腰椎退行性側(cè)凸患者椎旁肌的形態(tài)學(xué)改變

楊斌，鄭明輝，凌杜華，陳韋東，瞿東濱

1.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院脊柱骨科，廣州 510515；2.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院增城分院骨科，廣州 511300

腰椎退行性側(cè)凸是患者隨年齡的增長，腰椎退變后出現(xiàn)的脊柱側(cè)凸，并且既往無脊柱側(cè)凸病史，是因?yàn)楣趋莱墒旌蟀殡S脊柱退行性改變而發(fā)生的原發(fā)性脊柱側(cè)凸。其可能是由于椎間盤和脊柱小關(guān)節(jié)退變引起的腰椎不對稱而導(dǎo)致的[1,2]。椎旁肌作為人體軀干姿勢反射弧的效應(yīng)器，隨著年齡的增長，而發(fā)生著退變[3]，且在腰椎有疾患時(shí)退變較為明顯。椎旁肌肉的退變機(jī)制尚不明確，在腰椎滑脫，腰椎間盤突出，腰椎微創(chuàng)術(shù)后等腰椎疾患及隨年齡增長椎旁肌肉發(fā)生退變的研究較多。如Parkkola 等[4]對74位健康志愿者的腰椎間盤及椎旁肌肉與年齡和體重關(guān)系的研究表明椎間盤和椎旁肌肉隨著年齡的增長而發(fā)生退變，且一般椎間盤退變嚴(yán)重者，椎旁肌肉退變也較嚴(yán)重。Shahidi 等[5]對199名腰椎術(shù)后患者椎旁肌肉隨年齡改變的研究表明，患者隨著年齡的增長，椎旁肌肉的退變主要集中于脂肪浸潤程度。PLoumis 等[5]對單節(jié)段退變性椎旁肌肉癥狀側(cè)與非癥狀側(cè)不對稱退變的研究表明單一節(jié)段腰椎間盤突出癥患者在癥狀側(cè)較非癥狀側(cè)退變程度較大，癥狀側(cè)肌肉的橫截面積明顯小于非癥狀側(cè)，且癥狀節(jié)段的上下節(jié)段均有不同程度的不對稱退變。但是對于腰椎退變性側(cè)凸患者中椎旁肌肉改變的研究卻較少，并且研究結(jié)果存在爭議。Kim 等[7]的85例腰椎退變性側(cè)凸患者的研究表明凸側(cè)和凹側(cè)椎旁肌肉存在不同程度的退變，且凹側(cè)退變程度大于凸側(cè)，退變主要以椎旁肌肉（MF 和PS）橫截面積的縮小為主要改變而脂肪浸潤程度卻無明顯差異；而謝東曉等[3]的66例腰椎退變性側(cè)凸患者的研究則表明凸側(cè)和凹側(cè)椎旁肌肉存在不同程度的退變，且凹側(cè)退變程度大于凸側(cè)，但退變以椎旁肌肉（MF）脂肪浸潤程度的增加為主，椎旁肌橫截面積未見明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。兩者研究存在爭議并且均未探討椎旁肌肉的不對稱退變與頂椎之間的關(guān)系，故本文擬探討腰椎退變性側(cè)凸患者頂椎節(jié)段及其上下節(jié)段椎旁肌肉的不對稱退變。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究采用回顧性分析，選取2015年1月至2017年12月在我院就診的退變性腰椎側(cè)凸患者84例為研究對象；入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者年齡大于60歲；(2)患者腰椎Cobb 角大于10°；（3）退變性側(cè)凸診斷均符合《骨與關(guān)節(jié)損傷》中腰椎退變性側(cè)彎的診斷標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)為行走受限、間歇性跛行、腰腿疼痛和麻木，經(jīng)嚴(yán)格保守治療后，癥狀在短期內(nèi)改善后又加重，Cobb 角10°-50°，X 線提示腰椎椎體邊緣出現(xiàn)明顯骨質(zhì)增生退變，CT表現(xiàn)為椎管、側(cè)隱窩及神經(jīng)根管骨性狹窄、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)增生內(nèi)聚、部分黃韌帶骨化，MRI 顯示單、多節(jié)段椎管管徑縮小、黃韌帶肥厚；（4）近3個(gè)月內(nèi)未行腰椎理療、針灸等；（5）臥床保守治療未超過3個(gè)月[8]；（6）臨床資料齊全。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）既往有神經(jīng)系統(tǒng)疾病史(包括肌萎縮側(cè)索硬化、格林巴利綜合征、重癥肌無力等)；（2）既往有脊柱側(cè)凸病史(包括特發(fā)性脊柱側(cè)凸、先天性脊柱側(cè)凸、神經(jīng)纖維瘤性脊柱側(cè)凸、神經(jīng)肌源性脊柱側(cè)凸等)；（3）既往有脊柱感染、腫瘤、骨折、手術(shù)病史[9]；（4）有甲狀腺功能亢進(jìn)、甲狀旁腺功能亢進(jìn)或長期服用激素類藥物者；（5）患者3個(gè)月內(nèi)行腰椎理療、針灸等或臥床保守治療超過3個(gè)月；（6）臨床資料不齊全。按照患者頂椎所處節(jié)段不同分為A、B、C 3組。A 組：頂椎位于L2～3椎間盤組，B 組：頂椎位于L3椎體組，C 組頂椎位于L3-4椎間盤三組。A 組頂椎水平肌肉的數(shù)據(jù)由L2-3椎間盤水平的肌肉經(jīng)image-pro PLus 測量所得；因B 組頂椎位于L3椎體，但L2～3椎間隙的開口大于L3～4椎間隙，故B 組頂椎水平肌肉的數(shù)據(jù)以L2～3椎間盤水平的肌肉經(jīng)image-Pro PLus 測量所得；C 組頂椎水平肌肉的數(shù)據(jù)由L3～4椎間盤水平的肌肉經(jīng)image-pro PLus 測量所得。

