表面肌电技术在青少年特发性脊柱侧凸中的应用进展

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是指发生在三维平面上的结构性脊柱畸形,病因未明。表面肌电（sEMG）技术通过对患者目标肌肉收缩活动的观察和测量,可发现引起肌肉异常活动原因,能够实时反映AIS患者躯干肌肉的生理学信息。文章对sEMG技术在AIS中的应用进行介绍,在sEMG技术预测AIS进展风险、分析AIS平衡能力、监测AIS治疗疗效、辅助AIS康复治疗方面进行综述。现有的研究肯定了sEMG技术的应用价值,但对AIS患者肌电的相关研究多为低证据研究,缺乏高质量的随机对照试验,因此sEMG技术的临床应用价值需要进一步验证。但其作为一种无创检查,能够动态监测肌肉收缩时电生理活动,定量分析肌肉的功能状态,为临床医生和研究人员提供了便利。通过对AIS患者腰背部及腹部肌肉的检测能够分析肌肉活动状态,从而预测进展风险,强化肌肉训练,指导日常生活活动等。另外,s EMG技术还可以联合步态分析、平衡仪等共同检测分析AIS患者的运动机制,以期探索出更具有临床应用价值的方法。     

腰椎退行性侧凸患者椎旁肌的形态学改变

目的　观察腰椎退行性侧凸患者两侧椎旁肌的形态学改变,分析其临床意义。 方法　回顾性分析我院2015年1月-2017年12月住院的84例腰椎退变性侧凸患者。按患者顶椎位置分为3组。A组：顶椎位于L2-3椎间盘,B组：顶椎位于L3椎体,C组：顶椎位于L3-4椎间盘。使用image pro PLus软件测量椎旁肌肉相关数据。 结果　（1）A组顶椎节段多裂肌（MF）面积比凸侧大于凹侧,MF脂肪浸润程度凸侧小于凹侧;（2）腰大肌（PS）面积比凸侧小于凹侧, PS脂肪浸润程度凸侧小于凹侧。（3）A、B、C 3组在顶椎上一个及下一个椎间盘平面与顶椎椎间盘平面有相似的结果。 结论　退行性侧凸患者凸凹侧椎旁肌退变程度不同,凹侧大于凸侧,退变节段主要发生于顶椎上、下各一节段。且肌肉退变主要以肌肉的脂肪浸润程度增加为主。     

不同体位对青少年特发性脊柱侧凸的腰椎前凸改变的影响

目的观察单胸弯青少年特发性脊柱侧凸（T—AIS）患者和单腰弯AIS（L—AIS）患者的腰椎前凸（LL）在平卧位下的改变,量化评估平卧位对LL的影响,并评估站立位冠状面腰弯是否影响平卧位LL的变化趋势。方法回顾性分析2010年1月—2012年12月南京大学医学院附属鼓楼医院行手术治疗的女性AIS患者的临床资料,其中T—AIS50例,L—AIS44例。T—AIS患者的平均年龄为（14．95±2．82）岁,术前平均Cobb角为47．19°±10．43°;L—AIS患者的平均年龄（15．22±2．28）岁,术前平均Cobb角为48．12°±9．29°,两组患者的年龄及Cobb角的差异均无统计学意义（t=0．506、P=0．614及t=0．439、P=0．661）。脊柱侧凸患者存在支具治疗史,神经肌源性疾病、内分泌紊乱、骨骼发育不良、神经系统异常、结缔组织病或智力异常均被排除。所有患者均在术前摄站立位全脊柱侧位X线片及平卧位腰椎侧位X线片。在站立位及平卧位侧位X线片上测量LL。采用Pearson相关性分析分别分析T—AIS和L—AIS患者站立位和平卧位LL的相关性;分别对T—AIS和L—AIS患者站立位和平卧位LL的差值（△LL）进行一般统计学分析,并使用独立样本t检验评估两组患者站立位LL、平卧位LL及ALL之间的差异。以P〈0．05为差异有统计学意义。结果T—AIS患者的站立位LL为50．49°±8．73°,显著大于平卧位状态下的40．79°±9．89°（t=5．199,P〈0．01）;L—AIS患者的站立位LL（51．95°±13．49°）和平卧位LL（36．37°±11．82°）的差异有统计学意义（t=5．762,P〈0．01）。虽然两组患者问站立位LL的差异（t’=-0．614）和平卧位LL（t=1．974）的差异均无统计学意义（P值均〉0．05）,但是L-AIS患者的ALL（9．70°±9．34°）大于T—AIS患者的ALL（15．58°±12．42°）,差异有统计学意义（t=2．613,P=0．011）。Person相关性分析显示,T—AIS和L?     

