腰椎后路融合术后腰痛患者椎旁肌电生理的研究

胡 鸢 乔 明 唐金树 侯树勋

. 论著 Original article .

腰椎后路融合术后腰痛患者椎旁肌电生理的研究

胡 鸢 乔 明 唐金树 侯树勋

目的研究腰椎后路融合术后腰痛患者多裂肌自发电位数量情况及其发生腰痛的原因。方法将我院收治的 86 例腰椎后路融合术后患者按疼痛程度分为腰痛组 46 例和对照组 40 例，采用针极肌电图测量其多裂肌中自发电位数量、位置，并比较两组患者在自发电位数量方面的差异，以及自发电位分布和手术区域、内固定区域、椎板开窗的关系。结果( 1 ) 腰痛组多裂肌中的异常自发电位分数 ( 12.87±2.34 ) 分明显大于对照组 ( 2.28±2.84 ) 分 ( P＜0.01 )；( 2 ) 所有自发电位均位于手术区域内，手术区域以外的多裂肌中未见自发电位分布；( 3 ) 腰痛组内固定区域内多裂肌自发电位分数 ( 8.76±1.95 ) 分显著高于内固定区域外( 4.11±1.39 ) 分 ( P＜0.01 )；( 4 ) 开窗侧自发电位分数 ( 2.38±0.70 ) 分和未开窗侧 ( 2.50±0.56 ) 分接近，差异无统计学意义 ( P＞0.05 )。结论( 1 ) 腰椎后路融合术后多裂肌中的自发电位，主要是由于手术本身所致。( 2 ) 腰椎后路融合术后腰痛患者脊神经背内侧支损伤程度较重，这可能是导致术后腰痛的原因。

电生理学现象；腰痛；腰椎；脊柱融合术

腰椎术后腰痛是临床上较为常见的问题，特别是对于术后影像学检查显示减压充分、内固定位置良好、骨融合正常，但主诉仍持续腰痛和腰部功能障碍的患者，诊断治疗比较困难。Sihvonen 等[1]研究了 32 例腰椎术后患者，其中明显腰痛的患者18 例，轻微腰痛患者 14 例，发现术后明显腰痛患者其多裂肌中自发电位较轻微腰痛的患者明显增加；然而 Rantanen 等[2]将 8 例腰椎间盘切除术后明显腰痛和 9 例术后无 ( 或轻微 ) 腰痛患者多裂肌针极肌电图作比较，发现腰痛组自发电位要略多于无痛组，但两组之间差异无显著性。因此在术后疼痛和多裂肌自发电位的关系上，目前还存在争议。本研究的目的在于通过研究腰椎后路融合术后腰痛和对照两组患者，在多裂肌自发电位方面是否存在差异，明确术后疼痛和神经损伤的关系。

资料与方法

一、一般资料

2006 年至 2011 年，我院行腰椎后路椎板开窗＋椎间盘切除＋椎体间植骨融合椎弓根螺钉系统内固定术 ( posterior lumbar interbody fusion，PLIF )的患者，共入选 86 例。其中 46 例，目测类比评分 ( visual analogue scale，VAS ) 值≥4，疼痛程度为中度以上，同时 Oswestry 腰部障碍指数 ( oswestry disability index，ODI ) 值≥20，腰部功能障碍为中度以上，将其归于腰痛组；其余术后 40 例，VAS 评分值≤1，为轻微疼痛或无痛，ODI 值＜10，腰部功能为轻微障碍，将其归于对照组。

腰痛组：男 24 例，女 22 例，随访时年龄 22～59 岁，平均年龄 42.39 岁，手术节段为 L4～5共29 例，L5～S1共 17 例。对照组：男 18 例，女22 例，随访时年龄 23～59 岁，平均年龄 41.48 岁，手术节段为 L4～5共 21 例，L5～S1共 19 例。腰痛患者的疼痛部位主要位于腰部和臀部，部分患者可牵涉到大腿后方，但未超过窝。疼痛于站立、坐位、行走和弯腰等腰部承受负荷时加重，卧床休息后可不同程度地缓解。

