潘愛星 劉暢 海涌 張揚(yáng)璞 張耀申 楊晉才

國(guó)際脊柱側(cè)凸研究學(xué)會(huì) ( International Scoliosis Research Society，ISSG) 定義早發(fā)性脊柱側(cè)凸 ( early onset scoliosis，EOS) 為 10 歲以內(nèi)發(fā)病的各種類型脊柱側(cè)凸[1]。EOS 的危害不僅表現(xiàn)為患者外觀的異常，更重要的是限制了患者的胸廓發(fā)育，往往導(dǎo)致胸廓功能不全綜合征 ( thoracic insufficiency syndrome，TIS)，影響患者心肺功能[2]。高海拔地區(qū)因其低氧、低氣壓、低氣溫等特殊環(huán)境對(duì)人體呼吸及循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，如肺通氣量增加、心排血量增加、肺血管收縮等代償反應(yīng)[3-5]。目前有關(guān)海拔對(duì) EOS 患者心肺功能影響的研究較少，本研究收集 2013 年 6 月至 2017 年 6 月，于我院手術(shù)治療的41 例 EOS 患者的臨床資料，通過比較高海拔地區(qū)與平原地區(qū) EOS 患者的心肺功能及血?dú)夥治龅牟町?，分析海拔?duì)此類患者循環(huán)和呼吸系統(tǒng)的影響。報(bào)告如下。

資料與方法

一、納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 長(zhǎng)期居住于海拔＞3000 m 的高海拔地區(qū)或＜1000 m 的平原地區(qū)診斷為 EOS 的患者；( 2) 脊柱全長(zhǎng) X 線片顯示脊柱側(cè)凸以胸彎為主；( 3) 患者 Cobb’s 角＞45° 且進(jìn)行性加重者。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 患先天性心臟疾病者；( 2) 不能夠配合并完善心臟彩超、肺功能及血?dú)夥治鰴z查者；( 3) 脊柱影像資料不完整者。

二、臨床資料

本組共納入 41 例，其中來自高海拔地區(qū)患者14 例，平原地區(qū)患者 27 例，患者平均年齡 8.46 歲。納入患者信息見表1。

表1 患者一般信息Tab.1 Patient information

三、研究方法

所有患者均完善脊柱全長(zhǎng)正側(cè)位 X 線片、心臟彩超、肺功能和血?dú)夥治鰴z查。用 Cobb’s 法評(píng)估主胸彎 Cobb’s 角及胸椎后凸角。收集患者心臟彩超指標(biāo)：包括升主動(dòng)脈內(nèi)徑 ( aorta ascendens inner diameter，AAID)、肺動(dòng)脈內(nèi)徑 ( pulmonary artery internal dimension，PAID)、左心室舒張末內(nèi)徑 ( left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)、左心室收縮末內(nèi)徑 ( left ventricular end systolic dimension，LVISD)、左室射血分?jǐn)?shù) ( left ventricular ejection fraction，LVEF)、右心室基底內(nèi)徑 ( right ventricle basal diameter，RVBD)、左心房前后徑 ( left atrium longitudinal diameter，LALD)、左心房左右徑 ( left atrium left-right diameter，LALRD)、左心房上下徑( left atrium vertical diameter，LAVD)、右心房左右徑( right atrium left-right diameter，RALRD)、右心房上下徑 ( right atrium vertical diameter，RAVD)、室間隔厚度 ( interventricular septum thickness，IVST)、室間隔運(yùn)動(dòng)幅度 ( interventricular septum extent，IVSE)、左室舒張?jiān)缙谘鞒溆逯盗魉?( E 峰)、舒張晚期充盈峰值流速 ( A 峰)。肺功能指標(biāo)包括：靜息肺容量 ( vital capacity，VC)、用力肺活量 ( forced vital capacity，F(xiàn)VC)、最大通氣量 ( maximal voluntary ventilation，MVV)、第 1 s 用力呼氣流速 ( forced expiratory volume in 1 second，F(xiàn)EV1) 及其占預(yù)計(jì)值的百分比。血?dú)夥治鲋笜?biāo)含：二氧化碳分壓 ( pCO2)、氧分壓 ( pO2)、血氧飽和度 ( SO2%)、血細(xì)胞比容( Hct)、總血紅蛋白 ( Hb)。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

高海拔地區(qū)患者平均年齡與平原地區(qū)患者平均年齡相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05)。高海拔患者身高、體重均小于平原患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05)，但是兩組患者體質(zhì)量指數(shù) ( body mass index，BMI) 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05)。在影像學(xué)表現(xiàn)上，兩組患者平均 Cobb’s 角為 98.10°，胸椎后凸為 74.06°，兩組患者之間脊柱畸形程度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05)。兩組患者胸彎均以右側(cè)彎曲為主，左側(cè)凸比例分別為 28.57% 和 25.93%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05) ( 表2)。高海拔組患者特發(fā)性脊柱側(cè)凸 10 例，先天性脊柱側(cè)凸 4 例；平原組患者特發(fā)性脊柱側(cè)凸 20 例，先天性脊柱側(cè)凸 5 例，神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸 2 例。特發(fā)性脊柱側(cè)凸診斷比例兩組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05)。

