支具对特发性脊柱侧弯患者肺功能的影响_封盼盼.pdf

按摩与康复医学 2023年第14卷第8期 Chinese Manipulation and Rehabilitation Medicine,2023,Vol.14No.8支具对特发性脊柱侧弯患者肺功能的影响支具对特发性脊柱侧弯患者肺功能的影响*封盼盼1，马明1,2，曲艺2，赵祥虎2，邱山虎2，孟维可2，孙武东2（1.南京体育学院研究生部，江苏 南京 210014；2.东南大学附属中大医院，江苏 南京 210009）摘摘 要要 青少年特发性脊柱侧弯是临床常见脊柱相关病之一，可导致肺功能障碍。进行性脊柱侧弯的发展甚至会引发呼吸衰竭，严重影响青少年的生存质量。目前，支具是轻中度脊柱侧弯最有效的保守治疗方式，但具有一定的局限性。本文总结国内外相关文献发现，支具的使用会加剧肺功能损害，呼吸训练能有效弥补支具治疗的不足，故建议将支具联合呼吸训练作为特发性脊柱侧弯的常规治疗方式。关键词关键词 青少年；特发性脊柱侧弯；支具；肺功能 中图分类号中图分类号 R R682682.1313 文献标识码文献标识码 A A 文章编号文章编号 10081008-18791879(20232023)0808-00790079-0505DOIDOI：1010.1978719787/j/j.issnissn.10081008-18791879.20232023.0808.022022Effect of brace on pulmonary function in patients with idiopathic scoliosisEffect of brace on pulmonary function in patients with idiopathic scoliosisFENG Pan-pan1,MA Ming1,2,QU Yi2,ZHAO Xiang-hu2,QIU Shan-hu2,MENG Wei-ke2,SUN Wu-dong2(1 Nanjing University of Sport,Jangsu,Nanjing 210014;2 Department of Rehabilitation Medicine,the Affiliated Zhongda Hospital of Southeast University,Jiangsu,Nanjing 210009)AbstractAbstractAdolescent idiopathic scoliosis is one of the common clinical spine related diseases,which can lead to pulmonary dysfunction.Thedevelopment of progressive scoliosis can even lead to respiratory failure,which seriously affects the quality of life of adolescents.At present,brace isthe most effective conservative treatment for mild to moderate scoliosis,but it has some limitations.This article summarizes the relevant literature athome and abroad,and finds that the use of braces will aggravate the damage of lung function,and respiratory training can effectively make up for