IDEAL-IQ序列對多裂肌的定量分析

唐 燁 李西凡 李 克

多裂肌位于脊柱兩側(cè)，起于棘突和脊間韌帶，止于乳突頭內(nèi)側(cè)面，斜向下走行，分為表層肌束和深層肌束，其作用是穩(wěn)定每個關(guān)節(jié)，在脊柱局部運動時穩(wěn)定椎骨。張敏等［1］分析認為，多裂肌的退化會導(dǎo)致脊柱的外平衡失衡，又由于脊柱從上到下的后縱韌帶寬度逐漸變窄，特別到L4-L5/L5-S1寬度變得更窄，此時椎體后的韌帶支撐力減弱，但是L4-L5/L5-S1的脊柱的活動性是最大的，椎體因此會容易失去平衡，造成這幾個脊柱節(jié)段的椎間盤突出；此時椎體失去平衡，就會產(chǎn)生一些機械性刺激來激活脊神經(jīng)，產(chǎn)生痛覺［2］，因而會有腰背疼痛的癥狀出現(xiàn)。Wilke等［3］指出，多裂肌相對于背部其他肌肉而言更粗壯，有更大的橫截面積，而橫截面積大的多裂肌會有更強大的收縮力，這樣可以更好地保持腰椎結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性，保持脊柱的健康。有研究［4］指出，多裂肌的萎縮、脂肪化與腰椎間盤突出癥（腰突癥）有著密切關(guān)系。為此，本研究擬通過對腰突癥患者行L4-L5橫斷位IDEAL-IQ（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estimation quantitation）序列掃描，對該范圍內(nèi)的脊柱旁多裂肌脂肪含量進行定量分析，以更加直接、客觀地觀察多裂肌的脂肪浸潤程度，并由此探討基于IDEAL-IQ序列是否可以通過觀察多裂肌的脂肪化程度來了解多裂肌的退化程度，從而對今后疾病的預(yù)防或者治療效果的評估都有一定的指導(dǎo)作用。

方 法

1. 臨床資料

共60例研究對象納入本研究，均為標準身材，其體重指數(shù)（BMI）在18.5～23.9 kg/m2，年齡在20～60歲，分為對照（無腰椎疾病的健康志愿者）組和病變（腰突癥）組，各30例。2組按不同年齡段又可劃分為20～30歲、30～50歲和50～60歲3個亞組，且分布相同，即20～30歲者均有5例（16.7%），30～50歲者均有15例（50.0%），50～60歲者均有10例（33.3%）。對照組中處于30～60歲年齡段者按有無鍛煉的情況，又可分為經(jīng)常進行腰部肌肉鍛煉或者從事體力勞動者（13例）和沒有進行腰部肌肉鍛煉者（12例）2組。病變組中處于30～60歲年齡段者按髓核突出的位置不同來分，1a區(qū)有10例，2區(qū)有10例，3區(qū)有5例。將病變組與對照組進行對比，發(fā)現(xiàn)年齡、有無腰突癥、有無腰部肌肉鍛煉與多裂肌的脂肪化都有一定的關(guān)系。

2. 檢查方法

使用3.0T GE750W超導(dǎo)型磁共振掃描系統(tǒng)，采用8通道脊柱線圈對所有患者及志愿者行腰椎常規(guī)MRI平掃和橫斷位IDEAL-IQ掃描。IDEAL-IQ序列：重復(fù)時間（TR）=minimum，回波時間（TE）=min full，反轉(zhuǎn)角度（flip angle）=4°，回波鏈長度（ETL）=2，頻率編碼（Freq）=256，相位編碼（phase）=224，帶寬（band width）=111.11，掃描視野（FOV）=34 mm。

3. 圖像分析

用GE AW4.6工作站對L4-L5棘突兩旁的多裂肌進行測量。多裂肌的測量：L4-L5棘突兩側(cè)與椎板連線之間的范圍為多裂肌測量的區(qū)域。由2位有經(jīng)驗的醫(yī)生取R2*OAx圖像上椎間盤層面且靠近棘突的多裂肌為感興趣區(qū)（region of interest，ROI），取棘突右側(cè)的多裂肌的弛豫率平均值（圖1），采用SPSS21.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，以均數(shù)分析比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.不同年齡段多裂肌的脂肪化程度

由表1可見，對照（正常）組不同年齡段（20～30歲、30～50歲、50～60歲）L4-L5水平多裂肌弛豫率平均值分別為52.40、56.76、56.11，其中30～50歲和50～60歲組弛豫率值均顯著高于20～30歲組（P＜0.05），但30～50歲和50～60歲組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.37）。此外，病變（腰突癥）組也呈現(xiàn)類似趨勢：20～30歲、30～50歲、50～60歲患者L4-L5水平多裂肌弛豫率平均值分別為62.14、66.31、63.82（具體資料未列出）。這提示：隨著年齡的增長，多裂肌會相應(yīng)產(chǎn)生退變，但是到一定年齡，多裂肌的退變會趨于平穩(wěn)。

