后路脊柱融合术对重度青少年特发性脊柱侧凸（主弯Cobb角≥90°）患者肺功能的改善作用及临床意义

　　本刊推荐：本研究聚焦重度青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者（主弯Cobb角≥90°）行后路脊柱融合术（PSF）后的肺功能变化。通过肺功能测试（PFT）参数（包括FVC、FEV1和TLC）的系统评估，发现术后患者肺功能显著改善，中重度肺功能损伤（MSPI）患者中约40%-50%转为轻度或正常肺功能，且无患者出现功能恶化。结果表明PSF不仅能有效矫正脊柱畸形，还可能逆转部分患者的肺功能限制，为临床治疗提供了重要依据。

　　

引言

青少年特发性脊柱侧凸（Adolescent Idiopathic Scoliosis, AIS）是一种影响全球2%至3%儿童的三维脊柱与胸廓畸形。其中约0.1%至0.3%的患者会发展为严重侧凸，主弯Cobb角介于70°至120°之间。既往研究，如Weinstein等学者报道，胸弯大小与肺功能损伤直接相关，尤其当Cobb角超过100°时，肺功能出现显著下降。多项研究进一步证实，AIS患者中，预测的用力肺活量（FVC）和第一秒用力呼气容积（FEV₁）大约每增加2.6°至2.8°的侧凸角度，就会下降1%。且当Cobb角超过100°时，常出现FVC和FEV₁≤65%预测值的临床相关肺功能损害。

尽管后路脊柱融合术（Posterior Spinal Fusion, PSF）可实现显著的侧凸矫正，但关于术后肺功能改善程度的报道仍不一致，结果从改善、无变化到下降均有涉及。这种差异可能与手术技术、侧凸严重程度及基线肺功能状态有关。例如，Newton等指出术前肺功能测试（Pulmonary Function Test, PFT）值、前路胸廓手术、胸廓成形术和较长手术时间是术后2年PFT值下降的重要预测因素。而Kim等则发现，与钩式内固定相比，胸椎椎弓根螺钉内固定与肺功能改善相关。

本研究假设，重度AIS患者在后路脊柱融合术后仍具有肺功能显著改善的潜力。因此，研究主要目的在于评估PSF术后PFT参数的变化及肺功能分类的转变。

材料与方法

本研究经机构伦理委员会批准（MREC ID NO: 20241018-14315）。样本量通过G*Power软件（版本3.1.9.6）计算，参考Byun等的研究，设定α为0.05，检验效能为0.95，确定最小样本量为18例。

研究纳入2019至2023年间在同一学术机构接受PSF的18例重度AIS患者。纳入标准包括：1）AIS患者；2）Lenke 1至4型弯；3）主弯Cobb角≥90°；4）具备术前及最近一次PFT数据；5）至少24个月随访；6）完整的临床和影像学数据。排除标准包括：1）接受前路手术；2）存在心肺部基础疾病；3）Lenke 5或6型弯；4）术前进行 halo-gravity 牵引；5）PFT数据缺失。

在研究期间，共99例重度AIS患者在本机构接受PSF。排除14例Lenke 5或6型弯患者、16例随访不足24个月者，以及28例缺失术前PFT数据者。在剩余41例具备完整术前PFT数据的患者中，最终18例符合所有纳入标准并具备术后PFT数据者被纳入研究。

手术方案

所有手术均采用双主刀策略。患者均接受单阶段后路脊柱融合术，包括广泛关节突切除术。未进行Ponte截骨或三柱截骨。本机构不常规使用 halo-gravity 牵引作为术前准备。广泛关节突切除旨在增强脊柱柔韧性并促进融合。融合采用自体局部骨植骨加强。

肺功能测试（PFT）

所有患者均在术前及最近一次随访时接受PFT。每项测试重复3次，记录单次最佳值。采用臂展作为身高的替代指标，以弥补身高损失或体态变化。

根据美国胸科学会指南，肺功能分类如下：FVC/FEV₁>80%预测值为正常；>65%但≤80%为轻度肺功能损伤（mild PI）；≥50%但≤65%为中度肺功能损伤；<50%为重度肺功能损伤。中重度肺功能损伤（MSPI）定义为预测FVC或FEV₁≤65%。

数据收集

收集的数据包括患者人口统计学资料（手术时年龄、性别、体重指数、Lenke分型、Risser征）和影像学参数（Cobb角、侧弯角度、弯折柔韧性、矫正率、冠状面畸形角比、主胸弯顶椎位移、肺可用空间比）。未分析种族和民族数据。

统计分析

所有统计分析使用SPSS软件（版本29.0, IBM Corp）完成。参数数据采用独立样本t检验分析；非参数数据采用Mann–Whitney U或Wilcoxon符号秩检验分析；分类变量采用卡方检验比较。术前与最近一次PFT采用配对样本t检验比较。以p<0.05为差异有统计学意义。

根据预测FVC或FEV₁值，将患者分为两组：预测FVC/FEV₁>65%者视为正常肺功能/轻度肺功能损伤（normal/mild PI），≤65%者视为中重度肺功能损伤（MSPI）。术后，若患者从MSPI转为normal/mild PI，则归类为肺功能改善（IPF）；若分类未变，则视为肺功能稳定（SPF）。

结果

患者人口统计学资料汇总显示，平均年龄为15.1±3.3岁，大多数患者为Lenke 2型弯（83.3%）。平均最终随访时间为37.9±15.1个月。平均手术时间为184.8±42.5分钟，平均术中失血量为1168.3±490.1 mL。