thedeficiency of brace treatment.Therefore,it is recommended to use brace combined with respiratory training as a routine treatment for idiopathicscoliosis.KeywordsKeywordsadolescents;idiopathic scoliosis;brace;pulmonary function脊柱侧弯是指脊柱向侧方弯曲并可伴有椎体旋转的三维异常结构1，测量站立正位X线片的脊柱侧方弯曲度（Cobb 角）10，其中特发性脊柱侧弯约占 70%85%2,3，且好发于青少年，又称青少年特发性 脊 柱 侧 弯（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）。AIS影响了全球大约3%的1018岁青少年，其中女性的患病率明显高于男性1，且这一性别比例随角度的增加呈上升趋势。既往研究表明4，特发性脊柱侧弯会导致肺功能障碍，即使是轻中度脊柱侧弯（Cobb角30）也会引发肺功能异常，而进行性脊柱侧弯的发展则可增加肺动脉高压、肺心病和右心衰竭的风险5。故采取有效措施以减轻或延缓曲线的进展一直是临床研究重点。因支具在矫正脊柱畸形方面疗效显著，能有效避免手术，故成为了治疗AIS的最佳保守方式6-8。然而，大量学者发现9-11，支具在矫正脊柱畸形的同时会恶化患者的肺功能，这质疑了支具的临床应用并引起了学术界学者的广泛关注。因此，本文就支具对AIS患者肺功能的影响和相关因素作一综述，以期帮助医疗从业人员了解支具对AIS患者肺功能的影响并指导临床治疗方案的制定。1 1支具对支具对AISAIS患者肺功能的影响患者肺功能的影响肺功能检查是AIS患者评价病情的必要手段，对于评价该病病理生理改变对机体影响的严重程度、评价疾病治疗中所采取的干预措施对疾病预后的影响程度均有较高的临床价值。目前，国内外大量研究在采用肺功能检查对AIS患者进行评估后发现，支具损害了AIS患者的肺功能。1.1 肺容量、肺活量与时间肺活量肺容量是指肺内容纳的气体量，在一定意义上可反映呼吸机能的潜在能力。肺活量则是一次最大吸气后再尽最大能力所呼出的气体量，其大小主要取决于胸腔壁的扩张与收缩的宽舒程度，肺活量的减小是限制性通气功能障碍的表现。时间肺活量是指最大深吸气后用力作最快速的呼气，在一定时间内所能呼出的气体量，其限制了呼气时间，能充分反映肺组织的弹性状态和气道的通畅程度，是衡量阻塞性肺疾病的重要指标。而气道的阻塞性疾病和胸廓的限制性病变均可导致肺容量的改变。支具的使用会限制胸廓的活动，致使AIS患者出现胸廓的限制性病变，进而降低肺容量，损害肺功能。既往研究表*基金项目基金项目：东南大学附属中大医院全科住院医师规范化培训重点专业基地开放课题，ZDZYJD-QK-2022-2作者简介作者简介：封盼盼（1997-），女，硕士研究生，研究方向：运动损伤损伤脊柱侧弯康复。通讯作者通讯作者：孙武东（1997-），女，硕士研究生，研究方向：运动损伤损伤脊柱侧弯康复。79按摩与康复医学2023年第14卷明，轻中度 AIS（Cobb 角为 1045）可导致限制性肺功能障碍（患者的第一秒用力肺活量（forced vitalcapacity of the first second，FEV1）通常低于预测值的80%，且第一秒用力肺活量与用力肺活量的比值（FEV1/FVC）正常（预测值70%）12,13），而重度 AIS可同时合并限制性和阻塞性肺疾病（当Cobb角90时，71%的患者肺活量低于预测值的80%，18%的患者肺活量低于预测值的 60%）14,15。然而，Katsaris等16和 Maria 等13发现，中度 AIS 患者经支具治疗后，与基线值相比，肺容量和肺活量可进一步降低。