腰椎退行性側凸患者椎旁肌的形態學改變

楊斌，鄭明輝，凌杜華，陳韋東，瞿東濱

1.南方醫科大學南方醫院脊柱骨科，廣州 510515；2.南方醫科大學南方醫院增城分院骨科，廣州 511300

腰椎退行性側凸是患者隨年齡的增長，腰椎退變后出現的脊柱側凸，并且既往無脊柱側凸病史，是因為骨骼成熟后伴隨脊柱退行性改變而發生的原發性脊柱側凸。其可能是由于椎間盤和脊柱小關節退變引起的腰椎不對稱而導致的[1,2]。椎旁肌作為人體軀干姿勢反射弧的效應器，隨著年齡的增長，而發生著退變[3]，且在腰椎有疾患時退變較為明顯。椎旁肌肉的退變機制尚不明確，在腰椎滑脫，腰椎間盤突出，腰椎微創術后等腰椎疾患及隨年齡增長椎旁肌肉發生退變的研究較多。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系的研究表明椎間盤和椎旁肌肉隨著年齡的增長而發生退變，且一般椎間盤退變嚴重者，椎旁肌肉退變也較嚴重。Shahidi 等[5]對199名腰椎術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]對單節段退變性椎旁肌肉癥狀側與非癥狀側不對稱退變的研究表明單一節段腰椎間盤突出癥患者在癥狀側較非癥狀側退變程度較大，癥狀側肌肉的橫截面積明顯小于非癥狀側，且癥狀節段的上下節段均有不同程度的不對稱退變。但是對于腰椎退變性側凸患者中椎旁肌肉改變的研究卻較少，并且研究結果存在爭議。Kim 等[7]的85例腰椎退變性側凸患者的研究表明凸側和凹側椎旁肌肉存在不同程度的退變，且凹側退變程度大于凸側，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例腰椎退變性側凸患者的研究則表明凸側和凹側椎旁肌肉存在不同程度的退變，且凹側退變程度大于凸側，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計學差異。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系，故本文擬探討腰椎退變性側凸患者頂椎節段及其上下節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凸患者84例為研究對象；入選標準：(1)患者年齡大于60歲；(2)患者腰椎Cobb 角大于10°；（3）退變性側凸診斷均符合《骨與關節損傷》中腰椎退變性側彎的診斷標準，表現為行走受限、間歇性跛行、腰腿疼痛和麻木，經嚴格保守治療后，癥狀在短期內改善后又加重，Cobb 角10°-50°，X 線提示腰椎椎體邊緣出現明顯骨質增生退變，CT表現為椎管、側隱窩及神經根管骨性狹窄、關節突關節增生內聚、部分黃韌帶骨化，MRI 顯示單、多節段椎管管徑縮小、黃韌帶肥厚；（4）近3個月內未行腰椎理療、針灸等；（5）臥床保守治療未超過3個月[8]；（6）臨床資料齊全。排除標準：（1）既往有神經系統疾病史(包括肌萎縮側索硬化、格林巴利綜合征、重癥肌無力等)；（2）既往有脊柱側凸病史(包括特發性脊柱側凸、先天性脊柱側凸、神經纖維瘤性脊柱側凸、神經肌源性脊柱側凸等)；（3）既往有脊柱感染、腫瘤、骨折、手術病史[9]；（4）有甲狀腺功能亢進、甲狀旁腺功能亢進或長期服用激素類藥物者；（5）患者3個月內行腰椎理療、針灸等或臥床保守治療超過3個月；（6）臨床資料不齊全。按照患者頂椎所處節段不同分為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據由L2-3椎間盤水平的肌肉經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據以L2～3椎間盤水平的肌肉經image-Pro PLus 測量所得；C 組頂椎水平肌肉的數據由L3～4椎間盤水平的肌肉經image-pro PLus 測量所得。

1.2 影像學資料

所有患者均于我院行X 線及MRI 檢查，并有L1～S1各節段磁共振上的T2軸位片。從我院PACS 系統獲取病人的X 線數據，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節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，腰椎側凸方向為左側凸，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，整個劃線區域內代表整個多裂肌，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 數據分析

所有測量數據均由一名研究員測量3次后取平均值獲得。采用SPSS 20.0統計軟件對所得數據進行數據錄入和分析，計量資料使用表示。所得數據均行描述性分析和正態性檢驗，數據采用配對t檢驗。檢驗水準α值取雙側0.05，即P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料結果

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（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）°，平均腰椎側凸角為（14.80±5.57）°，側凸方向位于左側53例，側凸方向位于右側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（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）°，平均腰椎側凸角為（16.04±7.57）°，側凸方向位于左側21例，側凸方向位于右側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（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）°，平均腰椎側凸角為（13.26±2.66）°，側凸方向位于左側15例，側凸方向位于右側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（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）°，平均腰椎側凸角為（14.07±4.74）°，側凸方向位于左側17例，側凸方向位于右側12例。所得數據使用非參數檢驗及單因素方差分析（One-Way ANOVA），得出3組之間一般資料無統計學差異（P＜0.05）。

