青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸與伏案時長的相關(guān)性研究及其足底壓力分析

陳禹彤，姚黎清，李旺祥，唐梅，毛銳濤

據(jù)2015年網(wǎng)易教育頻道綜合版發(fā)布的《全國中小學(xué)生學(xué)習(xí)壓力調(diào)查》顯示，我國26.4%的中小學(xué)生每天寫作業(yè)耗時2h，44.9%耗時3h，28.7%耗時4h。學(xué)生平均每天伏案學(xué)習(xí)3h，相當(dāng)于法國的3 倍，日本的4倍，韓國的6 倍，全球均數(shù)的2 倍。熬夜到23 點入睡的學(xué)生中，小學(xué)占18.2%，初中達(dá)46.3%，高中生更是占到了近9 成［1］。隨著競爭的愈發(fā)激烈，中國學(xué)生越來越多的成為了長時間伏案學(xué)習(xí)的熬夜族。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會早在2014年12月5日就發(fā)布了《學(xué)校課桌椅功能尺寸及技術(shù)要求》國家標(biāo)準(zhǔn)，但真正按照此標(biāo)準(zhǔn)實行桌椅調(diào)配的學(xué)校確是屈指可數(shù)，加之青少年生長發(fā)育迅速［2］、個體差異較大，也為標(biāo)準(zhǔn)的實施增加了難度。青少年長期使用高度不適合的桌椅，對視力、胸腹臟器及脊柱均會造成嚴(yán)重影響。此外，一項針對頸肩痛患者脊旁肌肉肌電信號差異的研究顯示，單手使用手機的受試者相比雙手使用手機的受試者其脊柱雙側(cè)肌肉負(fù)荷出現(xiàn)了明顯的不協(xié)調(diào)［3］，同理，針對伏案習(xí)作這一長時間通過單側(cè)手臂進(jìn)行運動的活動中，脊柱兩側(cè)的肌肉活動也會出現(xiàn)較多不平衡，進(jìn)而嚴(yán)重影響脊柱的結(jié)構(gòu)力學(xué)。國際脊柱側(cè)凸研究學(xué)會（scoliosis research society，SRS）對脊柱側(cè)凸的定義如下：應(yīng)用Cobb's 法測量在站立位下全脊柱正位x 線片的脊柱彎曲，角度大于10°時稱為脊柱側(cè)凸［4］。脊柱側(cè)凸分為功能性和結(jié)構(gòu)性2 種類型，后者又分為原因不明的特發(fā)性脊柱側(cè)凸和由各類疾病，如先天、代謝、神經(jīng)及肌源性等引起的非特異性脊柱側(cè)凸。其中，特發(fā)性脊柱側(cè)凸更常見，約占80%左右［5-6］。青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）約占學(xué)齡期青少年總數(shù)的0.5%～3%，其中約10%需要外科矯正［6-8］。近年來，已有研究人員發(fā)現(xiàn)AIS 患者足底壓力會發(fā)生一些特定改變［9］，借助足底壓力分析設(shè)備能較好地完成各種足底力學(xué)參數(shù)的檢驗［10］，作為反映脊柱側(cè)凸的一項力學(xué)指標(biāo)，該評估手段越來越受到醫(yī)學(xué)研究者的關(guān)注［11］。足底壓力測試可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種模式［12］，靜態(tài)模式主要觀察指標(biāo)包括受試者足底各區(qū)平均壓力，動態(tài)模式為運動過程中足底各區(qū)域壓力峰值、沖量、最大壓力峰值出現(xiàn)時間等。有研究人員使用Gait View Pro 1.0（Alfoots，Korea）型足底壓力測試儀對10 名AIS 患者（Cobb's 角＞10°）進(jìn)行足底壓力測試［13］，然后分別對其進(jìn)行脊柱穩(wěn)定性訓(xùn)練和Multi-roll Functional（TOGU，Germany）訓(xùn)練，訓(xùn)練后再次測量其足底壓力。結(jié)果顯示在脊柱穩(wěn)定性訓(xùn)練前后，雙足的足底壓力分布區(qū)域發(fā)生了顯著改變，身體的平衡功能得到改善。但沒有研究顯示足底壓力的異常分布與AIS 二者之間在發(fā)生發(fā)展過程中的相互作用是否存在顯著統(tǒng)計學(xué)差異。

