椎 旁 肌 退 變 與 下 腰 痛 關 系 的 研 究 進 展▲

李東陽 周紅海 秦明芳 黃楊俊 陸慶旺

(1 廣西中醫藥大學研究生學院，南寧市 530001，電子郵箱：513433530@qq.com； 2 廣西中醫藥大學骨傷學院，南寧市 530001； 3 廣西中醫藥大學附屬瑞康醫院護理部，南寧市 530001)

【提要】 下腰痛是臨床常見病，發病率高且易復發。橫截面積異常、脂肪浸潤、肌肉密度是椎旁肌退變的主要病理表現，下腰痛患者發病節段的椎旁肌肉也同時存在肌肉萎縮或脂肪浸潤等退變現象。椎旁肌作為腰椎活動的主動穩定系統，是腰椎生物力學的重要組成部分，椎旁肌退變后導致腰椎生物力學改變，可引起下腰痛，且兩者相互影響。本文主要通過影像學和生物力學層面，分析椎旁肌退變與下腰痛之間的關系。

腰椎是人體脊柱承載負荷最大的節段，需要椎旁肌為脊柱的穩定及活動提供強大的力量支撐。椎旁肌退變是由于神經或肌肉本身原因導致肌肉組織發生代謝紊亂，從而引起肌肉細胞內出現損傷或死亡等病理表現。研究表明，肌肉萎縮和脂肪含量增加對椎旁肌肌力、耐力及腰椎生物力學等均產生較大的影響，是下腰痛發生的重要原因，而影像學檢查是目前診斷椎旁肌退變性下腰痛最方便直接的手段[1-3]。本文總結椎旁肌退變的原因，從影像學、腰椎生物力學改變闡述椎旁肌退變與下腰痛的相互關系。

1 椎旁肌退變的主要表現和原因

椎旁肌前群以腰大肌、腰小肌和腰方肌為主，后群以多裂肌、半棘肌和豎脊肌為主。橫截面積減小(肌纖維減少或變細)、脂肪浸潤(肌肉內成分改變)、肌肉密度降低(肌肉質量減少)是椎旁肌退變的主要病理表現。當前關于椎旁肌退變原因的研究主要集中在CT、MRI、肌電圖和超聲檢查等手段進行分析評估[4-5]。正常人體椎旁肌大致對稱，兩側橫截面積之差在2.9%～9.2%之間時可無臨床癥狀，超過10%則會出現慢性下腰痛甚至脊柱側彎畸形等異常表現。脂肪浸潤是指脂肪侵占原肌肉空間，沉積于肌束內、外，使肌肉小結數量減少、密度降低、肌纖維發生變性。在腰肌生理退變過程中，椎旁肌內脂肪浸潤型變性的發生時間早于可觀察到的形態學改變的時間[6]。此外，脂肪浸潤程度受到年齡的影響，隨著年齡的增長脂肪浸潤的程度明顯增加[7]。椎旁肌脂肪浸潤程度主要分為三級：1級指肌肉正常，脂肪浸潤小于10%；2級指中度肌肉退變，脂肪浸潤在10%～50%之間；3級指肌肉嚴重退變，脂肪浸潤大于50%[8]。在椎旁肌退變過程中，脂肪浸潤度越高，對肌肉的占位性侵蝕越大，導致肌肉體積減小，肌力降低。

椎旁肌退變還受多種因素的影響，如性別、年齡、細胞、血液、營養、基因等，不同因素對椎旁肌退變的影響已得到廣泛論證：(1)神經根卡壓是椎旁肌退變的重要原因。喬培柳[9]研究發現退行性腰椎管狹窄患者的椎旁肌橫截面積出現明顯減小，但兩者是否具有直接因果關系仍需進行系統研究；Zhao等[10]對腰椎間盤突出患者的多裂肌分析時發現，多裂肌萎縮后脂肪含量增加，肌纖維減少。(2)血液環境改變也是椎旁肌退變的重要原因。當全身營養不良時，機體會出現系統性炎癥反應，微循環減少，肌肉持續活動所需的血液供應量減少而引起疼痛和痙攣，進一步發展為肌肉密度降低和肌肉萎縮[11]。動物實驗結果顯示，4月齡小鼠的血液循環可以延緩老年小鼠椎旁肌衰老退變進程[12]。(3)運動減少也會引起椎旁肌的退變。肌電圖是評價肌肉退變的重要手段，在脊柱融合術后胸段椎旁肌活動減少的患者中，可見肌電圖信號減弱，提示肌肉密度降低[13]。(4)腰椎生物力學改變也是椎旁肌退變的重要原因。退變性腰椎側凸患者凹側多裂肌和豎脊肌橫截面積明顯小于凸側，原因可能是凸側椎旁肌持續性張力性負荷，出現代償性增生、肥大，導致凹側肌肉失用性萎縮和脂肪化[14]。(5)有關椎旁肌退變的基因研究顯示，許多基因可以調控和誘導肌肉的合成和發展，通過增加或減少基因的表達而引起肌肉密度和力量的下降，從而導致肌肉退變[15]。此外，有學者在椎旁肌衰老細胞內發現P16-Rb和P53-P21-Rb信號通路被激活，導致細胞周期阻滯而引起細胞退變[16]。