1.2 影像學(xué)資料

所有患者均于我院行X 線及MRI 檢查，并有L1～S1各節(jié)段磁共振上的T2軸位片。從我院PACS 系統(tǒng)獲取病人的X 線數(shù)據(jù)，測量其腰椎cobb 角（圖1）和腰椎前凸角（L1椎體上緣與S1椎體上緣之間的夾角，圖2）；觀察側(cè)凸方向，記錄頂椎的位置。利用磁共振T2軸位片，取L1～S1椎間盤平掃（3層）中間層做為研究對象，使用Image-Pro PLus 軟件測量腰椎間盤的橫截面積及各肌肉相應(yīng)的橫截面積和脂肪面積（圖3，4）。獲取各肌肉橫截面積與相應(yīng)節(jié)段椎間盤橫截面積的比值；獲得各肌肉的脂肪面積與肌肉總面積的比值，以此來代表肌肉的脂肪浸潤程度（FI）。

圖1 患者腰椎正位片，腰椎側(cè)凸方向?yàn)樽髠?cè)凸，頂椎位于腰3～4椎間盤，腰椎cobb 角為16.23°圖2 患者腰椎側(cè)位片，腰椎前凸角為46.21°Fig.1 The anteroposterior film of the lumbar vertebrae of the patient,the direction of lumbar scoliosis is left kyphosis,and the top vertebra is located in lumbar 3～4 intervertebral disc,the cobb angle of lumbar vertebrae is 16.23°Fig.2 Lateral film of lumbar vertebrae with a lumbar kyphosis angle of 46.21°

圖3 患者腰椎磁共振上各肌肉的區(qū)域位置 MF.多裂肌ES.豎脊肌PS.腰大肌PL.腰方肌圖4 患者使用image-pro plus 軟件測量多裂肌脂肪浸潤程度的示意圖，紅色代表脂肪組織，整個(gè)劃線區(qū)域內(nèi)代表整個(gè)多裂肌，使用脂肪面積/肌肉面積即肌肉脂肪浸潤程度Fig.3 Regional location of the muscles on the lumbar MRI of the patient MF,cleft muscle;ES,erector spinae;PS,psoas major;QL:quadratus lumborumFig.4 schematic diagram of patients using image-pro plus software to measure the degree of fat infiltration of the multifidus muscle.The red represented the adipose tissue,the whole underlined area represented the whole multifidus muscle,and the fat area/muscle area was the degree of muscle fat infiltration

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有測量數(shù)據(jù)均由一名研究員測量3次后取平均值獲得。采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和分析，計(jì)量資料使用表示。所得數(shù)據(jù)均行描述性分析和正態(tài)性檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)采用配對t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α值取雙側(cè)0.05，即P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料結(jié)果

