综述：成人胸腰椎脊柱畸形治疗的改进与创新

这篇综述聚焦成人脊柱畸形（ASD），从诊断到治疗，阐述了多方面的创新进展。

　　### 成人脊柱畸形概述
成人脊柱畸形（Adult Spinal Deformity，ASD）指的是在患者生长发育完成后，胸腰椎出现的一系列异常情况。它的成因多样，既可能是原发性的，也可能是既往畸形的恶化，或是之前脊柱手术导致的医源性问题。

随着全球人口老龄化趋势加剧，60 岁以上人口占比不断上升，从 2000 年的 10.0% 预计增至 2050 年的 21.8%，到 2100 年更是高达 32.2%。这一变化直接体现在 ASD 手术率的增长上，例如，2000 - 2010 年，医疗保险患者的 ASD 手术量增长了四倍，同期管理式医疗患者增长了 70%，自 2001 年起，ASD 融合手术的总体比率更是大幅增加了 273%。尽管 ASD 手术费用因通货膨胀和植入物成本上升而增加，但与非手术治疗相比，手术干预不仅对患者有益，从成本效益角度来看也是合理的，一次性手术的中位成本约为 3 - 6 万美元，而非手术治疗每年的成本约为 1 万美元。

老年人中骨质疏松和骨密度下降的情况较为普遍，在接受 ASD 手术矫正的患者中，32.8% 被诊断患有骨质疏松，然而，其中仅 34.4% 的患者正在接受相关治疗。脊柱退变和畸形会导致身体失衡，增加跌倒风险。一项回顾性研究发现，65 岁以上成人因低水平（<3 英尺）跌倒而入院的患者中，18% 发生了脊柱骨折，这种骨折往往会引发渐进性畸形，需要手术矫正。

ASD 会给有症状的患者带来严重的身心残疾。通过标准健康调查简表（Standard Form 36，SF - 36）评估，ASD 患者的身体功能评分比美国普通人群更差。若存在严重的矢状面畸形，其身体功能评分甚至低于肢体活动受限的患者。使用脊柱侧弯研究学会（Scoliosis Research Society，SRS）的评估工具对比发现，ASD 手术患者在疼痛、自我形象、功能和心理健康等几乎所有亚组的得分都低于对照组。同样，Schwab 等人的研究也表明，与美国人群标准相比，ASD 患者在 SF - 36 的八个亚组评分中均显著较低，这不仅反映了身体功能的受损，还显示出心理健康状况的明显下降。鉴于 ASD 患者数量的增加以及该疾病的进展性所带来的危害，在诊断和治疗方面迫切需要创新。

成人脊柱畸形的诊断

随着对 ASD 病因和影响的深入理解，其诊断定义变得更加严格，手术治疗目标也更加明确。2006 年，Schwab 等人创建了 SRS - Schwab 分类系统，该系统从冠状面脊柱侧凸畸形入手，同时考虑腰椎前凸和椎体间半脱位的程度进行分类。2012 年，该系统进一步扩展，纳入了矢状面垂直轴（Sagittal Vertical Axis，SVA）和骨盆参数，如骨盆倾斜度（Pelvic Tilt，PT）、骨盆入射角（Pelvic Incidence，PI）与腰椎前凸（Lumbar Lordosis，LL）的关系等，用于评估冠状面曲线和整体脊柱排列。

