屈昊赵宇

（1.吉林大学第一医院脊柱外科，长春130021；2.中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京100730）

脊柱侧凸是一种脊柱在冠状位、矢状位及轴位的三维畸形，其全球发病率约为0.47%~5.2%。青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis,AⅠS）发生于青春期或骨骼成熟前，是最常见的脊柱侧凸类型，约占所有脊柱侧凸患者的80%[1]。AⅠS患者如未进行及时、适当的治疗，可造成躯干畸形、肢体疼痛，甚至导致心肺功能受损及神经系统并发症等，给青少年带来诸多负面的社会效应与心理压力，严重危害其身心健康。

脊柱侧凸可以选择手术或非手术的方式进行治疗。AⅠS与其他类型脊柱侧凸比较，其脊柱畸形在生长发育中具有一定的进展性及可复性，因此更适合非手术治疗。目前非手术治疗包括：支具治疗、电刺激、肢体锻炼、脊柱按摩等[2]，其中支具治疗是应用于AⅠS最广泛的保守疗法。近年来，随着对支具疗效的认可，学者们逐渐致力于研究支具治疗的具体作用机制及评价和提高其治疗效果。本文将对目前支具治疗的研究进展进行综述。

1 支具治疗的发展

Ambrose Paré[3]是历史上首位应用盔甲形状的金属支具治疗脊柱侧凸的外科医师，在此之后又逐渐出现了多种石膏背心和支具。1946年Milwaukee发明的支具通过被动、主动和撑开作用防止侧弯弧度发展，正式成为一种脊柱侧凸的非手术治疗方式。1960年热塑料引入支具制造业，并生产出了“胸腰骶支具”（thoracolumbosacral orthosis,TLSO）[4]。随后的数十年中，由于对AⅠS自然病程的研究尚不清晰，支具治疗是否有效一直是脊柱侧凸研究领域争论的焦点。近年来，随着不断有临床研究证实支具治疗的有效性[5,6]，人们开始关注支具治疗的治疗方案及疗效评估。

进入21世纪，随着计算机等新兴技术的高速发展，更多的先进技术应用到了支具的设计与研究当中。支具设计也逐渐从基于解剖学基础转变为基于生物力学基础，制造出更符合脊柱侧凸生物力学特征的个性化支具，如“有限元分析法”是一种新式生物力学的测试方法，2007年，Liao等[7]应用有限元法对Boston支具进行改良。改良后的支具重量减少了18%，但矫形效果维持一致。计算机辅助设计/计算机辅助制作（computer aided design/computer aided manufacturing,CAD/CAM）是一种可以捕获脊柱形态的技术方法，并正逐步取代传统的石膏取模应用于支具设计领域，结合3D打印技术以制作出更有效的支具[8]。这种通过建立患者的三维有限元模型，运用计算机模拟脊柱受力情况及支具矫形效果，进而制造反映患者个体化生物力学特征的三维矫形支具[9]，并设计个性化治疗方案，已成为目前AⅠS支具治疗的新热点。

2 支具治疗的适应证

目前尚没有统一的支具治疗适应证标准。Lonstein等[10]根据经验主张临床观察适用于Cobb角＜25°的病例，每隔3~6个月随访一次；支具治疗适用于Cobb角25°~40°且处于生长期，或脊柱畸形出现进展的患儿。Weinstein等[11]的研究表明，对高危性或病情可能进展至需手术治疗（即脊柱侧凸Cobb角≥50°）的患者，支具治疗可比单纯临床观察更有效地预防侧凸进展，且佩戴时间越长，预防效果越好。在我国，朱泽章等[12]主张支具适用于Cobb角20°~30°且有显著畸形进展的脊柱侧凸患者，如Risser征≤Ⅰ度、月经未至；对于Cobb角＞30°，且Risser征≤ⅠⅠ、ⅠⅠⅠ度、月经将至或已至的患者必须接受支具治疗。而畸形严重、存在高度进展危险的患者则应优先考虑手术治疗。