轻度青少年特发性脊柱侧凸有限元模型构建及分析

目的　构建轻度青少年特发性脊柱侧凸患者的有限元模型,验证该模型的有效性,并进行有限元分析。 方法　建立1例轻度青少年特发性脊柱侧凸患者第6颈椎至第5腰椎的有限元模型,从几何形态及力学两方面对该模型进行有效性验证。分析该有限元模型在模拟前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转6种运动状态下,各椎体的应力变化。 结果　成功构建了轻度青少年特发性脊柱侧凸患者的有限元模型,模型总节点数为2561811个,总单元数为1547806个,并验证了该模型有效。模拟后伸、旋转活动时,畸形最明显处的椎体应力变化趋势与静态时相反。 结论　本实验所构建的轻度青少年特发性脊柱侧凸有限元模型有效,可进一步用于该疾病的相关研究。     

青少年特发性脊柱侧凸有限元模型的建立及其意义

本研究的目的是建立青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者脊柱的三维有限元模型，用于进一步研究AIS的支具治疗、手术治疗、病因和病理等领域的生物力学。为此，我们采用螺旋CT扫描AIS患者的T1上缘至骶尾骨末端，获得图像的DICOM格式文件，用Dieomworks软件将其转化为BMP格式的图像，经GETL＇T软件处理，获得点云的T）（T格式文件后，转入IMAGEWARE软件，将各层的点云连线后，输出保存为IGS文件格式，再转入通用有限元分析ANSYS8．0软件，利用软件的前处理工具进行蒙面，建立三维立体几何模型，继而赋予材料物理属性，进行网格划分，建成了三维有限元分析模型。结果显示所建模型外观逼真，与该AIS患者的脊柱几何形态相似性好。我们认为通过CT扫描获得准确的AIS患者脊柱的几何构型数据，并在此基础上可以建立高仿真个体化侧凸脊柱的有限元模型。     

支具治疗青少年特发性脊柱侧凸的临床随访

目的 评价支具治疗青少年特发性脊柱侧凸的临床疗效，分析影响疗效的相关因素，并探讨支具治疗的适应证。方法 对79例接受支具治疗的青少年特发性脊柱侧凸患者进行随访，记录患者的Cobb角，侧凸类型，女性患者初潮与否，坐高，站高，Risser征，顶锥旋转度等。结果 随访12～60个月，平均23．9个月。末次随访时21例（26．6％）畸形明显进展，40例（50．6％）畸形维持或稍进展，18例（22．8％）畸形改善。初诊时原发弯Cobb角〉45。组侧凸进展率较Cobb角≤35。组高，侧凸改善率较Cobb角≤35。组低（P〈0．05）；顶锥旋转度Ⅲ。以上组侧凸进展率较0～Ⅱ°组高，侧凸改善率较0～Ⅱ°组低（P〈0．05）．侧凸类型、Risser征等参数不同的患者畸形进展和改善的比率均存在不同程度的差别，但差异不具有显著性（P〉0．05）。结论 矫形支具能够有效控制或改善轻、中度特发性脊柱侧凸畸形。单独借助Risser征预测侧凸畸形变化趋势并不可靠。初始Cobb角〉45°，顶锥旋转度在Ⅲ°以上的患者，如果支具治疗的效果不佳，应考虑尽早于术矫形。图4表1参10。     

正常人与青少年特发性脊柱侧凸患者椎弓根磁共振对比

目的:应用MRI成像技术对正常人与青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者椎弓根的不对称性进行对比分析,评价AIS患者是否表现出一致的形态学特点。方法:分析8位正常人的76个椎弓根和10例AIS早期患者的80个椎弓根的MRI成像。测定并比较正常人和AIS早期患者椎弓根不对称的程度和方向。结果:正常人表现出椎弓长度的不对称,左侧椎弓根和椎板长度较长,差异无统计学意义。AIS患者也表现出不对称,两者相比后者的不对称性更明显并有统计学意义。AIS患者的这种椎弓根不对称在侧凸凸侧和凹侧之间没有一致的分布。结论:研究AIS椎骨形态学的标准应该重新考虑,AIS椎骨形态不对称的类型依赖于特定的病因。     

