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研究背景及目的青少年特发性脊柱侧凸(AIS)是最常见的一种脊柱侧凸畸形,严重时会对患者造成一系列的身心功能障碍。AIS的早期诊断可以为患者争取更多保守治疗的机会,减少手术几率。目前AIS的诊断与筛查主要还是依靠对患者外观对称性的体格检查和影像学检查,缺少用于AIS早期诊断和筛查的诊断标记物。代谢组学研究可以对多种样品的终末代谢产物进行非靶向性分析,为发现疾病相关诊断标记物提供了新的方法,因此本课题基础研究部分提出了AIS患者血清代谢组学研究,主要目的是发现AIS诊断相关标记物,并对AIS异常代谢机制进行初步探讨。恢复AIS患者躯干平衡是矫形手术的主要目的之一。胸腰段/腰段AIS是一类以胸腰弯/腰弯为主弯的脊柱畸形,大部分该类侧凸患者通过选择性胸腰弯/腰弯融合即可达到满意的矫形效果。选择性融合术后,大部分腰椎节段被融合,而大部分胸椎节段则被保留。因此,在冠状面平衡方面,我们对胸腰段/腰段AIS患者选择性融合术后,未融合节段在冠状面平衡重建中的作用进行了研究；在矢状面平衡方面,我们对发生于下胸段和胸腰段的近端交界性后凸危险因素进行了研究。方法(1) 首先对实验集30例AIS患者和31例对照患者的血清样品进行UPLC-Q-TOF/MS分析,经多元统计分析发现AIS血清差异表达代谢产物,并对其代谢通路进行分析。对差异表达代谢产物进行ROC分析,发现可用于AIS诊断的潜在生物标记物。再对验证集31例AIS患者和44例对照患者的血清样品进行UPLC-Q-TOF/MS分析,对实验集发现的潜在诊断标记物进行验证。最后,对AIS患者异常代谢通路上的关键酶进行检测。(2) 对于我院接受选择性后路融合的胸腰段/腰段AIS患者进行回顾性分析,患者随访时间最短为2年。观察随访过程中患者躯干偏倚(C7PL-CSVL)的变化；并对术后至末次随访时躯干偏移的变化值与未融合节段上胸弯、未融合节段下胸弯、融合节段角度、远端未融合节段角度以及骶骨倾斜角的变化值进行多元线性回归分析。(3) 对于我院接受选择性后路融合且上固定椎(UIV)位于T8以下的胸腰段/腰段AIS患者进行回顾性分析,患者随访时间最短为2年。观察随访过程中近端交界性后凸角(PJA)的变化。并对术后至末次随访时PJA的变化值与UIV位置、下固定锥(LIV)位置、融合节段长度、椎弓根螺钉的排列方式、术后腰前凸、手术前后腰前凸变化、术后矢状面轴向垂线(SVA)和手术前后SVA变化值进行多元线性回归分析。结果(1)对实验集进行血清UPLC-Q-TOF/MS分析共发现7种AIS相关的差异代谢产物,分别为PC(40:4) (1),2-Hexenoylcarnitine (2), beta-D-Glucopyranuronic acid (3), DG(38:9)(4), MG(20:3)(5), LysoPC(18:2) (6)和 LysoPC(16:0) (7),这些代谢产物涉及甘油磷脂代谢、甘油糖脂代谢和脂肪酸代谢等过程。ROC分析发现除LysoPC(18:2) (6):外,其余6种代谢产物均具有极高的曲线下面积(AUC),可作为AIS诊断潜在生物标记物。对验证集样品进行UPLC-Q-TOF/MS分析验证了该6种潜在诊断标记物在AIS患者中的差异表达。血清卵磷脂-胆固醇酰基转移酶(LCAT)的荧光酶联免疫吸附反应发现AIS患者中血清LCAT活性无明显变化(P=0.812)。激素敏感性脂肪酶(HSL)和甘油三脂酯酶(ATGL)的RT-PCR检测发现AIS患者脂肪组织中HSL和ATGL表达明显升高。(2) AIS术后冠状面平衡重建研究共纳入43例患者。患者术前和术后躯干偏倚分别为21.1mm和18.7mm,无统计学差异(P=0.205)；末次随访时躯干偏倚代偿至9mm,与术后相比明显好转(P<0.01)。回归分析发现仅“远端未融合节段角度变化”与术后躯干平衡的重建有关。根据患者术前主胸弯Cobb角大小进行亚组分析也发现仅“远端未融合节段角度变化”与术后躯干平衡的重建有关。而根据患者术前主胸弯柔韧性进行亚组分析发现在术前主胸弯柔韧性大于70%的患者中,近端未融合胸段和远端未融合腰段均参与到了冠状面平衡的重建中。(3) 在对AIS患者术后交界性后凸危险因素的研究中,共纳入41例患者。患者术后PJA平均为5.5。,而末次随访时增加至10.8。,差异有统计学意义(P<0.0001)。回归分析发现LIV位置、手术前后腰前凸变化和手术前后SVA变化为随访过程中PJA增加的危险因素。Pearson相关分析发现术后LIV倾斜角与PJA的变化显著相关。结论(1) AIS患者血清代谢组学研究共发现7种差异表达代谢产物,其中6种代谢产物可作为AIS的潜在诊断标记物。代谢通路分析发现AIS患者存在脂代谢的异常。脂肪组织HSL和ATGL表达升高进一步印证了这种异常代谢表现。我们推测AIS患者脂代谢的异常可能与神经内分泌系统的异常有关。(2) 胸腰段/腰段AIS患者选择性融合术后冠状面平衡的重建主要由远端未融合节段的改变来代偿。近端未融合节段在术后冠状面平衡重建中的作用主要与其柔韧性有关。(3)LIV位于L3或L3以上、术后腰前凸增加和术后矢状位负平衡加重是PJA增加的潜在危险因素。术后LIV倾斜角大于5。可作为术后PJA增加的预测指标。