青少年特发性脊柱侧弯的鞋垫干预治疗研究进展

Progress in the study of insole intervention therapy for adolescent idiopathic scoliosis

摘要

青少年特发性脊柱侧弯（Adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是脊椎畸形疾病中最常见的一种，除了会出现严重的外观畸形以外，往往还会带来其他并发症（如呼吸困难、步态异常、腰背痛等），现已成为威胁青少年儿童健康的重要公共卫生问题之一。目前国内外关于鞋垫干预治疗AIS患者的研究报道较少，也存在一定争议。为了探索更高效的治疗AIS方法，进一步了解鞋垫干预治疗AIS患者的研究进展，本文综述了国内外相关研究资料，讨论鞋垫在AIS患者中的疗效和作用，以期对AIS的预防和治疗提供帮助。

Abstract

Adolescent idiopathic scoliosis （AIS） is the most common of the spinal deformity disorders. In addition to the severe cosmetic deformities， other complications often follow （e.g.， dyspnea， gait abnormalities， low back pain， etc.）. It is now an important public health problem threatening the health of children and adolescents. At present， there are few reports on the research of insole intervention therapy for AIS patients at home and abroad， and there is also some controversy. In order to explore more efficient methods of treating AIS and to further understand the research progress of insole intervention in treating AIS patients， this paper will synthesize the related studies at home and abroad and discuss the efficacy and role of insoles in AIS patients， aiming to provide references for the prevention and treatment of AIS.

Graphical abstract

关键词

青少年特发性脊柱侧弯 / 鞋垫 / 研究进展

Key words

Adolescent idiopathic scoliosis / Insole / Research progress

青少年特发性脊柱侧弯（Adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是一种临床上常见的青少年脊柱三维畸形疾病。近年来，随着筛查技术的进步、公众及临床对AIS认识的不断加深，家长与医务工作者对该疾病的关注度日益提高，使得更多患者能在早期获得筛查与治疗。研究表明，AIS的发生与下肢生物力学异常紧密相关，尤其是在骨盆倾斜、足底压力分布以及身体姿势控制等方面^［1］。既往研究发现，AIS患者常伴有髋臼及下肢参数的改变，主要表现为股骨扭转角减小、颈干角增大、下肢不等长、两侧胫骨扭转不对称等^［2］。另外，AIS的黄金干预窗口期短暂（集中于青少年生长发育阶段），若未得到及时矫正，脊柱畸形可能在短期内迅速进展，并引发一系列并发症^［3］。因此，对于已出现明显足部畸形或下肢生物力学异常的AIS患者，寻找有效治疗方法至关重要。近年来，鞋垫作为一种经济实惠且非侵入性的辅助治疗方法，在临床上展现出了良好的效果。其主要优势在于治疗方式温和，且发生并发症的可能性较低^［4］。鞋垫可以通过刺激机体肌肉链、本体感觉来控制步态和姿势稳定^［5-7］或是通过生物力学矫正改善异常足底压力分布^［8］等来帮助改善脊柱侧弯情况。鞋垫在AIS治疗中具有潜在临床价值，但现有的相关研究较少。基于此，本文将对鞋垫干预治疗AIS相关研究进展进行综述。

1 AIS概述

1.1　AIS的流行病学

AIS命名中“特发性”一词表明，AIS的病因尚未明确。现有研究普遍认为其发病机制复杂，是遗传、生长发育、激素代谢、神经肌肉控制以及环境生活习惯等多种因素共同作用的结果^［9-10］。因此，治疗AIS需综合考虑多种因素，制定个性化方案，并与患者及其家庭紧密合作。

AIS约占所有脊柱侧弯病例数的80%，多见于10~16岁青少年，其中女孩较男孩更易进展为脊柱侧弯^［11］。根据第七次全国人口普查，2020年我国0~17岁人口达2.98亿，占总人口的21.1%^［12］。在此庞大规模下，AIS的发病例数是不容忽视的。近年来，相关科研人员也在中国各省市相继开展青少年脊柱侧弯筛查和研究工作，如石家庄市中小学生AIS患病率为2.5%^［13］。徐帅等^［14］发表的一项涵盖28个省、超249万学生的Meta分析进一步揭示，中国大陆中小学生脊柱侧凸患病率为1.23%，女性患病率为男性的1.57倍，并且自2008年起患病率呈逐年上升趋势。由此可见，AIS已成为一个重要的公共健康问题，亟需加强早期筛查与干预。

