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治疗早发儿童侧弯的生长棒技术的回顾、现状与前瞻

2021.9.08

作者应邀以Faculty（教员）身份参加2014年11月在华沙召开的第8届“ICEOSandGrowingSpine”会议，并在会上了“Modulatingtheasymmetricalstressonthescolioticvertebraeisthekeytosuccessinthemanagementofscoliosisingrowingchildren”（治疗生长中儿童脊柱侧弯的关键是调控侧弯椎体两侧不对称应力）的发言。会上集中讨论了生长中儿童脊柱侧弯的治疗问题，现将会议的一些内容和个人的一些想法、体会综合介绍如下。

    生长儿童脊柱侧弯的治疗需另辟蹊径

    人们早就发现用治疗发育成熟人群脊柱侧弯成功的方法去治疗生长中儿童脊柱侧弯，会出现很多问题而失败，最主要的问题是无法控制术后脊柱侧弯的继续发展加重，出现“曲轴”现象。另外，过早融合带来的上身短小和影响心肺功能发育也为人们所不能接受。为此，一直有一部分脊柱外科学者在摸索儿童脊柱侧弯的治疗，回顾生长棒技术发展的历史，曾相继出现有：Harrington皮下棒；Luque-Trolly手术；McCarthy手术；VEPTR（可纵向撑开人工肋骨）；记忆合金锚钉及生长棒（单、双）手术等。毫无疑问，这些新技术都曾经在某一时间段起过一定作用，但都因存在这样或那样的问题而最终基本被放弃了。

    生长棒技术的现状

    目前还未能找到一种治疗儿童脊柱侧弯的理想方法。仍然处于一种不良循环中：一种被认为是“理想的方法”出现，——被推广和应用——几年后问题出现——基本上手术失败，——另一种“好”方法被推出来取代它，——几年后随诊又发现问题——再次失败……目前还在国内推广应用的双棒生长棒（dualgrowingrod）技术，一度被认为是一个好方法，但国内外近年纷纷报道它的不足：需要反复手术（平均每6个月一次）；断棒脱钩（或上方螺钉拔出），上方交界处后出现后凸畸形等合并症多见和较高的感染率等。这次大会上几乎没有人再报告dualgrowingrod的成功应用的文章，集中报道的都是它的不足，并以此作为此次重点介绍的另一种新方法-MCGR（Magneticcontrolgrowingrod磁力控制生长棒）的铺垫。

    过去各种生长棒失败原因分析

    剖析各种生长棒的失败原因，发现失败的表现形式大都相似，即早期有一定效果，而术后随着患者的生长发育，各种问题相继表现出来，最后归于失败。比较多见的为矫正后畸形复发加重和撑开失效，这次会上又出现了一个新词：“lossofdistraction”,就是撑不动了，经过数年数次手术后，无法再继续撑开矫正，做过这类手术的大夫都有这种体会。

    究其失败原因大致有三种：（1）没有调控作用。分析国外治疗儿童脊柱侧弯矫正装置时，发现它们都深受Harrington撑开矫正原理影响，只重视机械撑开力矫正，所以评价手术是否有效的标准，自然只局限于Cobb角的矫正程度，T1——S1高度增加值，而没有关注矫正装置在术后能否提供一种继续矫正作用，去克服术后残留的脊柱侧弯所形成的侧弯椎体两侧的不对称应力及由此引发的不对称生长。这是它们的最大缺陷。也就是说它们在设计之时没有注意这点，研究出来后也没有进行有关的生物力学测试，它们都没有调控不对称生长的能力，只能靠反复手术撑开，所以当脊柱侧弯的凸侧生长潜力超过凹侧撑开力时就撑不动了。

