摘要：儿童脊柱畸形是指发生于儿童时期的脊柱三维畸形，是影响青少年健康的“三大杀手”之一。按照儿童脊柱畸形发生病因学可分为先天性脊柱畸形、特发性脊柱畸形、神经肌源性和综合征伴脊柱畸形等。

儿童脊柱畸形是指发生于儿童时期的脊柱三维畸形，是影响青少年健康的“三大杀手”之一。按照儿童脊柱畸形发生病因学可分为先天性脊柱畸形、特发性脊柱畸形、神经肌源性和综合征伴脊柱畸形等。

脊柱畸形导致患儿外观畸形、心肺功能和心理健康受损，严重影响儿童正常生长发育。因此，揭示儿童脊柱畸形患者致病机制，实现早期诊断、个体化治疗一直是脊柱外科医生关注的问题。为此，国内外学者在儿童脊柱畸形临床治疗方面进行了持续探索，推动儿童脊柱畸形诊治理念和新技术不断更新。

笔者对脊柱外科领域顶级专业期刊（Spine、European Spine Journal、The Spine Journal、Journal of Neurosurgery: Spine、Global Spine Journal、Spine Deformity，The Journal of Bone and Joint Surgery、Neurosurgery）和Lancet、JAMA等顶尖医学期刊中原创性临床研究，以及JCI、EMBO等综合性期刊中涉及儿童脊柱畸形基础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，围绕作者国家、发表杂志、各国研究倾向、重要研究领域、基础研究等这5个维度进行全面盘点最新的学术进展，分析研究的重点和趋势，供广大同道们参考。

八大期刊发表的儿童柱畸形相关论著共242篇，其中Spine Deformity 91篇，Spine 31篇、European Spine Journal 52篇、The Spine Journal 12篇、Journal of Neurosurgery: Spine 2篇、Global Spine Journal 21篇，The Journal of Bone and Joint Surgery 9篇、Neurosurgery 3篇。

图1 发表论期刊总结

有关儿童脊柱畸形临床研究文章第一/通讯作者来自的国家分布见图2，其中排名前5位的国家分别为：美国（96），中国（53），日本（13），加拿大（13），意大利和韩国（均7）。

图2 各国发表论文数

研究内容主要聚焦于先天性脊柱畸形（congenital scoliosis, CS）、特发性脊柱畸形（adolescent idiopathic scoliosis, AIS）及早发性脊柱畸形（early-onset scoliosis, EOS）。

AIS是各国研究人员最为关注的类型，有193篇文章聚焦于该领域。这些研究聚焦于儿童脊柱畸形的临床特征（包括流行病学、自然史、临床表现、影像学特征、美学特征、肺功能、术前生活质量）、保守治疗（支具治疗、特异性锻炼、牵引）、手术治疗（手术方案。手术技术）、围术期管理（疼痛、感染）、手术结局（美学重塑、矫正效果、并发症、翻修），同时有13篇研究了人工智能在儿童脊柱畸形中的应用。

图3 主要研究主题

1.保守治疗

保守治疗是轻中度脊柱侧凸首要治疗方法，其支具类型选择、佩戴方案、终止时机及特异性锻炼方案的有效性，是目前主要研究热点。

马来西亚Morcuende团队对波士顿支具和欧洲支具的有效性进行了系统性综述，发现两种支具都能预防侧凸进展直至需要手术。但是，目前文献质量相对受限，缺乏提供高水平证据的研究，后续需要随机对照实验进行进一步验证1。

对于佩戴方案，香港大学矫形及创伤外科学系Cheung教授团队对AIS患者的立即或逐步支具终止方案进行了随机临床试验，发现两种方案对支具效果的维持相似，因此支具终止时应给予立即撤除，以便患者能更早恢复锻炼和活动水平2。

图4 立即和逐步终止支具治疗不同时间段（6,12, 24月）后主弯Cobb角变化情况2

尽管支具治疗疗效确切，但疗时间长，患者依从性较低可能导致治疗失败，因此脊柱侧凸特异性运动（Scoliosis Specific Exercises, SSE）等可替代方案也成为研究热点。