本研究通過分析AIS 患者的足底壓力并探討AIS患者側(cè)凸角度與伏案時長的相關(guān)性，以期為AIS 的預(yù)防及物理治療提供臨床思路及治療依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月～2018年12月就診的17 名AIS 患者為觀察組，參照國際脊柱外科學(xué)會AIS 的診斷標(biāo)準(zhǔn)［14］。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合國際脊柱外科學(xué)會的特發(fā)性脊柱側(cè)彎診斷標(biāo)準(zhǔn)；體格檢查軀干不對稱；彎腰實驗陽性（雙足并攏，雙膝伸直，雙手掌對合，軀干逐漸前彎，檢查者從正后方切線方向觀察腰背部各段，有一處不對稱、不等高者為陽性）；X 線片檢查Cobb's 角＞10°；排除由創(chuàng)傷、先天畸形、脊柱結(jié)核等確切原因引起者；已接受義務(wù)教育2年及以上，年齡在10～17 歲且Cobb's 角＜40°；簽署知情同意書（法定監(jiān)護(hù)人）。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并精神疾患者；背部局部有較大面積皮膚破損者；有既往傷病需要治療，而治療方式可能對評估療效帶來干擾者；其他不符合要求者。另選取17 名同年齡健康人為對照組，2 組受試者一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，見表1。

表1 2 組受試者一般資料比較

1.2 方法及評定標(biāo)準(zhǔn) ①問卷調(diào)查觀察組伏案時間等信息數(shù)據(jù)，分析觀察組內(nèi)不同伏案時長與側(cè)凸角度的相關(guān)性。②使用意大利BTS Bioengineering 公司生產(chǎn)的三維步態(tài)分析系統(tǒng)G-WALK，F(xiàn)ootscan 足底壓力分布系統(tǒng)測量受試者靜態(tài)足底壓力：測量時受試者脫鞋襪，雙足與肩同寬靜止站立在測力板上，將足底劃分為拇趾（T1）、第2～5 趾（T2～5）、第1～5 跖骨區(qū)（M1～5）、足中部（MF）、足跟內(nèi)側(cè)區(qū)（MH）及足跟外側(cè)區(qū)（LH）10 個區(qū)域進(jìn)行分析。動態(tài)足底壓力測試，受試者在離測力板2m 處開始自然直走，通過測力板后，再行走2m。主要觀察指標(biāo)包括為峰值壓力（peak pressure，PP）和各分區(qū)的觸地面積（contact area，CA），測量3 次并計算平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 使用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料以±s 表示，組間各指標(biāo)間差異采用兩獨立樣本t 檢驗進(jìn)行分析，組內(nèi)各指標(biāo)間差異采用單因素方差分析并采用LSD-t 檢驗進(jìn)行兩兩比較，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 伏案時間與脊柱側(cè)凸角度的關(guān)系 伏案總時長3～5h 較1～3h 比較，脊柱側(cè)凸角度差異無統(tǒng)計學(xué)意義；伏案總時長＞5h 較1～3h 和3～5h 的脊柱側(cè)凸角度均明顯增大（均P＜0.05）。連續(xù)伏案2～3h 較1～2h的脊柱側(cè)凸角度明顯增大（P＜0.05），且連續(xù)伏案＞3h 較1～2h 和2～3h 的脊柱側(cè)凸角度均顯著顯增大（均P＜0.05）。見表2，3。

表2 不同伏案總時長AIS 患者脊柱側(cè)凸角度比較°，±s

表2 不同伏案總時長AIS 患者脊柱側(cè)凸角度比較°，±s

項目側(cè)凸角度1～3h 9.20±4.09 3～5h 17.00±10.37＞5h 30.57±3.87 F P 0.000 16.816

表3 不同連續(xù)伏案時長AIS 患者脊柱側(cè)凸角度比較°，±s

表3 不同連續(xù)伏案時長AIS 患者脊柱側(cè)凸角度比較°，±s

項目側(cè)凸角度1～2h 6.75±2.06 2～3h 14.8±6.61＞3h 30.5±3.59 F P 43.329 0.000

2.2 2 組受試者足底壓力比較 2 組足跟、第2～5 跖骨頭、第1 趾骨處的PP 值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。觀察組在步行周期中足弓、第1 跖骨頭、第2～5 趾骨處較對照組PP 值均更大（P＜0.01，0.05），且在足弓和足跖的CA 均較對照組更大（P＜0.01，0.05），而足跟和足趾的CA 均小于對照組（均P＜0.01），見圖1，表4。

表4 2 組足底壓力測試結(jié)果

2.3 觀察組雙側(cè)足底壓力結(jié)果 觀察組“C”型凸側(cè)足底M2 區(qū)及前足壓力均顯著大于凹側(cè)（均P＜0.05），其余區(qū)域比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，見圖2，表5。

圖1 動態(tài)足底壓力測試結(jié)果（左側(cè)為觀察組，右側(cè)為對照組）

圖2 觀察組雙側(cè)靜態(tài)足底壓力

表5 觀察組雙側(cè)足底壓力結(jié)果 kgf，±s

表5 觀察組雙側(cè)足底壓力結(jié)果 kgf，±s

項目M2 M4 M5 MF前足后足平均壓力凸側(cè)3.28±1.18 3.18±1.11 1.74±1.26 1.94±1.83 17.02±4.82 16.14±5.94 3.28±0.78凹側(cè)1.81±0.95 2.34±0.99 1.37±1.11 3.01±3.53 10.96±3.99 12.61±3.12 2.66±0.73 t P 2.910 0.675 1.715-0.806 2.906 1.581 1.755 0.010 0.509 0.106 0.432 0.010 0.133 0.098