• 矢状面垂直轴（SVA）：SVA 是指 C₇铅垂线与 S₁后上角之间的测量偏移。一般认为，SVA 小于 50mm 属于正常范围，也是矫正手术的目标值。SVA 增加与疼痛加剧和功能下降呈线性相关，通过 SRS、Owestry 残疾指数（Owestry Disability Index，ODI）和 SF - 12 等评估工具均能得出这一结论。实际上，Glassman 等人认为恢复矢状面平衡是畸形手术的主要目标。
• 骨盆倾斜度（PT）：PT 是指股骨头连线中点与 S₁终板中点连线和垂直线之间的夹角。PT 升高常与步行耐力受损相关，它通常是身体为了在矢状面排列不佳的情况下保持直立姿势的一种代偿机制。有研究提出，在矫正后的 SVA（<5mm）情况下，若 PT 大于 20 度，可能表明患者仍存在残留的脊柱畸形。
• T1 骨盆角（T1 Pelvic Angle，TPA）：PT 和 SVA 密切相关，而 TPA 能同时反映这两个参数，且不受代偿因素的影响。TPA 是指从 T₁椎体中心到股骨头连线与股骨头到 S₁终板中心连线之间的夹角。一般认为，TPA 的严重畸形阈值为 20 度，此时 ODI 大于 40。TPA 每变化 4.1 度，ODI 就会相应变化 15 分。TPA 的增加与健康相关生活质量的显著下降密切相关。Ryan 等人建议将 TPA 的目标值设定为 10 度，以便在术后出现恶化时，仍能在达到严重畸形（20 度）之前有一定的缓冲空间。
• 骨盆入射角（PI）和腰椎前凸（LL）：PI 是指垂直于 S₁终板中点的线与该点到股骨头中心连线之间的夹角，LL 则是从 L₁上终板到 S₁上终板测量的角度。两者的差值被称为 PI - LL 失配，这是 2012 年扩展的 Schwab 分类的一部分。当失配小于 10 度时，分类修饰符为 “0”；在 10 - 20 度之间为 “+”；大于 20 度则为 “++”。这一参数与健康相关生活质量评分相关，手术中通过截骨术使两者相匹配，有助于实现 ASD 的和谐矫正。
• Roussouly 分类系统：近年来研究发现，上述参数之间的相互作用比以往认为的更为复杂。2005 年提出的 Roussouly 分类系统认为，腰椎前凸的特征主要取决于骶骨坡度和骨盆的方向。最初该系统分为四个亚组，1 型和 2 型的 PI 较低，3 型和 4 型的 PI 较高。1 型具有低骶骨坡度、低前凸顶点和较高的代偿性后凸；2 型同样低骶骨坡度，但前凸顶点略高，伴有胸椎后凸不足；3 型患者的骶骨坡度适中，前凸顶点较高，身体相对平衡；4 型患者骶骨坡度高，前凸顶点也高。2018 年，该分类系统进行了修订，增加了一组 PI 低但骶骨坡度高的患者（3 型前倾组）。2020 年，Sebaaly 等人的研究表明，根据这一分类系统恢复脊柱形状，可使近端交界性后凸、棒骨折、器械松动或影像学上明确的不愈合等并发症的综合发生率降低三倍。这种创新的分类方法聚焦于基于 PI 的整个脊柱形状，是 ASD 诊断和理解方面的重要进展。
• 整体冠状面排列：虽然矢状面失衡一直是 ASD 矫正的重点，但整体冠状面畸形（Global Coronal Malalignment，GCM）在预测 ASD 不良预后方面的重要性日益凸显。Zuckerman 等人提出冠状面垂直轴（Coronal Vertical Axis，CVA）大于 3cm 作为 GCM 的定义，并使用 Qiu 分类来描述曲线方向。GCM 可能由渐进性的基线畸形引起，也常常是先前手术的医源性并发症。国际脊柱研究小组进行的一项多中心前瞻性研究显示，ASD 手术后冠状面失衡的发生率为 25.7%，接受上胸椎融合的患者临床结局比下胸椎融合的患者更差。该小组还发现，残留的 GCM 大于等于 3cm 与患者报告的较差结局相关，这一结果在其他研究中也得到了证实。冠状面畸形在 2006 年后曾从 SRS - Schwab ASD 分类中被去除，但现在又重新被视为 ASD 的重要测量指标。
• 年龄特异性参数：Lafage 等人将上述脊柱骨盆参数按年龄进行分类，利用美国特定年龄的 ODI 标准值，建立了年龄特异性的脊柱骨盆参数。一般来说，理想的脊柱骨盆排列参数会随着年龄的增长而增加，这意味着老年患者能够耐受更高的基线畸形。这些参数有助于脊柱外科医生根据个体患者的情况制定 ASD 手术矫正的理想目标。
• 影像学检查：所有用于评估脊柱骨盆骨性排列的参数均通过患者站立位 X 线片测量。长片站立位 X 线片能帮助外科医生评估整体脊柱骨盆排列，更好地进行手术规划。多项研究表明，患者站立位和坐位时的参数存在显著差异。该领域的创新主要围绕优化图像采集和后期处理分析。最近，一种能同时拍摄患者前后位和侧位的全身 X 线成像技术得到了发展，它不仅可以测量上述参数，还能进行 3D 分析，加深对外科医生对患者解剖结构的理解。创新的软件分析工具，如 Surgimap Spine Software，能够简化用户和医生对脊柱骨盆参数的计算。不过，除了关注骨性参数，越来越多的证据表明，椎旁肌肉少肌症会对 ASD 手术结局产生影响。少肌症是指肌肉萎缩并被脂肪浸润，可通过术前磁共振成像识别，并通过肌肉横截面积进行量化。椎旁少肌症不仅与 ASD 的发生有关，还会影响手术结局，如增加近端交界性后凸和手术失败的发生率。因此，需要进一步研究椎旁少肌症与 ASD 结局的关系，以及术前优化椎旁肌肉健康的策略。

