3.0 T MR Dixon椎旁肌成像參數(shù)評估退變性腰椎側(cè)凸患者冠狀位失衡的臨床價值

謝鴻儒，張 欽，賈本讓，解國輝，丁建鋒，張 磊，苗 軍

(1山西省運(yùn)城市中心醫(yī)院脊柱外科，山西 運(yùn)城 044000，2天津大學(xué)天津醫(yī)院脊柱外科，天津 300210)

退變性腰椎側(cè)凸是一種成人腰椎間盤或關(guān)節(jié)退行性改變導(dǎo)致的脊柱形態(tài)改變，50歲以上人群高發(fā)，隨著我國老齡人口增多，其發(fā)生率逐年增加[1]。退變性腰椎側(cè)凸患者以腰背痛、神經(jīng)功能障礙等為主要臨床表現(xiàn)，對患者的生命健康和生活質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。王廣超等[2]研究指出，椎間盤或關(guān)節(jié)不對稱性退變是導(dǎo)致腰椎側(cè)凸畸形加重的重要原因，維持脊柱穩(wěn)定性對緩解病情有重要意義。脊柱穩(wěn)定性由骨骼、椎旁肌及神經(jīng)共同決定，椎旁肌是軀體姿勢反射弧神經(jīng)沖動傳出的效應(yīng)器，與腰椎側(cè)凸穩(wěn)定性關(guān)系密切[3]。

高場強(qiáng)磁共振水脂分離序列(3.0T MR Dixon)序列是一種利用氫質(zhì)子化學(xué)位移原理的水脂分離成像技術(shù)，與常規(guī)磁共振波譜成像(MRS)相比，具有覆蓋面積大、成像速度快等多種優(yōu)勢，目前在心臟疾病[4]、甲狀腺相關(guān)眼病[5]等評估方面已廣泛應(yīng)用。關(guān)于MR Dixon在椎旁肌成像的研究集中于下腰痛患者中的應(yīng)用[6]。本研究通過測量3.0T MR Dixon椎旁肌成像參數(shù)，探討其在退變性腰椎側(cè)凸患者脊柱-骨盆冠狀位失衡中的評估價值，以期為疾病進(jìn)展和治療方法提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料選取2020年9月至2022年4月山西省運(yùn)城市中心醫(yī)院脊柱外科收治80例退變性腰椎側(cè)凸患者為病例組，其中男性15例，女性65例；年齡50～75歲，平均(64.50±5.44)歲；體質(zhì)指數(shù)19.20～24.31 kg/m2，平均(22.20±3.06)kg/m2；左側(cè)凸66例，右側(cè)凸14例；頂椎位于L1～L2 26例，L2/L3 17例，L3～L3 37例。另選取30例健康志愿者為對照組，其中男性6例，女性24例；體質(zhì)指數(shù)19.50～23.31 kg/m2，平均(21.90±3.15)kg/m2；排除既往腰椎側(cè)凸史、Cobb角10°以上、近期有腰腿痛史者。病例組與對照組基線資料可比(P>0.05)。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會審批(倫理號：20L7S9)。

1.2退變性腰椎側(cè)凸患者納入與排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：符合退變性腰椎側(cè)凸診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]；影像學(xué)檢查Cobb角10°以上；初次確診，既往未接受手術(shù)、物理治療等改變脊柱形態(tài)的療法；年齡50歲以上；下肢長度差小于2 cm；知情并同意參與研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并惡性腫瘤、嚴(yán)重糖尿病等系統(tǒng)性疾病者；先天性或特發(fā)性脊柱病變者；脊柱手術(shù)既往史者。

1.3研究方法

1.3.1 臨床資料及常規(guī)X線測量脊柱-骨盆參數(shù)統(tǒng)計 記錄患者性別、年齡、身高、體重等基本資料。站立位拍攝X線片，測量Cobb角、冠狀面平衡距離(C7垂線與骶骨中垂線水平距離)。

1.3.2 3.0T MR椎旁肌成像方法 采用3.0 T超導(dǎo)MR儀(Siemens Magnetom Skyra)，6通道體部線圈，仰臥位頭先進(jìn)入，進(jìn)行腰椎矢狀位和橫斷位掃描，掃描序列包括常規(guī)T1WI、T2WI和Dixon-VIBE，Dixon-VIBE參數(shù)：重復(fù)時間9.00 s，回波時間1.25、2.46、3.72、4.95、6.21、7.45 ms，視野325 mm×420 mm，層厚2.5 mm，矩陣256×250，時間54 s。

