椎旁肌退变失平衡与退变性腰椎滑脱的相关分析*1

王庆鹏 温进杰 邵 鹏 王崇禧

( 烟台市莱阳中心医院, 山东 莱阳 265200 )

退变性腰椎滑脱(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)是脊柱外科常见的腰椎退行性疾病之一,发生率约3.5 % -17.3%,好发于中老年人,年龄多为45 -75 岁,伴随着年龄增大其发生率逐渐升高,发生率男女不同,女性高于男性,影像学特征是相邻椎体在矢状位上向前或向后位移[1]。 退变性腰椎滑脱因其腰椎峡部完整,所以临床共识认为退变性腰椎滑脱的发生的病因与峡部裂性腰椎滑脱不同。 临床表现多以慢性下腰痛为主,并且有时合并单侧或双侧下肢放射痛[2]。 对于退变性腰椎滑脱发生、发展过程的研究目前多聚集在相邻椎体椎间隙高度丢失、椎间盘退变、腰椎突关节的方向性和不对称性等方面,其发生的危险因素还包括性别、年龄、体质量指数等,但是这些因素因研究结果差异大,仍有争议[3]。 因此,对于退变性腰椎滑脱的发病机制仍存在很大争议,需要进一步的研究来探索。 在上世纪末Panjabi[4]等通过研究发现脊柱的稳定由脊柱、附着的肌肉和控制肌肉收缩的神经系统共同维持,因此将维持脊柱稳定性的结构根据功能不同分成3 个系统:(1) 被动稳定系统;(2) 主动稳定系统;(3) 神经控制稳定系统。 在此基础上,近几年来,对于椎旁肌在维持腰椎稳定性中的作用受到越来越多的重视,相关研究逐渐增多。 腰椎椎旁肌主要包括后方多裂肌和竖脊肌、椎体两侧腰大肌。 因解剖原因,既往的研究多集中在多裂肌的退变,认为在维持腰椎稳定性上因多裂肌肥大和最靠近中线,所以起主要作用,而把椎旁肌作为一个整体作为研究对象,其对退变性腰椎滑脱的影响研究较少。 椎旁肌的退变程度在研究中多以椎旁肌的影像学上(核磁共振或CT)横截面面积来代替,横截面积大,椎旁肌退变程度轻,横截面积小,则椎旁肌退变程度重。 应用核磁共振成像测量椎旁肌横截面积(cross-sectional area CSA)具有可靠性、重复性和有效性等特点[5-6]。 既往研究多以应用核磁共振成像(MR) 测量椎旁肌横截面积,因此,本文也通过测量核磁共振影像中腰椎椎旁肌横截面积(多裂肌、竖脊肌和腰大肌)的大小,来对其在退变性腰椎滑脱中作用进行初步研究。 现报告如下。

临床资料

1 一般资料:选取我院脊柱外科门诊2021 年1月-2021 年11 月就诊的慢性腰痛患者85 例并给予腰椎MRI 检查,分为2组。 对照组42 例,男性13例,女性29 例;年龄40 -66 岁,平均年龄为(53.69±6.71)岁;观察组43 例,男性11 例,女性32 例;年龄40 -66 岁,平均年龄为(56.56 ±6.99)岁。 2组在性别、年龄等基础资料方面无统计学差异(P＞0.05)。 (1)观察组纳入标准:慢性腰痛病史＞3 个月且不合并下肢疼痛、麻木;Meyerding 分型为Ⅰ度滑脱;腰4 单节段的椎体滑脱;年龄40 -66 岁。 (2)对照组纳入标准:慢性腰痛病史＞3 个月且不合并下肢疼痛、麻木等临床症状;年龄40 -66 岁。 (3)排除标准:腰痛且合并脊柱侧弯;腰椎峡部裂性滑脱和Meyerding 分型为Ⅱ度及Ⅱ度以上的滑脱;既往有腰椎和腰部软组织手术史;合并下肢神经损伤症状;现有腰椎感染和既往有感染病史;腰椎原发性肿瘤或转移性肿瘤;既往有胸腰椎骨折病史和先天脊柱畸形。