成人脊柱畸形的 3D 打印技术进展

3D 打印技术在医学领域的应用日益广泛，对 ASD 的治疗产生了多方面的影响。在脊柱外科手术中，3D 模型被用于术前手术规划和制作手术导板。使用 3D 模型可使手术时间平均缩短 45.5 分钟，同时减少术中透视的使用，降低医生和患者接受电离辐射的剂量。手术导板作为一种触觉和视觉辅助工具，能放置在患者骨骼上，帮助确认解剖标志，提高植入物置入的准确性，从而改善手术效果。

3D 打印的手术植入物也在不断发展，与聚醚醚酮和钛合金植入物相比，3D 打印的仿生钛植入物在 12 周时的骨生长量分别是它们的 2.6 倍和 8.9 倍。虽然在 12 周时，3D 打印植入物与其他两种植入物的最终骨生长量相当，但 3D 打印植入物在 6 周时的骨生长速度更快，骨生长量显著更高。此外，3D 打印技术还能根据肿瘤、骨质疏松性骨折等病理导致的严重畸形，定制个性化的植入物。

成人脊柱畸形的术中进展

• 微创手术（MIS）：近年来，为减轻脊柱手术对患者的创伤，微创手术（Minimally Invasive Surgery，MIS）的应用越来越广泛。其目标是减少医源性组织损伤，改善临床结局，同时实现良好的社会经济效益。目前，MIS 技术在 ASD 治疗中的应用正逐渐明确，医生主张严格筛选患者，如 Cobb 角大于 90 度、SVA 大于 10cm、存在固定畸形或骨质疏松的患者。与开放手术一样，术前站立位 X 线片对于评估脊柱参数、选择合适的患者以及进行术前规划至关重要。经过仔细筛选，患者可接受单阶段 MIS、MIS 前路 / 侧路与后路联合（即环形 MIS，circumferential MIS，cMIS）或 MIS 与开放手术相结合的治疗方式。在对比混合 MIS 和 cMIS 时发现，混合 MIS 组的并发症发生率为 55%，高于 cMIS 组的 33%。不过，Uribe 等人的研究表明，cMIS、混合 MIS 和开放手术的总体并发症发生率并无显著差异，但 cMIS 组的术中并发症明显较少，这可能与该组术中出血量较低有关。值得注意的是，多项研究显示，术后通过 ODI 和视觉模拟评分（Visual Analog Score，VAS）评估，不同 MIS 手术方式的效果并无显著差异。无论采用何种 MIS 手术方式，术中 X 线检查对于实时定位必不可少，术后站立位 X 线片则有助于外科医生评估矫正效果，其在术后护理中的作用与开放手术类似。
• 术中全身成像：脊柱外科医生仅依靠术前 X 线片和手术计划，很难准确预测术后的影像学参数。这是因为传统的脊柱骨盆参数测量是在患者站立位 X 线片上进行的，而术中患者处于仰卧位，此时脊柱的负重情况与站立位不同。Salem 等人的研究发现，虽然术中 X 线片显示节段性腰椎前凸有所改善，但在术后 6 个月的随访 X 线片中，这种改善消失了。因此，脊柱外科的一项创新技术是开发术中长片成像和相关算法，以关联术中成像与术后影像学结果。例如，有研究推测 L₄ - S₁节段的术中前凸平均比术后测量值大 4 度。还有研究表明，与测量腰椎前凸等局部参数相比，通过术中长片测量 TPA 等整体排列参数，对预测术后排列的能力更强。深入理解和发展术中成像技术，将有助于脊柱外科医生更准确地设定术中目标，改善术后排列和手术效果。
• 术中导航和机器人技术：ASD 的矫正通常通过椎弓根螺钉置入并调整至正常参数来实现。然而，对于存在 3D 旋转或椎弓根异常的患者，传统的 “徒手” 或透视技术面临很大挑战。术中导航技术的发展提高了这类患者的手术技术效果，在儿科脊柱畸形手术中，使用导航技术可使椎弓根穿透率从透视组的 23% 显著降低至 2%。