2 基于影像學表現分析椎旁肌退變與下腰痛的關系

2.1 椎旁肌退變的影像學評估方法 肌肉的量和質的改變可從形態學上直觀地反映椎旁肌的退變情況[17]，其中肌肉中脂肪含量的增加是肌肉脂肪浸潤的表現，肌肉橫截面積的減少和肌肉密度下降則均提示肌肉萎縮。多回波MRI、化學位移MRI及MRI光譜分析在研究脂肪浸潤方面具有明顯優勢[18]，而關于肌肉橫截面積的測量，目前尚無統一標準，大部分學者以肌肉邊界畫出感興趣區域，但此方法存在較大的主觀差異；還有部分學者以總肌肉的橫截面積或功能性純肌肉的橫截面積作為測量標準，此方法也存在個體差異的缺點[19]。為了減少個體差異的影響，計算肌肉橫截面積與椎體面積的比值是分析椎旁肌肌肉萎縮的較為合理方法。肌肉密度主要通過CT觀察，利用CT值來評價肌肉纖維的密度，但是測量部位仍存在分歧，有些學者測量整個肌肉的密度，亦有學者測量肌肉中心位置的密度[20]。

2.2 下腰痛患者椎旁肌的影像學改變 Fortin等[21]通過分析腰椎間盤突出伴坐骨神經痛患者的MRI圖像發現，患者多裂肌的橫截面積明顯減少，信號強度增加，且相應節段的脂肪含量增加。在MRI圖像上，腰背痛患者患側多裂肌和豎脊肌的橫截面積都明顯小于健側[22]；在CT平掃圖像上，慢性腰背痛患者的L4位置多裂肌橫截面積也小于健康人群[23]。楊森等[14]對腰椎側凸患者椎旁肌的MRI圖像進行測量,發現患者豎脊肌和多裂肌的脂肪化程度增加，兩側椎旁肌橫截面積不對稱。Shafaq等[1]研究發現，在MRI、CT、肌電圖等檢查中腰椎管狹窄合并腰椎側彎患者凹側多裂肌橫截面積明顯減小，而脂肪浸潤程度則明顯增加。由此可見，不同病因所致下腰痛患者的椎旁肌均存在橫截面積減少和脂肪含量增加等影像學改變，這表明椎旁肌退變與下腰痛密切相關。

3 基于腰椎生物力學改變分析椎旁肌退變與下腰痛的關系

脊柱的穩定系統包括兩個方面：一是內源性穩定，也稱為靜力平衡，主要包括椎體、椎間盤韌帶等；二是外源性穩定，也稱為動力平衡，主要指脊柱旁肌肉，是脊柱活動的力量源泉。根據功能分區可將椎旁肌肉分為穩定肌與運動肌。椎旁肌群退變程度越大對腰部活動的控制力越小，易致脊柱椎體椎間盤或關節囊等部位的生物力學負荷增加，加大脊柱椎體的異常應力，引起下腰痛、腰腿部神經根癥狀以及椎間盤退變等病變；反之，長期的腰椎不穩及腰椎功能減低，可導致椎旁肌功能代償等情況的發生，進而加速椎旁肌的生物力學失衡、退變等。

3.1 椎旁穩定肌退變后腰椎生物力學改變與下腰痛的關系 椎旁穩定肌位于脊柱深部，以慢肌為主，主要為多裂肌、腹橫肌、橫突棘肌等，可維持脊柱的機械穩定性，并防止脊柱的過度彎曲。