入选标准：年龄 20～60 岁，因腰椎间盘退行性疾病接受过 1 次开放的 PLIF 手术节段为单节段且术后超过 12 个月，术前无明显腰痛。

排除标准：( 1 ) 年龄＜20 岁，或＞60 岁；( 2 )接受过 2 次或以上的腰部手术；( 3 ) 术后不满 12 个月；( 4 ) 术后有明显腰部外伤、劳累史；( 5 ) 术前腰痛重于腿痛，术后腰痛症状 ( 部位、疼痛性质 )和术前类似；( 6 ) 术后查体发现神经根性病变，如直腿抬高试验阳性、下肢感觉减退，肌力明显减弱( ≤3 级 )；( 7 ) 影像学检查提示腰痛症状系手术错误所致：如手术节段错误、减压不充分、残留椎间盘压迫或中央、侧隐窝狭窄；( 8 ) 影像学检查提示：术后峡部裂，术后椎体不稳，相邻节段椎间盘明显退变和突出，术后残余椎间盘再突出，内固定松动、断裂或移位，术后腰椎前凸 ( L1上缘～L5下缘 )角度＜20°；( 9 ) 腰椎感染和炎症病变；( 10 ) 脊柱占位性病变；( 11 ) 重度骨质疏松症；( 12 ) 术前严重的椎间盘突出导致马尾神经损伤患者；( 13 ) 严重的发育性椎管狭窄患者；( 14 ) 患有强直性脊柱炎，或风湿性关节炎累及脊柱的患者；( 15 ) 患有神经系统疾病，如多发性神经病、非机械性神经根病 ( 糖尿病，各种自身免疫病 )、重症肌无力、多肌炎等。

所有术后腰痛患者接受以下检查，结果由 2 名脊柱外科副主任医师阅片：( 1 ) 腰椎正侧位、双斜位、过伸过屈位 X 线片。( 2 ) CT：L2～S1连续平扫＋三维重建。( 3 ) 腰椎 MRI。( 4 ) 血常规、血沉、C 反应蛋白。

二、观测方法

1. 针极肌电图检查腰椎融合术后多裂肌自发电位：( 1 ) 进针点的确定：参考文献 [3-4]所述，患者俯卧位，腹部垫枕使腰椎前凸减少。触诊双侧髂嵴并结合术后 X 线片，确定各节腰椎棘突位置。用记号笔标记 L1～L5棘突，然后确定进针点。具体位置如图 1 所示：L1进针点位于 L2棘突下缘偏头端 1 cm水平，距棘突 2 cm；L2进针点位于 L3棘突下缘偏头端 1 cm 水平，距棘突 2 cm；L3进针点位于 L4棘突下缘偏头端 1 cm 水平，距棘突 2 cm；L4进针点位于 L5棘突下缘偏头端 1 cm 水平，距棘突 2 cm； L5进针点位于髂后上棘水平，距棘突 2 cm。( 2 ) 多裂肌自发电位的检测：皮肤消毒后，0.5% 利多卡因表皮浸润麻醉。采用针极肌电图机 ( Keypoint，Alpine BioMed，美国 ) 采样，75 mm 特氟龙涂层单极同心圆肌电图针 ( Keypoint，Alpine BioMed，美国 )，进针角度为水平位上，针体和棘突呈 30° 夹角。记录多裂肌异常自发电位 ( 正锐波和纤颤电位 )。数据由Keypoint ( Alpine BioMed，美国 ) 软件存储并分析。