2.鍛煉與非鍛煉者多裂肌脂肪化程度的差異

對照組中鍛煉者L4-L5水平多裂肌弛豫率平均值為48.56，非鍛煉者為58.29，兩者間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表2），提示鍛煉可以延緩多裂肌退變。

3.對照組與病變組多裂肌脂肪化程度的比較

對照（正常）組L4-L5水平多裂肌弛豫率總體平均值為55.11，病變（腰突癥）組患者L4-L5水平多裂肌弛豫率總體平均值為64.78，兩者間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，表3），這提示腰突癥與多裂肌的退變有一定的相關(guān)性。

圖1 健康志愿者與腰突癥患者L4-L5水平多裂肌的圖像分析

表1 對照組不同年齡段L4-L5水平多裂肌弛豫率比較

表2 對照組中30～60歲鍛煉和非鍛煉者L4-L5水平多裂肌弛豫率比較

表3 對照組與異常組L4-L5的多裂肌弛豫率比較

討 論

國外有學(xué)者做過研究，指出了維持脊柱穩(wěn)定性的“三亞系模型”，即被動亞系、主動亞系和神經(jīng)控制亞系。其中主動亞系就是由脊柱旁肌肉和肌腱組成的；被動亞系由椎體、椎間盤、小關(guān)節(jié)和韌帶等組成。三者相互獨立又相互關(guān)聯(lián)，若其中一個亞系出現(xiàn)問題就會影響其他兩個亞系［5］。由于多裂肌的解剖結(jié)構(gòu)特點與生物力學(xué)特性，腰骶部多裂肌在維持腰椎活動方面發(fā)揮重要作用［6-7］。歐陽林等［8］的研究表明，隨著年齡的增加，多裂肌的脂肪浸潤會早于其形態(tài)學(xué)的變化，在年輕時，多裂肌形態(tài)飽滿，輪廓平整，呈均勻低信號；隨著年齡的增長，多裂肌由飽滿轉(zhuǎn)為萎縮，輪廓由平整向凹陷轉(zhuǎn)變，信號由均勻轉(zhuǎn)為不均勻，呈信號增高轉(zhuǎn)變。

對于多裂肌的定量定性分析，目前有很多種方式。戴凱峰等［9］利用5點分級系統(tǒng)進行視覺分級來觀察多裂肌的變化，發(fā)現(xiàn)退化的多裂肌的MR信號會高于未退化的多裂肌。但是當(dāng)多裂肌發(fā)生損傷時，特別在損傷的7天內(nèi)，由于損傷后組織內(nèi)的丙二醛（MAD）含量增加，破壞細胞膜而導(dǎo)致組織水腫，在MRI T2WI上顯示高信號［10］。這樣通過視覺分級來觀察多裂肌就會有誤差。王玉錦等［11］利用MRI T2-mapping和磁共振化學(xué)位移成像（CSI）均可以定量測量脂肪的含量，T2-mapping中T2值（脂肪）與影響肌肉內(nèi)脂肪含量的固有物理特征相關(guān)性更高，而CSI測得的脂肪分數(shù)η受年齡和BMI影響。所以筆者在使用IDEAL-IQ序列來測得脂肪含量時，選擇在一定的BMI內(nèi)對年齡進行分組并比較，這樣可以更加確保數(shù)據(jù)的可靠性。

也有文獻報道，由于L4-L5節(jié)段是腰椎主要承重與活動椎體，是腰突癥高發(fā)的節(jié)段，所以測量的多裂肌位于L4-L5之間椎間盤處的多裂肌，采用MRI波譜分析及多裂肌去脂肪化橫截面積測量多裂肌的脂肪化程度，但是MRI的波譜分析易受磁場的均勻度與受檢者自身原因的影響，而多裂肌的橫截面積又因個人測量的差異有所不同［12］。

IDEAL-IQ采用多回波的水脂分離技術(shù)，根據(jù)多回波信號變化曲線在進行脂肪定量時能夠去除組織T2*的干擾，而且采用區(qū)域增長水脂分離技術(shù)，可以克服傳統(tǒng)水脂分離技術(shù)對于主磁場均勻度的高度依賴性。IDEAL-IQ掃描一次可以重建出4幅圖像：①脂肪分量（FatFrac）圖像；②R2*弛豫率圖像；③同相位（inphase）圖像；④反相位（outphase）圖像。通常可以使用同相位與反相位的信號差別來判斷該臟器組織的脂肪化程度；也可以直接通過脂肪分量來測定該臟器的脂肪化程度；而R2*弛豫率通常被用于肝臟中鐵含量的測量，通過觀察R2*弛豫率的改變，也可以發(fā)現(xiàn)臟器組織結(jié)構(gòu)發(fā)生的相應(yīng)變化。筆者就曾大膽地嘗試用R2*來測量多裂肌的脂肪化程度，發(fā)現(xiàn)R2*可以正確地測出多裂肌的脂肪化程度，并且與以往的研究結(jié)論相一致。但是本文的不足之處在于樣本量太小，且使R2*弛豫率受干擾的影響因素很多，故會影響研究結(jié)果。