腰椎退行性滑脫患者椎間盤退變和椎旁肌改變的定量MRI 和X 線分析

程紀(jì)皓 宋 俠 樊樹峰

浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，浙江杭州 310005

腰椎退行性滑脫（lumbar degenerative spondylolisthesis，LDS）是下腰痛產(chǎn)生的主要原因之一。以往研究表明與LDS 發(fā)病機(jī)制相關(guān)的各種危險(xiǎn)因素，包括年齡增長、體質(zhì)量指數(shù)增加、椎間盤退變、椎小關(guān)節(jié)退變、椎小關(guān)節(jié)積液和椎旁肌肉含量減低，其中椎間盤退變和椎旁肌肉含量減低是LDS 發(fā)生的2 個(gè)重要先決條件。但因臨床研究中存在個(gè)體誤差、樣本量小等數(shù)據(jù)偏倚問題，因此仍存在部分爭議。

MRI 對椎間盤和肌肉的早期退行性變化尤其敏感，具有無電離輻射、高組織分辨率的優(yōu)勢，現(xiàn)已被證明是一種能夠有效反映腰椎旁肌肉萎縮和脂肪浸潤的影像學(xué)手段。為補(bǔ)充臨床研究中的數(shù)據(jù)偏倚問題，本研究通過MRI 及X 線研究LDS 的影響因素，并客觀展現(xiàn)LDS 患者椎間盤高度變化及椎旁肌肉含量的改變，以期為此臨床數(shù)據(jù)偏倚問題提供新的解決思路。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性選取2019 年1 月至2022 年1 月于浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院行腰椎MRI 和X 線檢查診斷為LDS 患者72 例，設(shè)為病例組，其中LDS 發(fā)生于L節(jié)段50 例（69%），L節(jié)段11 例（15%），L～S節(jié)段9 例（13%）和L節(jié)段2 例（3%）；另選取同期浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院收治的慢性腰痛患者72 例，設(shè)為對照組。兩組患者的一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05），具有可比性。見表1。本研究經(jīng)浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（倫理審批號：2020–KL–90–01）。

表1 兩組患者的一般資料比較

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①主訴慢性腰痛3 個(gè)月以上的患者；②孤立性LDS 患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①滑脫腰椎節(jié)段存在外傷、手術(shù)病史；②有多節(jié)段腰椎疾病或感染、腫瘤相關(guān)疾??；③滑脫節(jié)段出現(xiàn)峽部裂患者。

1.3 方法

1.3.1 椎間盤狹窄率的測量 每位患者均在站立位腰椎X 線側(cè)位片測量椎體滑移百分比（椎體滑移距離除以相鄰椎體終板寬度），>5%滑移，則診斷為LDS。按照文獻(xiàn)中描述的研究方法測量滑移椎體上下相鄰的2 個(gè)椎間盤前中后3 個(gè)部位，共6 種不同的椎間盤高度值（圖1），分別是：前上椎間盤高度（anterior superior disc height，DHSA）、上椎間盤高度（superior disc height，DHS）、后上椎間盤高度（posterior superior disc height，DHSP）、前下椎間盤高度（anterior inferior disc height，DHIA）、下椎間盤高度（inferior disc height，DHI）和后下椎間盤高度（posterior inferior disc height，DHIP），并計(jì)算3 個(gè)部位上下2 個(gè)椎間盤高度比值來代表椎間盤狹窄率，測量公式如下：DHIA/DHSA×100%、DHI/DHS×100%和DHIP/DHSP×100%。

圖1 腰椎間盤高度和腰椎滑移的X 線側(cè)位視圖

1.3.2 MRI 檢查技術(shù)及椎旁肌脂肪測量 運(yùn)用Siemens Avanto 1.5T 超導(dǎo)磁共振掃描。所有患者均采用仰臥位，定位激光中心設(shè)置在臍近端3cm 處（約對應(yīng)L脊柱中心），以確保每位患者的掃描位置一致。采用矢狀位和軸位T2 加權(quán)磁共振成像評估鄰近椎間盤和椎旁肌的退行性變化。矢狀面掃描采用T2加權(quán)快速自旋回波序列，TR/TE 時(shí)間為3000/100ms，切片厚度和層間間隙為5mm 和 1mm，矩陣為256mm×512mm，視場為260mm×260mm，帶寬為120Hz/Px，回波因子為15。