1.2　AIS的临床评估

AIS患者临床评估的核心在于确定其结构曲线、侧弯严重程度、潜在病因和生长潜力^［15］。AIS筛查与诊断流程见图1。在临床筛查中，通常首先通过观察外观及体前屈试验测量躯干旋转角进行初步判断。Cobb角是影像学诊断AIS的金标准，国际脊柱侧弯研究会（Scoliosis research society，SRS）将Cobb角＞10°的患者定义为脊柱侧弯^［16］。结合影像学检查可以计算侧弯的严重程度，并排除Cobb角≤10°的假阳性患者。需要注意的是，重复的X线检查及其累积辐射剂量将会导致AIS患者的癌症发病率（包括乳腺癌）和癌症死亡率显著上升^［17］。未来，近红外热成像（测量脊柱两侧温度）和3D超声等新技术有望成为辅助诊断脊柱侧弯的有效工具，能减少放射性检查次数，降低医疗成本，以实现对AIS患者曲线进展的长期监测。

Lenke分类系统是评估AIS患者曲线类型的常用工具，通常将曲线分为6种类型（Lenke 1~6型）^［18］。该系统考虑了冠状面和矢状面的特征，并引入了结构性和非结构性曲线等新定义。在诊断过程中，医师会综合分析患者的病史和心理等因素，以了解潜在病因和生长情况，例如女性患者的初潮时间或使用Risser分期判断骨骼发育^［19］，从而帮助评估和预测病情恶化的风险。

1.3　AIS的治疗方法

AIS患者的治疗分为手术和非手术（保守）治疗。SRS推荐^［20］，Cobb角超过45°的重度侧弯应考虑手术治疗，而Cobb角在10°~45°之间则应选择保守治疗。由于脊柱侧弯矫正手术时间长且并发症风险较高^［21］，临床实践中，Cobb角达到50°但未显著影响心肺等功能的患者也可能选择保守治疗，待观察效果后再决定是否手术。对于轻度AIS患者（Cobb角10°~20°），多数患者无明显症状，一般建议进行瑜伽或体操等保守治疗，若侧弯程度稳定则可不予治疗。中度AIS患者（Cobb角20°~45°）主要采用矫形支具结合运动疗法。常用运动疗法^［20］包括Schroth、BSPTS、Lyon、SEAS、侧移和DoboMed疗法等；矫形器治疗可使用脊柱侧凸矫形器、弹性矫正带或鞋垫等。

2 鞋垫干预治疗AIS的效果评估

上肢、躯干、骨盆与下肢之间存在复杂的生物力学相互作用，其中任一部位的异常均可能引发其他部位的力学失衡，最终导致恶性循环的形成。矫形鞋垫具有分散足底压力、改善人体生物力线、调整人体异常姿势和步态、改善本体感觉等功能^［22］，选择鞋垫干预AIS正是整体治疗观的体现。然而，鞋垫的作用部位限制了其对脊柱的直接影响。故在临床实践中，鞋垫常需与脊柱侧弯矫形器联合使用，以发挥更佳的疗效。

2.1　鞋垫对AIS患者足底压力的影响

与健康人群相比，AIS患者常表现为局部足底压力异常增加^［23］。矫形鞋垫可以通过调整足底受力面积或切除免荷部位来调节脚底受力点，从而实现AIS患者脚底压力分散效果。HAN X L等^［24］对比穿戴矫形鞋垫前后足底压力的变化情况，证实矫形鞋垫能有效调节单弯型脊柱侧弯（左或右侧弯）患者足底压力分布。ZHU F L等^［25］比较了单独支具治疗与矫形鞋垫联合支具治疗对AIS患者足底压力的影响。结果显示，联合治疗组患者在2个月后，足底压力中心漂移指数（The center of pressure excursion index，CPEI）显著减少，单足跟内侧与外侧压力比（M/L）以及双侧全足压力比趋于1，且2组间差异均有统计学意义（P＜0.05）。LI Y等^［26］也进行了支具组与矫形鞋垫联合支具组的比较，得出近乎一致的结论。加入鞋垫后，AIS患者的CPEI显著降低，M/L和双侧全足压力比趋近于1，并且效果明显优于单独支具组（P＜0.05）。上述研究肯定了矫形鞋垫在纠正AIS患者足底压力的局部不对称、改善足部功能和生物力学方面的有效性，使受力更加平衡。此外，有研究^［27］发现足底压力参数与身体平衡评分之间存在相关性，特别是在动态条件下，这种相关性更为显著。足底压力的测量结果也常用来评价步态特征^［28］。因此，改善异常的足底压力对患者的步态和姿势平衡具有积极影响，这进一步肯定了鞋垫对AIS患者的治疗效果。

2.2　鞋垫对AIS患者骨盆方面的影响

脊柱-骨盆参数常被用作评估和预测脊柱侧弯的曲线进展状况^［29］，骨盆倾斜也会影响脊柱侧凸和冠状排列^［30］。在AIS患者中常可观察到其骨盆的倾斜或畸形，并随着脊柱侧弯的加重，骨盆的不对称性也会增加^［31］。骨盆是脊柱最重要的基石，对于脊柱的平衡有重要作用^［32］，所以从骨盆角度治疗AIS具有一定意义。研究表明^［33］，定制型矫形鞋垫能通过控制骨盆的3个运动平面，根据生物力学的设计，有效纠正患者骨盆的旋转和倾斜问题，从而显著改善骨盆不对称和脊柱畸形。

