摘要:成人脊柱畸形(adult spine deformity, ASD)包括常见的退变性脊柱侧凸,成年期特发性脊柱侧凸,以及医源性创伤后脊柱畸形等。近年来,随着脊柱矫形理论和技术的迅速发展,ASD临床治疗效果得到大幅度提升,但矫形手术风险和术后力学并发症仍然是外科
成人脊柱畸形(adult spine deformity, ASD)包括常见的退变性脊柱侧凸,成年期特发性脊柱侧凸,以及医源性创伤后脊柱畸形等。近年来,随着脊柱矫形理论和技术的迅速发展,ASD临床治疗效果得到大幅度提升,但矫形手术风险和术后力学并发症仍然是外科医生面临的难题。
为应对这些挑战,国内外学者不断探索和创新,推动了ASD平衡新理论、矫形新策略和新技术的不断涌现,为ASD的临床诊疗带来新的可能。这些最新进展对于指导临床治疗,以及提升手术疗效具有重要参考意义。笔者对脊柱外科领域顶级专业期刊(The Journal of Bone and Joint Surgery、Spine、The Spine Journal、Neurosurgery、European Spine Journal、Journal of Neurosurgery: Spine、Global Spine Journal、Spine Deformity)在2024年发表的原创性研究进行了全面检索。通过对主流脊柱外科杂志发表的论著文章进行梳理分析,我们从作者国家、发表杂志、研究主题、各国研究倾向、研究设计这5个维度进行盘点,并对代表性文章的研究重点和发现进行分析总结,供广大同道们参考。
文章第一/通讯作者来自的国家分布见图1,其中发表论文数排名前5位的国家分别为:美国(94),中国(25),日本(21),韩国(18)和加拿大(18)。
图1 各国发表论文数
八大期刊发表的成人脊柱畸形相关论著共208篇,其中Spine 41篇、European Spine Journal 44篇、The Spine Journal 21篇、Journal of Neurosurgery: Spine 26篇、Global Spine Journal 36篇、Spine Deformity31篇,The Journal of Bone and Joint Surgery 5篇、Neurosurgery 4篇。
图2 热门期刊占比
共有53篇文章对ASD手术策略和手术疗效进行探讨,分别针对手术入路和分期、不同的近端锚定方式和骨盆固定方式对应的手术结果进行对比,对具备不同术前影像学和临床特征患者的临床结果进行分析。
成人脊柱畸形的术后并发症预测仍然是研究热点,有37篇文章探讨了力学并发症的发生率及危险因素(断钉、断棒、PJK/PJF等)。其他围术期并发症如术中大出血,术后感染和神经并发症等也得到了充分关注。
同时,有33项研究探讨了ASD骨密度和椎旁肌对手术和临床结果的影响,32项研究关注于矢状面形态特征和脊柱骨盆平衡的重建在ASD平衡恢复中的作用。
图3 研究主题
美国学者发表的论文数量最多,内容主要集中于成人脊柱畸形患者的并发症预测、手术策略、手术效果、患者满意度、骨密度等方面。相较其他国家,日本学者更加关注患者术后疼痛指标。力学并发症预测,骨密度、椎旁肌是中国学者重点研究方向。除了传统的矢状面参数以外,国内学者尤其关注到骨和椎旁肌退变在ASD术后转归中的作用。
图4 各国研究方向倾向
研究设计方面,65.2%的临床研究采用回顾性队列研究,而前瞻性队列研究仅占4.3%,其他研究设计包括回顾性病例对照研究、横断面研究、回顾性诊断研究、生物力学等,占30.5%。在所有研究中,单中心研究占63.3%,而多中心研究占36.7%。
1. 手术策略和手术结果
ASD常常合并复杂畸形,其手术入路、方法和内固定模式的选择是研究的热点之一。
纽约大学朗格尼医学中心Peter G. Passias纳入多中心693例至少2年随访的ASD手术病例,以探究不同手术入路和方法对实现矫形目标的影响。发现在接受ASD矫形的患者中,前后入路联合手术更有利于达到理想的矫形目标和恢复患者生活质量。提示我们尽管后路TLIF结合L3和L4三柱截骨可恢复腰椎前凸并重建骨盆代偿,但前后路联合手术尤其是L5-S1节段的前路椎体融合手术可显著改善患者ODI评分,其OR值为1.4(1.1-2.0) ,并降低PJK发生率,其OR值为0.4(0.2-0.8)。
在近端内固定锚定的模式选择上,韩国成均馆大学医学院Se-Jun Park提出腰椎矢状面获得良好矫正的情况下,近端使用钩可显著降低PJK发生率2。哥伦比亚大学Och脊柱医院Sarthak Mohanty通过比较4枚髂骨钉或S2AI螺钉骨盆固定和仅采用双枚骨盆螺钉固定的临床疗效,发现4枚螺钉固定患者术后2年再手术率和骨盆固定失败的发生率显著低于双枚螺钉固定患者3。日本关西医科大学Yoichi Tani提出对于PI-LL错配小于26.4°的患者,可以采用微创前柱重建,侧方融合及后路微创椎弓根螺钉固定的手术方式,可以获得良好的矢状面重建和生活质量提升4。