有研究指出，SSE有效性与患者依从性明显相关3。瑞典Gerdhem 团队对135例中度畸形AIS患者夜间支具（NB）和运动（Exercise）治疗对侧弯进展影响进行了随机对照实验，发现在夜间支具（NB，Nighttime Bracing）治疗相较于物理治疗（PA, Physical Therapy），能在更大程度上阻止脊柱侧弯进展，而特定的脊柱侧凸特异性运动（SSE）则无效4。

图5 夜间支具（NB）治疗、物理治疗（PA）和脊柱侧凸特异性运动（SSE）治疗有效性4

2.手术治疗及手术疗效

儿童脊柱畸形临床表现复杂，实现有效矫形同时和减少融合节段是脊柱外科医生面对的挑战。选择最佳的手术方案、方法、内固定选择是仍然研究热点之一。

宾夕法尼亚大学Harms团队纳入了689名手术治疗AIS患者和90名非手术治疗AIS患者，发现手术治疗后患者生活质量明显提升5。Hussien等比较了椎体旋转技术和弯棒对脊柱侧凸矫形效果，发现直接弯棒可获得良好的矫正6。

此外，国外学者分析了椎体栓系等手术技术对不同类型AIS患者矫形效果比较。Trobisch等分析了前路栓系技术对Lenke 6行患者有效性，发现尽管可以获得良好矫形，但是矫正丢失和内固定失败等不良事件应该仍需要关注7。

对于植入物的密度，美国Erickson团队对211例AIS患者植入物密度矫形效果的影响进行了随机对照实验，发现对于Cobb角介于45°至65°的AIS患者脊柱融合时，使用低植入物密度所获得的矫正效果与高植入物密度相当8。该研究结果为减少植入物密度、减少手术创伤和降低经济负担提供了强有力的证据。

图6 不同低密度植入物对AIS患者矫形效果与高密度植入物的效果相当8

生长棒植入模式、方法、患者“毕业”标准及手术节段选择方面是研究热点之一。

北京协和医院仉建国教授团队对EOS患者采用传统双生长棒（TDGR）与结合顶端控制技术的混合技术（TDGR+ACT）进行了至少2年的随访对比研究。研究结果显示，与单纯使用TDGR相比，TDGR+ACT在维持脊柱和胸部生长的同时，实现了更优的侧凸矫正和顶椎区畸形控制，降低机械并发症和翻修手术发生率9。

北京协和医院沈建雄团队探究了传统生长棒（TGR）对于伴有I型脊髓纵裂畸形的先天性脊柱侧凸患者安全性和有效性。研究发现，无神经功能缺损且常规神经检查伴有I型脊髓纵裂畸形的先天性脊柱侧凸患者，TGR手术及撑棒手术是安全有效的，且无需进行预防性骨嵴切除术10。

半椎体切除术的技术更新也是2024年研究亮点之一。

南京鼓楼医院邱勇教授团队提出了针对颈胸椎侧弯伴先天性半椎体畸形（CTS-HV）新的冠状面平衡分类系统。该系统将患者分为三类：A型为局部性颈胸椎畸形，B型为颈胸椎畸形伴躯干向凸侧倾斜，C型为颈胸椎畸形伴代偿性胸弯。研究认为骨骼未成熟且胸椎代偿弯≥40°的C型患者是Hybrid生长棒技术的合适人选。研究证实了该分类系统的可靠性，有助于深入理解CTS-HV的自然病程及其冠状补偿机制。

北京协和医院仉建国教授团队提出了先天性脊柱侧凸半椎体切除及短节段融合术后新发脊柱侧凸的分类，提出了三种分型：平衡相关型ES、并发症相关型ES和分离型ES。

邱勇教授团队报道了单一后入路颈椎半椎体切除术（Cervical Hemivertebrectomy, CHVE）及椎弓根螺钉短节段融合治疗儿童颈椎侧凸畸形。该技术表明优势在于仅通过后入路进行半椎体切除，能够有效切除颈椎半椎体并实现满意的斜颈矫正，神经并发症风险低、术后恢复快11。该新技术为伴严重颈部畸形的颈椎半椎体畸形患者的治疗提供了新选择。

