综述：横向电表面刺激（LESS）的兴衰：基于SRS档案的视角

《Spine Deformity》：The rise and fall of lateral electrical surface stimulation (LESS) through the lens of SRS archives

　　

目的：横向电表面刺激（LESS），商品名称为ScoliTron?，于20世纪70年代末作为青少年特发性脊柱侧弯支具治疗的非侵入性替代方案出现。早期临床报告引发了相当大的热情和采用，但该技术最终被放弃。本研究通过结合脊柱侧弯研究学会（SRS）档案和已发表文献的综合分析，考察了LESS的兴衰，旨在理解影响脊柱侧弯护理中创新采纳、评估和放弃的因素。方法：采用结构化历史回顾，使用脊柱侧弯研究学会（SRS）的档案材料，包括会议摘要、视听记录和通信。档案数据由两名研究人员独立筛选和提取。同时，根据PRISMA指南，使用PubMed和Ovid MEDLINE进行针对性文献回顾，由两名研究人员独立筛选和全文评估。结果：档案回顾识别了24篇与LESS相关的SRS摘要。文献检索识别了50条记录，其中26篇进行了全文审查，12篇符合纳入标准。早期报告提示在选定的患者中实现短期曲线稳定，导致临床采用增加。然而，具有更长随访期的大型研究显示结果不一致，包括骨骼未成熟患者的持续进展、依从性变异、设备相关并发症和高失败率。比较研究一致显示结果劣于支具或最多与支具相当，无令人信服的证据表明LESS改变了脊柱侧弯的自然史。档案材料进一步揭示了在已发表文献中未完全捕捉到的不断演变的专业观点和担忧。结论：LESS的历史说明了有前景的创新如何在获得足够证据支持其长期有效性之前就获得广泛接受。SRS档案为理解塑造该技术采纳和最终放弃的科学、临床和文化因素提供了独特视角。超越LESS的故事，本分析强调了历史档案在理解脊柱侧弯护理演变和指导未来创新中的价值。

**引言**
横向电表面刺激（lateral electrical surface stimulation, LESS），商品名称为ScoliTron?，于20世纪70年代末作为青少年特发性脊柱侧弯（adolescent idiopathic scoliosis, AIS）支具治疗的非侵入性替代方案出现。LESS基于不对称肌肉激活可产生脊柱矫正力并影响曲线进展的假设而开发。Axelgaard及其同事的早期实验工作研究了猫模型中电刺激的 biomechanical effects：内侧电极放置（距棘突约3 cm）产生约15°的脊柱弯曲，而外侧放置（沿腋中线）产生高达35°的更大弯曲，这些差异归因于机械杠杆作用和脊柱柔韧性。基于这些发现，研究人员开始考虑是否可将横向电刺激治疗性地应用于减少而非诱导脊柱侧弯畸形。随后的实验和早期临床研究优化了治疗性电极放置和刺激参数，采用恒流脉冲（约30脉冲/秒，脉冲宽度200微秒），电极放置由可见肌肉收缩和影像学变化指导。早期临床报告提示LESS可在选定患者中产生短期曲线稳定或改善，引发广泛热情并导致更广泛的临床采用和多中心研究。ScoliTron?设备的开发将这些实验和早期临床发现转化为实用治疗模式，旨在夜间睡眠期间长时间使用以提供持续横向肌肉刺激，影响脊柱生长和曲线进展。然而，随着临床经验扩大和更大患者队列的更长随访研究，结果变得日益不一致，显示高失败率、骨骼未成熟患者的持续进展，且无令人信服的证据表明LESS改变了脊柱侧弯的自然史。脊柱侧弯研究学会（Scoliosis Research Society, SRS）档案为检查LESS的兴起、高峰和随后的衰落提供了独特机会，通过捕捉实验工作、早期临床经验和不断演变的专业观点，这些在已发表文献中并不总是完全呈现。通过结合档案材料和已发表研究，本研究考察了影响LESS轨迹的临床、科学和文化因素，特别关注其最初采纳和最终放弃的原因。LESS的历史作为早期热情中的承诺与陷阱的案例研究，强调了批判性评估、长期证据和历史意识在指导脊柱护理未来创新中的重要性。