LEE J G等^［34］对52例静息跟骨站位角度差异＞3°的AIS患者进行了鞋垫干预的随访研究。结果显示，治疗9个月后，患者骨盆高度差从（1.07±0.25） cm改善至（0.93±0.26） cm，而在18个月后显著改善至（0.60±0.36） cm，，这些差异有统计学意义（P＜0.05），表明了鞋垫对功能性因素引起的骨盆不对称具有良好的长期效果。赵燕等^［35］也比较了15例AIS患者穿戴矫形鞋垫前、后的骨盆冠状面倾斜度变化，结果显示穿戴矫形鞋垫前、后骨盆冠状面倾斜度差值为（2.79°±1.09°），且其差异有统计学意义（P＜0.05）。这一差值变化再次反映了矫形鞋垫通过调整体位来间接改善AIS患者两侧不对称受力的可能性。

2.3　鞋垫对AIS患者姿势平衡的影响

由于AIS患者的脊柱弯曲和身体的不同程度外观畸形，其人体质量、肌肉骨骼系统、心脏及呼吸功能的变化都可能导致姿势平衡能力的降低^［36］。关于AIS与姿势平衡的调查显示^［37］，脊柱侧弯曲线类型、位置会影响患者的姿势稳定性。具体来说^［38］，在AIS患者中，为了控制平衡，他们更多地依赖于前庭和躯体感觉系统。此外，韩雪等^［36］还指出，AIS患者会通过视觉反馈和足踝部的本体感觉来辅助平衡，从而适应身体的姿势变化。

据报道^［6］，鞋垫能够增强足底区域的体感信息、改善本体感觉，并有效提高机体的姿势稳定性。基于这些特点，鞋垫可能对改善AIS患者的姿势平衡控制能力有积极作用。这也表明鞋垫的应用可以作为AIS治疗方案中的一个有益补充。ARSLAN M等^［39］涉及42例AIS患者的研究发现，相比单一支具治疗，采用鞋垫联合支具综合治疗在摇摆长度和6 min步行测试上显示出更显著的改善，且2组间的统计学差异显著（P＜0.05）。这表明鞋垫联合支具治疗可能更有效地增强AIS患者的姿势控制和行走能力。WANG B等^［40］研究也表明，在AIS治疗中，与单独使用支具相比，3D打印个性化鞋垫联合支具治疗6个月后患者在冠状面和矢状面的平衡指数上得到了更显著的改善。这一结果进一步证明鞋垫在改善AIS患者的平衡能力和姿势控制方面具有潜力，凸显了其在AIS治疗中的重要价值。

2.4　鞋垫对AIS患者Cobb角的影响

Cobb角常被称为脊柱侧弯角，它是判断侧弯程度和评估治疗效果的重要指标。2016年，PARK S M等^［41］利用光栅立体技术评估了鞋垫在脊柱侧弯治疗中的效果。发现与对照组（安慰剂鞋垫）相比，使用生物力学矫形鞋垫的患者，在治疗第0、2、4周时Cobb角均较安慰剂组显著降低（P＜0.05）。LEE J G等^［34］对52例脊柱侧弯患者进行的鞋垫治疗随访研究发现，经过9个月的干预，Cobb角从治疗前（22.03°±4.39°）显著降低至（19.07°±6.88°）。特别是在低龄患者中，Cobb角改善超过5°。2020年ROTHSCHILD D等^［42］也指出，定制型鞋垫可减少轻度特发性脊柱侧弯且伴足部生物力学异常患者的脊柱弯曲度。需要注意的是，证据质量水平较低，需要进一步研究来验证其有效性。此外，ARSLAN M等^［39］对单独支具与鞋垫联合支具治疗AIS患者3个月后的Cobb角变化进行了比较。结果显示，鞋垫联合支具组在Cobb角的改善上达到了统计学意义上的显著差异（P=0.008），提示鞋垫可能成为有效的辅助治疗手段。

然而，亦有高质量研究未观察到鞋垫的显著效果。多项随机对照试验^{［25-26，40］}表明，鞋垫的加入在降低Cobb角方面并未显示出有效性（P＞0.05）。对此，HAN X L等^［24］分析认为，样本量较少或鞋垫穿戴时间短可能是未能显现效果的原因。因此，未来需要大规模样本和长时间干预的研究来验证鞋垫对AIS患者Cobb角的实际效果。

