Sophie Allison在Rady儿童医院接受了成功的脊柱融合手术，她拿着x光扫描图，展示了她治疗前后的脊柱。资料来源:雷迪儿童医院
当雷迪儿童医院脊柱侧弯和脊柱畸形主任迈克尔·凯利被要求解释这种扭曲脊柱的疾病对青少年和成年人的影响有何不同时，他举了一个直截了当的例子。
他说:“没有多少成年人会问他们在手术后是否还能再坐过山车。”“对于成年人来说，脊柱手术主要是为了消除疼痛。对孩子来说，这并不总是关于疼痛，这是一个可能伴随他们一生的问题。”
脊柱侧弯的s型曲线特征在青春期前的生长高峰期最为常见。大多数脊柱侧弯病例被归类为特发性-它们似乎凭空出现，没有潜在的脊柱或神经肌肉原因。由于这些原因，Rady儿童医院的脊柱中心等儿科研究中心正在成为治疗和了解脊柱疾病的重要力量。
凯利回忆说:“在我来到雷迪儿童医院之前，我被各种各样的人吸引着。”凯利在圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)完成了两项脊柱奖学金后加入了雷迪儿童医院。“从研究的角度来看，能够专注于儿童而不是不同的患者组合是有益的。有机会和Rady儿童医院的首席外科医生Peter Newton一起工作，他在这个领域做出了很大的贡献，他有很强的直觉和情商，这是一个我不能错过的机会。”
随着凯利的加入，雷迪儿童脊柱中心正在寻求以患者为中心的创新记录。但该中心也旨在提高对脊柱侧弯的基本认识。在与基因组专家的合作下，该团队正在研究这种疾病发展背后的遗传基础，以及可能指导患者从矫正手术中恢复的免疫因素。
恢复平衡
牛顿在Rady儿童医院开创了数据驱动技术，改善脊柱侧弯治疗超过25年。他指出，在严重弯曲病例中最常见的方法是进行脊柱融合术，这是一种借助骨移植和植入物(如棒和螺钉)将扭曲的椎骨转化为坚固的骨头块的手术。
牛顿说:“我们在利用融合技术矫正脊柱侧凸方面已经很出色了，但这在很大程度上依赖于外科医生对三维畸形的理解。”“执行这些具有技术挑战性的手术需要经验，从迈克·凯利作为外科医生和研究人员的表现来看，他是我想要加入我们团队的人。”
Kelly有150多篇关于脊柱手术的同行评议文章，他的研究重点是分类和解释围绕脊柱手术的生物力学问题——例如，确定融合如何协调不同解剖平面和骨盆骨之间的相互作用，在恢复平衡感方面发挥关键作用。
“我们把金属放进去，把这些骨头‘粘’在一起，让它们能够移动;这是我们能做的生物学上最不正常的事情之一，”凯利说。“如果你融合了肩膀，融合了肘部——每个骨科医生都知道该把骨头固定在什么角度，即使这种情况非常罕见。但很少有外科医生考虑在精确的三维空间中，脊椎骨应该融合在哪里，而这种手术每年要做数千次。”
控制脊柱侧弯
在椎体栓系术中，可弯曲的脊髓沿着脊柱一侧植入，以纠正脊柱侧凸，而无需脊柱融合术。资料来源:雷迪儿童医院
另一方面，牛顿以发展脊柱生长栓系手术而闻名，这是一种无需借助骨融合就能矫正脊柱的创新策略。在这一过程中，柔性聚乙烯绳沿脊柱一侧不对称植入以影响生长，最终随着患者的生长使脊柱变直。
他说:“在这个领域做了二十多年的研究后，我们已经超越了动物研究和基础科学，进入了患者植入这些植入物后的临床情况。”“我们如何适当地调节增长?有哪些因素可以预测这样的行动是否成功?”
通过创新技术，如骨科成像仪，可以在患者直立时捕捉脊柱的双平面全身x光，牛顿和他的团队跟踪了系绳椎体在两到三年的生长过程中的三维形状。例如，如果他们发现了梯形的脊椎骨，他们可以利用系带的张力让短的一侧赶上生长，直到更健康的矩形骨骼在x射线中再次出现。
牛顿强调，拴系方法的成功取决于找到有足够能力调节生长的病人。他说:“目前，我们找到完美患者的能力充其量只能算是有限的。”“如果你在生长井喷之后太晚地拴上绳子，就不会发生什么。即便如此，你最初对脊髓的矫正程度，随着时间的推移你需要多少额外的压力——这取决于患者曲线的大小和剩余的生长。
“我们在系绳方面取得了一些惊人的成果。然而，有些情况下，它的效果并不像我们预测的那样好，我们估计多达25%的患者可能会在五年内接受后路脊柱融合术。75%的人保持了脊椎的灵活性，避免了脊柱融合术。但对于接受两次手术而不是一次手术的患者，我们必须更好地做出预测。”
隐藏在基因中
牛顿和他的团队利用脊柱手术留下的骨头和肌肉碎片，与Rady儿童基因组医学研究所的同事合作，发现可能指示脊柱侧弯的遗传标记。目前，他支持这样一种理论，即特发性脊柱侧弯患者控制骨骼生长的机制不同步，形成弯曲和扭转以适应额外的脊柱长度。
牛顿解释说:“一旦脊柱稍微向一侧旋转，脊椎就不在正常承重的区域，它就开始了一个不对称生长的循环，椎体形状楔形，变得越来越糟糕。”“通过绳系，我们可以扭转这个循环;这就是为什么它是如此优雅的解决方案。”
随着对脊柱侧弯遗传基础知识的不断扩展，Kelly预计Rady儿童医院将继续专注于以患者为中心的创新。他在确定风险和跟踪报告结果的数据分析技术方面已经有经验，他计划解决两个关键问题:使用免疫学来提高患者的自我愈合，以及扩展人工智能算法来指导外科医生。
凯利说:“如果我们能设计出一种人工智能系统，可以分析这些畸形并设计手术，这样无论你在圣地亚哥、爱达荷州还是突尼斯，都能得到同样的治疗，这就是我们所需要的。”“这是脊柱手术的民主化，这将使我们的患者的治疗和结果更好。”