图5 接受4枚螺钉骨盆固定降低力学并发症发生率4
2. 脊柱骨盆平衡重建
矢状面平衡的重建和最佳的矫形目标的制定是ASD矫形手术的核心难点。
加利福尼亚圣地亚哥大学Michael P. Kelly教授开展多中心研究探究矢状面矫正与力学并发症的关联。作者前瞻性纳入247例接受长节段矫形固定的ASD病例,提出反应腰椎前凸分布的L1骨盆角和T4骨盆角在正常人处于适配状态。术后LIPA处于PI*0.5-19°±2°范围,且T4PA和L1PA的差值在-3°和+1°之间时,力学并发症的发生率最低,提出恢复T4-L1髋关节轴的匹配状态作为长节段ASD患者的矫形目标5。
图6 T4PA和L1PA匹配作为ASD矫形目标5
美国布朗大学Alan Daniels教授纳入了多中心510位成人脊柱畸形患者,按LL将患者分组,以评估矫正至适当的腰椎前凸对术后转归的影响。结果发现当LL上端弧过度矫正会增加PJK的风险,LL远端矫正不足会增加内固定失败的概率。该研究表明ASD患者矫形手术后应根据标准的PI大小合理重建节段性的腰椎前凸,并具有适当的头侧-尾侧前凸分布,以达到良好的手术效果6。
首都医科大学宣武医院鲁世保教授团队对骨盆代偿程度和矢状面平衡之间的关系进行分析。根据PT/PI比值(PTr)中位数和矢状面平衡(SB)截断值将145例ASD患者分为4组,低PTr患者定义为FPC(骨盆代偿失败),高PTr患者定义为SPC(骨盆代偿成功)。通过比较不同组的影像学和临床特征,结果发现无论术前矢状面序列是SB(矢状面平衡)或SI(矢状面失衡),SPC组患者术后矢状面矫正效果均优于FPC患者,表明ASD患者的骨盆代偿能力越强,矢状面的矫正效果越能得到保障7。
基于体位变化过程中脊柱骨盆形态变化,鲁世保教授将仰卧位与直立位之间SS变化小于3.4°定义为骨盆代偿失败FPC;患者分为骨盆代偿的矢状面平衡组(SB-PC),骨盆代偿的矢状面失衡组(SI-PC),骨盆代偿失败的矢状面失衡组(SI-FPC)结果显示骨盆代偿储备低、椎旁肌脂肪浸润率高的ASD患者更容易出现伴有严重矢状面失衡的骨盆代偿失败,提示临床医生在ASD患者术前需关注PI所反应的骨盆代偿能力和椎旁肌情况,以制定更精准的矫形策略8。
图7 按照矢状面平衡和骨盆代偿程度区分4种代偿模式7
3. 骨密度和椎旁肌
除脊柱矢状面参数以外,骨密度和椎旁肌在ASD手术结果中的作用也得到了广泛重视。
山东大学齐鲁医院刘新宇教授探究了椎旁肌力在ASD冠状面平衡转归中的作用,发现脊柱伸直肌的不对称退变是ASD术后冠状面平衡恶化的危险因素9。
南京鼓楼医院朱泽章教授结合国内患者的C-GAP评分将患者分为平衡、中度失平衡和重度失平衡组,发现椎旁肌退变对中度和重度失平衡的患者影响显著。因此建议对平衡组患者采用简便的C-GAP评分,而对于中度和重度失平衡组则采用椎旁肌FI%结合C-GAP评分(C-GAPM),以准确预测力学并发症10。该研究团队建立了基于肌肉与骨质量的PJK风险分级标准,利用同一种影像学手段MRI检查发现在上端固定椎处较高的VBQ评分与L3-L4椎旁肌FI%是PJK/PJF的独立危险因素11。
哥伦比亚大学长老会医院Lawrence G. Lenke教授团队探究关于特立帕肽在降低伴有骨质疏松症的ASD患者矫形手术后的再次手术率和假关节发生率的影响。结果发现与骨量减少患者相比,使用特立帕肽的骨质疏松患者在术后2年的再次手术率和症状性假关节形成率更低,患者报告结果和临床结果与骨密度正常患者没有差异。提示我们应术前常规筛查骨密度,及早发现和干预骨质疏松12。日本大阪都立大学高桥真司教授团队也发现手术前2个月开始进行罗莫索单抗的治疗可改善手术结果并减少术后并发症13。
4. 力学并发症
如何预防内固定近端和远端交接区的失败是ASD手术的热点问题。
法国巴黎乔治·蓬皮杜医院Marc Khalife教授团队纳入721名健康志愿者和824名至少随访2年的ASD患者,以确定ASD手术患者PJA(近端交界角)异常值的发生率,并将其与PJK发生率进行比较。按照志愿者队列中对应胸椎水平的PJA将正常值定义为平均值±2个标准差,并将其应用于评估术后两年UIV的PJA异常值。作者发现与Glattes和Lovecchio提出的PJK定义相比,PJA异常值这一方法可以更加精确的评估PJA异常14。
