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单侧腰椎间盘突出症多裂肌退变的MRI指标与临床指标相关性

2024-11-12 40 上传者：管理员

摘要：目的：分析单侧腰椎间盘突出症患者多裂肌退变的磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）指标与临床指标的相关性。方法：回顾分析我院2018年1月至2021年12月收治的临床资料完整的单侧腰椎间盘突出症患者，共筛选出符合条件的患者86例。根据腰椎间盘突出节段和数量分成3组：A组27例为单纯L4/5椎间盘突出组，B组30例为单纯L5/S1椎间盘突出组，C组29例为多节段腰椎间盘突出组，所有患者均进行腰椎MRI平扫检查，测量指标包括L4/5、L5/S1水平多裂肌健侧和患侧总横截面积比值、双侧多裂肌肌肉萎缩程度和脂肪浸润比例，从病历资料中获取腰椎间盘突出患者腰部视觉模拟评分（visual analogue scale,VAS）、Oswestry残疾指数（oswestry disability index,ODI）等临床指标，采用Spearman相关性分析L4/5、L5/S1水平多裂肌健侧和患侧总横截面积比值以及双侧肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例等指标与临床指标的相关性。结果：各组间年龄、性别和体质指数比较，无显著性差异（P>0.05）；三组的多裂肌健侧和患侧总横截面积比值与VAS评分均呈正相关（P<0.05），与ODI评分无相关性（P>0.05）；双侧多裂肌肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例与ODI评分呈正相关（P<0.05），与VAS评分无关（P>0.05）。结论：在单侧腰椎间盘突出症患者中，多裂肌左右横截面积不对称程度与腰部疼痛相关，而双侧多裂肌肌肉萎缩程度与脂肪浸润比例与ODI评分相关。

关键词：
临床指标
多裂肌退变
相关性
磁共振成像指标
腰椎间盘突出症
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腰椎间盘突出症（lumbar disc herniation,LDH）是导致成年人腰痛以及接受腰椎手术最常见的原因，至少95%的腰椎间盘突出发生于L4/5和L5/S1节段[1—2]。导致腰椎间盘突出症的原因很多，其发病机制也较为复杂，腰椎稳定系统失衡是国内外学者比较认可的原因。腰部椎旁肌是维持腰椎稳定的重要因素，研究表明，尽管每块肌肉都起着稳定脊柱的作用，但与其他椎旁肌相比，多裂肌的横截面积是最长肌及腰髂肋肌的两倍，发挥了超过2/3的作用[3—4]。因此，多裂肌退变所致的肌力下降和功能状态不佳对腰椎的稳定性影响最大。多项研究表明，多裂肌的退变与腰椎间盘突出的发生和发展密切相关[5—7]，脂肪浸润、纤维化和萎缩是多裂肌退变的主要特征[8]，目前多裂肌退变指标与腰椎间盘突出症患者临床症状的相关性研究较少。本研究旨在分析单侧腰椎间盘突出症患者多裂肌退变的MRI指标临床症状的相关性，为腰椎间盘突出症的诊治提供参考。

1、资料与方法

1.1一般资料

回顾分析我院于2018年1月至2021年12月期间收治且临床资料完整的腰椎间盘突出症患者，所有患者均有详细的病史、体格检查等医疗记录，且已通过MRI检查明确诊断。影像学检查：患者仰卧位，双腿自然伸直，腰部处于放松状态。使用Simens Viro 3.0T磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）（德国）对腰部进行横轴位平扫（T2序列：Fov:220×220mm，层厚为3mm，扫描矩阵为544×640），扫描轴始终与腰椎椎体的终板保持平行。在MRI T2加权像横轴位片中，选取L4/5和（或）L5/S1节段椎间隙中心的同一层面图像，分别测量多裂肌脂肪变性比例、多裂肌横截面积，选取L5和S1椎体上终板层面的图像，测量椎体横截面积。病例纳入标准：病程1—3年，经磁共振诊断为腰椎间盘突出症，且临床症状、体征与影像学表现一致；腰、臀部疼痛，伴随下肢放射痛或麻木；检查前6个月内未接受任何物理治疗。排除标准：脊柱侧弯畸形、脊柱肿瘤和感染、腰椎滑脱、腰椎手术史或腰椎外伤史。共筛选出符合条件的患者86例，其中男51例，女35例，平均年龄41.19±11.52岁。根据腰椎间盘突出节段和数量分成3组：A组为单纯L4/5椎间盘突出组，27例，B组为单纯L5/S1椎间盘突出组，30例，C组为多节段腰椎间盘突出组，29例。