2. 自发电位的计分方法：采用半定量分析，根据 Kimura ( 1989 ) 的标准：无可靠数据，即不具重复性的自发电位记为 0 分；单个可重现的成串自发活动记为 1 分；肌肉放松时 ( 即静息状态下 )，有 2 个以上不同部位有自发电位记为 2 分；静息状态下，无论记录针的位置在何处，都有自发电位活动记为3 分；静息状态下，整个屏幕充满了大量的自发电位记为 4 分。运动终板的自发电位 ( 包括终板噪声和终板棘波 ) 不予计分，所有计分的自发电位都要求有可重复性。将双侧 L1～L5共 10 个检查点的计分数相加，作为该患者的总分。

3. 多裂肌中自发电位分布和手术区域的关系：以患者手术切口瘢痕的上下端为界，之间的区域为手术区域，即手术切口瘢痕的长度为手术区域的长度。统计自发电位分别在区域内和区域外的数量，通过比较手术区域内外自发电位分数的差异，了解自发电位分布和手术区域之间的关系。

4. 腰痛组多裂肌中自发电位分布和内固定区域的关系：将腰痛组患者接受内固定的节段定义为内固定区域，如 L4～5椎弓根螺钉内固定，则内固定区域为 L4和 L5，相对应的支配多裂肌的脊神经后支为L3和 L4；而 L2、L3、S1为非内固定区，相对应的支配多裂肌的脊神经后支为 L1、L2、L5。分别统计两区域中自发电位分数。由于对照组中不少患者总分数为 0，因此这项研究不计算对照组数据。

5. 腰痛组多裂肌自发电位分布和椎板开窗的关系：本研究中腰痛组患者共 46 例，其中 12 例为双侧开窗，其余 34 例为单侧开窗。对于单侧开窗的患者，统计同一节段内开窗侧和未开窗侧自发电位分数。

三、统计学处理

采用 SPSS 13.0 对测得的数据进行分析。采用 χ2检验比较两组患者在性别、手术节段构成方面的差异。两组患者年龄、身高、体重、VAS 分值、ODI分值、自发电位分数均以 (±s ) 表示。组间比较采用 t 检验，如果数据不服从正态分布或方差不齐，则进行 t’ 检验。以 P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、两组患者一般特征的比较

两组患者比较结果见表 1。两组患者在年龄( P＝0.43 )、性别构成 ( P＝0.73 )、身高 ( P＝0.68 )、体重 ( P＝0.58 )、手术节段 ( P＝0.44 ) 方面，差异无统计学意义。在代表疼痛程度的 VAS 评分方面，腰痛组显著大于对照组，差异有统计学意义 ( P＜0.01 )，同时在代表腰部功能障碍程度的 ODI 评分方面，腰痛组显著大于对照组，差异有统计学意义( P＜0.01 )。

图1 L1～L5多裂肌肌电图进针点 ( ○ 所示 )，L1～L4进针点分别位于 L2～L5棘突下缘偏头端 1 cm 水平，距棘突 2 cm。L5进针点位于髂后上棘水平，距棘突 2 cmFig.1 Anatomic locations of needle insertion points of L1-L5multifidus muscle were shown by ○. The locations of L1-L4needle insertions were 2 cm lateral to the midline and 1cm cranial to the inferior border of the L2-L5spinous process respectively. The location of L5needle insertion was 2 cm lateral to the midline between the tips of the posterior superior iliac spine

表1 腰痛组和对照组患者一般特征的比较 (±s )Tab.1 Comparison of demographic data in the patients of the low back group and the control group (±s )

表1 腰痛组和对照组患者一般特征的比较 (±s )Tab.1 Comparison of demographic data in the patients of the low back group and the control group (±s )

项目 腰痛组 ( n＝46 ) 对照组 ( n＝40 ) P 值年龄 ( 岁 ) 42.39± 9.70 41.48±10.54 0.43性别 ( 例 )男24 18女22 22 0.73身高 ( cm ) 168.32±12.23 169.71±13.25 0.68体重 ( kg ) 64.95±13.34 65.81±14.62 0.58手术节段 ( 例 ) L4～5 29 21 L5～S1 17 19 0.44 VAS ( 分 ) 5.83± 1.00 0.53± 0.51 0.000 ODI ( 分 ) 54.48±10.97 4.80± 4.79 0.000