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)伏案學(xué)習(xí)超過1h 后患者脊柱側(cè)凸角度存在明顯差異，隨著伏案時間進(jìn)一步加長，休息次數(shù)（時間）越少，側(cè)凸角度越大，這就說明對于已經(jīng)發(fā)生側(cè)凸的AIS 患者，連續(xù)伏案時間的增長有較大可能加大其側(cè)凸角度，而適當(dāng)?shù)男菹㈤g隔在一定程度上確實有利于正常生理曲線的保持。由于伏案時雙上肢對作業(yè)活動所需的穩(wěn)定功能與靈巧性功能需求不同，導(dǎo)致軀干兩側(cè)負(fù)重很可能也存在差異，長時間使脊柱維持在一個較小的活動范圍內(nèi)時，可導(dǎo)致暫時的姿勢性側(cè)彎，脊柱與脊旁肌所構(gòu)成的弓弦效應(yīng)形成惡性循環(huán)加重側(cè)彎。雖然本研究中截取的伏案時長節(jié)點較為主觀，但不可否認(rèn)的是，長時間的伏案對脊柱的負(fù)面影響較為確切，因此，應(yīng)盡可能在伏案學(xué)習(xí)中間增加休息次數(shù)及時間，離開座椅并進(jìn)行適量肢體活動，讓脊柱放松。

另外，伏案時采用的桌椅對本研究的結(jié)果具有一定干擾性，是在今后研究中需要注意的重要因素。依據(jù)人體工效學(xué)理論，最適宜人體坐位辦公（學(xué)習(xí)）的桌椅設(shè)計有較為嚴(yán)格的要求，諸如桌面高度為上臂自然下垂，前臂與手臂約成90°。但即使是成年人，要按照前述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計自己的辦公桌椅已屬不易，何況針對正處于身體高速生長發(fā)育的青少年。較長時間在不合適的桌椅上進(jìn)行學(xué)習(xí)，使得現(xiàn)階段我國學(xué)齡期兒童的脊柱發(fā)育及正常生理曲線均受到嚴(yán)重影響。一旦脊柱側(cè)凸發(fā)生，Cobb's 角越大會導(dǎo)致脊柱兩側(cè)的脊旁肌肌力差異越大，不對稱的肌力又會使側(cè)凸角度進(jìn)一步增大［15］，不加干預(yù)將使得側(cè)凸成為不可逆且持續(xù)進(jìn)展的結(jié)構(gòu)性改變。

通過對AIS 患者及健康同齡對照組的足底壓力分析發(fā)現(xiàn)，AIS 患者足弓、第1 跖骨頭及第2～5 趾骨區(qū)域的壓力峰值顯著高于健康同齡對照組，而在各分區(qū)觸地面積占比方面，AIS 患者足弓和跖骨區(qū)域觸地面積占比高于健康同齡對照組，而足跟和足趾區(qū)域的觸地面積占比則顯著低于健康同齡對照組。對AIS 患者凹凸側(cè)靜態(tài)足底壓力進(jìn)行比較，患者凸側(cè)足底M2區(qū)及前足壓力顯著高于凹側(cè)，較大的壓力增加了患者凸側(cè)足前部的負(fù)荷。結(jié)合前述結(jié)論可知，脊柱異常的生理曲線使得患者足前部、足中部，尤其是凸側(cè)半身足前部承受更大的壓力，說明AIS 患者的足底壓力較對照組存在明顯異常。同時，較高的PP 對足底潰瘍和足痛也有相關(guān)，針對性適配矯形鞋墊以改善足底壓力的異常分布狀態(tài)，防止足部甚至下肢各個關(guān)節(jié)由于力學(xué)改變造成的損傷。提示對于AIS 患者需要重視其足部的生物力學(xué)變化，進(jìn)而阻斷或延緩脊柱生物力學(xué)改變對下肢的骨骼肌肉的影響，而足底壓力測試便是較好的檢測手段之一，可在臨床廣泛推廣。

綜上所述，青少年日均伏案時間較長，應(yīng)盡可能進(jìn)行間斷性的對脊柱生物力線有明確正向作用的休息放松，學(xué)校及家長在學(xué)生需要長時間學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀下應(yīng)盡可能為其配備合適的桌椅并對如何選擇自己合適的桌椅及保持正確坐姿的重要性開展必要的培訓(xùn)，以確保青少年的脊柱健康。此外，針對已確診為AIS的患者應(yīng)建議其進(jìn)行足底壓力測試，以指導(dǎo)并防止由于脊柱生物力學(xué)的改變造成相關(guān)關(guān)節(jié)疾病。