韩国成均馆大学Se-Jun Park等对ASD矫形术后骨性PJK和韧带性PJK的危险因素进行分析,发现高龄、高BMI、骨质疏松、术后腰椎分布指数大等是骨性PJK的危险因素,而未使用横突钩是韧带性PJK的危险因素15。
意大利加莱阿齐-圣安布罗焦医院Pedro Berjano教授团队探究接受L5融合术后的女性ASD患者远端交界性失败(DJF)的危险因素,结果发现术前伴有骨盆倾斜大,L5-S1椎间盘退变Pfirmann分级高、L5-S1椎间关节炎的患者DJF风险显著增高,提示此类患者可能需要骨盆固定以防止内固定失败16。
南京大学附属南京鼓楼医院刘臻教授基于560名无症状志愿者矢状面参数,提出了适用于中国人群的C-GAP评分,并利用114名DSD患者临床数据验证了相较于原始GAP评分,C-GAP评分在预测中国DS患者术后机械并发症方面具有较好的判别能力,AUC为0.77917。此外,刘臻教授对国内137位退行性脊柱后凸(DK)患者的影像学特征进行分析,按患者后凸顶椎位置,SS和矢状面轴向距离(sagittal vertical axis, SVA)提出了一种退行性脊柱后凸(degenerative kyphosis, DK)分型,并发现LS0(+)、LS0(-)和TLS0(+)亚型的患者力学并发症的发生率显著增加(分别为62.5%,42.9%和40%)。这一新分型揭示了严重DK患者整体失衡的独特模式,为国内DK患者的手术策略制定提供了重要参考18。
图8 退变性脊柱后凸DK分型18
5. 其他并发症和翻修手术
美国纽约勒诺克斯山医院Lafage教授团队前瞻性纳入多中心1260例ASD患者,分析患者并发症的类型和时间节点。结果发现总体并发症发生率为67.4%,247名患者(24.8%)在手术当天(包括术中)至少出现过一次并发症,359名(36.0%)在术后第1天至术后6周期间出现并发症,271名(27.2%)在术后6周至术后1年期间出现并发症,162名(16.3%)在术后1年至术后2年期间出现并发症。仅有三分之一的ASD患者在两年内未出现并发症。术后早期并发症(60天内)主要包括手术切口感染,力学并发症如断钉、断棒等在术后2年随访期间持续发生。神经并发症在60天内发生率最高但在2年随访内均有发生19。
约翰霍普金斯大学Khaled M. Kebaish教授团队评估在接受复杂ASD矫形手术的患者中,高、中、低剂量氨甲环酸(TXA)给药方案在失血和并发症方面的差异。结果发现与接受低剂量或中等剂量氨甲环酸的ASD患者相比,接受高剂量术中氨甲环酸的患者术中红细胞输注量更少、围手术期红细胞输注量更少、失血量也更少,且癫痫发作或血栓栓塞并发症的发生率无差异,相关结果发表在JBJS am20。
首都医科大学宣武医院鲁世保教授团队采用改良5项衰弱指数(mFI-5)与血清白蛋白构建风险评估模型用于退变性脊柱侧凸的术前评估,结果发现与单独考虑衰弱或营养不良相比,使用mFI-5和血清白蛋白对衰弱和营养不良进行联合评估,对于预测接受胸腰段后路融合手术的老年(>65岁)患者的主要并发症(包括切口感染、深静脉血栓、心衰、肺炎和脑卒中等)具有重要价值。这一方法有助于早期识别高危患者,更好地进行手术准备并改善术后结果21。
纽约长老会医院Fthimnir M. Hassan教授团队利用机器学习对ASD患者的临床和影像学资料进行聚类,共纳入多中心前瞻性收集的805例ASD患者。按照患者的年龄、虚弱程度和就诊时的心理健康状况对患者进行评估,机器学习聚类发现了四种不同的ASD患者特定表型,包括高龄虚弱心理健全组OFC,高龄虚弱焦虑组OFD,高龄韧性心理健全ORC,低龄韧性心理健全四组YRC。其中,OFC和OFD组虚弱指数高且接受胸腰椎手术比例高,其中OFC矢状面序列最差。接受矫形手术后,OFC组SRS功能评分改善最大,而OFD群体改善最少,且再手术风险显著高于其他群体22。
图9 机器学习方法识别不同特征患者术后翻修手术发生率22
结语与展望在回顾2024年ASD领域的最新文献进展时,我们不难发现,力学并发症与矢状面序列重建依然是该领域研究的核心热点。经典方法诸如Roussouly分型和GAP评分在临床应用中得到了进一步地验证和调整。国内学者针对中国患者群体的特殊性,提出了新的脊柱分型和平衡理论,彰显了我国在ASD研究领域的深厚底蕴与前沿探索。在ASD的失平衡的机制上,骨盆代偿的作用和节段性腰椎前凸的作用得到了更多的关注。
在治疗策略上,如何针对不同特点的畸形设定合理的矫正目标,以恢复脊柱骨盆的协调性仍然是值得探索的课题。这不仅要求医生具备高超的手术技巧,更需要对患者的个体差异进行精准评估,制定最适当的手术策略和固定方法,才能显著降低并发症风险,提升患者的满意度。
