青少年脊柱側彎流行病學調查現狀

張 浩，張 寧，陳宣銀，周 揚，王 恒，黃山虎，劉家明

(南昌大學a.第一附屬醫院骨科；
b.第四臨床醫學院；
c.第一附屬醫院影像中心；
d.第一附屬醫院脊柱脊髓研究所，南昌 330006)

脊柱側彎是由脊柱兩側受力不均勻引起的一個或多個節段向一側彎曲或伴有椎體旋轉的一種脊柱三維畸形，其主要診斷標準為：患者脊柱發生側方彎曲并且正位X線片Cobb角大于10°。脊柱側彎可分為先天性脊柱側彎、特發性脊柱側彎和神經肌肉性脊柱側彎等，其中特發性脊柱側彎最為常見(約占80%)。青少年是脊柱側彎發病的主要群體[1]，大多患者發病于其骨骼成熟之前。青少年脊柱側彎會影響患者的外形和心肺功能，且側彎程度會隨著生長發育不斷變化，嚴重時甚至導致脊髓受壓和肢體癱瘓，是不容忽視的社會健康問題。

傳統觀點認為，對青少年脊柱側彎的早期篩查和干預有助于抑制肌肉骨骼系統的進行性變化，對控制疾病進展以及防治并發癥具有重要的意義，結合通過流行病學調查手段還可分析病因與發病機制[2]。但隨著相關研究不斷進展，多個國家對脊柱側彎篩查工作的必要性提出了質疑。有研究[3]指出，早期篩查工作會導致較高的放射科轉診率。但美國預防服務工作組(USPSTF)沒有找到足夠的證據來評估對10～18歲青少年進行脊柱側彎篩查的利與弊[4]。

本文對國內外青少年脊柱側彎的篩查方法和實施情況進行綜述，總結青少年脊柱側彎早期篩查工作的現狀，以期為篩查決策提供參考。

1.1 傳統篩查方法

自20世紀80年代脊柱側彎篩查開展以來，國內外使用的傳統篩查方法主要有：體格檢查、Adams前屈實驗配合脊柱側彎儀、Moire測量法以及X線放射學檢查[5-7]。體格檢查是指觀察受檢者肩部、背部和臀部的對稱情況以及體態是否正常；
Adams前屈實驗則指導受檢者腰背部裸露，身體直立，雙腳并攏，雙腿伸直，然后身體向前屈曲90°，上肢自然下垂，雙手合攏置于雙膝間，頸部放松并自然垂頭，此時觀察背部形態是否對稱，并從胸椎到腰椎依次用脊柱測量儀檢查背部脊柱兩側是否等高，若讀數<5°則排除脊柱側彎，反之即確定為脊柱側彎；
Moire測量法基于光學原理通過交替的透明和深色條紋創建出受檢者背部的三維輪廓，通過成像中的條紋分析脊柱的對稱性與形態。X線放射學檢查即拍攝脊柱正位X線片，通過測量脊柱彎曲部位的Cobb角來評價脊柱側彎程度。

1.2 新型篩查方法

上述傳統篩查方法均存在弊端：體格檢查和Adams前屈實驗配合脊柱側彎儀的方法誤差較大，易受檢查者的主觀影響[8]；
Moire測量法的敏感性和特異性較低，且在確定表面軀干旋轉臨界值方面較為困難[9]；
X線檢查時需使受檢者暴露于輻射，對青少年的生長發育有不良影響，存在誘發癌癥的風險[10]，并且檢查者對Cobb角的測量仍存在主觀性。

因此，此前青少年脊柱側彎篩查工作的認可度和執行度不高，未取得理想的篩查效果。但隨著科技水平不斷發展，多種安全便捷且具有高靈敏度和準確度的新型篩查方法進入大眾視野。

