本文是一篇系统综述（systematic review），题为《The biomechanics of spinal orthoses for adolescent idiopathic scoliosis: a systematic review of the controlling forces》，发表于期刊 Bioengineering，2024年12月8日在线发表。该研究由Changliang Luo、Huidong Wu、Wei Liu、Yuyan Luo、Yi Jie、Christina Zong-hao Ma和Mansang Wong等人完成，主要作者来自昆明医科大学康复学院假肢矫形工程系和香港理工大学生物医学工程系，通讯作者为Mansang Wong。研究旨在通过系统回顾青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）矫形器控制力的测量研究，确定脊柱矫形器施加于患者躯干的参考力值，为矫形器设计和临床决策提供生物力学依据。
青少年特发性脊柱侧凸是一种常见的三维脊柱畸形，对于中度病例通常采用脊柱矫形器进行保守治疗。矫形治疗的基本机械原理是通过施加控制力来重塑侧凸脊柱并防止其在骨骼成熟前进展。然而，目前矫形师在施加控制力时主要依赖主观经验，缺乏明确的推荐标准。因此，本文作者开展了这项系统综述，旨在系统梳理现有文献中关于矫形器控制力的测量数据，找出可供参考的力值范围，以帮助矫形师更精确地设计和调整脊柱矫形器。
在方法上，该综述遵循PRISMA指南，并在PROSPERO注册（注册号CRD42024613367）。研究团队在PubMed、Scopus、Cochrane Library、CINAHL和Web of Science五个数据库中进行系统检索，时间截止到2024年8月2日，限英语文献。检索策略涵盖青少年特发性脊柱侧凸、矫形器以及力/压力三个主题域。纳入标准包括：AIS患者、样本量大于5例、研究对象佩戴脊柱矫形器并定量测量力或压力、全文可获取。最终从最初的10,452篇文献中筛选出10篇研究纳入分析。所有纳入研究均为非随机研究，采用MINORS（methodological index for non-randomized studies）工具进行质量评价，其中7篇为高质量，3篇为中等质量。研究提取了每项研究的基本特征、矫形器类型、测量方法以及力/压力数值，并将所有力的数值统一转化为千帕（kPa）单位的压力以便比较。
纳入的10项研究共包括292名受试者，样本量从8到72不等，涉及八个国家或地区。所有研究均报告了胸椎（thoracic，T）垫与躯干之间的界面压力（interface pressure），其中6项研究还报告了胸腰段/腰椎（thoracolumbar/lumbar，TL/L）垫的压力，4项研究报告了束带张力（strap tension）。不同类型的矫形器包括Milwaukee矫形器、Boston矫形器、Chêneau矫形器、香港矫形器和动态去旋转矫形器（DDB）。测量装置包括电液压力传感器、Tekscan系统、Pedar系统、F-socket传感器以及自制的带力传感器的扣具等。
在束带张力方面，4项研究报告的数值范围从26.8 N到60.4 N，平均束带张力为42.5 N。Wong等人在1998年的研究中设置了三档胸椎束带张力（19 N、38 N和49 N），结果显示束带越紧，胸椎垫施加到身体的合力越大。Mac-Thiong等人报告了Boston矫形器胸椎束带的平均张力为60.4 N，并建议对于右胸弯，束带张力应设置在接近60 N的水平，而对于右胸弯合并左腰弯的患者，束带张力约为40 N。不过作者也强调束带张力需与患者舒适度和依从性相平衡。
在胸椎垫压力方面，10项研究均报告了胸椎垫与患者躯干之间的界面压力，范围为5.6 kPa至82.5 kPa，中位数为8.92 kPa（四分位距IQR为7.99–9.34）。排除两个离群值后，胸椎垫压力的中位数为8.75 kPa（IQR为7.53–9.16）。Ahmad等人报告了最大压力82.5 kPa，该数值来自最大束带张力条件下的Chêneau矫形器，且患者年龄较小、脊柱柔韧性较好，因此能耐受较高压力。多数研究报告的压力集中在7–10 kPa之间。
在胸腰段/腰椎垫压力方面，6项研究报告了相关数据，范围为4.8 kPa至85.1 kPa，中位数为7.51 kPa（IQR为7.04–41.2），排除离群值后中位数为7.11 kPa（IQR为5.92–7.51）。其中Mac-Thiong等人测量的腰椎区域压力最低，为4.8 kPa；Ahmad等人报告的最大压力为85.1 kPa。
研究还比较了不同矫形器类型、年龄组和弯型下的压力。排除离群值后，Milwaukee矫形器的胸椎垫压力最高，为9.08 kPa；Chêneau矫形器为7.99 kPa；Boston矫形器为7.22 kPa。在年龄分组中，12–13岁患者的胸椎垫压力约为9.09 kPa，13–14岁患者为7.89 kPa，14–15岁患者为7.06 kPa。单弯患者的胸椎垫压力为8.55 kPa，高于双弯患者的7.06 kPa，但胸腰椎/腰椎垫压力在单弯和双弯之间差别不大。
在讨论部分，作者分析了束带张力和垫压力之间的相关性。Wong等人的研究显示胸椎束带张力与不同姿势和活动下的界面压力显著相关，相关系数r为0.84。这意味着束带越紧，矫形器垫施加的压力越大，进而可能产生更有效的矫正效果。然而，Loukos等人和van den Hout等人的研究却发现垫压力与矫正效果之间并无显著相关性，这与“更大的控制力能带来更多矫正”的传统观点相矛盾。因此作者认为，矫正效果不仅取决于控制力的大小，还与弯型、脊柱柔韧性、佩戴依从性、骨骼成熟度等多种因素有关，未来需要进一步研究力值与矫正效果之间的关系。
本文的主要结论是：脊柱矫形器束带张力的参考范围为26.8 N至60.4 N，平均值为42.5 N；胸椎垫界面压力的中位数为8.75 kPa，胸腰段/腰椎垫压力的中位数为7.11 kPa。对于不同年龄段和弯型，建议的力值略有不同。矫形师可以根据这些参考值来调整束带张力和垫压力，在保证矫正效果的同时兼顾患者舒适度和依从性。
该综述的亮点在于，首次系统整合了脊柱矫形器控制力的测量数据，给出了可供参考的力值范围，为临床矫形器设计和调整提供了定量依据。此外，该研究还分析了不同矫形器类型、年龄组和弯型对压力的影响，并指出束带张力与界面压力之间的相关性，为未来的矫形器智能化和个性化设计提供了方向。研究还提出了一些值得关注的问题，例如矫形器材料的蠕变效应对束带张力的影响、日常活动中束带张力的变化以及患者依从性与力的平衡等，这些都是未来研究的重要方向。总体而言，该综述为青少年特发性脊柱侧凸矫形器治疗的生物力学研究和临床实践提供了有价值的参考。