青少年特发性脊柱侧凸非手术治疗新突破:施罗特疗法结合机器学习的临床与经济学效益研究

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:Journal of Orthopaedic Surgery and Research 2.8

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  为探讨青少年特发性脊柱侧凸(AIS)非手术治疗的有效性,研究人员开展施罗特疗法临床与成本效益研究。基于 128 例患者数据,发现该疗法可显著降低 Cobb 角、改善疼痛(p<0.001),机器学习(ML)和主动学习(AL)提升预测效率,为 AIS 管理提供新依据。

  脊柱是人体的 “顶梁柱”,但青少年特发性脊柱侧凸(Adolescent Idiopathic Scoliosis, AIS)却如同潜伏在成长路上的 “隐形杀手”,困扰着全球 2%-3% 的青少年。这种以脊柱三维畸形为特征的疾病,不仅会导致外观异常、慢性疼痛,还可能影响心肺功能和心理健康。目前,轻度 AIS 常采用支具治疗,而严重病例(Cobb 角 > 40-50°)则需手术,但手术不仅费用高昂(约 3.1 万美元),还存在感染、脊柱僵硬等风险。因此,寻找安全、有效且经济的非手术治疗方案,成为骨科领域的重要课题。
在这样的背景下,土耳其科贾埃利大学(Kocaeli University)的研究团队开展了一项具有创新性的研究,相关成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》。该研究首次将施罗特疗法(Schroth Therapy)与机器学习(Machine Learning, ML)、主动学习(Active Learning, AL)技术相结合,系统评估了其在 AIS 治疗中的临床效果与经济学价值,为破解 AIS 治疗难题提供了新方向。

研究方法与技术路线


研究回顾性分析了 2020-2023 年某三级公立医院收治的 128 例 AIS 患者数据,患者接受施罗特疗法的时长为 3-36 个月(中位 11 个月)。研究通过以下关键技术展开:

  • 临床评估:采用 Cobb 角测量脊柱畸形程度,视觉模拟评分法(Visual Analogue Scale, VAS)评估疼痛,SRS22r 问卷评估功能状态。
  • 经济学分析:基于医院收费记录计算直接医疗成本,通过增量成本效果比(Incremental Cost-Effectiveness Ratio, ICER)和质量调整生命年(Quality-Adjusted Life Years, QALYs)评估成本效益。
  • 机器学习建模:运用随机森林(Random Forest)回归模型预测治疗效果,通过主动学习策略优化数据标注效率,减少人工标注成本。

研究结果:疗效、预测与经济学三重突破


1. 施罗特疗法显著改善临床指标


治疗后,患者 Cobb 角平均减少 6.8°(SD=3.1°),疼痛评分(VAS)和功能评分(SRS22r)均显著改善(p<0.001)。值得注意的是,青少年(10-17 岁)的 Cobb 角改善幅度最大(-5.8°),而 70 岁以上患者改善有限,提示早期干预的重要性。

2. 机器学习揭示关键预测因子


传统回归分析显示治疗时长对疗效无显著影响(p>0.1),但随机森林模型将其列为 Cobb 角改善和疼痛缓解的主要预测因子之一。模型在疼痛预测中表现优异,平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)为 0.84,均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)为 1.06。主动学习通过 5 轮迭代,将分类准确率从 65% 提升至 85%,证明其在数据稀缺的临床场景中能有效提升模型效率。

3. 经济学效益优于传统疗法


施罗特疗法的 ICER 为每改善 1°Cobb 角花费 1730 美元,显著低于支具(1571.43 美元 /°)和手术(2583.33 美元 /°)。以 QALYs 计算,每位患者平均获得 0.03 的 QALY 增益,增量成本效用比(Incremental Cost-Utility Ratio, ICUR)为 50,000 美元 / QALY,处于医疗干预可接受的成本阈值内(50,000-100,000 美元 / QALY)。

研究结论与未来启示


这项研究证实,施罗特疗法结合 ML/AL 技术是 AIS 管理中兼具临床效果与经济可持续性的方案。机器学习成功识别出传统方法忽略的治疗时长等关键因子,为个性化治疗方案设计提供了数据支撑;主动学习则通过智能标注策略,降低了临床数据处理的时间与成本。

尽管研究存在回顾性设计导致的选择偏倚、随访时间较短(最长 36 个月)等局限,但其创新性地将数字化技术融入传统康复疗法,为骨科领域的精准医疗实践开辟了新路径。未来,若能通过随机对照试验(RCT)和更长时间的随访验证疗效,施罗特疗法有望成为 AIS 非手术治疗的核心方案之一,助力优化全球青少年脊柱健康管理。

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