使用灰度軟件ImageJ 進(jìn)行測量，按照Yalt?r?k等提出的測量方法繪制滑脫椎體椎旁多裂?。╩ultifidus muscle，MM）和豎脊?。╡rector spinae，ES）的橫截面積（cross sectional area，CSA）。多裂?。╨ean CSA of multifidus muscle，MM–LCSA）和豎脊?。╨ean CSA of erector spinae，ES–LCSA）有效CSA 的繪制需要注意剔除肌肉內(nèi)的脂肪、肌腱和其他軟組織（圖2）。多裂?。╣ross CSA of multifidus muscle，MM–GCSA）和豎脊?。╣ross CSA of erector spinae，ES–GCSA）的總CSA 可通過繪制包括肌內(nèi)脂肪所有區(qū)域在內(nèi)的感興趣區(qū)（regin of interest，ROI）來確定，LCSA/GCSA 的值則代表肌肉含量。

圖2 多裂肌和豎脊肌CSA 的測量

1.3.3 椎間盤退變評分 按照Pfirrmann等提出的MRI 評估椎間盤退變方法，將椎間盤退變分為5 度。1 度：正常形狀，無水平帶，獨(dú)特的髓核和正常環(huán)；2 度：髓核和環(huán)之間不區(qū)分，水平帶；3 度：異質(zhì)髓核和環(huán)之間可識別但不區(qū)分；4 度：環(huán)破裂，典型的，椎間盤高度降低和髓核不均勻，椎間盤信號減低；5度：椎間盤改變與4 度相同，但出現(xiàn)椎間隙塌陷。

所有圖像數(shù)據(jù)分別由1 名高年資住院醫(yī)師及2名經(jīng)驗(yàn)豐富的主治醫(yī)師在全盲的情況下測量及評估，2 周后采用相同方法再次測量，當(dāng)出現(xiàn)不同結(jié)果時(shí)經(jīng)協(xié)商一致解決。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組患者的椎間盤狹窄率、椎間盤退變程度及椎旁肌肉含量比較

兩組患者的椎間盤前段及后段的狹窄率、肌肉含量（MM–LCSA/MM–GCSA、ES–LCSA/ES–GSA）比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；病例組患者的椎間盤退變程度也大于對照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05），見表2。椎間盤中段的狹窄率在兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05），但病例組患者的腰椎中段狹窄率平均值低于對照組。

表2 兩組患者的椎間盤狹窄率、椎間盤退變程度及椎旁肌肉含量比較（）

2.2 影響LDS 的多因素Logistic 回歸分析

ES–LCSA/ES–GCSA 是誘發(fā)LDS 的重要自變量，而DHIA/DHSA、MM–LCSA/MM–GCSA 是保護(hù)因素，見表3。

表3 影響LDS 的多因素Logistic 回歸分析

3 討論

目前眾多研究結(jié)果提示，LDS 通常發(fā)生在40 歲以上的患者中，女性的發(fā)病率是男性的4～5 倍。曾有研究表明，LDS 患者的滑移最常發(fā)生于L節(jié)段處。本研究中，69%的患者在L節(jié)段發(fā)生滑移，與前述研究結(jié)果一致。

椎間盤退變在LDS 中的作用雖然仍存在爭議，但目前這仍被認(rèn)為是LDS 發(fā)病的先決條件，椎間盤退變導(dǎo)致椎間盤間隙的狹窄和運(yùn)動(dòng)節(jié)段的沉降，隨后是黃韌帶的屈曲，繼而出現(xiàn)“微不穩(wěn)定”。楊森等和丁浚哲等分析304 例行X 線檢查的LDS患者，發(fā)現(xiàn)椎間盤的平均高度為7mm。廖為杰等和顏維舜等也曾采用MRI分析LDS患者的腰椎間盤高度變化，認(rèn)為其與椎體滑移程度呈負(fù)相關(guān)。Ogon等進(jìn)行一項(xiàng)12 年的前瞻性研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LDS組患者的椎間盤高度（10.4mm）明顯高于對照組（8mm），并發(fā)現(xiàn)L椎體水平中最為突出。Park等進(jìn)行更詳細(xì)的研究發(fā)現(xiàn)，LDS 組患者的前椎間盤高度明顯低于對照組，但后椎間盤高度無明顯差異。為減少個(gè)體誤差，本研究使用椎體前、中、后3 組參數(shù)（DHIA/DHSA、DHI/DHS、DHIP/DHSP），發(fā)現(xiàn)DHIA/DHSA、DHI/DHS 在病例組和對照組之間有顯著下降。這是由于椎間盤退變導(dǎo)致椎間盤間隙的狹窄和運(yùn)動(dòng)節(jié)段的沉降、黃韌帶的屈曲，之后出現(xiàn)“微不穩(wěn)定”，椎間盤前高度的降低導(dǎo)致腰椎失去正常的高度，從而改變其生物力學(xué)，導(dǎo)致滑動(dòng)椎體的剪切力的前傾。在本研究中，病例組椎間盤退變的程度更高，這也反映椎間盤退變與LDS 發(fā)生存在一定相關(guān)性。本研究采用多因素Logistic 回歸分析發(fā)現(xiàn)，前椎間盤高度的降低是腰椎滑脫的獨(dú)立變量，也是LDS 發(fā)生的保護(hù)因素（95%：0.715～0.916）。