患者心臟超聲檢查結(jié)果見表3，高海拔地區(qū)患者 IVST 小于平原地區(qū)患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05)。其余心臟彩超指標(biāo)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且均在正常范圍。肺功能檢查結(jié)果見表4，高海拔患者VC、MVV、FVC 和 FEV1 均小于平原患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05)。兩組患者 FVC / 預(yù)計(jì)值 %平均為 ( 73.91±15.74) % 和 ( 73.00±23.31) %，F(xiàn)EV1 / 預(yù)計(jì)值 % 平均為 ( 74.4±15.56) % 和 ( 70.77±22.48) %，表現(xiàn)為輕度限制和阻塞性通氣障礙。血?dú)夥治鼋Y(jié)果見表5，高海拔患者血細(xì)胞比容 ( 40.92±3.34) % 高于平原患者 ( 38.16±2.83) %，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05)；高海拔患者血紅蛋白 ( 137.4±10.4) g / L 高于平原患者 ( 127.9±9.2) g / L，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＜0.05)；兩組患者 pCO2、pO2和 SO2%差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05)。

表2 高海拔地區(qū)患者與平原地區(qū)患者身高、體重和脊柱側(cè)、后凸 Cobb’s 角的比較Tab.2 Height, weight and Cobb angles between patients in high attitude and fl at areas

表3 高海拔地區(qū)患者與平原地區(qū)患者心臟彩超指標(biāo)的比較Tab.3 Heart doppler ultrasound parameters between patients in high attitude and fl at areas

表4 高海拔地區(qū)患者與平原地區(qū)患者肺功能指標(biāo)的比較Tab.4 Pulmonary function parameters between patients in high attitude and fl at areas

表5 高海拔地區(qū)患者與平原地區(qū)患者血?dú)夥治龅谋容^Tab.5 Blood gas analysis results between patients in high attitude and fl at areas

討 論

以胸彎為主的脊柱側(cè)凸因胸椎側(cè)凸和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致左右胸廓不對(duì)稱，胸腔容積下降，從而限制了患者心肺功能的發(fā)育。研究表明，10 歲以前是兒童胸廓和肺泡發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，其中胸廓容積在 10 歲時(shí)能夠達(dá)到成人的 50%，肺泡數(shù)量則幾乎達(dá)到成人水平[6]。5 歲前兒童 T1～12脊柱以每年平均 2.2 cm 的速度生長(zhǎng)，遠(yuǎn)高于其它生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期[7]。因此，EOS患者正處于胸廓和肺泡發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期。

EOS 患者肺組織處于迅速發(fā)育的階段，因而脊柱和胸廓畸形有可能導(dǎo)致真性肺發(fā)育不良[8]。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為脊柱側(cè)凸對(duì)肺功能的影響是機(jī)械性的。Tsiligiannis 等[9]認(rèn)為脊柱側(cè)凸將改變胸腔臟器的位置、影響肋骨進(jìn)行正常呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致限制性通氣障礙。Campbell 等[2]指出先天性脊柱側(cè)凸伴并肋畸形者將引起胸廓三維畸形，限制肺和氣道發(fā)育，導(dǎo)致 TIS。但也有研究認(rèn)為 EOS 患者肺組織發(fā)育受累是影響肺功能的主要因素，而不是機(jī)械壓迫[10]。在 Davies 等[11]和 Berend 等[12]的 EOS 患者肺部尸解報(bào)告中發(fā)現(xiàn)所有的肺泡形態(tài)正常，肺泡并未受胸廓的擠壓而壓縮變小，但是總體肺泡數(shù)量減小，肺泡體積代償性增大。

Koumbourlis[13]和 Belaise 等[14]全面闡述了脊柱側(cè)凸對(duì)呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的影響，他認(rèn)為脊柱側(cè)凸畸形減小胸腔容積，限制患者運(yùn)動(dòng)能力，改變呼吸形式 ( 胸式呼吸受限，腹式呼吸代償增加)，并且心血管受壓和變形、肺動(dòng)脈壓力增高，引起通氣 / 血流比失平衡，從而使患者處于呼吸和心臟衰竭的危險(xiǎn)之中。