青少年特发性侧凸脊柱的动态特性

目的基于人体脊柱侧凸CT图像建立胸椎至骶椎T1～S三维有限元模型,并研究模型的动力学特性。方法采用轴向压缩和剪切加载方式验证所建立的侧凸脊柱模型,验证结果与前人实验数据非常吻合。利用有限元软件ABAQUS对侧凸脊柱进行模态和稳态分析,并提取稳态分析在5、10Hz振动频率下模型的动态响应。结果模态分析提取前4阶模态,前2阶模态的固有频率分别为1.097、1.384Hz,振型分别为屈伸和侧弯。第3、4阶模态固有频率分别为5.688、28.090Hz,振型分别为垂直振动和绕竖直轴扭转。稳态分析中在模态固有频率附近出现振幅峰值,而且脊柱侧凸段椎体的平均振幅要明显大于其他节段椎体的平均振幅。在5、10Hz振动频率下,应力主要集中在脊柱侧凸节段的凹侧和凸侧以及侧凸节段的椎间盘上,且分布不均匀。结论脊柱侧凸患者的侧凸节段是脊柱的薄弱环节,在振动环境中更容易受到损伤,应尽量避免处于振动的环境中,特别是对自身较为敏感的频率范围。研究结果为侧凸患者的康复治疗、防护、临床病理研究提供方法性辅助和力学分析依据。     

青少年特发性脊柱侧凸患者颈椎矢状位曲度变化及影响因素分析

目的　总结48例青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者的影像学资料,分析AIS侧凸患者颈椎矢状位曲度变化特点及其影响因素。 方法 AIS患者拍摄站立位脊柱全长正侧位X片以及左右侧屈位片（Bending相）。测量并记录中立位及左右Bending相冠状位Cobb角、颈椎矢状位曲度（C2~7 Cobb角）、胸椎后凸角（T5~12 Cobb角, TK）、腰椎前凸角（L1~5 Cobb角, LL）、骨盆入射角(Pelvic Incidence,PI)、骶骨倾斜角(Sacrum Slop,SS)、骨盆倾斜角(Pelvic Tilt,PT)、C7~S1 及C2~7 SVA (Sagittal Vertical Axis)。26例健康青少年志愿者拍摄脊柱全长正侧位片,记录C2~7 Cobb角。应用两变量相关性分析及t检验作为主要统计方法。 结果 AIS患者颈椎矢状位曲度异常发生率75.0%,后凸发生率47.9%,失平衡发生率10.4%,失平衡者均合并颈椎后凸。AIS患者PI-LL<10°者占所有AIS患者的62.5%。AIS患者与健康青少年相比,C2~7 Cobb角显著性增大（P=0.008）。AIS患者中颈椎后凸组,T5-12 Cobb角显著降低（P =0.011）。胸椎后凸角度<30°组C2~7 Cobb角显著增大（P=0.021）。C2~7 Cobb角与T5~12 Cobb角成负相关(P =0.009）,与L1~5 Cobb角成正相关（P=0.005）。C2~7 Cobb角与冠状位Cobb角度、PI、SS、PT、C7~S1 SVA及Lenke分型未见相关性（P＞0.05）。 结论 AIS患者颈椎矢状位曲度异常者比例高于正常青少年,且多为后凸型。颈椎矢状位曲度与胸椎后凸角度、腰椎前凸角度相关,而与胸腰椎冠状位角度及骨盆指数无关。     

青少年特发性脊柱侧弯椎旁肌表面肌电信号对称性及与侧弯角度的相关性研究

目的 研究青少年特发性脊柱侧弯椎旁肌凸凹侧表面肌电信号的对称性及其与Cobb角的相关性.方法 选择18例青少年特发性脊柱侧弯患者,年龄10～18岁,平均年龄13.56岁;身高140.31～169.24 cm,平均身高157.30 cm;体质量33.50～51.50 kg,平均体质量43.43 kg;坐高75.60～91...     