另外，Gao等17和 Wei等18研究发现，中度 AIS患者经支具治疗后FEV1、FEV1/FVC也显著降低。上述研究结果表明，支具治疗会恶化AIS患者的肺功能，除了加重限制性肺疾病外，还可能会通过降低肺组织的弹性，增加气道阻力，进而造成气道的阻塞性病变，引发阻塞性肺疾病。1.2 最大吸气压（MIP）与最大呼气压（MEP）最大吸气压和最大呼气压的测定可直接反映呼吸肌的强度，是一种快速、简单、无创的测试19,20。MIP主要反映膈肌和胸壁肌的力量和弹性，膈肌作为主要的呼吸肌，承担了人体 60%80%的呼吸功能21，其功能活动的增加能有效弥补支具治疗期间通气量的持续减少22,23。肋间外肌作为重要的胸壁肌，可横向扩张胸廓并保持肋骨的稳定，协助膈肌共同完成深吸气动作。而MEP则主要反映腹肌和胸壁肌的力量和弹性24-26。腹肌则可通过上提膈肌提高胸膜腔内压，促进肺部气体的排出。研究表明22，支具治疗会改变中度AIS患者胸廓的运动模式，增加上胸廓的活动（43%），降低下胸廓的运动（46%）。而下胸廓的活动受限将抑制肋间肌与腹肌的功能运动。肋间肌和腹肌的功能活动受限又将极大程度上增加膈肌的工作负荷。长此以往，将显著增加呼吸肌疲劳和呼吸衰竭几率。Yagci等27和Yurt等9研究均发现，AIS患者（Cobb角为2545）经支具治疗后MIP和MEP降低。研究结果表明，支具治疗会降低AIS患者的呼吸肌力量，损害患者的肺功能。然而，上述研究对MIP和MEP的测定仅能反映呼吸肌力量的总体变化，难以准确反映最主要的呼吸肌膈肌的功能变化。目前，超声被广泛应用于呼吸系统疾病的评估当中，其可通过监测膈肌厚度、增厚率、位移来评估膈肌功能，测量精准有效28,29。因此，后续的研究应使用超声成像方法对膈肌进行评估，以获得更加科学有效的数据来验证支具对呼吸肌的影响。1.3 肺部通气量一方面，支具所产生的弹力可通过胸壁作用于凸侧的肋骨上，并通过肋骨传导至脊柱侧弯最明显部位，支具对脊柱畸形的矫正作用会使AIS患者侧弯凹侧通气量轻微增加，凸侧通气量显著降低，导致最大通气量的减少；另一方面，支具会限制胸廓的活动并阻碍横膈膜的下降，造成肺组织受压变形，肺泡萎陷，进而降低中度AIS患者的最大通气量30。Maria等13对AIS患者（Cobb角为2545）进行支具治疗的即刻，患者表现出通气量的下降。Wei等22对中度AIS患者进行为期1年的支具治疗后，患者的最大通气量明显降低。这表明，不管是长期治疗还是短期治疗，支具的使用均会降低AIS患者静息状态下的最大通气量。而Refsum等31在对中度AIS患者进行为期 6个月的支具治疗后发现，患者运动期间的摄氧量、二氧化碳输出量和通气量均有所增加，且通气量增值显著于常人。学者认为，AIS患者运动期间通气量的显著增加是潮气量的降低和呼吸频率的增加共同作用的结果。在递增负荷运动中，潮气量首先满足通气需求的增加，由于吸气量上限较低，限制性肺功能障碍患者很快接近潮气量上限。之后，以增加呼吸频率的形式增加通气量。然而，患者运动期间的通气量增值显著高于常人，这表明支具治疗损害了心肺功能，降低了运动耐受性。此外，Margonato等23发现，只有女性患者在接受支具治疗后，其最大运动期间的运动水平显著降低，但相关研究较少，后续还需更多高质量研究来证明这一点。2 2支具影响支具影响AISAIS患者肺功能的相关因素患者肺功能的相关因素支具以多种方式影响肺功能，除了减少肺实质的体积和顺应性外，还可降低胸廓灵活性，进而降低呼吸肌的力量并增加膈肌的机械功能障碍。支具对肺功能的损害与佩戴时间、脊柱侧弯类型、胸廓矢状径大小及支具类型等相关。2.1 支具佩戴时间研究表明，支具对脊柱三维畸形的矫正效果与支具佩戴时间密切相关32，佩戴支具的时间越长，矫正效果越好。