    根据个人过去20年来研制和使用PRSS矫正生长中儿童脊柱侧弯的实践，逐渐领悟到，治疗成人的脊柱侧弯单纯用机械力矫正即可，而儿童脊柱侧弯矫形系统，除了要在手术时能立即提供满意的矫正效果外，还需要能对手术后残存的脊柱侧弯形成的侧弯椎体两侧的不对称应力及由此引发的不对称生长进行调控，逆转Hueter-Volkman定律效应——即能在凹侧产生张应力促进脊柱侧弯凹侧椎体终板生长，而在凸侧产生压应力，抑制凸侧半椎体终板的生长，从而在术后的儿童生长期间减少侧弯矫正丢失或使侧弯度进一步自行矫正。

    国外Stoke等实验室研究人员，对生长中儿童脊柱侧弯的矫治已做了很多工作，在研究动物的“椎体”一侧施加压应力，另一侧施加张应力，可以诱导出脊柱侧弯，而逆转之，又可以将人工诱导出的脊柱侧弯自行矫正。并得出结论认为，儿童脊柱侧弯术后进行性复发加重，是由于术后侧弯脊柱的两侧存在由不对称应力导致的不对称生长，即凹侧压应力抑制凹侧椎体终板软骨生长，而凸侧张应力加大，促进脊柱侧弯凸侧椎体终板生长，这是Hueter-Volkman定律效应。而利用矫正装置逆转Hueter-Volkman定律时，侧弯又会自行矫正。他们还调侃说：“鼓励临床大夫制造出有效方法来验证我们的试验结果”.我觉得国内学者应加强在这方面的临床观察和深入研究。

    （2）国外矫正装置在矫正手术后，在侧弯的凹侧形成“栓拉”作用，限制其调控生长的能力。脊柱一侧被“椎弓根螺钉栓拉pediclescrew-tether”可制造出脊柱侧弯模型，国内外学者已使用这种原理和方法，做了许多类似特发性脊柱侧弯的动物模型。

    但在临床治疗工作中，凹侧的椎弓根螺钉术后会发生“栓拉”效应却很少有人注意。目前在治疗儿童脊柱侧弯所有的椎弓根螺钉系统矫正装置中，术后在脊柱侧弯凹侧的上下端都被螺钉栓拉住，因为在凹侧使用撑开力矫正后，必须将上下端螺钉拧紧以固定撑开棒，否则它就会缩回来，这样就出现类似制造脊柱侧弯模型的栓拉结构，必然会在术后脊柱的椎体凹侧产生压应力，对未成熟的椎体两侧施加不对称应力，反过来又会加重儿童脊柱侧弯。双棒生长棒矫正装置因为凹侧有椎弓根螺钉的“栓拉”作用，因此没有调控作用，需要依靠反复手术撑开矫正（约6个月1次），这对儿童无疑是残酷的，而且越来越的使用者发现，1——2年后撑开越来越难，到最后完全撑不动了，香港张文智等发现双棒延伸部位有很多瘢痕组织增生。

    为此，有效的矫正装置，应尽可能地消除术后凹侧椎弓根螺钉的“栓拉”效应，这就要求设计者要跳出Harrington装置在头脑中形成的凹侧撑开矫正的框框，将矫正机制从凹侧撑开改成凸侧侧推矫正（lateralsidewidepush）。PRSS矫正装置就是利用侧推矫正达到脊柱两侧不对称生长调控作用的。（3）国外现有矫正装置不能在侧弯的顶椎部位提供足够的矫正应力。生物力学研究已证明脊柱侧弯的纵向负荷主要集中在顶椎及其相邻的上下椎体阶段。而双棒生长棒的矫正力主要集中在上下端椎，无法在顶椎部位提供足够矫正应力去实现Hueter-Volkman定律效应，当脊柱侧弯凸侧椎体终板生长力超过凹侧撑开矫正力时，就撑不动了。强大力撑开还可诱发上端椎部位上方交界区的后凸畸形。