图7 单纯后入路颈椎半椎体切除术（Cervical Hemivertebrectomy, CHVE）及椎弓根螺钉短融合术治疗儿童颈椎侧凸技术流程示意图及典型病例

3.手术并发症和生活质量

如何降低术中神经并发症及术后内固定并发症也是研究的热点。

CreveCoeur等纳入了66名术中神经生理监测（IONM）丢失的儿童脊柱畸形，并分析了再次监测神经电信号信号恢复时间窗口及相关因素。研究发现，术中联合体感诱发电位/运动诱发电位（SSEP/MEP）缺失、神经检测信号丢失程度、临床功能恢复和可检神经电信号恢复之间存在很强的相关性。而且，双侧SSEP和MEP信号完全丧失时，术后出现长期神经功能缺损以及IONM信号无法检测到的可能性最大12。

如何预防内固定近端交接性后凸（PJK）失败和临近节段椎间盘退变是儿童脊柱畸形患者手术的热点问题。Faldin团队对14篇论文1264患者进行荟萃分析，发现尽管远端固定椎在L3而不是L4同会增加临近节段椎间盘退变13。Wang 等纳入了105例AIS患者发现通过椎体质量（VBQ）分数可预测患者PJK发生率14。南京鼓楼医院邱勇教授团队对54例接受生长棒（GR）治疗的早发性脊柱侧凸（EOS）患者进行了回顾性研究，发现并发症发生率随手术年龄增加而下降。此研究结果说明将EOS患者的初次生长棒治疗时机推迟至患者6岁可显著降低并发症发生率15。

图8 早发性脊柱侧凸植入生长棒开始年龄（月）与并发症发生率15。

4.人工智能

人工智能在骨科疾病的诊疗中获得广泛应用。2024年相关研究涉及到AIS患者诊断如早期识别、Cobb角自动测量、自动化确定置钉角度等。

宁波大学潘宇宁团队研究提出了以椎体中心点为聚焦点的AI模型，并发现该模型在自动Cobb角自动测量上表现更为卓越16。南京鼓楼医院朱泽章教授团队建立的Swin-pix2pix模型可通过智能手机或相机拍摄的单张照片快速评估AIS侧弯类型和严重程度，无需辐射，适用于大规模筛查。对于预测青少年特发性脊柱侧凸（AIS）的主弯和次弯Cobb角的平均绝对误差（MAE）显著低于其他基线条件生成对抗网络（cGAN）模型。在脊柱侧凸严重程度分级方面，该模型的诊断准确率超过了两位脊柱外科专家，主弯准确率为0.93，次弯准确率为0.8917。

Samuel等18对近5年内人工智能在青少年特发性脊柱侧弯中的应用进行了综述分析，并指出大部分人工智能目前聚焦于AIS患者诊断、侧弯进展预测等领域，而针对其他类型侧凸及手术预后相关的人工智能模型相对缺乏。

图9 Swin-pix2pix模型诊断AIS的流程图

5.基础研究

目前关于脊柱侧凸病因尚无定论，一般认为由遗传与环境因素共同作用导致。但是具体的致病靶点及发生发展的分子机制是领域内激烈讨论的热点。我们对包括journal of clinical investigation, Cell Reports, PNAS等综合性期刊中儿童脊柱畸形相关研究进行了广泛的检索，共检索到78篇论文。这些论文章第一/通讯作者排名前5位的国家分别为：中国（30篇），美国（12篇），日本（6篇），加拿大（4篇）和土耳其（4篇）。我国学者、加拿大和日本学者重点关注特发性脊柱畸形；中国在先天性脊柱畸形相关研究尤为突出。

图10 儿童脊柱畸形相关基础研究各国研究倾向

5.1 遗传因素及功能分析：

前期研究中已筛选了部分有关IS的基因靶点。2024年遗传学研究对潜在基因靶点进行了补充。针对已知致病基因功能分析、动物模型模构建、椎旁肌代谢类型变化等方面有了重要的突破。Petrosyan E等19对以往青少年特发性脊柱畸形遗传学病因进行了综述，并将其分为致病型（易感基因）、发展型和混合型。