比较术前与术后PFT参数、主弯Cobb角及肺可用空间比，发现所有主要PFT指标均显著改善（p<0.001）。预测FVC从术前的53.6±11.9%显著增加至术后的68.3±7.9%；预测FEV₁从50.1±13.4%改善至65.3±10.5%；预测TLC从56.9±10.3%增加至69.7±6.9%。主弯Cobb角从101.5°（93.0°–115.3°）改善至45.0°（35.0°–58.0°）（p<0.001）。肺可用空间比从术前的93.7±6.9改善至术后的99.7±5.2（p=0.017），并在最终随访时保持在99.9±4.0（p=0.004）。

术前，MSPI组（根据预测FVC和FEV₁分类）的预测FVC（49.4±10.0%；50.6±10.7%）和FEV₁（44.7±9.4%；45.9±10.1%）值均显著低于normal/mild PI组（p<0.05）。术后，MSPI组（根据预测FVC和FEV₁分类）的预测FVC（60.0±3.2%；62.9±5.6%）和FEV₁（55.9±7.6%；56.6±6.4%）值仍低于normal/mild PI组（p<0.05）。两组间TLC无显著差异。

PSF术后，基于FVC分类，MSPI组中7例患者（50.0%）肺功能改善，从MSP转为normal/mild PI；基于FEV₁分类，6例患者（40.0%）表现出肺功能改善。IPF组（基于FEV₁分类）的预测FEV₁增量（23.2±6.2%）显著高于SPF组（11.3±8.6%）（p=0.008）。所有剩余患者肺功能保持稳定，无一例出现恶化。

当基于预测FVC对IPF和SPF组进行分类时，IPF组的术前肺可用空间比（99.0±3.4%）显著大于SPF组（90.8±6.6%）（p=0.004）。同时，基于预测FEV₁分类的IPF组，其主胸弯柔韧性（47.6±9.4%；p=0.012）、主胸弯矫正率（64.4±9.4%；p=0.034）和术前肺可用空间比（98.3±3.4%；p=0.013）均显著高于SPF组（35.0±8.7%；54.0±8.8%；91.2±7.0%）。

讨论

尽管已有大量研究探讨PSF对AIS患者肺功能的影响，但结果仍不一致。Kato等的系统综述和Meta分析显示，对于轻中度AIS患者，后路矫正手术在至少2年随访后未显著改善术后肺功能。类似地，Byun等报道，AIS患者术前与最终术后预测FVC和FEV₁无显著差异（p=0.63和p=0.29），仅术前存在肺功能损伤的患者表现出显著改善。相比之下，Kim等证明后路脊柱融合与髂骨植骨在2年时显著改善了绝对和百分比预测PFT参数。Gitelman等也发现，PSF与髂骨植骨且无胸廓破坏后，FVC（3.25 L vs. 3.66 L, p=0.011）和FEV₁（2.77 L vs. 3.10 L, p=0.0019）显著增加。然而，专门针对重度AIS患者的研究仍有限。

术前 halo-gravity 牵引常用于重度脊柱侧凸患者，以矫正严重脊柱畸形并改善肺功能。一项系统综述和Meta分析表明，术前 halo-gravity 牵引可显著改善重度脊柱侧凸患者的肺功能。但Zhou等持不同观点，认为牵引对成人重度脊柱侧凸患者肺功能的改善作用可能有限，且PSF术后肺功能会出现下降，仅在两 year 和五 year 随访时出现改善。本研究评估了单阶段PSF后重度AIS患者肺功能的变化，发现主要PFT指标均出现显著改善。

在本队列中，基于FVC分类，38.9%的患者术后肺功能分类改善；基于FEV₁分类，33.3%的患者改善。平均PFT参数（FVC、FEV₁、TLC）术后显著增加。此外，40.0%至50.0%的MSPI患者术后转为normal/mild PI类别。Campbell等研究表明，受限的半胸（以肺可用空间比定义）可能导致限制性肺疾病或胸廓功能不全综合征。PFT的变化间接反映肺顺应性和弹性。本研究中，IPF组的主胸弯柔韧性、矫正率及术前肺可用空间比均较高，提示畸形更柔软、术前胸腔容积更大的患者术后肺功能改善可能更显著。而Cobb角、冠状面畸形角比、顶椎位移或矢状面序列在两组间无显著差异，表明柔韧性和术前胸腔空间可能比弯折幅度或整体排列对术后肺功能的影响更大。

这与Kim等的发现不同，后者报道主胸弯矫正程度与术后2年PFT改善无显著相关。肺可用空间比是影像学替代指标，非直接测量胸壁或肺顺应性，但可间接反映胸廓功能不全和肺扩张潜力。不过，该比值可能受患者体位和吸气努力影响，需谨慎解读。

AIS患者中，受损的胸壁力学阻碍了肺的正常膨胀，且肺发育和生长通常在侧凸出现前已完成。脊柱侧凸作为一种外源性限制性肺疾病，常导致肺容积减少。本研究中，50.0%（基于FVC）和40.0%（基于FEV₁）的MSPI患者术后肺功能改善，其余保持稳定，无一例恶化，表明重度AIS患者术后具有肺功能改善的潜力。

研究的局限性包括回顾性设计和小样本量（因重度侧凸罕见）。更大样本有助于识别术后肺功能改善的预测因素。未考虑种族和民族数据，可能限制结果在不同人群中的普适性。相对较短的随访时间限制了对肺功能长期临床结局的评估，建议未来开展延长随访的研究。

结论

重度AIS患者在后路脊柱融合术后肺功能参数显著改善。重要的是，无一例患者出现术后肺功能恶化，且约40.0%至50.0%的MSPI患者改善至normal/mild PI类别。