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为探究 3D 打印支具相较于传统支具对脊柱侧弯患者活动能力和步态的影响，研究人员对 10 名青少年特发性脊柱侧弯（AIS）或成骨不全症（OI）患者开展研究。结果显示，两种支具效果相似，但都限制了躯干活动范围。该研究为支具选择提供参考127。
在医学领域，脊柱侧弯是一种令人头疼的疾病。它是一种三维脊柱畸形，表现为脊柱在额状面出现异常偏离，同时常伴有矢状面的变化，多由椎骨的侧方弯曲和旋转引起。青少年特发性脊柱侧弯（AIS）最为常见，在青少年中的发病率为 1 - 4%，且女性居多，其发病原因至今仍是个谜。除了 AIS，像成骨不全症（OI）这种遗传性骨发育异常疾病，也会导致患者出现脊柱侧弯，这是因为 OI 患者的骨头脆弱、密度低，容易发生畸形，脊柱侧弯就成了常见的继发问题。
目前，脊柱矫形器（支具）是治疗脊柱侧弯，尤其是 AIS 和 OI 患者的常用保守方法。它能为脊柱提供结构支撑，限制脊柱弯曲的发展，直至骨骼发育成熟。传统的热成型支具虽然具有较高的贴合度和定制性，但制作过程耗时久，还不够环保。而新兴的 3D 打印技术则有望解决这些问题，它能根据患者的躯干 3D 扫描数据和 CAD 建模，制作出个性化的支具，不仅节省材料，生产时间也更短。然而，3D 打印支具在临床应用中仍存在一些争议，比如它对患者活动能力和步态的影响尚不明确。以往研究中，不同学者对支具影响步态的结论各不相同，有的认为支具会降低行走速度、增加步长，有的则得出相反结论。因此，开展一项直接比较 3D 打印支具和传统支具对 AIS 和 OI 患者活动能力和步态影响的研究迫在眉睫。
来自意大利 I.R.C.C.S. “E.Medea” 科学研究所和米兰理工大学的研究人员承担了这项研究任务。他们的研究成果发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》上，为该领域带来了新的认知。
在研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，招募了 10 名未成年患者，其中 8 名 AIS 患者，2 名 OI 患者。这些患者都有至少 1 年佩戴传统热成型支具的经历。接着，让患者在不佩戴支具、佩戴传统支具和佩戴 3D 打印支具这三种情况下，以自然舒适的速度进行定时起立行走测试（Timed-Up and Go，TUG），并使用 9 轴惯性测量单元（IMU）的可穿戴设备 G-Walk 记录患者的运动学数据。然后，对采集到的数据进行滤波处理，去除漂移和噪声，再利用特定算法将 TUG 测试过程分为站立、行走、转身等不同阶段，计算各个阶段的相关指标。最后，通过 Friedman 检验和 Bonferroni 校正后的事后分析，评估不同条件下各指标的差异。
研究结果如下：
- 活动能力：在传统支具和 3D 打印支具两种条件下，各项 TUG 指标均未发现统计学显著差异。这表明 3D 打印脊柱矫形器在活动能力方面的效果与传统支具相似。然而，与不佩戴支具相比，3D 打印支具下的站立伸展幅度和站立最大前后加速度显著降低；传统支具和 3D 打印支具条件下的站立屈曲幅度和坐下伸展幅度都明显低于不佩戴支具的情况。这说明两种支具都会限制患者上半身尤其是躯干的运动范围34。
- 步态：在行走节奏（Walk Cadence）方面，不同条件下未发现显著差异；在行走速度（Walk Velocity）上，与以往研究的争议不同，此次研究中未佩戴支具和佩戴支具的条件之间也没有显著差异。总体而言，在 TUG 测试中，未发现与步态相关的 TUG 指标在三种实验条件下存在显著差异，这意味着至少在 TUG 测试期间，佩戴脊柱矫形器对步态没有明显影响56。
研究结论和讨论部分指出，这项初步研究意义重大。虽然样本量较小，存在一定局限性，但它首次评估了支具对 TUG 测试中站立和坐下阶段骨盆屈伸角幅度的影响。研究结果显示，3D 打印支具在活动能力和步态方面与传统支具效果相似，这为 3D 打印支具作为传统支具的可行替代方案提供了初步证据，也为后续进一步研究指明了方向。未来研究可扩大样本量，采用更全面的步态实验方案，如六分钟步行测试，深入探究支具对患者步态的影响，同时还应进一步研究 3D 打印支具的可接受性和人体工程学等方面，从而为脊柱侧弯患者提供更优质的治疗选择。