    今后生长棒向何处去

    目前，正在推出一种“磁力控制生长棒”（MCGR）。正热门上市，国内也有不少人准备引进，但它的前景如何？这首先要从它的矫正原理谈起。它实际上和双棒生长棒的矫正原理一样，只是将双棒生长棒的每6个月切开撑开延伸手术，改成每4月在体外用磁力延伸。它的优点是可以避免对儿童的多次手术创伤，因其矫正原理和双棒生长棒完全一样，所以它也必将传承双棒生长棒的所有缺点，实际上会上已经有报告，手术随诊才不到2年，就已经出现有撑不动、上方螺钉拔出、近端结合部的后凸畸形等问题。在会上有几家医院报告了应用情况，但随诊时间最长的也只有2年左右，而评判标准仍然是Cobb角矫正度、身高延长多少，没有测试和报道它是否对脊柱、特别是顶椎部位生长有调控作用，只是靠体外磁场反复延伸生长棒而已，所以他们并没有高调宣传它是多么好，而是谨慎的应用并观察着。

    所有报告者都在会上一致强调MCGR仍存在很多需注意和解决的问题，如磁力生长棒每隔4个月延长一次，也有几周延长一次的，究竟多长时间延长一次好？根据是什么？一次撑开多长合适？什么时候可以不再延长了？会不会像双棒生长棒那样过一段时间就又撑不动了？他们谨慎的态度也是国内学者在引进时需要认真考虑的问题。

    我个人不太看好MCGR的前景，因为它除了改为体外无创撑开外，它和双棒生长棒原理一样，并不能调控侧弯脊柱的不对称生长，不能克服术后大部分时间在凹侧存在的“椎弓根螺钉栓拉作用”.因为磁力生长棒两端在体内也是需固定在脊柱侧弯上下端椎的椎弓根螺钉上的，这是致命的缺陷，时间将会告诉我们最终结果。

    越来越多的学者发现，矫正儿童脊柱侧弯的矫正装置，应具有两种功能：一是在手术时候，能立即在术中将病儿的脊柱侧弯大部分矫正，其矫正效果，可以体现在Cobb角矫正度减少和T-S段脊柱延长，但这两种评判标准是非常不够的，因为这些结果，任何手术方法，早期都能得到，另一个重要的功能是要保证在儿童的整个生长发育期，能维持矫正不丢失或少丢失，这就要求新装置要在术后能“发动”侧弯脊柱自身的调控能力去调整侧弯脊柱的不对称生长。

    我在会上用试验研究结果和临床治疗一组23例早发儿童脊柱侧弯长期随访的结果，展示PRSS的调控作用和矫正功能，它只需通过一次手术置入内置入物进行矫正，其后残留的脊柱侧弯的矫正和纵向延长是通过其自身的调控作用来完成的。表现在它能有效减少或阻止侧弯术后复发，最后随诊时Cobb角矫正度无明显丢失；它能将术前楔形变的椎体重塑成正常方形，术后X线测量示侧弯凹侧生长明显较凸侧快，术后不少儿童生长期间出现侧弯角度“自行矫正”,即术后侧弯度数一年年变小。

    3D-CT显示在凸侧椎间隙比凹侧提早融合，即凸侧已融合时，凹侧椎间隙仍存在，提示在凹侧仍存在生长潜能，不需多次手术，不需脊柱融合，引起国外学者的注意。我还在会上提出EOS内固定装置三点改进意见：（1）术后应能消除脊柱侧弯凹侧的椎弓根螺钉的“栓拉”效应，这样才能让侧弯凹侧自由地更多生长；（2）矫正机制应从凹侧撑开改成凸侧侧推矫正，这样才能避免在脊柱侧弯的凹侧需要用椎弓根螺钉“栓死”;（3）内固定方法应从牢固的内固定改成动态的内固定。

    本文内容已应邀改写成文章体裁收入到第二版“GrowingSpine”第53章，即将由Springer出版。新的儿童矫正装置的改进和创新正未有穷期，还需要更多的临床医生和基础医学研究者结合起来进行更深入的研究。

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治疗早发儿童侧弯的生长棒技术的回顾、现状与前瞻

周锦帆