陕西省陕北地区12~15岁特发性脊柱侧凸与脊柱正常的青少年胸椎椎弓根的形态学分析

目的 探讨陕西省陕北地区12~15岁青少年脊柱正常与脊柱侧凸患者胸椎的解剖结构特点,为椎弓根螺钉置入提供详细资料,并为科学设计螺钉尺寸提供数据参考。 方法 根据延安大学医学院第一附属医院提供的影像CT资料,将12~15岁青少年分为两组：青少年脊柱正常组（ASN 组,n=120）及青少年特发性脊柱侧凸组(Lenke 1型,AIS 组,n=30),将连续扫描的胸椎断层影像原始数据以DICOM格式导入Mimics 21.0软件进行分析与测量。测量指标包括椎弓根宽（PW）、椎弓根高（PH）、模拟钉道长（VSL）、椎管橫径（TD）与纵径（LD）、椎弓根外偏角（α角）、椎弓根最大外偏角（β角）、椎弓根头倾角（θ角）和椎弓根面积（PA）。 结果 青少年脊柱正常组胸椎椎弓根的形态学指标： PW：12~13岁,T4~T9相对狭窄,T₅、T₆最小［男(3.71±0.72) mm,女(3.53±0.60）mm］,14~15岁,T4~T6相对狭窄,T₄、T₅最小［男(4.29±0.93) mm,女(4.27±1.20）mm］;PH:12~13岁,T₁~T₁₂逐渐增大,T₁最小［男(6.19±1.06) mm,女(7.21±2.76)mm］,14~15岁,T₁~T₁₁逐渐增大,T₁₁~T₁₂减小,T₁最小［男(7.51±1.55) mm,女(7.48±2.09）mm］;VSL：12~13岁,T₁最小［男(29.56±3.24) mm,女(28.25±2.12）mm］;T₁₂最大［男(34.80±4.76) mm,女(35.98±3.40）mm］,14~15岁,T₁最小［男(31.81±3.43) mm,女(29.60±4.78）mm］,T₁₂最大［男(41.54±3.35) mm,女(40.52±5.58)mm］;TD与LD：ASN组和AIS 组的TD与LD规律相似,T₁~T₃ 横径大于纵径,T₄~T₇ 横径与纵径相似,T₇~T₁₂TD小于LD;α角：ASN 组和AIS组的α角变化规律相似,先递减后递增,T₅~T₁₂ α角均5°以下,几乎与矢状轴平行,β角：ASN 组和AIS 组的β角变化规律相似,T₁~T₃快速减小,T₄~T₇缓慢减小,T₇~T₁₂缓慢增大;θ角：ASN 组和AIS 组的θ角变化规律相似,先递增后递减,T₅~T₈ θ角最大;PA：ASN 组和AIS 组的PA变化规律相似,先递减后递增,T₄~T₈相对狭窄。与脊柱正常组相比,脊柱侧凸组腰椎的凸侧PW比凹侧更窄,VSL更长,α角更大。 结论 脊柱正常组胸椎各节段置入螺钉的适合尺寸及脊柱侧凸组椎弓根参数特点,可以帮助临床医师掌握胸椎解剖结构,提高置钉准确性。     

青少年特发性脊柱侧凸矫形术后并发感染对患者手术疗效及生存质量影响研究

目的 探讨青少年特发性脊柱侧凸术后并发感染对患者手术疗效及生存质量影响的研究.方法 收集2007年1月～2007年12年在我院行脊柱侧凸矫形手术的AIS患者210例,按术后发生与未发生感染将患者分为2组,术后随访时间大于2年.详细分析患者的病历资料,包括手术前后及随访时的放射学参数、手术中数据及患者填写SRS-22量表结果,将两组患者的各项数据进行相应的统计学检验,以P<0.05作为检验标准.结果 210例忠者中,9人发生感染(4.2%),3例发生急性感染(术后15天),6例发生迟发性感染(半均35.2个月),临床表现以背部疼痛7例)、局部肿胀(5例),及切口渗液(4例)为主.5例感染忠者行外科置管冲洗、清创及内固定物移除术治疗,2例患者最终行内固定物移除术治疗,术后4～8周静脉应用抗生素治疗,感染组术后矫正率低于未感染组(P<0.05),SRS-22量表填写结果在疼痛、功能、自我形象、心理健康四个维度得分两组间无明显统计学意义(P>0.05).患者治疗满意度维度感染组得分低于未感染组(P<0.05).结论 脊柱侧凸矫形术后感染并发症可经外科置管冲洗、清创、内固定物移除术及静脉应用抗生素治愈,术后感染发生导敛原有矫止率丢失,患者对治疗满意度降低.     

Electromyogram and kinematic analysis of lateral bending in idiopathic scoliosis patients

In adolescent idiopathic scoliosis (AIS), surgical planning currently relies on spinal flexibility evaluation using lateral bending radiographs. The aim was to evaluate the feasibility of non-invasive dynamic analysis of trunk kinematics and muscle activity in patients with AIS before surgical correction. During various lateral trunk bending tasks, erector spinae (18 sites) and abdominal (four sites) muscle activity was sampled using surface electrodes in ten AIS patients and in ten controls. Simultaneously, the spatial displacements of infrared emitting diodes located on the trunk were sampled. Parameters considered were the heterolateral-to-homolateral root-mean-square EMG ratios R at each site and total lateral bending and thoracic and lumbar curvature angle courses. Main alterations concerned apical muscle activity during left bending tasks. ANOVA results showed a significant effect of side (p=2.1×10⁻⁹), EMG recording site (p=1.9×10⁻¹⁶), pathology (p=3.9×10⁻¹⁶) and task (p=2.2×10⁻¹¹) on R ratios. The R ratio at T10 and L1 for a simple lateral bending task during left bending averaged 4.8 (SD 4.3) and 3.0 (SD 3.1) in AIS patients, and 2.3 (SD 2.8) and 1.3 (SD 0.4) in controls (p=6.4×10⁻⁴ and 2.5×10⁻³, LSD post hoc). This preliminary study allowed the development of a functional, noninvasive, non-irradiating dynamic tool for pre-operative evaluation in AIS.     