2 椎旁肌截面积的测量:通过我院PACS 影像系统获得研究对象的腰椎MRI 图像,选取横截面上L4/5中间层面T2 加权图像做为研究对象。 实用Image J 软件中的阈值技术测量腰大肌、多裂肌、竖脊肌横截面积(CSA)。 即:调取的L4/5中间层面T2 加权图像,通过Image j 软件测定右侧竖脊肌CSA、右侧腰大肌CSA、右侧多裂肌CSA 和左侧竖脊肌CSA、左侧腰大肌CSA、左侧多裂肌CSA, 由肌肉周围最近的深筋膜轮廓限定测量肌肉的CSA,见图1。 所有的数据均由2 位经培训后的脊柱外科医师独立测量,根据测量结果取平均值。

图1 棘突两侧多裂肌轮廓

3 核磁共振设备及扫描序列:核磁共振成像能够比较直观的显示肌肉的形态学改变,对腰椎周围肌肉、神经、血管及脂肪组织拥有良好的显影效果。所有纳入病例均使用本院飞利浦1.5T(Achieva Nova Dual)磁共振进行腰椎常规扫描。 T2WI 使用快速自旋回波序列,T1WI 使用自旋回波序列。 扫描层间距4.4mm,轴位厚度4mm。

4 统计学分析:计量资料采用均数±标准差(±s)描述,计数资料以例数(n)进行描述。 数据的统计处理使用SPSS 19.0 统计软件进行,使用x2检验统计推断组间差异。 观察组两侧多裂肌CSA、腰大肌CSA、竖脊肌CSA 和对照组患者两侧多裂肌CSA、腰大肌CSA、竖脊肌CSA 采用独立样本t检验,比较其差异性。P＜0.05 时差异有统计学意义。 并计算2组两侧多裂肌CSA、腰大肌CSA、竖脊肌CSA 退变程度,以退变百分比(%)来表示。

5 结果

5.1 观察组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变程度重的一侧和退变程度轻的一侧横截面面积的比较:在退变轻的一侧竖脊肌横截面面积为(808.54 ±272.17) mm2、多裂肌横截面面积为(712.74 ±175.52) mm2、腰大肌横截面面积为(936.66 ±211.63) mm2;观察组退变重的一侧竖脊肌横截面面积为(689.60 ±233.13)mm2、多裂肌横截面面积为(638.25 ± 167.60) mm2、腰大肌横截面面积为(851.55 ±181.73 )mm2,两侧间进行比较,P值＜0.05,差异性显著,有统计学意义。 见表1。

表1 观察组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变程度重的一侧和退变程度轻的一侧横截面面积的比较(±s,mm2)

表1 观察组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变程度重的一侧和退变程度轻的一侧横截面面积的比较(±s,mm2)

观察组 多裂肌 竖脊肌 腰大肌退变重 638.25 ±167.60 689.60 ±233.13 851.55 ±181.73退变轻 712.74 ±175.52 808.54 ±272.17 936.66 ±211.63 t 值 2.01 2.17 2.01 P 值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

5.2 对照组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变程度重的一侧和退变程度轻的一侧横截面面积的比较:对照组退变程度重的一侧椎旁肌的横截面面积分别是多裂肌横截面面积为(727.02 ±194.37)mm2、竖脊肌横截面面积为(979.71 ±240.04)mm2、腰大肌横截面面积为(982.31 ±298.82)mm2,退变程度轻的一侧椎旁肌的横截面面积分别是多裂肌横截面面积为(801.04±223.04)mm2、竖脊肌横截面面积为(1081.11 ±243.46) mm2、腰大肌横截面面积为(1077.83 ±313.56)mm2,两侧数据进独立样本t检验,P值＞0.05,无显著差异性,无统计学意义。 见表2。