1.3.3 圖像處理及評價 將3.0T MR Dixon-VIBE序列成像導(dǎo)入圖像后處理工作站，根據(jù)腰椎MRI矢狀面定位確定頂椎層面，在脂肪相上勾畫頂椎層面椎旁肌感興趣區(qū)(ROI)，勾畫椎旁雙側(cè)多裂肌、豎脊肌和腰大肌輪廓(避開脂肪組織)，同層水相同步顯示ROI。后處理工作站自動輸出ROI區(qū)橫截面積(CSA)、脂肪浸潤面積(FIA)[8]，計算FIA占CSA的比例，即為脂肪化比例(FSF)；計算凹側(cè)與凸側(cè)CSA比值，即為rCSA；計算凹側(cè)與凸側(cè)FSF比值，即rFSF。所有圖像參數(shù)測量均由兩名高年資肌骨成像醫(yī)師完成，正式測量前先取3份非本次患者圖片進(jìn)行練習(xí)，保證兩名醫(yī)師測量方法有較高的一致性，正式測量時兩人雙盲獨立完成，每張圖片參數(shù)以平均值錄入。

2 結(jié)果

2.1病例組與對照組椎旁肌MR-Dixon成像參數(shù)比較兩組受試者均測量脊柱左右側(cè)椎旁肌，比較左右側(cè)均值，結(jié)果顯示，病例組多裂肌和豎脊肌的FSF高于對照組，多裂肌、豎脊肌和腰大肌的CSA低于對照組(P<0.05)，病例組與對照組腰大肌FSF比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 病例組與對照組椎旁肌MR-Dixon成像參數(shù)比較

2.2病例組凸側(cè)和凹側(cè)椎旁肌MR-Dixon成像參數(shù)比較病例組凹側(cè)多裂肌、豎脊肌和腰大肌的CSA均低于凸側(cè)，多裂肌和豎脊肌的FSF均高于凸側(cè)(P<0.05)，凹凸側(cè)腰大肌FSF差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表2 病例組凸側(cè)和凹側(cè)椎旁肌MR-Dixon成像參數(shù)比較

2.3病例組脊柱-骨盆冠狀位X線參數(shù)與椎旁肌不對稱度相關(guān)性分析病例組Cobb角為10.20°～58.25°，平均(25.55±6.93)°，冠狀位平衡距離0.22～71.5 mm，中位距離18.50(8.24～29.10)mm。多裂肌、豎脊肌、腰大肌rCSA分別為(0.81±0.29)、(0.97±0.28)、(0.86±0.35)，rFSF分別為(1.56±0.76)、(1.16±0.37)、(1.27±0.79)。經(jīng)Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，多裂肌rCSA與脊柱-骨盆冠狀位Cobb角及冠狀位平衡距離呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.579、-0.511，P<0.001)，豎脊肌和腰大肌rCSA與脊柱-骨盆冠狀位平衡距離呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.361、-0.402，P<0.01)，見表3和圖1。

表3 病例組脊柱-骨盆冠狀位X線參數(shù)與椎旁肌不對稱度相關(guān)性分析

2.4典型病例MR-Dixon序列成像圖1和圖2所示分別為61歲女性和53歲女性，退變性腰椎側(cè)凸，A為頂椎層面橫斷面MR-Dixon序列脂肪相圖，B為矢狀面目標(biāo)層面定位圖，C為冠狀位平片圖。

3 討論

MRI因其多參數(shù)、高軟組織對比度等優(yōu)勢在椎體周圍肌肉及其他組織形態(tài)評估方面具有重要價值。目前，臨床中用于肌肉脂肪定量的技術(shù)主要有視覺評估分級法、磁共振波譜成像(MRS)、磁共振水脂分離序列(Dixon)等，其中視覺評估分級法操作簡單、快捷，但易受評估者主觀影響，且評估準(zhǔn)確性較差。MRS利用化學(xué)物質(zhì)共振頻率的差異區(qū)分組織中的水和脂肪，在脂肪、肌肉測量中應(yīng)用最為廣泛且結(jié)果可靠，但MRS測量面積較小，對于較大面積的ROI測量誤差較大[9-10]。Dixon序列是一種新型磁共振技術(shù)，彌補(bǔ)MRS測量面積小的不足，且圖像信號更均勻、圖像清晰，在臨床中逐漸得到應(yīng)用[11]。退變性腰椎側(cè)凸影像學(xué)表現(xiàn)為復(fù)雜三維畸形狀態(tài)，椎旁肌是維持脊柱穩(wěn)定性的重要組織，冠狀位失衡是加速椎旁肌退化、導(dǎo)致病情進(jìn)展的重要原因[12]。尋找可靠且準(zhǔn)確的椎旁肌形態(tài)評估技術(shù)，對指導(dǎo)退變性腰椎側(cè)凸的臨床治療和病情預(yù)測有重要意義。因此本研究應(yīng)用MR Dixon技術(shù)評估退行性腰椎側(cè)凸患者椎旁肌形態(tài)改變及其與冠狀位失衡的關(guān)系，為臨床治療和病情預(yù)測提供參考依據(jù)。