3 支具的种类及优缺点

目前临床应用的脊柱侧凸支具种类多样，根据所矫正侧凸的解剖特征可分为颈胸腰骶脊柱矫形器（cervical-thoracic-lumbar-sacral orthosis,CTLSO）和TLSO等；而根据支具的矫形原理又分为可进行肌肉活动的主动型支具和全接触式的被动型支具。下面将介绍几种应用广泛的支具及其优缺点。

3.1 Milwaukee支具

Milwaukee支具是最典型的CTLSO支具。1964年诞生于美国密尔沃基医院，是首个治疗脊柱侧凸的现代矫形器。其由3根立柱、枕骨垫、喉托、侧方压力垫、骨盆腰带等构成[13]。该支具的优点是不单具有侧向压力和纵向牵引力的被动矫形力，同时通过患者活动可产生主动矫形力，对侧凸顶椎在胸7以上的AⅠS具有良好的矫正效果。但也具有明显的缺点：该支具结构复杂，对患者日常活动的限制大，且外观上缺乏美观，容易引起患者的社会压力与心理障碍，目前已逐渐被TSLO支具替代。

3.2 Boston支具

Boston支具是目前较为常用的TLSO支具。1972年由William Miller和John Hall于美国波士顿儿童医院设计。该支具通过在凸侧的肋骨处放置垫板形成矫形力，纠正侧弯角度，主要用于纠正顶椎在胸7以下的腰弯或胸腰弯。该支具具有适应范围广、可定制、矫形效果稳定等特点。但由于开口在背侧且每日穿戴需超过20 h[14]，因此造成患者穿脱及日常活动不方便，同时对大角度的胸弯矫正效果欠佳。

3.3 Cheau支具

Cheau支具是目前应用最为广泛的TLSO支具。Jacques Chêneau和Matthias于1979年发表了一种可以对复杂的脊柱畸形进行三维矫正的新型支具，称为色努支具[15]。其可以在保证患者矢状位曲度的情况下，通过多点压力区域和扩张室系统矫正脊柱冠状面及水平面的畸形，并利用腹托提高腹腔内压产生对脊柱的纵向牵引力[16]。随后在这种Cheau支具的基础上出现了许多改良型支具，如RSC（Rigo-System-Chêneau）支具、WCR（Wood-Chêneau-Rigo）支具、GBW（Gensingen-Brace-Weiss）支具等[17]。这些支具均是利用三维矫形理论，根据不同脊柱侧弯分型进行改良设计的。而前文提到的CAD/CAM、3D打印等技术也已经开始应用于对色努支具的改良之中[18]，但由于成本高、技术相对不成熟、未能显著提升矫正效果等原因还未能得到广泛普及。Chêneau支具虽经多次迭代改良，但依旧存在适体性、舒适性较差，对患者日常生活影响较大等缺点。

3.4 Nighttime支具

Nighttime支具即夜用型支具，属于TLSO类型，主要包括Charleston屈曲支具和Providence支具。Sattout等[19]的研究表明，夜用型支具对冠状位畸形的主要矫正力来自于患者仰卧的体位，而支具本身仅起辅助作用。同时支具的弯曲力矩可以重新平衡生长板的压力，减少椎骨的不对称生长。这类支具的优势为仅需在夜间穿戴8~10 h，对日常生活影响小，可提升患者的依从性。但缺点在于其适应证相对较窄，矫形效果相对不显著，多用于Cobb＜30°的单弯型侧弯。

3.5 SpineCor支具

SpineCor支具是软体支具的代表，主要由固定于髋部的热塑型骨盆基座、裆带和四条用于矫形弹性带构成。该类型支具具有活动自如、佩戴方便、可根据侧弯类型调节张力等优点，适合轻度侧凸（Cobb≤15°）的患者长期佩戴，每日休息时间最多2 h[20]。然而这种支具的疗效尚不明确，甚至有报道可导致侧弯加重，因此极少应用。

除以上支具外，在临床应用的还有PASB支具、OMC式矫形器、Wilmington支具等，这些支具矫正原理和适应证与前述支具基本相似，大多是在形态、重量、材质、便捷性上有所不同。目前常用于支具的材质有聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯等。