1.2 MRI指标测量方法

由于在众多椎旁肌中，多裂肌的退变与腰椎间盘突出症关系最为密切，本研究仅将多裂肌的MRI指标作为观察指标。同时，为了避免不同节段多裂肌指标差异造成的统计误差，使结果根据可比性，在测量时，单节段组只测量突出节段椎间盘水平多裂肌的MRI指标，多节段组则同时测量L4/5、L5/S1水平多裂肌的MRI指标。测量腰部多裂肌横截面积、椎体横截面积、腰椎肌肉程度、多裂肌脂肪变性比例时，需要将MRI T2加权像横轴位片中L4/5、L5/S1节段椎间隙中心的同一层面图像转移至图像处理软件（Image J,version 1.3.4.11）进行处理。所有数据的测量由2名主治以上医师分别独立完成，取二者所测均值进行分析。

1.2.1椎体横截面积：

测量多节段腰椎间盘突出组患者L4和L5椎体横截面积，单纯L4/5节段突出组患者的L4椎体横截面积和单纯L5/S1节段突出组患者的L5椎体横截面积，图1。

1.2.2多裂肌横截面积：

以多裂肌最内层的深筋膜为界，测量多节段腰椎间盘突出组患者L4/5和L5/S1两个水平的多裂肌横截面积，单纯L4/5节段突出组L4/5水平多裂肌横截面积和单纯L5/S1节段突出组L5/S1间隙多裂肌横截面积，具体示例见图1。

图1椎体横截面积、多裂肌横截面积测量示意图

1.2.3腰椎多裂肌肌肉萎缩程度：

腰椎多裂肌肌肉萎缩程度（%）=双侧多裂肌横截面积/椎体横截面积×100%[9]。

1.2.4多裂肌健侧和患侧横截面积比值：

腰椎多裂肌截面积之比（%）计算如下：（健侧腰多裂肌横截面积/患侧腰多裂肌横截面积）×100%[10]。

1.2.5多裂肌脂肪变性比例：

测量多节段腰椎间盘突出组患者L4/5和L5/S1两个水平多裂肌的脂肪变性比例（%），单纯L4/5节段突出组L4/5水平多裂肌脂肪变性比例（%）和单纯L5/S1节段突出组L5/S1水平多裂肌脂肪变性比例（%）。将目标图像移至Image J软件，选取皮下脂肪和多裂肌区域，产生灰度直方分布图，将皮下脂肪和多裂肌灰度直方分布图进行重合分析。两者的重合部分（多裂肌灰阶较高及皮下脂肪灰阶较低的部分）的像表示脂肪信号，而脂肪变性比例的计算是用二者重合部分的像素数除以多裂肌区域的像素数，再乘以100[9]。见图2。

1.3临床观察指标

图2双侧多裂肌横截面积和皮下脂肪信号强度的灰阶范围直方图分析及脂肪变性比例示意图

腰痛视觉模拟评分（visual analogue scale,VAS）范围为0—10，分值越高，表示疼痛程度越高；Oswestry残疾指数（Oswestry disability index,ODI）范围为0—100，分值越高，表示功能障碍越严重。

1.4统计学分析

应用Excel 2013版本录入数据，采用SPSS20.0软件进行数据统计分析，经检验若数据资料符合正态分布，采用Pearson相关性分析，若不符合正态分布，采用Spearman相关分析，评价L4/5、L5/S1多裂肌各项指标与临床指标的相关性。P<0.05为差异有显著性意义，各均值数据以均数±标准差表示，保留小数点后2位数。

2、结果

2.1各组间人口基线比较

各组间年龄、性别和体质指数比较，无显著性差异（P>0.05），表1。

2.2各项指标与VAS评分、ODI评分的相关性

三组的多裂肌健侧和患侧总横截面积比值与VAS评分均呈正相关（P<0.05），与ODI评分无相关性（P>0.05），表2；双侧多裂肌肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例与ODI评分呈正相关（P<0.05），与VAS评分无关（P>0.05），表3。