本研究發(fā)現(xiàn)，病例組多裂肌和豎脊肌的FSF高于對照組，多裂肌、豎脊肌和腰大肌的CSA低于對照組，病例組與對照組腰大肌FSF比較無明顯差異，提示退變性腰椎側(cè)凸患者頂椎層面肌肉形態(tài)表現(xiàn)為椎旁肌脂肪浸潤增加，橫截面積減少，且脂肪浸潤增加可能是椎旁肌早期退化的主要形式。本研究中，病例組凹側(cè)多裂肌、豎脊肌和腰大肌的CSA均低于凸側(cè)，多裂肌和豎脊肌的FSF均高于凸側(cè)，凹凸側(cè)腰大肌FSF無明顯差異，提示退行性腰椎側(cè)凸患者凹側(cè)退變大于凸側(cè)，凸側(cè)表現(xiàn)為CSA增大、FSF減少，凹側(cè)表現(xiàn)為CSA減小、FSF增大。分析原因，腰椎解剖位置距離多裂肌和豎脊肌較近，同樣力矩下所需力量更大，且二者隨年齡的增長體積減小更為明顯[13]；另外，多裂肌在維持彎腰等矢狀面日常動作平衡中有重要作用，因此與腰大肌相比多裂肌更易發(fā)生退變[14]。梁瑞歌等[15]研究指出，單側(cè)椎旁肌脂肪化程度與脊柱畸形發(fā)生和發(fā)展關(guān)系密切，通過減單側(cè)椎旁肌脂肪浸潤過程，有助于緩解腰椎側(cè)凸病情進(jìn)展，而在無側(cè)凸人群中，由于兩側(cè)脂肪化程度相似，不易形導(dǎo)致側(cè)凸畸形。分析原因可能是由于腰椎側(cè)凸時，凸側(cè)背伸肌群椎旁肌受力多，代償性高負(fù)荷使其出現(xiàn)增生和肥大；凹側(cè)受力少，表現(xiàn)為萎縮和脂肪化，在3.0T MR Dixon成像多表現(xiàn)為凹側(cè)CSA減小和FSF增加更為明顯，凸側(cè)CSA增大和FSF減小更為明顯，凹凸側(cè)的不對稱退變與生物力學(xué)代償關(guān)系密切，因此，椎旁肌雙側(cè)CSA、FSF在評估退變性腰椎側(cè)凸發(fā)生有重要價值。發(fā)生腰椎凸側(cè)時，患者椎體多向凸側(cè)轉(zhuǎn)動，凹側(cè)的腰大肌與椎體相對位置較遠(yuǎn)，力學(xué)代償作用相對較小，可能是凹凸側(cè)腰大肌脂肪浸潤程度FSF差異不明顯的原因之一[16]。

本研究中Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，多裂肌rCSA與脊柱-骨盆冠狀位Cobb角及冠狀位平衡距離呈顯著負(fù)相關(guān)，豎脊肌和腰大肌rCSA與脊柱-骨盆冠狀位平衡距離呈顯著負(fù)相關(guān)。腰椎旁肌肉由于受力不均等導(dǎo)致凹凸側(cè)CSA出現(xiàn)差異，且冠狀面平衡距離越大，凹凸側(cè)受力不均等性更強(qiáng)，rCSA更小，因此椎旁肌表現(xiàn)出rCSA與冠狀面平衡距離呈負(fù)相關(guān)。蒲斯等[17]研究指出，多裂肌不對稱退化可能是導(dǎo)致腰椎側(cè)凸的主要原因，評估多裂肌不對稱性可預(yù)測退變性腰椎側(cè)凸病情進(jìn)展。這與本研究中多裂肌rCSA與Cobb角、冠狀位平衡距離表現(xiàn)出更強(qiáng)的相關(guān)性結(jié)果一致，由此推測，應(yīng)用3.0T MR Dixon成像評估椎旁肌不對稱性，有助于準(zhǔn)確評估退變性腰椎側(cè)凸患者冠狀位失衡程度。

綜上所述，多裂肌、豎脊肌和腰大肌3.0T MR Dixon成像參數(shù)與退變性腰椎側(cè)凸患者冠狀位Cobb角及冠狀面平衡距離關(guān)系密切，且多裂肌不對稱度與冠狀位失衡相關(guān)性更強(qiáng)，對評估退變性腰椎側(cè)凸患者冠狀位失衡有重要參考價值。