1.2.1 新型非放射攝影測量法

利用2D攝影測量技術來輔助檢測受檢者的脊柱形狀以及彎曲程度，既提高了前期篩查的準確性，又減少了篩查和隨訪過程中不必要的輻射暴露。LEAL等[11]提出了一種基于圖形設計軟件的新型攝影測量法，通過軟件對受檢者的2D攝影圖像進行背部空間分析，得出脊柱彎曲的角度，并與放射學檢查結果進行對比，發現該方法具有較高的靈敏度(94.4%)、特異度(86.7%)和準確率(89%)。AROEIRA等[12]研究了一種基于計算機視覺技術的非電離2D測量方法，用于顯示全身的姿勢體態和測量脊柱偏斜角度，該方法測得的曲線值與通過X線Cobb角法測得的結果十分相近。KWOK等[13]則使用紅外熱成像來分析受檢者的背部紅外圖像，根據兩側肌肉群的溫度分布以及對稱性來量化其背部表面形貌，其脊椎旁肌肉的溫度分布異?？煞从臣怪漠惓Ｐ螒B。

上述新型攝影測量方法具有無電離輻射、儀器攜帶方便和實施便捷等優點，是脊柱側彎篩查的有效輔助工具，但因成本較高且技術尚未成熟，尚無法完全替代放射學手段成為測量金標準。

1.2.2 新型影像學測量法

除了X線，影像學測量手段還有MRI、超聲和CT等。因X線的放射性較高，其他影像學方法也被嘗試用于青少年脊柱側彎的篩查。DE OLIVEIRA等[14]評估了使用MRI對病史不顯著的青少年脊柱側彎患者進行篩查的有效性，結果顯示MRI具有檢出早期無癥狀患者的能力，并且相較于傳統檢測方法更加敏感，并提出通過計算診斷所需數量(NND)和誤診所需數量(NNM)來評價MRI的有效性，以判斷患者是否需要進行額外的影像學檢查。PANG等[15]證實了無輻射超聲對于脊柱側彎程度的評估是有效的，并對超聲檢查后需要轉診X線檢查的閾值進行了研究，發現超聲在預測X線轉診方面的敏感性和特異性分別為92.3%和51.6%，陽性和陰性預測值分別為29.0%和96.9%，可使大部分受檢者避免不必要的X線輻射暴露。WU等[16]驗證了CT掃描用于脊柱側彎最大曲率測定的可靠性，并提出技術的進步會使CT掃描的輻射劑量進一步減少，從而使之更廣泛地應用于脊柱側彎的篩查。

1.2.3 計算機技術輔助測量法

高速發展的計算機技術與傳統技術結合后，產生了現代化的新型技術，帶動了各個領域的進步和發展。借助計算機技術，脊柱側彎篩查也出現了新的方法。YANG等[17]開發了一種可以識別背部圖像的深度學習算法(DLA)，通過基于圖像識別技術的智能算法來篩查脊柱側彎并評價側彎的嚴重程度，其準確性和可靠性甚至優于人類專家，并且具有無放射危害、使用便捷和診斷迅速等優點。KOKABU等[18]創建了一種與3D深度傳感器相結合的三維測量系統，主要通過3D深度傳感器獲得受檢者的背部成像，之后將數據上傳至測量系統進行分析，以判斷受檢者是否有必要接受進一步的X線放射學檢查，相較于傳統方法，該方法更加客觀且成本較低，可保證篩查的準確性。

計算機技術不僅可以作為新型的早期篩查手段，也可以作為傳統方法的補充。有研究[19]發現，利用計算機圖像理解系統來分析受檢者的X線照片，可避免手動測量和肉眼觀察帶來的主觀誤差，顯著提高篩查效率。