暴露于高原環(huán)境下的人群，通過調(diào)動(dòng)一系列代償性低氧調(diào)節(jié)反應(yīng)，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，維持其生存能力，這一過程稱為高原習(xí)服。而經(jīng)過數(shù)代自然選擇與進(jìn)化，將習(xí)服于高原環(huán)境的這一性狀通過遺傳物質(zhì)固定下來并可遺傳給下一代，這一現(xiàn)象稱為高原適應(yīng)。海拔每升高 100 m，大氣壓就下降 5 mm Hg( 1 mm Hg＝0.133 kPa)，大氣氧濃度保持不變，因而氧分壓亦隨之下降 1 mm Hg 左右。在海平面水平，平均氧分壓 ( pO2) 為 150 mm Hg，在 3000～5500 m氧分壓就降到 80～100 mm Hg。人體對(duì)高海拔低壓性缺氧環(huán)境的習(xí)服包括肺通氣增高、順應(yīng)性增大、肺血灌注增多、紅細(xì)胞增多、血液黏度增高、氧離曲線右移、肺動(dòng)脈壓輕度上升等。眾多研究均表明，高海拔地區(qū)人群肺血管收縮、肌層肥厚，繼而引起肺動(dòng)脈高壓、右心室肥厚等改變，同時(shí)，海拔高度與 Hb 水平呈正相關(guān)，人體 Hb 水平隨海拔升高而升高[15-18]。

本研究納入的高海拔地區(qū)與平原地區(qū) EOS 患者均以胸彎為主彎，所有患者主彎 Cobb’s 角度＞45°。兩組患者在側(cè)、后凸嚴(yán)重程度和側(cè)凸方向上基本一致，且均以特發(fā)性脊柱側(cè)凸為主。心臟彩超檢查結(jié)果顯示高海拔地區(qū)患者 IVST 小于平原地區(qū)患者，兩組患者其余心臟彩超指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)且無明顯差異。高海拔 EOS 患者心臟結(jié)構(gòu)尚未受到地理環(huán)境產(chǎn)生明顯改變?？傮w上，兩組患者在心臟無先天發(fā)育異常的情況下，心臟結(jié)構(gòu)和功能基本未受地理環(huán)境和脊柱畸形的影響。

在肺功能檢查方面，兩組患者 FVC / 預(yù)計(jì)值 %和 FEV1 / 預(yù)計(jì)值 % 的均值＜80%，表現(xiàn)為輕度限制和阻塞性通氣障礙，表明脊柱和胸廓畸形影響了患者正常呼吸運(yùn)動(dòng)和氣道通氣。其中高海拔 EOS 患者VC、MVV、FVC 和 FEV1 顯著小于平原地區(qū)患者，其原因可能與以下因素相關(guān)：首先，高海拔地區(qū)低壓缺氧環(huán)境使患者呼吸頻率加快，呼吸肌負(fù)荷增加，最終導(dǎo)致呼吸肌疲勞；再者，高海拔地區(qū)低溫嚴(yán)寒環(huán)境使小氣道收縮、通氣阻力增加；最后，高海拔患者因其特殊的生存環(huán)境，營(yíng)養(yǎng)狀況較差，身高和體重明顯小于平原地區(qū)患者，從而使胸廓容積小，VC、MVV 降低。當(dāng)然，本研究缺乏高海拔 EOS患者與當(dāng)?shù)赝g正常兒童肺功能的對(duì)比，既往亦無可參考數(shù)據(jù)，故目前尚不能排除肺功能各參數(shù)的下降是否受脊柱畸形的影響。

脊柱畸形常合并胸廓畸形、胸腔容積減少、膈肌功能受限等，導(dǎo)致肺實(shí)質(zhì)受壓、肺膨脹障礙及順應(yīng)性下降，進(jìn)而引起患者氣促、活動(dòng)能力下降，長(zhǎng)期惡性循環(huán)，則可能會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓，甚至呼吸衰竭、肺心病等[19]。因此，臨床中應(yīng)注重評(píng)估 EOS患者肺功能，尤其是對(duì)高海拔地區(qū)術(shù)前已經(jīng)存在肺功能減弱的患者。研究表明術(shù)前肺功能障礙將增加患者圍術(shù)期呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生率[20-22]，如肺炎、呼吸功能不全、肺不張等。對(duì)于此類患者建議術(shù)前進(jìn)行吹氣球等鍛煉，以改善呼吸功能[23]，提高手術(shù)安全性，減少術(shù)后并發(fā)癥，必要時(shí)進(jìn)行多學(xué)科會(huì)診。

綜上所述，本研究通過對(duì)比高海拔地區(qū)與平原地區(qū) EOS 患者的心、肺功能和血?dú)夥治?，發(fā)現(xiàn)高海拔地區(qū)患者肺功能較差，血紅蛋白含量較高，但心臟功能無顯著差別。脊柱外科醫(yī)生在進(jìn)行 EOS 術(shù)前評(píng)估及圍術(shù)期管理方面應(yīng)尤其注重對(duì)高海拔地區(qū)患者肺功能的評(píng)價(jià)，若存在潛在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)及時(shí)干預(yù)，提高手術(shù)療效和安全性。