最初有研究提出支配脊柱運(yùn)動(dòng)的“三亞系模型”，分別為主動(dòng)亞系、被動(dòng)亞系及神經(jīng)支配亞系，其中穩(wěn)定脊柱的肌肉群被稱為主動(dòng)亞系，而椎旁肌是主動(dòng)亞系的重要組成部分，因此椎旁肌對于脊柱穩(wěn)定性的維持起著非常重要的作用。椎旁肌由多裂肌和豎脊肌組成，多裂肌在腰椎區(qū)域最厚，纖維束斜向整個(gè)棘突，附著于原點(diǎn)上方2～4 個(gè)節(jié)段。其主要功能是在脊柱局部運(yùn)動(dòng)過程中穩(wěn)定椎體。在最近的研究中，Kalpakcioglu等通過評估26例LDS患者腰椎MRI 圖像后，發(fā)現(xiàn)多裂肌橫截面積不受脊椎滑脫或椎間盤退變程度的影響，并且豎脊肌相對性肥厚改變是椎體不穩(wěn)定的代償性改變，它可防止由于肌肉痙攣和運(yùn)動(dòng)受限導(dǎo)致的椎體滑移。本研究運(yùn)用MM–LCSA/MM–GCSA 比值來代表多裂肌的有效肌肉含量，并依據(jù)此值評估多裂肌有效肌肉變化對于 LDS 的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，病例組豎脊肌LCSA/GCSA 的比值較多裂肌更大，并且多因素Logistic 回歸分析結(jié)果表明，豎脊肌是LDS 一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)因素（95%：0.848～0.995）。這一結(jié)果也證實(shí)Kalpakcioglu等和王曉鋒的研究中提到，當(dāng)腰椎滑脫發(fā)生時(shí)，豎脊肌的肥厚起到補(bǔ)償椎體不穩(wěn)定的作用。Park等也發(fā)現(xiàn)同樣的結(jié)果，LDS 患者在體格檢查中椎旁豎脊肌肥大的發(fā)生率明顯高于對照組。但LDS 與椎旁肌減弱發(fā)生的先后順序目前尚無法證明，對于椎旁肌在LDS 發(fā)生、發(fā)展中的影響缺乏組織學(xué)、病理學(xué)等直接證據(jù)，尚需進(jìn)一步研究。

X 線可直觀地觀察椎體滑移、椎間隙的狹窄，而MRI 檢查發(fā)揮其組織分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，可更好地評估椎間盤退變程度及椎旁肌情況。正如Tang等和羅昕等研究發(fā)現(xiàn)，LDS 患者椎間盤T2 脂肪抑制序列信號減低，可提示椎間盤退變；椎旁肌T2WI信號強(qiáng)度增加，可提示椎旁肌脂肪含量增加、肌肉萎縮，肌肉含量的減少便無法繼續(xù)為椎體提供更好的穩(wěn)定支持，導(dǎo)致相鄰椎體的不穩(wěn)定。本研究通過MRI 及X 線研究LDS 患者椎間盤及椎旁肌肉含量的變化后發(fā)現(xiàn)，椎間盤退變程度加大、多裂肌萎縮和椎間盤高度降低是LDS 發(fā)生的原因，豎脊肌肥厚的存在可能是補(bǔ)償不穩(wěn)定的代償機(jī)制。但仍需要進(jìn)一步前瞻性研究來證實(shí)椎旁肌的改變是LDS 的危險(xiǎn)因素。

綜上所述，本研究通過定量MRI 和X 線檢查結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，椎間盤退變、腰椎前椎間盤高度下降，多裂肌的萎縮是導(dǎo)致LDS 的原因；LDS 患者出現(xiàn)豎脊肌代償性肥厚可能是一種補(bǔ)償機(jī)制，以補(bǔ)償腰椎的不穩(wěn)定性，并率先提出前椎間盤高度的降低是腰椎滑脫的獨(dú)立變量，也是LDS 發(fā)生的保護(hù)因素。但由于本研究的樣本量較小，并且為單中心研究，使得本研究尚有一定局限性，因此需要擴(kuò)大臨床樣本量，并采取多中心合作研究，以此肯定該研究結(jié)果的臨床應(yīng)用價(jià)值。