图11 青少年特发性脊柱侧凸患者病因学总结：胞外基质、神经传导相关、激素异常、发育、骨骼肌相关异常

南京鼓楼团队发现CCDC40基因新的罕见变异可能通过纤毛运动功能障碍在特发性脊柱侧弯的发展过程中发挥作用，并在斑马鱼模型中重现了脊柱畸形20；日本研究团队发现骨骼肌LBX1不仅导致体重下降，还可以导致脊柱畸形发生。

Ushiki等揭示了Pax1基因特定调控元件与身体形态发育（具体为尾巴形态）和性别偏向性之间的紧密联系21，为后续研究基因调控影响IS发生过程中性别差异的形成机制提供了切入点；该团队另一项研究分析了PAX1敲除小鼠软骨细胞并发现遗传变异和雌激素信号通过改变脊柱软骨细胞中的PAX1- COL11a1-MMP3信号轴来增加疾病易感性，但在存在与AIS相关的COL11A1 P1335L突变体时，对Mmp3的抑制作用被消除22。

图12 PAX1参与脊柱畸形中的作用与机制21, 22

除骨骼发育异常之外，近几年的焦点转移至椎旁肌功能异常。有研究提出NLRP3导致IS患者肌肉损伤，并加重侧弯发生23。

中国香港中文大学和北京协和医院团队研究了大型多中心的AIS队列开展基因分析，在多代家系、核心家系（由父母及一名患病子女组成的三人组）以及散发患者中识别出了SLC6A9基因的致病变异和易感变异。SLC6A9基因编码甘氨酸转运体1（GLYT1），其突变会降低细胞的甘氨酸摄取活性，使得细胞外甘氨酸水平升高，进而导致甘氨酸能神经传递异常。而使用甘氨酸受体拮抗剂或临床上应用的甘氨酸中和剂（苯甲酸钠）能部分改善斑马鱼的上述表型24。

图13 AIS神经源学说及甘氨酸作为神经传递信号在脊柱畸形中的作用24

5.2环境因素相关研究：

环境因素是IS发生发展的重要影响因素之一。一般认为环境因素通过重塑基因组修饰及表观遗传等从而改变基因表达模式。同卵双胞胎是探究环境因素对发病影响的理想模型。

南京鼓楼医院朱泽章团队利用7对同卵双胞胎识别出了212个差异甲基化基因，其中包括了前期已经报道的致病基因（如TBX1、PAX3和LBX1等）。研究指出差异甲基化基因参与了骨骼发育、肌肉功能、神经传递以及多个重要的信号通路（如cAMP、Wnt和催乳素信号通路等），说明DNA甲基化通过影响这些关键的生物学过程及信号通路，可能在AIS的发生发展中起到重要作用25。

图14 同卵双胞胎差异甲基化基因图谱

近年来，儿童脊柱畸形领域的研究取得了显著进展。在基础研究方面，发现新的致病靶点和对应的作用机制仍然是研究的重点。对于特发性脊柱侧凸，除骨骼发育异常以外，肌肉和神经系统在脊柱畸形发生发展中作用也得到重视。

在影像学检查与诊断方面，新技术和新方法的应用提高了诊断的准确性和有效性，包括无辐射的超声工具等影像学评估的进展也为脊柱畸形的准确评估提供了有力工具。针对CS提出的新的分型方法也为治疗提供了更好的指导。EOS针对骨骼未成熟患者的非融合治疗方法将得到进一步发展，顶椎截骨的混合生长棒技术在患者“毕业”后获得了更好的矫形疗效。

在支具治疗方面，研究揭示了不同支具类型和佩戴方式的效果差异，为临床决策提供了有力支持。

在手术治疗方面，新的手术技术如椎体栓系、微创矫形获得进一步应用，单一后路半椎体切除等新技术的提出减少了手术并发症、提高了手术效果。人工智能、深度学习等新技术在脊柱畸形的诊断、治疗和评估获得进一步应用。

脊柱畸形的治疗将更加注重多学科合作，包括骨科、神经外科、康复科等，以提高整体治疗效果。个性化治疗方面，随着影像学外科技术的进步，未来的研究将更加注重根据患者的具体情况制定个性化的治疗方案，重视患者生长潜能，关注长期随访以及生活质量和并发症发生情况，实现儿童脊柱畸形精准有效的诊疗。

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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

来源：骨科在线