3、讨论

腰椎内在的退变和外在的损伤、劳损互为因果，共同导致腰椎排列与结构改变、生物力学失衡，异常的机械压力引起椎间盘受力不均而发生突出，刺激或压迫周围的脊神经根，产生腰腿痛、运动功能障碍等临床症状[11]。腰椎椎旁肌及其筋膜和神经肌肉控制单元为腰椎提供主动的外部稳定，椎体、关节突关节、关节囊和周围韧带等结构为腰椎提供被动的内部稳定，三者共同维持腰椎在中性区的静息稳定和动态稳定[12]。腰椎椎旁肌包括多裂肌、竖脊肌、腰大肌、腰方肌等，中等证据表明多裂肌退变与腰椎间盘突出之间存在负相关，但关于竖脊肌、腰大肌和腰方肌退变与腰椎间盘突出之间关系的证据相互矛盾[13—14]，体外力学模型实验表明[15]，在体外于中立位刺激腰部多裂肌，腰部多裂肌收缩导致相应节段椎间盘内的压力增加了一半。因此，在诸多椎旁肌中，多裂肌的退变与腰椎间盘突出关系最为密切。通过MRI图像测量其总横截面积、功能横截面积、脂肪浸润比例[16]和肌肉萎缩程度[9]等指标是评价多裂肌退变的常用方法。总横截面积包括多裂肌内层筋膜内所有脂肪、肌肉组织，而功能横截面积仅包括纯肌肉的部分，脂肪浸润比例则为多裂肌内层筋膜内的脂肪组织占比[17]。肌肉萎缩程度是指同一椎体平面的多裂肌总横截面积/椎体横截面积之比值，该数值是肌肉实际含量体现，是反映单个个体在感兴趣平面内肌肉萎缩情况的量化指标（由于多裂肌的横截面积受椎体体积的影响，为排除干扰，使结果更具可比性，故纳入这一指标）。目前测量横截面积和脂肪浸润比例的方法主要为人工划线和自动阈值技术，本研究将目标图像转移至被广泛使用的Image J作图软件中，采用人工划线方式测量肌肉和椎体的横截面积[18]，采用自动阈值技术测量脂肪浸润比例[9,19]，即：测量双侧多裂肌深层筋膜内的总横截面积以及全部皮下脂肪区域内的信号强度，再把二者放在同一频率分布直方图上进行对比，其中直方图重叠的区域即为总横截面积内脂肪。本研究发现，多裂肌左右横截面积不对称程度与腰部VAS评分呈正相关，双侧多裂肌肌肉萎缩程度与脂肪浸润比例与ODI评分呈正相关，提示腰椎多裂肌退变指标在评估临床严重程度中具有重要价值。

表1各组患者一般资料对比

表2多裂肌健侧与患侧总横截面积比值、肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例与VAS评分相关性

表3多裂肌健侧与患侧总横截面积比值、肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例与ODI评分相关性

单侧腰椎间盘突出患者的左右多裂肌横截面积不对称与临床指标的相关性是一个值得关注的问题。由于突出的腰椎间盘压迫单侧脊神经根导致患侧多裂肌去神经支配和废用[20—21]，故患侧多裂肌的横截面积通常低于健侧[22—23]，而多裂肌横截面积差值超过10%是腰椎失稳的潜在危险因素[24]。我们的研究发现，患侧和健侧的横截面积比值与腰部VAS评分呈正相关，与ODI评分无关。这与Takahiro等[25]的研究结果相似。结合本研究结果及以往的文献，我们认为，多裂肌萎缩产生疼痛的机制可能为：一侧多裂肌萎缩，导致腰椎抗扭转、滑动及剪切力的能力下降，使腰椎失稳，从而拉伤了深层韧带，局部炎性因子分泌，刺激神经末梢产生疼痛感觉[26—27]。但是，对于以疼痛为主的单侧腰椎间盘突出症患者，能否通过强化患侧的多裂肌以纠正左右横截面积不对称情况，从而达到缓解疼痛的目的，需要后续开展相关研究进一步证实。

肌肉萎缩程度指标直接反映多裂肌的萎缩情况，脂肪浸润比例指标可从侧面反映纯肌肉的数量[28]。ODI评分是评价腰椎间盘突出症患者功能障碍程度的重要指标，内容涵盖了疼痛、单项功能和个人综合功能三大领域的评估，能够综合反映腰椎间盘突出症患者功能状况细微且有临床意义的变化，并与患者自我感觉高度一致[29—30]。本研究结果表明，多裂肌的肌肉萎缩程度和脂肪浸润比例与ODI评分呈正相关，与腰部VAS评分无关。我们认为，椎间盘突出压迫神经根导致多裂肌纯肌肉含量减少，维持腰椎稳定的力量下降，腰椎的主动稳定系统调控能力降低。由于外部稳定性降低，导致内部稳定系统超负荷、功能紊乱，腰椎失稳加剧，出现腰部功能障碍。而对于以功能障碍为主的单侧腰椎间盘突出症患者，能否通过有氧运动、抗阻训练增加双侧多裂肌纯肌肉含量，达到减轻功能障碍目的，亦需要进一步的研究证实。

当然，本研究存在一些不足之处，首先，本研究样本量较少，存在选择偏倚可能。其次，未对病程进行亚组分析，可能会在一定程度上影响结果的可信度。最后，本研究仅为MRI影像学研究，单从现象方面回顾分析了腰部多裂肌退变与单侧腰椎间盘突出症临床症状之间的相关性，但对其中的机制未做深入的研究和探讨。下一步计划从临床测量、病理、调控信号通路等方面对其机制开展研究，并通过临床随机对照试验，探索干预单侧腰椎间盘突出症患者多裂肌退变的有效康复方法。

总之，多裂肌退变与腰椎间盘突出的发生和发展密切相关，发生腰椎间盘突出时，多裂肌的指标均会发生明显改变，这些指标与临床症状明显相关，如不加干预就可能成为腰椎间盘突出进展的危险因素之一。

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