多裂肌是腰部椎旁肌中最大、最內側的肌肉，內側位于棘突，外側位于椎板，最靠近脊柱的中心位置，覆蓋層次多，是L4～5節段最重要的穩定肌[24]。有學者認為，多裂肌退變引起慢性下腰痛的原因可能與多裂肌橫截面積變小、肌纖維減少有關[23]。也有學者認為多裂肌位于腰椎最內側且覆蓋面最大，下腰痛所導致的炎癥因子的釋放最易侵襲多裂肌，造成多裂肌萎縮和脂肪浸潤[25]。此外，當腰椎突然失衡時，多裂肌是最早做出收縮反應的穩定肌[26]，而慢性下腰痛患者的多裂肌收縮力變差、收縮反應變慢，突然失穩的瞬間可造成椎體移位，引起損傷導致腰痛加劇。還有研究表明，給予多裂肌適當強度刺激，可緩解甚至消除椎體小關節紊亂，達到增強脊柱穩定性、緩解或解除下腰痛的目的[27]。由此可見，椎旁穩定肌退變與下腰痛相互影響，但兩者的因果關系仍然需要進一步論證[28]。

腹橫肌起于T7～12肋骨內側面，位于腹部內側最深層，其肌纖維橫行環繞腹部，與各個椎體的橫突和棘突相連。腹橫肌可收縮調節腹內壓力，是維持腰椎穩定性的重要結構[29]。腹橫肌退變后造成其不連續的收縮和收縮力不足導致其對脊柱穩定的控制出現異常。Ferreira等[30]利用超聲觀察腹橫肌厚度變化，當下肢行走運動時，腹橫肌的“預激活”機制使其在下肢運動之前就產生預期性收縮來穩定脊柱，而下腰痛患者腹橫肌的預激活水平較低且出現左右不對稱的情況。

總之，椎旁穩定肌是脊柱穩定系統中重要的生物力學結構，是維持脊柱動、靜力平衡的重要組成部分。椎旁穩定肌退變易引起腰椎穩定系統的變化，當長期出現腰椎失穩后易引起下腰痛；此外，長期超負荷工作以及因疼痛而產生的炎癥因子也可進一步加速椎旁肌的退變[31]。

3.2 椎旁運動肌退變后腰椎生物力學改變與下腰痛的關系 椎旁運動肌位于脊柱周圍的淺層，主要包括背闊肌、腹外斜肌、豎脊肌及腰大肌等，在爆發性活動時被激活，為腰椎活動提供較大的力量，并通過向心性收縮控制椎體的運動。由此可見，這些肌肉控制脊柱的運動并參與脊柱的穩定性調節[32]。

王琨等[33]研究發現，在坐位脊柱前傾時，前傾角度越大豎脊肌負荷越大。在腰部屈曲活動的前期，豎脊肌作為運動的拮抗肌，通過收縮控制腰部前屈的角度和速度，而當屈曲角度增大時，腰部的穩定性主要由脊柱周圍韌帶和筋膜提供[34]。當上肢快速抬起時，脊柱的動力平衡受到影響，豎脊肌會在上肢運動前預先激活以保證運動時軀體的穩定性和提供運動所需的爆發力，稱為前饋控制[35]。因此，豎脊肌退變可導致腰骶部的疼痛癥狀。利用神經肌肉激活技術可以有效改善慢性非特異性下腰痛患者豎脊肌的肌力和耐力，防止豎脊肌萎縮退變，提高豎脊肌的運動控制能力，從而緩解患者的癥狀[36]。

腰大肌上連腰椎、下接股骨，形成脊柱骨盆髖關節的整體結構，并與股直肌協同作用，共同拉伸脊柱，保證脊柱正常的前屈姿勢。隨著腰椎前屈角度增大，腰大肌的載荷增加，在前屈至75°時出現峰值，載荷近似體重的20倍[37]。韋以宗等[38]對家兔進行腰大肌拉伸試驗，發現腰大肌伸展應力占比在頸胸腰段、胸腰段和腰段分別為74.33%、45.21%和73.73%。許多慢性腰痛的原因與腰大肌損傷及炎癥因子釋放有關[39-40]。腰大肌主要承擔彎腰動作時產生的環狀應力，然而不同的體重、彎腰角度、抬舉重物重量等原因導致環狀應力不同，頻繁彎腰活動使腰大肌損傷產生炎癥反應[41]，從而導致下腰痛的發生。

4 總結與展望

椎旁肌退變是不可避免的生理現象，其與下腰痛的發生相互影響。對于下腰痛患者，不僅需要關注椎間盤、關節囊等病變，同時也不能忽視椎旁肌群的退變。目前主要通過CT、MRI、肌電圖和超聲檢查等手段評估椎旁肌的退變情況，而針對其相關基因的表達、生化指標檢測和病理學等的研究較少，今后可從形態、功能、組織學及基因表達等多種層面來評估椎旁肌的變化。此外，如何有效改善椎旁肌群強度、減輕肌群的脂肪浸潤，從而針對椎旁肌退變引起的下腰痛制訂系統有效的治療方案，也是今后的研究方向。