹角;(6)颈椎前凸角(CLA):第一颈椎和第七颈椎连线及垂直线的夹角;(7)骨盆前倾角((PATA)髂前上棘(ASIS)与髂后上棘(PSIS)连线与水平线的夹角。
1.4.3 HRQOL评估
采用SRS‑22患者问卷评估HRQOL,该量表涵盖5个维度:身体功能、疼痛状况、心理健康、自我形象及治疗满意度。结果以各维度的平均分形式呈现,并记录了背部疼痛的视觉模拟评分(VAS)。数据提取个人填写的纸质问卷。
1.5 统计学处理
所有数据采用 SPSS 27.0软件进行统计分析。连续型变量首先进行Shapiro‑Wilk正态性检验。符合正态分布的数据以表示,干预前后比较采用配对样本t检验;不符合正态分布的数据[M(IQR)]表示,干预前后比较采用秩和检验。P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 影像学参数的变化
本研究干预后3个月末次随访较干预前,患者主胸弯Cobb角由29.14°±9.28°降至22.69°±9.23°(
P<0.01),见
表1。
此外,冠状面反映双肩平衡的Cla‑A由-0.49°±1.95°变为0.30°±1.32°,角度绝对值较前降低,提示肩关节平衡有所改善,差异具有统计学意义(
P<0.01);躯干整体在冠状面的平衡位置,如CVA、AVT等参数及PObl、FRHL,干预前后差异无统计学意义(
P>0.05),见
表2。
在矢状面,干预引发的复杂的序列重组。脊柱胸腰段后凸得到调整,UTK与TLK分别由9.05°(
IQR:5.80°~15.18°)、7.05°(
IQR:3.33°~11.48°)降至6.55°(
IQR:4.30°~8.40°)、4.85°(
IQR:1.40°~7.15°),与此同时,LL亦由45.67°±8.95°降低至39.25°±8.41°,差异具有统计学意义(
P<0.01)。这一系列脊柱形态的改变,伴随了骨盆代偿性后倾的迹象,即PT由12.80°±9.05°增加至15.00°±7.11°(
P=0.01)。最终,这些变化的综合效应体现为矢状面整体平衡的前移,矢状面垂直轴距离由(0.15±2.97) cm增加至(3.11±2.76) cm(
P<0.01)。并且PI‑LL失匹配度由0.58°±9.31°增加至7.62°±6.04°,差异具有统计学意义(
P<0.01),见
表3。
2.2 躯干畸形临床美学外观指标的变化
统计分析结果显示,干预措施对AIS患者的躯干美学参数产生了多方面影响见
表4。ATR由5.45°±3.15°降至2.88°±2.41°,差异具有统计学意义(
P<0.01),提示旋转程度整体降低。在肩部对称性方面,多项指标的数值减少,表现为整体不对称程度减轻。内侧双肩高度差绝对值(|Shi|)的中位数由0.41 cm (
IQR:0.25~0.67 cm)下降至0.20 cm (
IQR:0.10~0.34 cm),外侧高度差绝对值(|SHo|)由0.62 cm (
IQR:0.39~0.82 cm)下降至0.34 cm (
IQR:0.18~0.51 cm);肩角绝对值(|α1|)由2.00°(
IQR:1.60°~2.40°)减至1.45°(
IQR:1.10°~1.70°),腋窝角绝对值(|α2|)由3.12°±1.34°减至2.49°±1.20°,差异具有统计学意义(
P<0.05)。
进一步分析发现,带方向性的原始肩高差(Shi、SHo)不具有统计学意义(P>0.05),提示干预主要作用于偏差幅度减小。SAI2由98.62%(IQR:91.76%~105.79%)降低至92.54%(IQR:81.74%~102.48)%(P=0.049),提示形态变化与面积对称性调整并非完全同步。在矢状面上,CLA由18.66°±5.17°降至15.03°±3.97°,PATA由11.80°±3.50°降至8.85°±2.35°(P<0.01),提示干预促使颈‑骨盆矢状面向平衡方向调整。
2.3 HRQOL改善的变化
BLTM干预后,SRS‑22各维度变化显示:功能评分由3.80分(
IQR:3.60~4.20)提升至4.20分(
IQR:3.60~4.40)(
P=0.03);自我形象评分从(3.11±0.52)分提升至(3.45±0.45)分;心理健康评分由3.50分(
IQR:3.20~4.20)改善至4.00分(
IQR:3.60~4.60),总分从(3.74±0.47)分提升至(3.97±0.39)分(
P<0.01)。治疗满意度评分为(4.43±0.50)分。在疼痛评估方面,VAS背痛评分干预后由(2.90±2.07)分降至(1.49±1.15)分(
P<0.01),见
表5。这表明了干预后AIS患者的HRQOL得到改善,改善具有统计学意义(
P<0.05)。
2.4 病例展示
本研究随机选取1例脊柱侧弯病例,通过影像学资料展示干预效果。