3 鞋垫的选择与注意事项

3.1　AIS患者的鞋垫选择

鞋垫按制作方式大体上可分为3类：预制型、半定制型、定制型，其中定制型又包括传统、3D打印及3D雕刻3种类型^［43］。预制型为批量生产，由基本的矫形模块组成，制作快且价格低，但矫形效果相对较差。定制型鞋垫通过生物力学评估（如双下肢长度差异、足底压力、足部轮廓及足弓指数等）通过计算机辅助设计，能够提供个性化的矫正^［25］。对于AIS患者，定制型鞋垫更为合适，在上述报道的研究中也大多采用定制型鞋垫。然而，定制型鞋垫也存在一定的局限性。例如，3D打印鞋垫在国内尚缺乏该行业或团体标准，且研发和生产成本较高^［44］。而传统手工定制鞋垫在性价比方面可能具有一定优势，但其效果高度依赖制作者的经验，且生产周期通常更长。总体而言，定制型鞋垫对于存在骨盆倾斜、双下肢不等长、步态异常等生物力学异常的AIS患者较为推荐。

半定制型鞋垫是在预制型基础上改造的鞋垫，本体感觉鞋垫属于其中的一种。DANKERL P等^［7］研究发现，本体感觉鞋垫通过对足底和下肢感受器的刺激诱导，可引起脊柱振幅和各种姿势参数发生积极变化（如躯干倾斜角等），证实其在促进体态调整方面具有显著效果。此外，有学者认为^［45］，本体感受鞋垫通过对足底肌肉的特定刺激和放松，以及对低肌张力的增加和高肌张力的减少，能够间接对矢状面脊柱弯曲产生积极影响。它还能通过影响足底感受器，进而影响前庭等感觉系统，从而来调整姿势和步态。CHRISTOVÃO T C L等^［6］临床对照试验报告了不同类型鞋垫（如纹理鞋垫、振动鞋垫等）在改善平衡和姿势控制方面的有效性。因此，姿势平衡较差的AIS患者可以考虑选择本体感觉鞋垫治疗，这有助于引导患者改善脊柱姿势，并减少躯体不平衡。

3.2　AIS患者鞋垫的使用注意事项

总的来说，鞋垫是一种适用于10°~45°的轻、中度AIS患者的保守治疗方法。作为一种温和的保守治疗方法，鞋垫通常没有严格的禁忌，但对合并如跟腱挛缩等其他疾病的患者不建议使用，同时对于出现步态不稳的疾病患者（如帕金森）应慎重考虑^［46］。另外，足底皮肤条件不佳的AIS患者（如伴有糖尿病患者），鞋垫的使用可能增加摩擦或局部压力，从而加重皮肤问题（如皮肤破损和溃疡）^［47］。因此，此类患者在使用鞋垫时应定期观察足部状态，鞋垫的选择以舒适为主，从而防止进一步损伤。

鞋垫的穿戴时间也需循序渐进，可配合一些体操锻炼，有助于加快患者的适应和阻止脊柱畸形的进展。然而，由于鞋垫在作用强度、部位及方式上的局限，很难对位于躯干部位的脊柱畸形产生较大的影响。因此，通常建议与脊柱侧弯矫形器联合使用，以提高治疗效果。此外，长期使用支具可能会增加肢体代偿风险，而鞋垫（如补高鞋垫）的加入有助于实时调整身体力线，从而减少肢体代偿的发生。

4 小结与展望

鞋垫的积极疗效表明，对于AIS治疗不应仅从躯干等单一方面考虑，任何部位的异常都可能引起其他部位生物力学的改变。躯干、骨盆、下肢等生物力学异常也应一并考虑。但到目前为止鞋垫干预治疗AIS的相关研究偏少，现有证据质量较低，治疗的机理研究也比较薄弱。大部分研究都存在干预时间少、患者依从性较差等情况。其次鞋垫的寿命也是很大问题，长时间穿戴超过三个月，鞋垫很可能会出现不同程度的变形（尤其是后跟底部）进而影响治疗效果。为进一步推广鞋垫治疗AIS，应进行更具前瞻性、大样本、长随访、多中心的随机对照研究，以探讨验证其有效性及疗效机制，为临床提供可靠依据。

现有的研究主要从足底压力分布、骨盆倾斜度、摆动长度以及Cobb角变化等多个方面来评估鞋垫干预治疗AIS患者的治疗效果。其中多数研究结果都肯定了鞋垫的疗效，但也存在少数治疗无效的情况。因此，后续研究需要进行更多关于侧弯领域的鞋垫研究。随着计算机软件和表面提取技术的进步，有限元模型能够更加真实地再现人体组织结构和材料力学特性。利用有限元分析来探索不同类型鞋垫对AIS患者的足底压力、骨盆旋转和脊柱应力等方面的影响，这也是未来值得深入研究的领域之一。

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基金资助

赣南医科大学研究生创新专项资金项目（YC2023­X005）

江西省大学生创新创业训练计划项目(202410413002X)