此外,骨质疏松和椎旁肌在ASD手术预后中的作用也日益受到重视,这促使我们在制定治疗方案时,必须更加全面地考虑患者的整体状况。通过药物治疗增强骨质量,改善营养状态、纠正贫血等手段促进患者的术后恢复,减少并发症发生。与此同时,人工智能工具在ASD领域的应用也愈发广泛,在多维度临床数据的聚类分析和手术预后预测方面展现出潜力。
我们必须清醒地认识到,作为一种发病机制极为复杂、临床表现多样的脊柱疾病,如何针对不同程度的复杂畸形进行个体化的矫正、改善患者生活质量仍然是亟待解决的课题。新建立的影像学分型体系与内固定方法,虽然为临床实践提供了新的视角和手段,但其适用性和有效性还需经过多中心、大样本量的前瞻性研究进行验证。我们相信,随着研究的深入和技术的进步,对ASD的认识与治疗将步入“精准化、个体化、智能化”的全新的阶段,ASD患者的临床疗效将得到显著提升,更多患者将因此受益。
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4Tani, Y. et al. Lumbar lordosis restoration by minimally invasive short-segment fusion with anterior column realignment for adult spinal deformity: minimum 2-year follow-up. J Neurosurg Spine 40, 152-161, doi:10.3171/2023.9.Spine23829 (2024).
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21Han, D., Wang, P., Wang, S. K., Cui, P. & Lu, S. B. Frailty and malnutrition as predictors of major complications following posterior thoracolumbar fusion in elderly patients: a retrospective cohort study. Spine J, doi:10.1016/j.spinee.2024.10.004 (2024).
22Mohanty, S. et al. Machine learning clustering of adult spinal deformity patients identifies four prognostic phenotypes: a multicenter prospective cohort analysis with single surgeon external validation. Spine J 24, 1095-1108, doi:10.1016/j.spinee.2024.02.010 (2024).
作者简介二级主任医师,教授,博士生导师,南京大学医学院附属鼓楼医院骨科执行主任。国家“百千万人才工程”人选,有突出贡献中青年专家,国务院特殊津贴获得者。
现任中国康复医学会脊柱专业委员会常委,中国研究型医院学会脊柱外科专业委员会脊柱畸形学组组长,中国医师协会骨科医师分会脊柱畸形学组副主任委员,中国康复医学会骨与关节康复专业委员会脊柱畸形学组副主任委员,中华预防医学会脊柱疾病预防与控制专委会脊柱畸形学组副组长,江苏省医学会骨科学分会副主任委员,南京医学会骨科学分会主任委员等。
获国家科技进步二等奖一项(排名第3),省部级一等奖1项(排名第1),省部级二等奖3项(排名第1)等。
刘臻
南京大学医学院附属鼓楼医院脊柱外科主任医师,教授,博士生导师。
担任国际脊柱侧凸研究会(Scoliosis research society, SRS)会员;中华医学会骨科学分会脊柱外科学组青年委员;中华医学会骨科学分会创新与转化学组青年委员;中国康复医学会脊柱专业委员会脊柱畸形学组委员;中国医师协会骨科医师分会脊柱畸形和小儿脊柱专业委员会委员。
2017年入选十三五南京市卫生青年人才培养工程第三层次人才项目,2022年入选江苏省第六期“333高层次人才培养工程”项目。主持国家自然科学基金3项,YVES Cotrel foundation及AO Spine国际科研项目2项,其他省、市级课题7项,目前以第一作者(共一)或通讯作者发表SCI论文35篇,中华医学会系列杂志论文12篇,研究成果获国家、省部、市厅等各级奖励7项。
作者:朱泽章 刘臻
医院:南京鼓楼医院脊柱外科
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来源:骨科在线