近年来，机器人辅助技术，尤其是与导航相结合的方式，在治疗脊柱畸形，特别是在微创手术中越来越受欢迎。Roser 等人提出，理想的机器人应是半自主的，由外科医生引导机器人操作，同时外科医生保持对手术的控制权，以降低因机器人意外移动导致患者配准不准确，进而造成器械误置、神经损伤或需要再次手术的安全风险。与传统技术相比，机器人辅助椎弓根螺钉置入更准确，翻修率更低，医生和患者接受的辐射剂量也更少，还能实现更大尺寸螺钉的安全置入。不过，机器人技术在 ASD 患者中的研究还不够充分，目前尚不清楚其在准确性上的相对小幅度提升，能否抵消成本、学习曲线以及患者配准不准确带来的潜在安全风险等问题。例如，使用机器人系统的学习曲线大约需要 20 - 30 例手术才能跨越，这意味着经验丰富的医生在采用该技术时，日常手术实践可能会受到影响。此外，经验不足的医生在使用机器人技术时，会影响他们对传统 “徒手” 或透视技术的学习和教学能力。由于并非所有住院医生毕业后都能在配备机器人技术的医院工作，传统培训仍然不可或缺。目前，脊柱机器人虽然在椎弓根螺钉置入方面表现出色，但在棒的放置或制作、去皮质操作以及减压等方面还无法提供帮助。不过，未来脊柱机器人的功能有望大幅扩展，在改善脊柱手术效果方面具有广阔的前景。

• 截骨术：在 ASD 的手术治疗中，外科医生常采用先进的截骨术来改善矢状面和冠状面的平衡。2014 年，Schwab 等人提出了截骨术的分类系统，将截骨术从 1 级到 6 级进行分级，级别越高，技术难度越大，风险也相应增加，但矫正程度也更大。1 级和 2 级截骨术从后路进行，仅涉及关节突，这类截骨术需要前柱具有一定的活动度才能有效发挥作用。3 级截骨术需要切除双侧椎弓根和部分椎体楔形块，4 级则进一步延伸至上方的椎间盘空间。5 级和 6 级截骨术分别涉及切除整个椎体和多个椎体。随着截骨术级别的增加，尤其是涉及脊柱三柱的手术，术中出血量可能会显著增加。以往研究表明，出血量增加与重症监护时间延长和住院总时长增加相关。不过，随着经验的积累和抗纤溶药物（如氨甲环酸，Tranexamic Acid，TXA）的使用，术中出血量可得到控制，有望降低手术并发症的发生。
• 个性化器械：随着术前规划软件的不断改进，与患者特定解剖结构相匹配的个性化器械也在逐步发展。例如，预弯棒（如 MEDICREA Group 生产的产品）技术，有望在无需术中手动弯棒的情况下，维持最初规划的最大畸形矫正效果。一些小型回顾性研究显示，使用预制棒可减少棒断裂的情况，并且术后脊柱骨盆参数与术前规划的相关性更高。近年来，四棒（quad - rod）结构在一些不稳定部位（如截骨处）的应用越来越频繁，其能够减少运动和结构应力，促进融合，降低翻修率。此外，经腰大肌和腰大肌前入路等技术的出现，增加了对腰椎前中柱进行器械置入的能力。这些技术在恢复腰椎前凸方面具有显著作用，因为在椎间盘切除过程中，椎间置入需要松解前纵韧带和纤维环。与高级别的后路截骨术相比，这些技术的再手术率相似，但并发症发生率更低。因此，自 2010 年以来，腰椎椎间融合术的应用稳步增加，而椎弓根减压截骨术的使用率相应下降。尽管这些个性化器械技术前景广阔，但仍需要长期、前瞻性的研究来进一步明确其益处和潜在风险。
• 融合技术：ASD 矫正术后的假关节形成问题较为突出，发生率在 17% - 24% 之间，严重影响矫正效果的长期稳定性。近年来，生物制剂的发展为解决这一问题带来了希望。重组人骨形态发生蛋白 - 2（Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein - 2，BMP）在非人灵长类动物模型中被证明可促进前路椎间融合，因此获得了美国
重组人骨形态发生蛋白 - 2（Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein-2，BMP）在非人灵长类动物模型中被证明可促进前路椎间融合，因此获得了美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于前路腰椎椎间融合手术。如今，BMP 在 ASD 手术治疗中被广泛超说明书使用，有报道称其 24 个月的影像学融合率可达 100%。不过，早期 BMP 超说明书使用也引发了一些担忧，比如在颈椎前路融合手术中，可能出现吞咽困难、气道受压（因骨生长导致）、异位骨化、骨溶解、血清肿形成、软组织肿胀和疼痛等问题。但 Bess 等人的新研究表明，其并不会增加急性严重、神经或伤口相关并发症的发生风险。此外，Poorman 等人的一项荟萃分析显示，使用 BMP 与更高的融合率相关，且与肿瘤发生、感染、血清肿形成或骨溶解并无显著关联，实际上脊柱外科医生可能根据制造商建议对 BMP 使用剂量不足。