1.2.4 其他新型方法

目前，青少年脊柱側彎的篩查除了常用的影像學、攝影學和計算機輔助方法外，還有一些其他的方法與理論。PINO ALMERO等[20]提出了3個結構光投影圖像中的地形變量：水平面畸形指數(DHOPI)、后軀干對稱指數(POTSI)和柱狀輪廓(PC)，以此在3個空間平面上量化脊柱側凸患者背部的不對稱性，并制定了脊柱側凸聯合地形篩查標準和可靠的評價參數。YAN等[21]基于邏輯回歸方法建立了青少年脊柱側彎預測模型，與以往的預測模型相比具有更高的預測準確性，有效降低了篩查過程中的假陽性率，而且不需要進行額外的數據收集，提高了篩查效率。MAINARD SIMARD等[22]論述了3D建模方法在評估脊柱側彎中的可行性，三維模型可以直觀地分析脊柱形態，從多方向多角度進行觀察，能夠保證檢查的準確度并及時發現疾病進展的跡象。JIMBO等[23]發明了一種移動設備與手持滾輪相結合的新型裝置，通過特殊的算法軟件來讀取受檢者背部兩側的傾斜角，得出左右最大傾角與軀干傾角之間的相關系數，此項新參數與傳統方法測得的軀干傾角相比具有更高的靈敏度、特異度以及與Cobb角的相關度。

青少年脊柱側彎篩查工作最早開始于20世紀60年代，但是2000年以后許多國家陸續停止了該項目，主要是因為篩查的陽性率較低，且花費的成本較高，整個篩查工作呈現的凈效益為負數[24-25]。然而近年來，仍有許多國家開展了篩查工作，其目的在于分析青少年脊柱側彎的流行病學特點并完善篩查方法。2015年，巴西桑托斯市立中學采用了問卷、體格檢查和Adams前屈實驗對954名學生進行了脊柱側彎篩查，患病率為24.3%，并且患者中肥胖和長期坐姿不正的學生占比較高[26]。2018年，巴西圣保羅州城市對2562名10～14歲的青少年實施了脊柱側彎篩查計劃，總體患病率為1.5%[27]。2018年，德黑蘭使用體態檢查和偶聯智能手機的脊柱側彎儀對144名7～12歲的小學生進行了早期脊柱側彎篩查，其中1.4%的學生患有明顯的脊柱側彎，另有10.4%的學生脊柱具有輕度的異常彎曲[28]。2019年，意大利用臨床專家檢查和影像學評估的方式對8955名9～14歲的學齡兒童進行了脊柱側彎篩查，患病率為0.76%[29]。2020年，土耳其對40個省中85所學校的16 045名10～15歲學生進行了大規模篩查，患病率為2.3%[30]。此外，研究者回顧了美國1994年至2013年間首次診斷為青少年脊柱側彎的1782名青少年(10～18歲)的病歷，發現在停止脊柱側彎篩查工作以后，脊柱側彎的整體發病率有所下降[31]，這可能是由于早期患者被篩查發現的可能性大大降低。

近幾年，我國在脊柱側彎篩查方面也做了大量的工作。廣東省中山市在2015年7月至2017年12月對41 258名學生進行了脊柱側彎篩查，743名學生被診斷脊柱側彎，發病率為1.80%，并且發現脊柱側彎學生與健康學生相比身高增加，而體重和BMI降低，體內miR-30e的表達顯著降低[32]。2016年，上海崇明島對6824名6～17歲的兒童采用Adams前屈實驗、脊柱側彎儀聯合X線評估的方法進行篩查，患病率為2.52%[33]。2017年，無錫市北塘區對79 122名學生開展了脊柱側彎篩查，總體患病率為2.4%[34]。2018年，廣東省潮州市對5497名小學生進行了脊柱側彎篩查，患病率為6.15%[35]。

篩查結果顯示，各地的脊柱側彎患病率具有一定的差異，這可能與世界各地人口在生活環境、生活習慣以及體質上的差異有關。但是，絕大部分地區的脊柱側彎患者都符合女性患病率高于男性、城市區域的發病率高于農村區域的流行病學分布規律[36]。

青少年脊柱側彎的早期篩查對于疾病的早期診斷具有重要意義，但是對其利弊仍沒有明確而客觀的結論。證據表明，篩查工作本身具有正向效應，導致其倍受爭議的原因是缺乏便捷有效、低成本、無危害的篩查方法。

總而言之，青少年脊柱側彎的篩查工作迫切需要公認的實施指南和高效的篩查方法。吸收了新技術的篩查方法將有可能解決目前篩查工作在技術與成本上痛點，從而推動青少年脊柱側彎早期篩查工作的發展與普及。