本研究中納入的84例患者中有男性28人、女性56人，平均年齡為（66.5±5.16）歲，平均體重系數(shù)（BMI）為23.42±3.31，平均骨密度（BD）為-1.77±1.33，平均腰椎前凸角為（34.90±5.57）°，平均腰椎側(cè)凸角為（14.80±5.57）°，側(cè)凸方向位于左側(cè)53例，側(cè)凸方向位于右側(cè)31例。頂椎位于L2～3椎間盤的患者有28例，其中男性5例、女性23例，其平均年齡為（67.89±5.38）歲，平均體重系數(shù)（BMI）為24.11±4.04，平均骨密度（BD）為-1.88±1.31，平均腰椎前凸角為（33.68±12.43）°，平均腰椎側(cè)凸角為（16.04±7.57）°，側(cè)凸方向位于左側(cè)21例，側(cè)凸方向位于右側(cè)7例。頂椎位于L3椎體的患者有27例，其中男性12例、女性15例，其平均年齡為（66.37±5.31）歲，平均體重系數(shù)（BMI）為22.95±2.99，平均骨密度（BD）為-1.55±1.49，平均腰椎前凸角為（39.30±16.24）°，平均腰椎側(cè)凸角為（13.26±2.66）°，側(cè)凸方向位于左側(cè)15例，側(cè)凸方向位于右側(cè)12例。頂椎位于L3～4椎間盤的患者有29例，其中男性11例、女性18例，其平均年齡為（65.28±4.61）歲，平均體重系數(shù)（BMI）為23.21±2.82，平均骨密度（BD）為-1.93±1.03，平均腰椎前凸角為（31.77±14.89）°，平均腰椎側(cè)凸角為（14.07±4.74）°，側(cè)凸方向位于左側(cè)17例，側(cè)凸方向位于右側(cè)12例。所得數(shù)據(jù)使用非參數(shù)檢驗(yàn)及單因素方差分析（One-Way ANOVA），得出3組之間一般資料無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。

2.2 不同節(jié)段椎旁肌差異性結(jié)果

在A 組中，在L1-2節(jié)段上退行性側(cè)凸患者的MF、ES、QL 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)均大于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)小于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MF、PS、ES、QL 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在L2-3節(jié)段上退行性側(cè)凸患者的MF 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)大于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)小于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MF、PS、QL 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在L3～4節(jié)段退行性側(cè)凸患者的MF 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)大于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MF、PS的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。L4～5、L5～S1節(jié)段數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1、2）。

表1 頂椎位于L2～3 椎間盤的腰椎側(cè)凸患者椎旁肌肉與椎間盤面積比值Tab.1 Ratio of paraspinal muscle to intervertebral disc area in patients with lumbar scoliosis with parietal vertebrae located in L2～3 intervertebral disc

表2 頂椎位于L2～3椎間盤的腰椎側(cè)凸患者椎旁肌肉脂肪浸潤程度Tab.2 Degree of paraspinal muscle fat infiltration in patients with lumbar scoliosis with parietal vertebrae located in L2～3 intervertebral disc

在B 組中，在L1～2節(jié)段上退行性側(cè)凸患者的MF、PS 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在L2～3節(jié)段上退行性側(cè)凸患者的PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)小于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MF、PS 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在L3～4節(jié)段退行性側(cè)凸患者的PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側(cè)小于于凹側(cè)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MF、PS 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。L4～5、L5～S1節(jié)段數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（如表3、4）。

表3 頂椎位于L3椎體的腰椎側(cè)凸患者椎旁肌肉與椎間盤面積比值Tab.3 Ratio of paraspinal muscle to intervertebral disc area in lumbar scoliosis patients with parietal vertebrae located in L3 vertebrae

在C 組中，在L1～2節(jié)段上數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在L2～3節(jié)段上MF、PS 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在L3～4節(jié)段MF、PS 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。L4～5節(jié)段MF、PS 的FI 凸側(cè)均小于凹側(cè)，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。L5～S1節(jié)段數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（如表5、6）。

3 討論

脊柱是一個(gè)多組織的結(jié)構(gòu)復(fù)合體，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性維持著人類的基本生活，維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要依靠骨性結(jié)構(gòu)、椎旁肌肉及相關(guān)韌帶結(jié)構(gòu)。腰背部疼痛是患者就醫(yī)的一大主要問題[10]，而腰部疼痛的發(fā)生常與腰椎的穩(wěn)定性[11]及肌肉改變[12-15]有關(guān)。因此椎旁肌肉在維持脊柱穩(wěn)定及相關(guān)功能上具有重要作用，而隨著年齡的增長[5,16]及脊柱疾患如椎間盤突出[17-19]、腰椎管狹窄[20]、腰椎滑脫[21]等疾患的產(chǎn)生，椎旁肌肉及易發(fā)生退變，但其退變性質(zhì)及退變規(guī)律不太明確。

脊柱的穩(wěn)定性是依靠脊柱本身和與之相關(guān)聯(lián)的肌肉系統(tǒng)來維持的，當(dāng)某一系統(tǒng)出現(xiàn)功能障礙引起脊柱不穩(wěn)導(dǎo)致臨床癥狀時(shí)，另一系統(tǒng)則會(huì)出現(xiàn)代償進(jìn)行彌補(bǔ)。椎旁肌的退變及功能減退與腰椎退變性側(cè)凸的發(fā)生可能是相輔相成的。本研究結(jié)果表明腰椎退變性側(cè)凸可能是引起椎旁肌退變的一個(gè)重要因素，且凸側(cè)和凹側(cè)的退變程度不一，凹側(cè)退變程度大于凸側(cè)。由腰椎退變性側(cè)凸的患者的頂椎節(jié)段分組可看出腰椎退變性側(cè)凸患者在頂椎及頂椎上下各一個(gè)節(jié)段上MF 和PS 脂肪浸潤程度在凹側(cè)均大于凸側(cè)，而在其它節(jié)段差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明腰椎退變性側(cè)凸患者的不對稱退變主要發(fā)生在頂椎及頂椎上下各一個(gè)節(jié)段且凹側(cè)退變程度較重。