4 支具治疗的疗效与评价标准

支具的治疗效果一直是学者们讨论的焦点，国际脊柱侧凸研究协会为研究保守治疗疗效于上世纪80年代成立了保守治疗研究中心，通过前瞻性研究对比临床观察、支具治疗和电刺激治疗的效果，并最终认可了支具治疗的有效性[21]。

关于支具的疗效评价，SRS于2005年发布了AⅠS保守治疗有效性的评价标准，并与国际脊柱侧凸矫形和康复治疗学会合作商讨该标准的合理性，于2014年进行修正[22]。修正后内容如下：

研究要求：纳入标准为①年龄≥10岁；②Risser指数0~2级；③Cobb角25°~40°。建议依据Cobb角度和Risser指数进行分组，通过问诊临床症状、影像学复查及调查问卷等形式进行随访。

症状有效评估：以患者为中心，重点关注患者疼痛、活动障碍、生活质量和美学方面等变化。

预测有效评估：以影像学评估为主，建议每4~6个月复查一次。临床上一般将Cobb角增大＞5°作为脊柱侧凸进展的标准，而对于度数较小的侧凸则定为增大8°[23]。具体的有效性数据，建议参考研究患者佩戴支具后①发育成熟时脊柱侧凸进展≤5º与进展≥6º患者的百分比；②发育成熟时侧凸＞45º患者的百分比和建议或已接受手术治疗患者的百分比；③发育成熟后随访2年，需要手术治疗患者的百分比。Heidt等[24]通过回顾性研究和分析在证实支具治疗有效性的同时也证明了SRS标准可以为临床上支具治疗提供良好的指导，有助于不同研究结果间进行比较。

5 支具治疗效果的影响因素

现有研究表明影响支具治疗效果的因素众多，主要集中在以下方面：

佩戴时间：目前普遍认为CTLSO、TLSO支具每日需穿戴18~23 h，且佩戴时间越长，患者转归越好。然而Konieczny等[25]认为每天12~16 h的支撑佩戴时间与＞16 h比较并不会导致AⅠS进展率的升高，反而可提升患者的依从性，降低患者侧凸的进展。相比之下，夜用型支具的佩戴时间约为8 h左右，对患儿日常生活影响少、依从性好，但对脊柱侧凸发展的延缓作用十分有限。由于相关研究的缺乏及患者主观性的影响，支具合理的佩戴时间仍在探索之中。

依从性：患者的依从性是影响支具治疗效果的重要因素之一。据研究调查，接受AⅠS支具治疗的患者能按规定时间佩戴支具的仅有27%~47%。由于支具佩戴时间长、对日常活动影响较大，易引起多种社会心理因素。很多青少年对支具治疗存有抵触情绪，导致依从性下降，治疗效果欠佳。同时支具治疗的依从性研究主要通过患者随访或主动报告的形式进行统计，存在相当的主观性。目前提升患者对支具治疗的依从性主要通过选择合理的支具类型、制定个性化方案、定期随访、心理疏导、患儿自我管理及家长督促等方式。

支具治疗方案：合理的治疗方案将有助于提升支具的疗效。支具治疗的方案应因人而异，除设计个性化支具外，制定合理的佩戴时间与随访计划、根据病情变化调整支具也同样重要。Chalmers等[26]研究表明应用规范分析（统计学与计算机科学相结合的手段）可以评估不同支具治疗方案的效力，并最终用于改进治疗方案。还有理论认为支具对脊柱侧凸的最佳矫正力可能小于支具的最大矫正力，因此如能应用生物力学研究技术对支具设计、矫形力及穿戴时间等治疗方案进行生物力学分析与调整，将有助于提升其治疗效果。

患者自身因素：Hopf等[27]认为，脊柱侧凸的进展与侧凸的位置、三维畸形的程度、椎体旋转的度数、脊柱僵硬程度以及与患者的年龄、骨骼发育的成熟度、家族史等均有一定关系。Konieczny等[25]的研究还发现患儿或家长的吸烟史也会一定程度影响脊柱侧凸的发生率，而这些因素将一定程度上影响支具的治疗效果。