然而，支具对肺功能的损害是否和支具佩戴时间相关，肺功能的损害是否会随着支具使用时间的延长而进一步加剧，目前的研究观点不一。部分学者认为，支具佩戴时间越长，越可能限制胸廓的活动进而降低肺的顺应性，影响肺功能。Ran等33研究纳入237例患者，并采用多元线性回归分析方式对支具佩戴时间与肺功能损害两者间的关系进行研究，结果发现，AIS患者肺活量和第一秒用力呼气容积的预测值与支具治疗持续时间呈负相关。这提示，支具佩戴时间越长，对肺功能损害可能越重33。而另有学者对此持相反意见。Yurt等9研究发现，中度AIS患者接受1个月的支具治疗后，其肺活量、第一秒呼气容积、最大吸气压及最大呼气压的预测值 80第8期封盼盼 等支具对特发性脊柱侧弯患者肺功能的影响等指标明显降低，但治疗8个月后，患者的肺功能并没有进一步恶化。Margonato等23发现，AIS患者经1周的支具治疗后其肺活量和第一秒用力呼气容积均降低，但12周的治疗后这些指标下降幅度有所减小。这提示，支具治疗对肺功能的损害不会随支具佩戴时间的延长而加剧，但相关研究存在样本量少，随访时间短等局限，后续还需大样本量的研究来佐证此观点。2.2 脊柱侧弯类型由于胸椎是胸腔的主要支撑结构，心脏和肺等主要器官位于胸腔内，胸段的侧凸会压迫胸腔脏器，导致肺功能的损害。因而胸弯患者更有可能存在肺功能的损害。而支具在矫正脊柱畸形的同时，会改变胸廓的大小及高度，并造成肋骨形态的改变，这可能会影响胸腔内重要器官的功能34。Yu等30随访了470名Cobb角在30105的中重度AIS患者，结果发现，与未接受支具治疗的患者相比，接受支具治疗的270名患者中只有原发性脊柱胸段侧凸的患者其肺活量和第一秒用力呼气容积的预测值明显降低，分别为85.7%，91.1%和80.6%，85.2%。此外，于斌等35对 283名 Cobb角在 3094的中重度 AIS患者进行了随访。结果发现，接受支具治疗的80例患者中，只有主弯为胸弯的患者其第一秒用力呼气容积，肺活量及第一秒用力呼气容积的预测值低于未接受支具治疗组的患者（P0.05），这与上述研究结果一致。这些研究结果表明，支具对肺功能的损害主要累及胸弯患者。这提示，临床对原发性脊柱胸段侧凸的AIS患者进行支具治疗时需十分谨慎，密切关注其肺功能状况。2.3 胸部矢状径大小支具可通过三点力学原理实现脊柱的三维力学矫正，除了能改善水平面上的锥体旋转外，还能有效降低脊柱在冠状面和矢状面上的侧屈和侧移36,37。Zhang等38发现，AIS患者经2年的支具治疗后，胸椎后凸角和颈椎前凸角均显著降低，且这种下降趋势一直持续到支具治疗结束。Fang等39发现，接受支具治疗的 AIS 患者中，63%的患者腰椎前凸减小，66%的患者胸椎后凸减小。这提示，支具治疗会破坏脊柱矢状面的平衡，降低胸廓矢状径。而胸腔是肺功能的基础，胸廓参数的改变和肺功能的损害显著相关40。Ran等41发现，AIS患者肺活量和第一秒用力呼气容积的预测值与胸廓矢状径呈正相关，即胸廓矢状径越小，肺功能相关指标的值越低，肺功能的损害越严重。Johnston等42发现，AIS患者肺功能测试结果与胸段冠状面和矢状面畸形严重程度显著相关，与畸形较轻的患者相比，后凸 Cobb角10的患者肺活量和第一秒用力呼气容积显著降低。可见，支具治疗会通过降低胸廓的矢状径损害AIS患者的肺功能，尤其对后凸Cobb角10的患者。而对胸椎后凸十分严重的患者（后凸Cobb角55），支具治疗是否会通过矫正其脊柱后凸畸形，进而增加膈肌后向并置的面积，改善膈肌力学，减少胸椎后凸对肺功能的损害，尚无研究报道。总之，支具在矫正脊柱畸形的同时会以丧失脊柱矢状面的平衡为代价，进而损害患者的肺功能。因此，对胸椎后凸角较小的AIS患者仅给予支具治疗是不够的，还需采取有效措施弥补支具治疗的不足，预防和阻止胸廓矢状径的进一步减小。