2.2 不同節段椎旁肌差異性結果

在A 組中，在L1-2節段上退行性側凸患者的MF、ES、QL 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側均大于凹側，且差異有統計學意義，而PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側小于凹側，且差異有統計學意義，MF、PS、ES、QL 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義。在L2-3節段上退行性側凸患者的MF 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側大于凹側，且差異有統計學意義，而PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側小于凹側，且差異有統計學意義，MF、PS、QL 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。在L3～4節段退行性側凸患者的MF 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側大于凹側，且差異有統計學意義，MF、PS的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。L4～5、L5～S1節段數據差異無統計學意義（表1、2）。

表1 頂椎位于L2～3 椎間盤的腰椎側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節段上退行性側凸患者的MF、PS 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義。在L2～3節段上退行性側凸患者的PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側小于凹側，且差異有統計學意義，MF、PS 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。在L3～4節段退行性側凸患者的PS 的橫截面積與椎間盤橫截面積的比值凸側小于于凹側，且差異有統計學意義，MF、PS 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。L4～5、L5～S1節段數據差異無統計學意義（如表3、4）。

表3 頂椎位于L3椎體的腰椎側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節段上數據差異無統計學意義。在L2～3節段上MF、PS 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。在L3～4節段MF、PS 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。L4～5節段MF、PS 的FI 凸側均小于凹側，且差異具有統計學意義，余數據差異無統計學意義。L5～S1節段數據差異無統計學意義（如表5、6）。

3 討論

脊柱是一個多組織的結構復合體，其結構的穩定性維持著人類的基本生活，維持其結構的穩定性主要依靠骨性結構、椎旁肌肉及相關韌帶結構。腰背部疼痛是患者就醫的一大主要問題[10]，而腰部疼痛的發生常與腰椎的穩定性[11]及肌肉改變[12-15]有關。因此椎旁肌肉在維持脊柱穩定及相關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]等疾患的產生，椎旁肌肉及易發生退變，但其退變性質及退變規律不太明確。

脊柱的穩定性是依靠脊柱本身和與之相關聯的肌肉系統來維持的，當某一系統出現功能障礙引起脊柱不穩導致臨床癥狀時，另一系統則會出現代償進行彌補。椎旁肌的退變及功能減退與腰椎退變性側凸的發生可能是相輔相成的。本研究結果表明腰椎退變性側凸可能是引起椎旁肌退變的一個重要因素，且凸側和凹側的退變程度不一，凹側退變程度大于凸側。由腰椎退變性側凸的患者的頂椎節段分組可看出腰椎退變性側凸患者在頂椎及頂椎上下各一個節段上MF 和PS 脂肪浸潤程度在凹側均大于凸側，而在其它節段差異無統計學意義，表明腰椎退變性側凸患者的不對稱退變主要發生在頂椎及頂椎上下各一個節段且凹側退變程度較重。

表4 頂椎位于L3椎體的腰椎側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

成人退變性腰椎側凸與不對稱的肌肉改變有關，凸側和凹側的肌肉長度和弧度的不對稱，使得凸側的肌頭被拉伸、變長、變細，而凹側的則變短而結實，因此凹側的肌肉的橫截面積預計要大于凸側。而MF的橫截面積卻是凸側大于凹側，可能是腰椎的后方伸肌可能承載的力量較大，凸側肌肉的高負荷使得其發生較對側的代償性增生及肥大而凹側則相應表現出現萎縮、脂肪化。凸側MF 橫截面積的增大是由于肌肉代償性肥大的結果，是為了彌補和維持脊柱冠狀位上失衡，減少脊柱向凹側傾斜。因此腰椎退變性側凸患者兩側不對稱的退變可能是由于不對稱的力學環境造成的，且以凹側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支配有關[22]，如多裂肌是由多束小肌束組成，由腰神經后支的內側支唯一支配[23]，每個肌束僅由單一分支支配，分支間并無交通，這一特點更容易造成失神經支配，引起肌肉退變，豎脊肌由的神經支配是多節段的，一個節段神經受壓或損傷時，其它節段神經可出現代償。肌肉的失神經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

脊柱的穩定性依靠脊柱本身和與之相關聯的肌肉系統來維持，當某一系統出現功能障礙引起脊柱不穩導致臨床癥狀時，另一系統則會出現代償進行彌補。椎旁肌的退變及功能減退與腰椎退變性側凸的發生可能是相輔相成的。因此退變性側凸患者頂椎及頂椎上下各一個節段的不對稱退變，可能提示臨床上行腰椎退變性側凸手術時為阻止兩側肌肉不對稱的退變發展需要固定頂椎上下節段。

本研究通過影像學資料表明腰椎退變性側凸患者椎旁肌肉存在不對稱退變，凹側退變程度大于凸側，且不對稱退變主要存在于頂椎及頂椎上下各一個節段。但此結果缺乏組織學、細胞學和病理學等證據證實退變性側凸患者椎旁肌肉的不對稱性退變，同時還需要多中心、大樣本的進一步研究，以期進一步指導臨床工作。

表6 頂椎位于L3-4椎間盤的腰椎側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