其他保守治疗：除支具治疗外，单纯临床观察、运动锻炼、电刺激、脊柱按摩等均是脊柱侧凸的保守治疗方式。临床观察被应用于脊柱侧弯程度较小的患儿。Weinstein等[11]的研究对AⅠS的自然病程进行了平均51年的随访发现，部分未经治疗的患者依旧具有高质量的生活。Kalichman等[28]认为正确的进行运动锻炼可以一定程度防止侧凸的进展，缩短支具佩戴时间，同时改善心肺功能。Negrini等[29]的研究证实，与单一治疗比较，支具治疗与运动锻炼相结合能使更多患者达到SRS-SOSORT标准里的有效治疗。这些均证明不同的保守治疗相结合将有助于相互提升治疗效果。

支具治疗副作用：支具治疗同样存在许多副作用影响其疗效。支具因佩戴时间长、接触面积大、作用力强等原因，可引起患者的疼痛、皮肤刺激、压疮等并发症，并可能造成心理适应障碍。Margonato等[30]的研究表明，支具治疗可引起短期的心脏及呼吸系统并发症，尤其更易发生于女性患者。Misterska等[31]的研究则在证实支具有效性的同时发现其对患者心理具有明显的负面影响。

6 小结

AⅠS作为高发性脊柱畸形疾病严重危害着青少年的身心健康，而目前支具治疗被认为是AⅠS早期干预中最有效的保守治疗手段。支具治疗具有疗效确定、治疗方便、可与其它疗法相辅等特点，可显著改善患者外形、降低疼痛、减少相关并发症及提升生活质量。随着计算机等技术逐渐应用于支具设计领域，支具治疗变得更加个性化、合理化。然而目前支具治疗的研究仍存在许多空白，如针对旋转椎体的矫正作用、矫形力的具体大小及方向、动态调整矫正方案以及优化支具人因学设计等。相信在未来随着支具治疗的临床研究与生物力学分析的进展，一定可以设计和制造出更个性化的支具及更合理的治疗方案，使AⅠS支具治疗具有更广的适应证和更好的治疗效果。

[1]Lo YF,Huang YC.Bracing in adolescent idiopathic scoliosis.Hu Li Za Zhi,2017 64(2):117-123.

[2]Cheung JPY,Yiu KKL,Vidyadhara S.Predictability of supine radiographs for determining in-brace correction for adolescent idiopathic scoliosis.Spine(Phila Pa 1976),2017,Dec 1.doi:10.1097/BRS.0000000000002503.

[3]Roche J.Stamps of greatness.Ambrose Paré(1510-1590).Med JAust,2013,199(3):214.

[4]席智杰,张晓刚,刘楠.青少年特发性脊柱侧凸支具治疗的研究进展.中医正骨,2007,19(6):70

[5]Pu Chu EC,Kai Huang KH.Bridging the gap between observation and brace treatment for adolescent idiopathic scoliosis.J Family Med Prim Care,2017,6(2):447-449.

[6]Meng ZD,Li TP,Xie XH,et al.Quality of life in adolescent patients with idiopathic scoliosis after brace treatment:A meta-analysis.Medicine(Baltimore),2017,96(19):e6828.

[7]Liao YC,Feng CK,Tsai MW.Shape modification of the boston brace using a finite-element method with topology optimization.Spine(Phila Pa 1976),2007,32(26):3014-3019.

[8]Nikita Cobetto,Carl-Éric Aubin,Stefan Parent.3D correction of AⅠS in braces designed using CAD/CAM and FEM:a randomized controlled trial.Scoliosis Spinal Disord,2017,23(12):24.

[9]聂文忠,房光开,闫勇增.个性化三维矫形支具的设计及其生物力学研究.机械设计与制造,2015,10(10):237-240.

[10]Lonstein JE,Winter RB.The Milwaukee brace for the treatment of adolescent idiopathic scoliosis:a review of one thousand and twenty patients.Bone Joint Surg(Am),1994,76:1207-1221.

[11]Weinstein SL,Dolan LA,Wright JG,et al.Effect of bracing in adolescents with idiopathic scoliosis.N EngJ Med,2013,369(16):1512-1521.