**材料与方法**
本研究设计为结构化历史回顾结合PRISMA指导的文献回顾，以检查横向电表面刺激（LESS）的发展、临床评估和最终衰落。
**档案分析**：对脊柱侧弯研究学会（SRS）的档案材料进行全面回顾，包括年会摘要、会议程序、演讲视听记录、内部通信以及保存在堪萨斯大学医学中心SRS档案中的其他历史文件。还审查了主要贡献者（包括John Carlisle Brown博士和Behrooz Akbarnia博士）的个人收藏，以深入了解技术开发、临床推理和采纳。相关档案摘要由两名研究人员独立识别和审查，提取结构化数据，包括标题、研究机构地点、研究设计、患者人群、方法、主要结果和关键结论或经验教训，差异通过共识解决。提取的数据汇编成结构化框架，以便跨研究比较，并按时序和主题分析以识别LESS开发、临床采纳和随后衰落的模式。
**文献回顾**：为补充档案分析，根据PRISMA指南进行针对性文献回顾，使用PubMed和Ovid MEDLINE，检索词组合包括“lateral electrical surface stimulation”、“LESS”、“ScoliTron”、“electrical stimulation”和“adolescent idiopathic scoliosis”。所有识别记录导入Covidence系统评价软件，由两名研究人员独立进行筛选和选择。去除重复后，对标题和摘要进行相关性筛选，然后评估全文以确定资格。纳入标准：评估LESS用于AIS患者并报告与曲线进展、治疗效果或患者依从性相关的临床结局的研究。排除标准：涉及动物模型、非特发性脊柱侧弯人群、纯机制实验或无临床结局的描述性设备报告的研究。差异通过讨论和共识解决。从纳入研究中提取结构化数据，包括研究设计、患者人群、曲线幅度、治疗方案、随访时间和报告结局。
**数据合成**：档案分析和文献回顾的发现采用主题历史方法合成，将LESS研究的时序发展与环境临床证据相结合，从而重建LESS的生命周期，从早期实验开发和临床采纳到后续评估和最终放弃，同时将该技术置于非手术脊柱侧弯管理创新的更广泛背景下。