表4 頂椎位于L3椎體的腰椎側(cè)凸患者椎旁肌肉脂肪浸潤程度Tab.4 The degree of paraspinal muscle fat infiltration in patients with lumbar scoliosis whose parietal vertebrae are located in L3 vertebrae

成人退變性腰椎側(cè)凸與不對稱的肌肉改變有關(guān)，凸側(cè)和凹側(cè)的肌肉長度和弧度的不對稱，使得凸側(cè)的肌頭被拉伸、變長、變細(xì)，而凹側(cè)的則變短而結(jié)實(shí)，因此凹側(cè)的肌肉的橫截面積預(yù)計(jì)要大于凸側(cè)。而MF的橫截面積卻是凸側(cè)大于凹側(cè)，可能是腰椎的后方伸肌可能承載的力量較大，凸側(cè)肌肉的高負(fù)荷使得其發(fā)生較對側(cè)的代償性增生及肥大而凹側(cè)則相應(yīng)表現(xiàn)出現(xiàn)萎縮、脂肪化。凸側(cè)MF 橫截面積的增大是由于肌肉代償性肥大的結(jié)果，是為了彌補(bǔ)和維持脊柱冠狀位上失衡，減少脊柱向凹側(cè)傾斜。因此腰椎退變性側(cè)凸患者兩側(cè)不對稱的退變可能是由于不對稱的力學(xué)環(huán)境造成的，且以凹側(cè)肌肉的脂肪浸潤程度增加為主。而另一方面椎旁肌肉的退變可能與失神經(jīng)支配有關(guān)[22]，如多裂肌是由多束小肌束組成，由腰神經(jīng)后支的內(nèi)側(cè)支唯一支配[23]，每個(gè)肌束僅由單一分支支配，分支間并無交通，這一特點(diǎn)更容易造成失神經(jīng)支配，引起肌肉退變，豎脊肌由的神經(jīng)支配是多節(jié)段的，一個(gè)節(jié)段神經(jīng)受壓或損傷時(shí)，其它節(jié)段神經(jīng)可出現(xiàn)代償。肌肉的失神經(jīng)支配后可引起肌肉的萎縮及脂肪浸潤程度的增加。故肌肉自身的退變主要發(fā)生于脂肪浸潤程度的增加。

表5 頂椎位于L3～4椎間盤的腰椎側(cè)凸患者椎旁肌肉與椎間盤面積比值Tab.5 Ratio of paraspinal muscle to intervertebral disc area in patients with lumbar scoliosis with parietal vertebrae located in L3～4 intervertebral disc

脊柱的穩(wěn)定性依靠脊柱本身和與之相關(guān)聯(lián)的肌肉系統(tǒng)來維持，當(dāng)某一系統(tǒng)出現(xiàn)功能障礙引起脊柱不穩(wěn)導(dǎo)致臨床癥狀時(shí)，另一系統(tǒng)則會(huì)出現(xiàn)代償進(jìn)行彌補(bǔ)。椎旁肌的退變及功能減退與腰椎退變性側(cè)凸的發(fā)生可能是相輔相成的。因此退變性側(cè)凸患者頂椎及頂椎上下各一個(gè)節(jié)段的不對稱退變，可能提示臨床上行腰椎退變性側(cè)凸手術(shù)時(shí)為阻止兩側(cè)肌肉不對稱的退變發(fā)展需要固定頂椎上下節(jié)段。

本研究通過影像學(xué)資料表明腰椎退變性側(cè)凸患者椎旁肌肉存在不對稱退變，凹側(cè)退變程度大于凸側(cè)，且不對稱退變主要存在于頂椎及頂椎上下各一個(gè)節(jié)段。但此結(jié)果缺乏組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)和病理學(xué)等證據(jù)證實(shí)退變性側(cè)凸患者椎旁肌肉的不對稱性退變，同時(shí)還需要多中心、大樣本的進(jìn)一步研究，以期進(jìn)一步指導(dǎo)臨床工作。

表6 頂椎位于L3-4椎間盤的腰椎側(cè)凸患者椎旁肌肉脂肪浸潤程度Tab.6 Degree of paraspinal muscle fat infiltration in patients with lumbar scoliosis with parietal vertebrae located in L3～4 intervertebral disc