研究目的:近年来,我国青少年特发性脊柱侧凸的患病率呈明显上升趋势,2021年11月国家卫生健康委员会发布了《儿童青少年脊柱弯曲异常防控技术指南》,指出脊柱弯曲异常已成为继肥胖和近视之后,威胁儿童青少年健康的重要问题之一。本文通过对脊柱侧凸患病的生物力学因素进行分析,旨在从生物力学角度对脊柱侧凸的预防及治疗提供参考依据。研究方法:通过文献资料法,以”青少年特发性脊柱侧凸”、”病因学”、”生物力学”为关键词在中国知网、PubMed及WEB OF SCIENCE上进行检索,将所有文献导入Endnote软件进行筛选分析,最终纳入25篇相关文献。通过了解青少年特发性脊柱侧凸病因的前沿知识,为本文提供详实的文献支持。研究结果:通过对相关文献进行检索分析,青少年特发性脊柱侧凸患病的生物力学因素主要包括以下几个方面:(1)脊柱自身机械性能。包括人类在内的所有的脊椎动物,脊柱均受到来自轴向及侧向的剪切载荷。而人类完全直立的行走方式,使上半身的重心落于骨盆的正上方,腹向剪切力减小,如果椎体后倾,腹向剪切力进一步减小,甚至可能变成负值的背向力。虽然关节突关节在提供脊柱旋转稳定性和抵消腹向剪切载荷方面发挥重要作用,但是由于其解剖结构及脊柱后部肌肉韧带的位置,椎体不能很好的抵抗背向剪切载荷从而出现旋转,而这种现象仅存在于人类脊柱中。因此人类独特的完全直立的脊柱结构决定了其本质上就是一个旋转不稳定结构,并且这种直立的脊柱姿势在其致病过程中起着决定性作用。(2)脊柱前路相对过度生长。前侧椎体生长过快使脊柱出现前凸畸形,椎体进行性前移,在相对前凸达到一定程度时,椎体前后方软组织和骨结构等将不可避免地对其进行限制,迫使前路椎体旋转,最终形成脊柱侧凸。这种差异性生长是前后路高度的联合变化,是二者之间的生长比例发生改变,而不是与后路生长相比,前路的绝对生长幅度更大。此现象与不同的成骨方式有关,椎体以软骨内成骨的方式向周围骨化,生长较快,而椎弓根膜内成骨的生长较为缓慢,这种不耦合的成骨方式导致脊柱前路相对过度生长。(3)脊柱脊髓发育不匹配。由于椎管随椎弓根和椎体的生长而增大,自出生至5岁时增长迅速,5-10岁生长缓慢。椎体的纵向生长源自于上、下软骨内骨骺,女孩在11至13岁时脊柱到达最终高度,男孩则在14至16岁时脊柱达到最终高度。与其他椎体结构的持续生长相比,椎管达到最终RSL3临床试验尺寸的时间相对较早。这种早期脊柱脊髓发育不匹配可能使后方的脊柱结构受到栓系,较短的脊髓导致神经-骨生长不耦合,造成脊柱后方结构发育缓慢,这是脊柱侧凸形成的一个重要原因。(4)椎体或椎间盘的楔形变。根据HueterVolkmann原理,脊柱处于应力集中位置时,骨的生长就会受到抑制;当压力消失时,骨的生长就会恢复。侧凸患者的椎间盘存在由凹向凸的应力梯度,范围是-0.5～1.065MPa,平均应力变化0.38MPa。这种长时间对生长中的脊柱施加不对称的压力,可能会影响脊柱的轴向生长,压力较小的部位,椎体和椎间盘生长得更快,压力增加时生长缓慢,从而导致差异性生长,出现椎体或椎间盘的楔形变,继而形成脊柱侧凸,因此椎间盘内压力的改变被认为是脊柱侧凸的驱动因素。(5)椎旁肌的不对称分布。通过对脊柱侧凸患者进行肌肉活检显示,凸侧Ⅰ型肌纤维的数量约为凹侧的1.6倍,肌电图显示凸侧运动单位电位振幅比凹侧高1.4倍。正常人脊柱两侧肌纤维的数量大致相同,Ⅰ型肌纤维大约占50%以上,而患者凸侧肌纤维的数量明显高于凹侧,并伴有肌纤维萎缩。在肌肉力量减弱的情况下,脊柱无法保持平衡稳定,导致直立姿势和运动控制的不协调,从而加快了脊柱侧凸的发生。(6)脊柱与躯干其他部位之间的生物力学。当矢状面发生改变时,在背部肌肉韧带的作用下,脊柱就会趋向于侧屈和轴向旋转,方向与脏器的不对称分布、左右利手、心脏和主动脉的位置及重力因素有关。假设右利手使右外侧背部肌肉更强壮,内侧背部肌肉无法抵消,导致右侧凸出,但也有学者对惯用手提出质疑。其他因素包括高低肩、骨盆侧倾、长短腿、扁平足等,这种异常的体态使脊柱处于不平衡状态,脊柱发生代偿性改变,若长期无法得到矫正,则会进行性加重,最终导致失代偿的脊柱侧凸。研究结论:人类脊柱独特的完全直立的姿势在脊柱侧凸的患病中起着决定性作用,脊柱前路相对过快生长、脊柱脊髓发育不匹配、椎体或椎间盘的楔形变、椎旁肌的不对称分布以及脊柱与躯干其他部位之间的生物力学因素也与脊柱侧凸的患病有关。运动训练可以增强患者弱侧肌肉的肌力及伸展性,实Medical college students现脊柱两侧的应力平衡,从而改善侧凸畸MK-4827配制形。未来的支具治疗可基于三维扫描技术和3D打印技术构建更为精确的个体化脊柱生物力学模型,通过减材处理以优化结构,利用生物力学原理分析不同矫形力的矫正效果,对凸侧加压以抑制脊柱生长,弱侧施加牵引力促进其生长,改变脊柱不对称的负荷分布,从而矫正侧凸。此外,及早发现并纠正患者的不良姿势,使脊柱处于平衡稳定状态,对于预防和延缓脊柱侧凸的发生发展具有重要意义。