**结果**
**研究识别**：根据PRISMA指南，系统回顾了SRS档案材料，识别出24篇与LESS相关的摘要演讲，由两名研究人员独立审查并提取结构化数据。同时，通过PubMed和Ovid MEDLINE检索识别出50条记录，经两名独立研究人员筛选后，26篇进行全文审查，其中12篇符合纳入标准。
**ScoliTron?概述**：ScoliTron?是一种便携式电子刺激器，设计用于对脊柱侧弯实施横向电表面刺激（LESS）治疗。系统通过可移除皮肤电极对躯干侧方肌肉施加电刺激，产生脊柱矫正力。该设备基于早期康复神经肌肉电刺激技术开发，旨在作为非侵入性、家庭使用的支具或手术替代方案。刺激器产生矩形恒流脉冲串，脉冲宽度200微秒，频率25脉冲/秒，脉冲为单相但电容耦合以防止电极极化和减少皮肤刺激。电流幅度通常在60至80 mA之间，取决于患者皮下脂肪厚度。刺激周期模拟自愿肌肉收缩：电流在1.5秒内升至预设幅度，维持收缩6秒，在0.8秒内降至零，随后是6秒的放松期，平衡矫正力应用与避免肌肉疲劳。临床使用中，设备通常夜间佩戴8小时，每天提供约4小时主动刺激，不干扰日常活动。ScoliTron?最初由Rancho Los Amigos康复工程中心（Downey, CA）与Neuromedics, Inc.（Clute, TX）合作开发。单通道单元包括医生和患者控制设置、可充电电池、手动和自动刺激模式，以及内置小时计（记录高于40 mA的刺激以监测治疗依从性）。双通道版本可用于双弯患者。电刺激通过碳-橡胶电极施加，使用导电界面材料（包括卡拉雅垫、聚合物垫、凝胶垫和导电凝胶），有时用医用胶带固定以最小化皮肤刺激并保持电极接触。这些功能使长时间家庭肌肉刺激成为可能，旨在对生长中的脊柱施加矫正力。
**LESS研究和临床采纳的时序演变**：SRS档案演讲分析显示LESS发展的清晰轨迹，特征为早期热情、快速临床采纳和最终衰落。早期研究确立了针对侧方而非椎旁肌群的生物力学原理。1977年，Axelgaard等人证明侧方躯干肌肉刺激产生的脊柱弯曲大于椎旁刺激，为LESS的治疗应用奠定了基础。这些发现得到早期实验和临床工作的支持，表明躯干肌群的周期性收缩可产生跨脊柱的矫正力并可能影响曲线进展。交替刺激侧方肌群的概念进一步提示产生持续矫正力的机制，促进了临床兴趣的增长。初始临床研究报告了令人鼓舞的结果：1979年，Axelgaard等人评估33例患者，在3个月时显示5例患者曲线改善，21例稳定；1981年一项涉及107例患者的研究报告大多数病例稳定或改善，依从性高且皮肤并发症极少。这些早期发现表明LESS可提供非侵入性、夜间支具替代方案，导致广泛采用和多中心临床研究。
**临床结局和治疗效果**：在档案摘要和已发表研究中，早期研究一致提示LESS可在选定患者中产生短期曲线稳定或适度改善，这些结果最常见于较小曲线和有利生物力学特征的患者，刺激通常在夜间使用电极置于曲线凸侧。除生物力学效应外，研究还评估了患者耐受性和心理社会结局：Kahanovitz等人报告电刺激治疗患者比支具治疗患者表现出更少的负面心理社会反应。依从性研究进一步提示夜间刺激方案通常耐受良好，但依从性仍存在变异。然而，随着更大队列的研究和更长随访时间，结果变得日益不一致。1982年，Bradford等人报告在曲线小于30°的患者中82%稳定或改善，但曲线大于30°的患者中72%进展。同样，Brown等人的多中心研究显示适度稳定，但强调高脱落率和依从性问题。20世纪80年代中期，数项额外临床研究评估了电刺激治疗的效果，Sullivan和Bylund等人的研究报告了可变临床结局，一些患者显示曲线进展稳定，而另一些患者尽管治疗仍持续进展，强调了患者选择、曲线幅度和骨骼成熟度在决定治疗成功中的重要性。进一步研究揭示了显著局限性：Sullivan等人报告高治疗失败率，尤其在快速生长期的骨骼未成熟患者中，设备故障和不可靠的依从性监测导致不良结局。聚焦于高风险进展患者（包括使用Lonstein和Carlson标准分析）的研究也显示类似不利结果，无令人信服的证据表明LESS改变了疾病进展。比较研究一致显示结果劣于或最多与支具相当。Durham等人进行的比较研究将表面电刺激与支具治疗在AIS儿童中比较，发现支具在预防曲线进展方面更有效，导致许多临床医生倾向于支具治疗。Davis等人报告仅在高度选择的有柔性曲线的患者中结果相当，而更广泛人群的成功率显著较低。Rowe等人记录了高脱落率和设备相关失败，许多患者转为支具治疗。O'Donnell和Moskowitz等人的后续研究报告长期失败率超过50%，且支具治疗结果持续更优。这些发现得到后期分析的支持，证实即使在依从患者中，LESS也未显著改变长期曲线进展。荟萃分析证据强化了这些结论：Rowe等人证明电刺激相比支具治疗的益处有限，支具在预防曲线进展方面始终显示更优效果。
**导致治疗失败的因素**：在档案和已发表研究中，数项因素一致导致LESS效果有限，包括在大曲线或显著生长潜力患者中的疗效降低、患者对夜间治疗方案依从性变异，以及刺激设备的技术限制。设备相关问题（包括故障和不可靠的依从性监测）被频繁报告并导致治疗中断。此外，与长时间电极使用相关的皮肤刺激和不适影响患者耐受性。尽管后期实验研究表明电刺激可影响肌肉形态和神经肌肉功能，但这些发现的临床相关性仍不明确。