表2 对照组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变程度重的一侧和退变程度轻的一侧横截面面积的比较(±s,mm2)

表2 对照组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变程度重的一侧和退变程度轻的一侧横截面面积的比较(±s,mm2)

对照组 多裂肌 竖脊肌 腰大肌退变重 727.02 ±194.37 979.71 ±240.04 982.31 ±298.82退变轻 801.04 ±223.04 1081.11 ±243.46 1077.83 ±313.56 t 值 1.62 1.92 1.42 P 值 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05

5.3 观察组、对照组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变两侧退变程度百分比分布情况比较:在对照组和观察组腰椎左右两侧的多裂肌、竖脊肌、腰大肌都存在退变不平衡的状态。 观察组多裂肌横截面积百分比(%)情况:0% -10%组为53%、10% -20%组为40%、＞20%组为7%,两侧竖脊肌横截面积百分比(%)情况:0% -10% 组为44%、10% -20% 组为33%、＞20%组为10%,两侧腰大肌横截面积百分比(%)情况:0% -10% 组为63%、10% -20% 组为35%、＞20%组为1%;对照组两侧多裂肌横截面积百分比(%)情况:0% -10%组为64%、10% -20%组为31%、＞20%组为5%,两侧腰大肌横截面积百分比(%)情况:0% -10%组为67%、10% -20%组为26%、＞20%组为7%,两侧竖脊肌横截面积百分比(%)情况:0% -10%组为52%、10% -20%组为45%、＞20%组为3%;对照组的脊柱两侧多裂肌横截面积、竖脊肌横截面积和腰大肌横截面积百分比在0% -10%组占比高于观察组。 见表3、表4。

表3 观察组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变两侧退变程度百分比分布情况(n,%,n=43)

表4 对照组多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变两侧退变程度百分比分布情况比较(n,%,n=42)

讨 论

腰椎稳定性是指在各种不同负荷情况下腰部脊柱结构维持正常功能状态和关系的能力,而退变性腰椎滑脱是腰椎不稳定最常见的临床表现。 脊柱的稳定系统结构包括2 个方面,即动力状态下稳定系统结构和静止状态下稳定系统结构。 动力状态下稳定系统结构主要指脊柱旁肌肉;静止状态下稳定系统结构主要包括椎间盘、椎体、关节突关节和周围韧带等。 两者相互协调作用,维持脊柱在各种不同负荷状态下的稳定。 脊柱稳定性维持椎旁肌具有十分重要的作用(7)。 在10 -20 年前国内外学者在实验室观察到[8-9],将椎旁肌完全剔除,只保留椎间盘、椎体、韧带等结构,腰椎承受机体的垂直压缩负荷明显降低,以此证明椎旁肌在维持脊柱稳定中有非常重要的作用。 因此本研究将椎旁肌退变失平衡作为影响脊柱稳定性的主要因素来进行相关研究。