还有一种新兴技术是在融合结构中加入后聚乙烯交界区系绳（posterior polyethylene junctional tethers）来对抗近端交界性后凸（Proximal Junctional Kyphosis，PJK）。其原理可能是通过更有利的生物力学分布，降低近端椎间盘内压力，将力量传递到后纵韧带复合体，并增加椎弓根螺钉的负荷。该技术是使用聚乙烯带在最高固定椎体及以上的棘突之间进行连接，并施加最大张力。Buell 等人开展的一项大规模临床研究表明，在多节段脊柱内固定手术中使用仅系绳或交叉连接系绳后，PJK 的发生率有所下降。不过，该领域仍需进一步研究，但它有望降低 ASD 患者中 PJK 和近端交界性失败（Proximal Junctional Failure，PJF）的发生率。



成人脊柱畸形的术后进展



近年来，加速康复外科（Enhanced Recovery After Surgery，ERAS）项目受到重视，旨在提供高质量医疗服务、改善患者预后的同时降低成本。一项系统综述指出，早期术后活动、术后镇痛、早期拔除导尿管和引流管以及早期恢复饮食等措施，与缩短住院时间、降低术后并发症发生率和减轻术后疼痛评分相关。超声引导下的竖脊肌平面阻滞和胸腰筋膜间平面阻滞已被证实能有效改善术后疼痛控制，减少阿片类药物的使用，进而促进患者早期活动，缩短住院时间。尽管 ASD 手术的并发症发生率较高，目前文献报道在 8% - 70% 之间，但 ERAS 等项目的实施使手术治疗效果优于非手术治疗。



结论



成人脊柱畸形是指生长发育完成后胸腰椎的异常排列，随着人口老龄化，这一疾病在脊柱外科中的诊断越来越常见。它会给有症状的患者带来严重的身心负担。多种测量参数，如 SVA、PT、PI、LL 和 TPA 等，有助于 ASD 的诊断，但在治疗时应追求和谐、符合年龄特点的矫正方案。3D 打印和建模技术为患者定制了个性化植入物，提高了最终的矫正效果。术中在微创手术、成像、机器人、导航、手术技术和生物制剂等方面的进展，使外科医生能够应对最复杂的病例。术后的优化方案和疼痛管理策略则有助于患者更早地活动，加速康复进程。未来，还需进一步深入研究，推动 ASD 治疗的持续创新，为患者提供更优质的医疗服务。