**讨论**
本研究整合SRS档案材料与已发表文献，重建了横向电表面刺激（LESS）的完整轨迹，从早期开发和广泛临床采纳到最终放弃。在两个数据源中，出现一致模式：早期热情由有前景的短期发现驱动，但在更大队列和更长随访中未能持续，LESS最终未能证明持久的临床有效性。本分析的一个核心发现是LESS未改变青少年特发性脊柱侧弯的自然史。尽管早期研究提示在选定患者中短期曲线稳定，但后续研究一致显示进展率与未经治疗或支具治疗人群相当或更差。这一差异突显了LESS潜在概念模型的关键局限性。从生物力学角度来看，LESS的失败可归因于其无法产生足够和持续的矫正力以有意义地影响脊柱生长。脊柱侧弯是一种复杂的三维畸形，涉及侧向弯曲、椎体旋转和矢状面异常。表面电刺激主要激活浅表躯干肌肉，在纠正这些结构成分方面固有受限。尽管刺激可能短暂改变肌肉激活模式，但产生的力的大小和持续时间不太可能克服驱动曲线进展的生物力学力，尤其在快速骨骼生长期。除生物力学局限性外，LESS背后的生物学假设过于简单化：脊柱侧弯进展主要由肌肉不平衡驱动的假设未考虑该疾病的多因素性质，包括不对称椎体生长、遗传因素和神经肌肉控制机制。因此，仅针对肌肉活动的干预不足以改变畸形的结构进展。早期有利结果可能反映了短期生物力学效应、低风险患者的选择和有限的随访时间，而非真正的疾病改变。比较研究进一步强化了这些结论：在多项研究中，支具治疗在预防曲线进展方面始终显示更优效果。与电刺激不同，支具应用持续外力和力直接作用于脊柱对齐和生长调节。这些发现与现代治疗范式一致，其中非手术和手术策略均旨在解决脊柱侧弯的结构和生长相关成分。当代方法，包括先进的三维支具技术和生长调节手术（如椎体栓系术），反映了对疾病过程及其生物力学驱动因素的更全面理解。本研究的一个重要贡献是展示了档案研究如何补充传统文献回顾。已发表的手稿通常仅代表围绕新技术的科学对话的一部分。SRS档案保留了初步报告、不断演变的临床经验、辩论和观察，这些可能从未正式发表。就LESS而言，这些材料揭示了热情如何发展，担忧如何出现，以及专业观点如何在证据积累过程中逐渐转变。这种更广泛的视角提供了比仅靠已发表研究更完整的创新生命周期理解。本研究存在若干局限性。档案分析严重依赖会议摘要和历史材料，这些通常提供的方法学细节少于同行评审出版物。研究之间在患者选择、曲线幅度、治疗方案和结局指标方面存在显著异质性，限制了直接比较。发表偏倚和报告偏倚也可能影响档案和已发表记录，尤其在采纳早期阶段，此时阳性结果更可能被传播。此外，本分析的回顾性和描述性性质排除了超出可用数据的定量合成。尽管如此，档案和已发表证据的整合提供了独特的纵向视角，单靠任何一个来源都无法实现。LESS的故事超越了单一治疗模式的评估，它是创新、证据生成、临床采纳和最终重新评估之间复杂关系的案例研究。随着脊柱外科新技术的不断出现，LESS的经验教训仍然高度相关：有前景的概念需要严格验证、长期随访和跨机构的可重复性，然后才能广泛接受。此类历史分析有助于在未来的创新经历类似的热情、评估和优化循环时提供视角和背景。

**结论**
LESS的兴衰不仅仅代表一种最终未能实现其预期目标的治疗的故事。它提供了一个有价值的案例研究，说明医学创新如何出现、获得接受，并在更高质量证据可用时被重新评估。对LESS的早期热情由有前景的初步结果和作为支具非侵入性替代方案的吸引力驱动。然而，更大规模和更长随访的研究表明，该技术未能可靠地改变青少年特发性脊柱侧弯的自然史，最终无法证明广泛临床使用的合理性。同样重要的是，本研究强调了历史档案在理解临床实践演变中的价值。SRS档案保留了超越已发表文献的观察、科学演讲、讨论和观点，有助于重建LESS从创新、采纳到衰落和放弃的完整轨迹。随着脊柱外科的不断发展，这些经验教训仍然相关。有意义的创新不仅需要创造力和技术进步，还需要严格的研究设计、深思熟虑的患者选择、可重复性和长期证据。历史，当被批判性地审视时，仍然是指导未来患者护理的最强大工具之一。