2.4 支具类型目前，用于AIS患者保守治疗的支具根据解剖位置的不同（如颈、胸、腰、骶等）可大致分为两类：一是带 有 颈 托 或 上 部 金 属 结 构 的 颈 胸 腰 骶 矫 形 器（CTLSO），主要用于控制和矫正上部胸椎侧凸畸形，如密尔沃基支具等。二是不带颈托、高度只达腋下的胸腰骶矫形器（TLSO），主要用于控制和矫正下部胸椎侧凸畸形（T7 以下），如波士顿支具和色努支具等37,43-45。不同支具由于设计和材料特点不同其对患者胸廓的限制效果可能不同。现有的研究主要对密尔沃基和波士顿支具进行研究9,16,22,31,33，且结果显示 这 两 种 支 具 均 会 损 害 中 度 AIS 患 者 的 肺 功能9,16,22,31,33。近年来，非对称型支具越来越多地被用于AIS的保守治疗11,46，与对称型支具不同的是，非对称型支具是在不牺牲胸廓矢状径的情况下进行脊柱的三维矫正，其采用前垫向后推动腰椎和胸部区域，以抵抗肋骨隆起的后部压力，可避免平背的发生47。另外，非对称型支具可使胸部表面大面积裸露，降低支具对胸廓的限制。部分学者认为22,48，这种支具类型可能会对AIS患者的肺功能产生较小的影响，但目前缺乏高质量的随机对照试验对此进行验证，后续还需对此进行深入研究。3 3治疗现状治疗现状近年来，大量学者发现49，在支具治疗期间进行适度锻炼，可有效对抗由于胸腔活动受限导致的呼吸、心血管和肌肉效率低下等问题，进而弥补支具治疗的不足并提高支具治疗效果。既往研究表明50，有氧和阻力训练能有效提高AIS患者的心肺功能，但患者常表现出运动不耐受，难以坚持且不愿运动的情况，致使运动效果不理想。增加胸廓灵活性与胸腔容积，提高呼吸肌力量是改善AIS患者肺功能的有效手段，但上述训练方式难以从根本上解决支具治疗带来的不利影响。故呼吸疗法一直是脊柱侧弯治疗 的 重 点 及 难 点，旋 转 角 呼 吸 是 施 罗 斯 技 术 81按摩与康复医学2023年第14卷（Schroth）和施罗斯最佳矫正疗法（Schroth Best Practice，SBP)的重要组成部分，要求患者在向凹侧区域呼吸和扩张时，收缩并拉紧侧弯的凸侧区域51,52。这种治疗方式能增强患者脊柱旋转感觉的输入，增加胸廓的灵活性，进而改善肺功能17,38,39。Kim等研究发现53，旋转角呼吸训练与呼吸肌力量训练相结合可进一步提高治疗效果。但单独通过呼吸肌力量训练预防和治疗AIS患者肺功能障碍的研究仍然十分欠缺，需要更多的研究验证，以便对呼吸训练的治疗效果作出更科学全面的评价，为确切可靠的能够指导临床治疗的呼吸训练方式提供依据。4 4总结与展望总结与展望研究已证实，单独的支具治疗会长久的损害AIS患者的肺功能，尤其对以胸段脊柱侧弯为主、脊柱矢状面Cobb角10的青少年。因此，临床对AIS患者进行支具治疗时需进行综合考虑，在将矫正脊柱的三维畸形作为主要治疗目标的同时还需关注患者的肺功能状况，以实现更理想的形体和功能改善效果。旋转角呼吸训练与呼吸肌力量训练能有效改善AIS患者的肺功能，且患者接受度高，治疗简单，应成为支具治疗的有效辅助方式，但相关研究较少，治疗方式尚未统一。此外，鉴于支具对胸廓产生的限制作用是导致肺功能障碍的根本原因，故对矫形支具进行有效调整以减少其对肺功能的损害应成为后续研究的重点。参考文献参考文献1Fadzan M,Bettany-Saltikov J.Etiological Theories of AdolescentIdiopathic Scoliosis:Past and PresentJ.Open Orthop J,2017,11:1466-1489.2Gr 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