王文林

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简介:主任医师、主任医师,广东省第二人民医院心胸外科

胸廓畸形与脊柱侧弯:力学原理

5600 9天前

  【导读】胸廓与脊柱在结构上是一个有机的整体,二者之间存在有紧密联系的力学关系。当胸廓出现结构异常时,作用于脊柱的力必然发生改变,从而因此脊柱的继发性改变。充分认识这样的关系,对脊柱侧弯的诊断和治疗有重要意义。

  人的脊柱与胸廓是一个整体,脊柱直接参与了胸廓后壁的构建,是所有肋骨附着的根基。这种一统的结构使脊柱与胸廓相互制约,紧密联系,因此一种结构的病变必然引起另外一种结构的改变。从另一个角度看,如果将二者看成相互独立结构的话,则脊柱就成了胸廓所有结构的“支柱”。在直立或者座位时,胸廓构成“悬挂”于脊柱之上的重力结构,二者的关系直接体现为力学的关系。

  正常脊柱前后向存在生理弯曲,这是人类进化的结果,符合生理要求。而侧向为一直线,不存在任何侧弯(图1)。

  

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  图1,正常脊柱的解剖结构。前后有生理弯曲,侧向为直线。

  生理状况下,脊柱受到左右两侧胸部结构的牵拉,拉力由所有胸部脏器的重力构成。由于这些脏器直接或者间接通过骨性结构连接于脊柱之上,因此最终是通过胸廓以及软组织作用于脊柱的。脊柱左右受力均匀,则不会出现侧弯(图2);而一旦受力出现差异,则一定会偏向一侧进而形成侧向的弯曲(图3,4)。

  

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  图2,胸部所有结构的重力均通过不同途径加载于脊柱。

  

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  图3,脊柱受力的简单模型:两侧受力不均,肯定会影响脊柱的形状。

  

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  图4,不均匀外力作用的结果,导致脊柱侧弯。

  胸廓出现畸形时,不仅胸廓自身的重力分布会出现异常,胸廓内各脏器的位置也会出现异常,比如心脏的位置,如果被畸形的胸廓挤压至左侧胸腔的话,显然对脊柱的受力会造成影响。这正是很多胸廓畸形患者出现脊柱侧弯的根本原因(图5,6,7,8)。

  

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  图5,胸廓明显不对称。

  

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  图6,胸部所有结构均因胸廓形状的改变而变换位置,其结果是导致受力的不均匀。

  

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  图7,胸部不对称的结构导致脊柱受力明显异常。

  

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  图8,脊柱侧弯终于发生(患者12岁)。

  一些外表对称的胸廓畸形患者,从表面上看,虽然对脊柱并没有造成受力的差异,但可能导致胸腔内脏器的不对称移位。这是一种隐形的受力不均,最终也会将不均匀的外力加于脊柱之上,从而引起脊柱侧弯。这种情况经常发生于较明显的漏斗胸患者,移位的脏器通常是心脏。即便其外表不存在不对称的情况,心脏的移位也无法避免(图9,10)。凹陷越严重,心脏移位就越严重,造成脊柱侧弯的可能性也就越大。

  

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  图9,正常的胸廓截面,心脏主要结构虽然靠近左侧,但某些平面的心脏位于中线附近。

  

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  图10,前胸壁凹陷时,尽管凹陷对称存在,心脏却被挤压到左侧胸腔,从而导致力的改变。

  任何类型的胸廓畸形都可能导致脊柱侧弯(图11,12),相比之下,凹陷性畸形引起侧弯的可能性相对较大,其原因与漏斗胸导致侧弯的机理相同。

  

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  图11,表面上不太严重的畸形,同样可能存在脊柱的侧弯。

  

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  图12,根本原因依然在于受力的问题。

  在患者患病的早期,由于直立行走和坐位时间短,脊柱受外力作用时间不长,再加上脊柱自身较强的可塑性,因此不至于过早出现明显脊柱侧弯。但随着年龄的增加,侧弯出现的几率明显增加,这是不少青春期后患者出现脊柱侧弯的主要原因。

  由如上分析可以看出,脊柱侧弯的出现,根本原因在于外力的影响。胸廓畸形导致的显性和隐性的不对称外力是导致脊柱侧弯的根本原因。而除了这样的可能外,临床上一些侧弯尚可能出现于手术后(图13),也有些患者会因为手术而使侧弯加重(图14,15)。这又是怎样的原因造成的呢?

  

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  图13,术后出现的轻度侧弯。

  

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  图14,术后侧弯加重。

  

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  图15,术后侧弯加重。

  一般来说,手术后出现意外首先要从手术操作找原因。在手术过程中,如果医生放置钢板的位置有明显毛病的话,肯定会造成脊柱受力的不均(图16)。但是,还有另外一种情况也会造成侧弯,那是由患者自身因素造成的,依然是受力的问题。

  

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  图16,手术放置钢板存在严重问题,不可避免地导致脊柱侧弯。

  胸廓畸形患者手术后,经常会出现两侧不对称的疼痛,这使得患者会采取一种自我保护的体位或者姿势,由于此时的躯干不对称或偏向一侧,此时脊柱受到的外力不是被动的重力,而是来自肌肉主动的外力,这种外力作用于脊柱,如果长时间持续下去的话,肯定会造成不可逆的侧弯(图17,18,19)。

  

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  图17,术后采用的自我保护姿势。

  

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  图18,术后担心疼痛,自我保护意识强烈。

  

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  图19,术后强行端正姿势时会非常痛苦,因此宁愿采用坏姿势(本图片来自网络)。

  研究胸廓畸形患者脊柱受力的情况,对临床工作具有重要指导意义,不但有利于避免不必要的侧弯发生,也有利于防止一些问题的出现。

  对于脊柱不存在弯曲的患者,为了避免脊柱侧弯的出现,可考虑尽早完成胸廓畸形的手术。对于已经出现了侧弯的患者,尽早手术可以改变脊柱的受力状况,有利于防止侧弯的恶化,甚至可能因受力再度均匀而使侧弯消失。

  医生在手术过程中,其主要的目的是为了消除胸廓表面的畸形。考虑到脊柱侧弯的问题,医生必须同时兼顾手术对脊柱受力的影响,这是避免侧弯加重的根本方法。

  对于接受了胸廓畸形手术的患者,为了避免侧弯发生或者已有侧弯的进一步加重,必须战胜对疼痛的恐惧心理,保持一个端正的姿势。姿势端正了,本身就等于把脊柱“扶正”了,侧弯的问题也就解决了。考虑到有的术后患者无法保持正确的姿势,可以尝试使用一些矫正的用具(图20),通过外力来约束姿势,也许能够获得意想不到的效果。

  

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  图20,矫正用具似乎有一定的效果。

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  (王文林,工作微信:wangwenlindaifu, 微信公众号《胸廓畸形手术专家》:wangwenlinyishi)

  

  王文林医生广东 广州 广州广东省第二人民医院 心胸外科

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