邻近脊柱周围多个肌群统称为椎旁肌。 腰椎椎旁肌主要包括腰大肌、多裂肌、髂肋肌、最长肌和棘肌,其中由髂肋肌、最长肌和棘肌组成竖脊肌。 脊柱的失稳多发生在腰椎,因此,多裂肌、腰大肌和竖脊肌成为临床研究的主要对象,也是研究热点,同时也是本研究的主要研究对象。 腰大肌在腹膜背侧,与后腹膜及腰椎椎体相接,肌纤维由内上向外下方行走于胸12 -腰4 椎体和横突之间,形成的梭形肌肉,止于股骨小转子,但是腰大肌肌纤维在L5/S1椎间盘、腰5 椎体、附件没有附着点[10-11],腰大肌的主要作用是使腰椎前屈和侧屈。 多裂肌位于棘突与腰最长肌中间,是腰椎和骶椎椎旁肌群中最肥大的肌肉,也是和脊柱接触面最多的肌肉。 Rosatelli[12]等研究发现,多裂肌在腰段分深、中、 浅3 层,起始于乳突斜向内上,跨2 个椎体止于棘突。 主要作用是旋转和后伸背部,并协同维持脊柱的稳定性和腰椎前凸[13]。研究发现多裂肌是维持腰4 和腰5 节段稳定最重要的肌肉,也是发生腰椎失稳是最先发生反应的肌肉[14-15]。 竖脊肌紧邻多裂肌,在其外侧,发自髂嵴后部、骶骨背面和腰椎棘突,肌束由内下向外上延伸,止于棘突、颈椎和胸椎横突、肋骨肋角下缘等[16-17],由外向内逐渐分为3 块并列纵行肌肉,由外向内分别是髂肋肌、最长肌和棘肌。 腰段髂肋肌位于最外侧,起始于腰1 -腰5 横突尖部及胸腰筋膜内侧部分,止于肋骨[18],其主要作用使脊柱侧屈和后伸,和多裂肌配合可以平衡躯干旋转时产生的屈曲作用。 因此在椎旁肌解剖结构和功能上看,椎旁肌是维持脊柱的动态平衡的重要因素。 椎旁肌在维持脊柱动力性状态下稳定性方面有非常重要的作用。既往许多研究发现椎旁肌退变和腰椎退变性疾病关系密切[19-21]。 既往对椎旁肌退变的研究多集中在多裂肌、特别是多裂肌对退变性腰椎滑脱的影响[22-24],但是对脊柱两侧椎旁肌退变的失平衡(椎体两侧椎旁肌退变程度不一致)对退变性腰椎滑脱的影响研究较少。 正常人体两侧椎旁肌大致对称,Marras[25]等在研究30 个既往无腰痛史的青少年样本中发现竖脊肌的横截面积在各腰椎平面没有差异,Hyun[26]等在2007 年报道说正常健康人群中,左右两侧多裂肌横截面积基本相同。 因此,研究椎旁肌两侧退变的失平衡对退变性腰椎滑脱的影响有显著意义,也是进行本研究的原因之一。 Wan Q[27]等研究发现腰背痛患者健侧多裂肌和竖脊肌的横截面积都明显＞慢性疼痛侧多裂肌和竖脊肌横截面积,其研究工具也是核磁共振图像,研究工具和结论和本研究一致,即在腰背痛患者中两侧竖脊肌、多裂肌、腰大肌的横截面积不完全相等,存在两侧椎旁肌退变的失平衡,但是横截面积相差大多不超过10%,在统计学上无明显差异。 在本研究中我们发现,在观察组,腰椎多裂肌、竖脊肌、腰大肌的横截面积有明显差异性且有统计学意义,腰大肌横截面面积相差大多＜10%,多裂肌横截面面积和竖脊肌横截面面积相差大多＞10%以上。 Niemeläinen R[28]等提议腰椎同水平椎旁肌的横截面将作为腰椎滑脱的病理学指标,并且认为椎旁肌横截面积两侧相差＞10%可能有临床意义,还有学者采用超声检查发现,健康人腰椎同一横断面上两侧多裂肌横截面积存在一定程度的差异性,并且认为多裂肌同一横断面上左右两侧差异性＞10% 是影响腰椎不稳的危险因素[29-30]。 以上和我们的研究结果相一致,因此,我们推断多裂肌、竖脊肌、腰大肌退变失平衡是引起退变性腰椎滑脱的重要原因,且多裂肌、竖脊肌退变失平衡起重要作用。

综上所述,椎旁肌是维持脊柱稳定的重要因素,椎旁肌退变失平衡可能是引起退变性腰腿滑脱的原因,但是本研究在数据测量、病例数量等方面难以避免的误差及不足,会对结果产生一定程度的影响。因此研究结果还需要更加完善的研究设计来进一步证实。