病例:14岁女性患者,Risser征Ⅲ型,主胸弯(MT)Cobb角32.1°经过系统BLTM干预,3个月后末次随访(MT)Cobb角降至24.8°,Cobb角改善率为22.7%,见
图3。
3 讨论
本研究结果显示,BLTM干预后,Lenke 1型AIS患者在结构、体态及心理层面出现多维度改变。主胸弯Cobb角由29.14°±9.28°降至22.69°±9.23°,平均矫正率为22.1%,LL与TLK下降,提示脊柱冠状与矢状序列趋于协调与平衡。外观指标中,躯干旋转角平均下降约47.2%,双肩高度差及骨盆前倾角较前降低,整体姿态更为平衡。SRS‑22量表中各评分上升,VAS评分下降。部分影像学参数如SVA、PI‑LL匹配度轻度上升,提示脊柱在重建过程中存在动态代偿。SVA的增加虽然在生物力学上并非理想改变,但在训练初期可能反映出一种短暂的神经适应过程,Lenke 1 型 AIS的主胸弯顶椎区结构复杂,椎体旋转及胸椎后凸重建难度较大
[8,9],可能导致姿势训练早期出现短暂的前移代偿。从神经调控角度看,BLTM通过强化感觉反馈与皮层‑小脑‑脊髓通路的整合,诱导姿势控制网络的可塑性调整,使机体在重新分配平衡策略时出现短期前移代偿。既往研究表明,平衡训练可诱导皮层与脊髓通路的神经可塑性改变,从而优化姿势控制策略
[10]。因此,本研究中观察到的SVA前移可视为神经系统在“再学习姿势控制”过程中的动态代偿。总体来说,BLTM在短期内促进了结构与感知的双重调整,但不同参数间改善程度并不完全一致。
AIS的发病机制涉及神经、肌肉及本体感觉的多因素相互作用,且其三维畸形和椎弓根结构的复杂性增加了姿势控制和矫形干预的难度
[11]。既往研究表明,AIS患者在小脑与皮层存在功能连接减弱
[6],并伴有大脑白质结构连接异常
[12],提示中枢神经网络整合受损,而主动姿势训练可引起皮层活动重构与感觉再权重
[13,14]。从神经整合角度看,观察到的结构性调整一定程度上反映了中枢神经系统在姿势控制策略上的再学习。值得注意的是,PI‑LL匹配度和SVA的轻度上升或反映出再学习过程中的暂时性前移代偿,这一现象在特异性训练中亦被报道
[15],提示该干预可能经历“动态适应期”,仍然需要长期随访评估其稳定性。
与既往运动干预比较,本研究的改善模式呈现多层次协调特点。Schroth等特异性训练被证实能够降低Cobb角与躯干旋转角
[16],但在矢状面控制与骨盆平衡上结果不一
[17,18]。本研究中发现,训练后AIS患者腰椎前凸角与胸腰曲度下降,骨盆后倾略有增加,提示脊柱序列的重新分布。结合小脑‑皮层调控理论推测,BLTM通过强化下肢与骨盆感知输入,促使中枢重新分配姿势负荷,从被动支撑向主动控制转变
[19,20]。此外,锁骨角由负值转为正值,角度绝对值的减低反映肩带平衡恢复,这种调整在传统训练中较为少见。
体态美学指标的变化呈多方面趋势。双肩高度差、肩角及腋角有减小,提示肩带不对称得到了一定程度的改善。既往针对Lenke 1型AIS的研究亦显示,患者肩部平衡恢复存在明显个体差异
[21],提示无论手术或非手术干预,肩带对称性改善可能滞后于脊柱序列重建。此外,SAI的变化方向与角度指标并不完全一致,说明结构性调整与视觉对称性之间也并非完全同步。这可能与个体骨盆倾斜、躯干旋转恢复速率不同及肌肉张力重新分布有所关系,也提示仅凭二维静态图像不足以全面的反映外观变化,未来可考虑引入三维体表成像,以动态评估AIS患者的体态调整的时间序列特征。
生活质量方面改善较为明显,这一结果可能与干预周期时间较短及患者的原始功能评分较高有关,也提示BLTM在提高身体协调与感知层面效果较强。长期随访研究提示,未经治疗的AIS患者其生活质量会随着年纪增长而下降
[22],且AIS患者常伴随外观焦虑与社交回避
[23],传统的支具虽然可限制畸形发展,却易带来心理负担和依从性下降
[24]。BLTM训练强调主动控制与感知反馈,使患者能直接体验到姿势变化过程,从而增强身体的掌控感。近期有证据表明,Schroth训练等特异性运动与支具治疗相结合可以帮助AIS患者获得更好的长期生活质量
[25],这提示联合干预可能是未来的方向。本研究观察到的参数变化主要体现为短期适应性改变,其长期稳定性尚需进一步验证。后续将通过影像学评估及数字化姿势动态监测进行长期随访,以评估BLTM对脊柱平衡及神经重构的持久影响。总体而言,BLTM不仅在形态上促进结构调整,更在神经层面促进姿势控制策略的再学习。
本研究对BLTM干预Lenke 1型AIS的效果进行了探讨,干预后患者在主胸弯Cobb角、肩部对称性及躯干美学方面呈现出改善的趋势,生活质量评分也有所提升。BLTM作为一种基于神经可塑性与感觉‑运动整合理论的康复路径,在AIS的保守治疗中具备应用潜力。
作者贡献度说明:
林俊龙、李国军:研究设计、数据收集和整理及论文撰写;林俊龙、顾运涛、文王强:参与数据分析和结果解释;陈焕雄:研究指导、关键内容修订及最终稿审定。全体作者参与论文讨论,审阅并同意论文最终版本,对研究的真实性和完整性负责。
所有作者声明不存在利益冲突关系。