Anatomical study of the pelvis in patients with adolescent idiopathic scoliosis

Standing posterior-anterior (PA) radiographs from our clinical practice show that the concave and convex ilia are not always symmetrical in patients with adolescent idiopathic scoliosis (AIS). Transverse pelvic rotation may explain this observation, or pelvic asymmetry may be responsible. The present study investigated pelvic symmetry by examining the volume and linear measurements of the two hipbones in patients with AIS. Forty-two female patients with AIS were recruited for the study. Standing PA radiographs (covering the thoracic and lumbar spinal regions and the entire pelvis), CT scans and 3D reconstructions of the pelvis were obtained for all subjects. The concave/convex ratio of the inferior ilium at the sacroiliac joint medially (SI) and the anterior superior iliac spine laterally (ASIS) were measured on PA radiographs. Hipbone volumes and several distortion and abduction parameters were measured by post-processing software. The concave/convex ratio of SI-ASIS on PA radiographs was 0.97, which was significantly < 1 (P < 0.001). The concave and convex hipbone volumes were comparable in patients with AIS. The hipbone volumes were 257.3 ± 43.5 cm(3) and 256.9 ± 42.6 cm(3) at the concave and convex sides, respectively (P > 0.05). Furthermore, all distortion and abduction parameters were comparable between the convex and concave sides. Therefore, the present study showed that there was no pelvic asymmetry in patients with AIS, although the concave/convex ratio of SI-ASIS on PA radiographs was significantly < 1. The clinical phenomenon of asymmetrical concave and convex ilia in patients with AIS in preoperative standing PA radiographs may be caused by transverse pelvic rotation, but it is not due to developmental asymmetry or distortion of the pelvis.     

骨髓富集骨移植材料在青少年特发性脊柱侧弯矫治中的应用

目的 比较骨髓富集骨移植材料和同种异体骨作为骨移植材料用于青少年特发性脊柱侧弯(AIS)矫治中的临床疗效。方法 自2014年7月至2016年9月,前瞻性选取31例青少年特发性脊柱侧弯LenkeⅠ-Ⅲ患者,按随机数表法将患者随机分为对照组(14例)与观察组(17例),其中对照组采用同种异体骨作为植骨融合材料,观察组采用骨髓富集骨移植材料作为植骨融合材料。术后随访24个月,对两组患者的手术时间、术中出血量、住院时间、主弯矫正率、矫正丢失、融合率、VAS评分、ODI评分、SRS-30评分、并发症发生情况进行比较。结果 两组手术时间、术中出血量、住院时间、矫正率、矫正丢失比较差异无统计学意义(P0.05)。所有患者末次随访时VAS评分、ODI评分、SRS-30评分均优于术前,但两组间术前与末次随访差异均无统计学意义(P0.05)。术后6个月观察组融合率高于对照组,末次随访时观察组脊柱融合Lenke分级情况略优于对照组。观察组出现术后伤口愈合不良1例,无其他并发症。结论 骨髓富集骨移植材料是一种安全、有效、易构建的植骨材料,用于脊柱融合可获得优于同种异体骨的融合效果。     

A novel statistical morphometry imaging method for differentiating long bone geometry: methodological development and application with adolescent idiopathic scoliosis (AIS) patients

Non-invasive quantification of bone shape is crucial in orthopaedic research. The primary objective of this study was to develop an automated statistical morphometry method for comparing the cross-sectional images of normal and diseased bones. The secondary objective involved demonstrating the effectiveness of the proposed method in distinguishing AIS patients from normal controls. This framework is composed of bone segmentation followed by measurements of maximum and minimum bone diameters, inter-group and intra-group statistical morphometry, and statistical analysis of bone thickness. The proposed framework was applied to detect bone morphological abnormality in adolescent idiopathic scoliosis (AIS) patients. The forearm bones in cross-sectional peripheral quantitative computed tomography (pQCT) images from 23 AIS patients and 16 normal controls were analyzed. The radius outer contour was found to be rounder and the radius cortical bone was thinner in AIS patients compared to normal controls.