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成人脊柱畸形的矢状面评估:从“经济圆锥”到GAP评分

 DLL6 2022-07-12 发布于天津
作者:马鸿儒

2018年毕业于徐州医科大学,南京大学医学院专业型硕士研究生在读。研究方向:脊柱外科。目前以第一作者身份发表论文一篇,所撰写论文先后在中国骨科医师年会及全国脊柱脊髓学术会议等全国性会议参加交流。曾获2016年国际生理学知识竞赛中国赛区二等奖。2015年选派赴美国宾夕法尼亚大学交流。

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作者:朱泽章

南京鼓楼医院骨科主任医师,教授,骨科行政副主任,南京大学及南京医科大学博士生导师。

国际脊柱侧凸研究学会(SRS)会员,国际脊柱侧凸研究学会全球教程委员会委员,国际脊柱畸形研究组中国部理事,国际矫形与创伤外科学会(SICOT)中国部骨科基础学会常务委员,国际脊柱学会(AOSpine)中国理事会Research Officer。中国医师协会骨科医师分会脊柱畸形委员会副主任委员, 中国医师协会显微外科医师分会显微神经、脊柱专业委员会第一届委员会副主任委员,中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会脊柱畸形学组副主任委员,中国医药教育协会脊柱分会青年委员会主任委员,海峡两岸医药卫生交流协会第一届骨科分会脊柱专业委员会副主任委员,南京医学会骨科专科分会候任主任委员等。担任《BMC Musculoskeletal Disorders》副主编,美国脊柱侧凸协会官方杂志《Spine Deformity》编委,《Annals of joint》编委,《Spine》杂志中文版编委,《中华骨科杂志》通讯编委,《中国脊柱脊髓杂志》编委,《中国矫形外科杂志》编委等。

全国首届十佳中青年骨科医师,江苏省医学重点人才,江苏省“333工程”人才,南京市中青年行业技术学科带头人,江苏省“十大青年科技之星”,南京市有突出贡献中青年专家,南京市最美创新创业人物,荣获“中国医师协会骨科医师分会突出贡献奖”,“中华医学会骨科学分会骨科创新与转化奖一等奖”,“《中华外科杂志》青年骨科学者奖一等奖”等荣誉。

在Nature Communications,J Bone Joint Surg Am等杂志以第1作者(或通讯作者)发表论文著作200余篇,其中SCI论文98篇(单篇影响因子>5分5篇,单篇最高影响因子12.12),参编参译专著17部,其中主译5部,副主编2部,拥有专利5项,其中发明专利1项。研究成果获国家级、省部级等各级奖励20多项,包括2009年国家科技进步二等奖(排名第3),2016年高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步二等奖(排名第一),2016年中华医学科技奖二等奖(排名第一),2016年江苏医学科技奖一等奖(排名第1),2016年江苏省医学新技术引进二等奖(排名第1),2012年度江苏省科技进步二等奖(排名第1),2012年江苏省医学新技术引进一等奖(排名第1)。目前以第一负责人主持国家自然科学基金面上项目4项、江苏省医学重点人才依托课题、江苏省“六大人才”高峰资助项目等科研课题12项。所撰写论文先后在加拿大、捷克、美国、日本、比利时、英国、奥地利、意大利、马来西亚、德国、西班牙、南非、芬兰等国举行的国际性脊柱外科学术会议上交流。

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人脊柱畸形患者常出现疼痛,躯干畸形,日常活动受限甚至残疾,严重影响其生活质量。对于此类患者,脊柱矫形手术的目的在于重建脊柱的序列,恢复躯体平衡,进而改善患者的生活质量。然而,脊柱矫形术后常有患者出现症状不缓解,甚至出现近端交界性失败(proximal junctional failure, PJF),远端交接性失败(distal junctional failure, DJF),冠状面及矢状面失平衡和内固定失败等力学并发症。既往文献报道成人脊柱畸形患者术后力学并发症的发生率可达51%~74%,其中翻修率为28%~35%。在影响成人脊柱畸形患者术后生活质量及力学并发症发生的诸多因素中,脊柱-骨盆矢状面平衡的重建近年来逐渐受到重视

用于评估脊柱-骨盆矢状面形态的参数主要包括胸椎后凸(thoracic kyphosis, TK)、腰椎前凸(lumbar lordosis, LL)、骨盆入射角(pelvic incidence)、骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT)、骶骨倾斜角(sacral slope,SS),矢状面平衡轴(sagittal vertical axis,SVA )等等。为进一步评估全身平衡,近年来文献又报道了胸1骨盆角(T1 pelvic angle,TPA),膝关节角(knee angle,KA)和踝关节背屈角(ankle dorsiflexion angle,AA)等新参数以更加全面、直观地评价脊柱矢状面形态(图1)。

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图1: 脊柱、骨盆及下肢矢状面参数示意图

图片来源:Hu Z, Man GCW, Yeung KH, et al. Age- and Gender-related Normative Value of Whole-body Sagittal Alignment Based on 584 Asymptomatic Chinese Adult Population From Age 20 to 89.Spine (Phila Pa 1976) 2019.