[12]朱泽章,邱勇,王斌,等.青少年特发性脊柱侧凸的支具治疗.中华骨科杂志,2004,24(5):276-280.

[13]Mehdikhani M,Behtash H,Ganjavian MS,et al.Orthotic treatment of idiopathic hyperkyphosis with Milwaukee brace.J Back Musculoskelet Rehabil,2016,29(3):515-519.

[14]TB Grivas,JCD Mauroy,G Wood,et al.Brace classification study group(BCSG):part one-definitions and atlas.Scoliosis&Spinal Disorders,2016,11(1):43.

[15]De Giorgi S,Piazzolla A,Tafuri S,et al.Chêneau brace for adolescent idiopathic scoliosis:long-term results.Can it prevent surgery?.Eur Spine J,2013 22(6):815-822.

[16]Rigo M,Weiss HR.The Chêneau concept of bracing-biomechanical aspects.Studies in Health Technology&Ⅰnformatics,2008,135:303-319.

[17]Manuel Rigo,Mina Jelacic.Brace technology thematic series:the 3D Rigo Chêneau-type brace.Scoliosis Spinal Disord,2017,12:10.

[18]Hans-Rudolf Weiss."Brace technology"thematic series-the Gensingen brace™in the treatment of scoliosis.Scoliosis,2010,5:22.

[19]Sattout A,Clin J,Cobetto N.Biomechanical assessment of providence nighttime brace for the treatment of adolescent idiopathic scoliosis.Spine Deform,2016,4(4):253-260.

[20]Fayssoux RS,Cho RH,Herman MJ.A history of bracing for idiopathic scoliosis in North America.Clin Orthop Relat Res,2010,468(3):654-664.

[21]Ng SY,Nan XF,Lee SG,et al.The role of correction in the conservative treatment of adolescent idiopathic scoliosis.Open Orthop J,2017,11:1548-1557.

[22]Negrini S,Hresko TM,O'Brien JP,et al.Recommendations for research studies on treatment of idiopathic scoliosis:Consensus 2014 between SOSORT and SRS non-operative management committee.Scoliosis,2015,10:8.

[23]Aulisa AG,Guzzanti V,Falciglia F,et al.Curve progression after long-term brace treatment in adolescent idiopathic scoliosis:comparative results between over and under 30 Cobb degrees-SOSORT 2017 award winner.Scoliosis Spinal Disord,2017,12:36.

[24]Heidt C,Kong E,TorodeⅠ,et al.Brace treatment of adolescent idiopathic scoliosis:a retrospective study and analysis according to the SRS criteria.Orthopade,2013,42(11):922-927.

[25]Konieczny MR,Hieronymus P,Krauspe R.Time in brace:where are the limits and how can we improve compliance and reduce negative psychosocial impact in patients with scoliosis?A retrospective analysis.Spine J,2017,17(11):1658-1664.

[26]Chalmers E,Hill D,Zhao V,et al.Prescriptive analytics applied to brace treatment for AⅠS:a pilot demonstration.Scoliosis,2015,10(2):S13.

[27]Hopf.Criteria for treatment of idiopathic scoliosis between 40 degrees and 50 degrees surgical vs conservative therapy.Spine,2011,36:2351-2354.

[28]Kalichman L,Kendelker L,Bezalel T.Bracing and exercisebased treatment for idiopathic scoliosis.J Bodyw Mov Ther,2016,20(1):56-64.

[29]Negrini S,Donzelli S,Lusini M,et al.The effectiveness of combined bracing and exercise in adolescent idiopathic scoliosis based on SRS and SOSORT criteria:a prospective study.BMC Musculoskelet Disord,2014,15:263.

[30]Margonato V,Fronte F,Rainero G.Effects of short term cast wearing on respiratory and cardiac responses to sub-maximal and maximal exercise in adolescents with idiopathic scoliosis.Eura Medicophys,2005,41(2):135-140.

[31]Misterska E,Glowacki J,Glowacki M,et al.Long-term effects of conservative treatment of Milwaukee brace on body image and mental health of patients with idiopathic scoliosis.PLoS One,2018,13(2):e0193447.