在1972年,Dubousset教授就提出了“经济圆锥”(cone of economy)的理论,认为人在站立时“稳定”的范围是从足到头形成一个倒立的圆锥形区域。在这一范围内,人体倾向于通过以消耗能量最小的方式使身体达到最平衡的状态。当躯干偏离圆锥轴心时则患者的肌肉需要消耗更多的能量来维持平衡,而当躯干完全偏离出圆锥区域时则不能独自站立。基于这一理论不难看出,人的头颅,脊柱,骨盆,髋关节,膝关节和踝关节都反映了人全身矢状面平衡调节的结果

近年来被广泛接受的SRS-Schwab分型对矢状面的评估主要包括三个指标:SVA、PT和PI-LL。作者根据成人脊柱畸形术后矢状面影像学参数与生活质量评分的相关性研究结果认为:理想的矢状面形态应满足PI-LL<10°,SVA<4 cm和PT<20°的标准。其验证研究结果表明:随着患者矢状面参数相对以上标准的偏离增加,其生活质量评分变差,并且术后力学并发症发生的可能性增加(图2)

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图2SRS-Schwab分型方法

图片来源:SCHWAB, Frank, UNGAR, et al. Scoliosis Research Society—Schwab Adult Spinal Deformity Classification: A Validation Study[J]. Spine, 2012, 37(12):1077-1082.

然而,随着SRS-Schwab分型的标准逐渐为脊柱外科医师所采纳并实践,其内在的部分问题逐渐显现。诸多学者研究发现,对于年龄较大的脊柱畸形患者而言,直接采用SRS-Schwab分型的标准可能造成PJF发生率的增加,且术后生活质量的改善较躯干轻度前倾的患者不明显。鉴于此,有学者提出:随着年龄的增加,轻微的躯干前倾也许是成人脊柱矢状面形态的生理性演变。因此对于年龄大于45岁的患者,SRS-Schwab分型的标准应当辩证看待。而进一步的研究发现,在无症状的成年人群中,脊柱矢状面形态在不同性别及不同人种之间亦存在差异。

2017年,Yilgor教授基于一项欧洲的多中心研究和对无症状的成年志愿者的矢状面形态研究结果提出了脊柱整体平衡与协调评分(global alignment and proportion score,GAP score)。其基本思想在于为成年人的理想脊柱形态提出一套个性化的标准,并用于评估成人脊柱畸形术后矢状面重建的结果。在众多矢状面参数中,PI作为一项解剖参数,在骨骼发育成熟的人一生中相对恒定,且几乎不受体态影响。因此以PI为基准,各个矢状面参数的“理想值”应与PI呈一定的比例关系,而非“一刀切”的硬性数字标准。同时,作者将近年来发现的腰椎前凸分布理论纳入评分系统。根据患者实际脊柱矢状面参数与按照Yilgor教授所提出公式计算出的“理想值”的差值,并将年龄因素纳入考量,可以得到患者的GAP评分。其研究结果显示:GAP评分的高低与患者的生活质量和脊柱长节段固定术后力学并发症的发生率明显相关

目前可以肯定的是,无论是SRS-Schwab分型还是GAP评分,都远不是成人脊柱矢状面评估的最终答案。近年来随着EOS全身骨骼成像系统的普及,脊柱外科医师得以在同一张影像资料中全面评估患者的“经济圆锥”,将头颈部与下肢的代偿与脊柱-骨盆的形态一起纳入考量。更加全面的评估手段有利于开展更大规模、更加深入的临床及基础研究,也将为成人脊柱畸形的矢状面评估带来新的理论,造福更多患者

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图3:GAP评分示意图,a. 作者提出了4个新参数RLLLDIRPVRSV以计算患者实际LL,腰椎前凸分布指数(lordosis distribution index, LDI),PT和躯干整体倾斜(global tiltGT)与其各自理想值间的差值,其中LL理想值计算公式为0.62*PI 29LDI理想值为(L4-S1 lordosis / L1-S1 lordosis*100%,理想范围为50%80%PT理想值为0.59*PI 9GT理想值为0.48*PI-15b. 根据所计算出的RLLLDIRPVGT结合患者年龄代入图3b即得出GAP评分及评分结果。

图片来源:Yilgor C, Sogunmez N, Boissiere L, et al. Global Alignment and Proportion (GAP) Score: Development and Validation of a New Method of Analyzing Spinopelvic Alignment to Predict Mechanical Complications After Adult Spinal Deformity Surgery[J]. Journal of Bone & Joint Surgery-american Volume, 2017, 99(19):1661-1672.

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执行主编:朱泽章

南京鼓楼医院骨科主任医师,教授,骨科行政副主任,南京大学及南京医科大学博士生导师。

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