二、两组患者多裂肌中异常自发电位数量的比较

腰痛组多裂肌中的异常自发电位分数 ( 12.87± 2.34 ) 分显著大于对照组 ( 2.28±2.84 ) 分，差异有统计学意义 ( P＜0.01 )。

三、多裂肌中自发电位分布和手术区域的关系

自发电位的分布如表 2 所示，可见所有自发电位均位于手术区域内，即切口两侧。切口两端以外的多裂肌中未见自发电位分布。

表2 多裂肌中自发电位在手术区域内外的分布Tab.2 Distribution of the spontaneous activity in the multifidus muscle in and out of the operative region

四、腰痛组多裂肌中自发电位分布和内固定区域的关系

腰痛组内固定区域内多裂肌自发电位分数( 8.76±1.95 ) 分显著高于内固定区域外 ( 4.11±1.39 )分，差异有统计学意义 ( P＜0.01 )。

五、腰痛组多裂肌自发电位分布和椎板开窗的关系

开窗侧 ( 2.38±0.70 ) 分和未开窗侧 ( 2.50±0.56 ) 分，自发电位分数接近，差异无统计学意义( P＝0.45 )。

讨 论

一、试验的入选标准

导致腰椎融合术后腰痛的病因很多，包括术中减压不足、残余椎间盘、内固定问题、术后相邻节段退变导致脊柱不稳、术后感染等。对于这些明确病因导致的腰痛，须进行针对性地处理，如再次手术切除间盘、内固定翻修、清创和抗感染治疗等。然而临床上有不少这样的患者，术后的影像学检查显示减压充分、内固定牢固在位、植骨融合良好，但主诉仍长期腰部疼痛和有明显地功能障碍。对于此类患者，从影像学方面无法获得病因的提示，也很难进行针对性地治疗。本研究选取的正是这类“完美影像”的术后腰痛患者，通过从影像学以外的方面入手，探讨可能导致这类患者症状的原因。

二、腰部椎旁肌肉和神经的解剖

临床上将靠近脊椎的肌肉群称为椎旁肌，其中和腰椎后路手术关系最密切的是位于椎体后方的多裂肌。腰部多裂肌分为深浅两层，浅层起于棘突下缘，斜向尾端和外侧走行，跨越多个腰椎节段后止于髂骨和骶骨；深层起于腰椎椎板的下缘，跨越2 个节段后止于下方腰椎的乳突和后方小关节囊[5]。多裂肌具有多个肌束，其神经支配具有明显的节段性，受其起点附着的椎体下方的椎间孔内发出的脊神经背内侧支单独支配，如起于 L2棘突下缘的多裂肌接受从 L2～L3椎间孔发出的 L2脊神经背内侧支支配[6]。因此，要评价腰部多裂肌的神经电生理情况，必须对所有腰部脊神经背内侧支 ( 共 5 对 ) 所支配的 10 束多裂肌进行检测。

三、异常自发电位的产生和意义

肌肉中的异常自发电位包括正锐波和纤颤电位，主要是由于支配该肌肉的神经轴突受到损伤所致。传统的腰椎后路融合手术中，为了显露椎板和关节突，常常使用电刀对多裂肌进行剥离和止血，加上术中较长时间自动撑开器的使用，都会明显损伤椎旁肌肉及神经[7]。而术后的纤维化和瘢痕形成，则可导致脊神经背内侧支受压，使其所支配的多裂肌出现自发电位。

脊神经背内侧支作为周围神经，其长时间受压后会出现神经内微循环障碍，导致血-神经屏障改变，出现神经内水肿，从而引起静脉淤血、缺血和局部代谢改变的恶性循环。轴突的变性、巨噬细胞的聚集和激活，释放出炎症细胞因子、一氧化氮，从而产生“化学性神经炎”[8]。研究还发现，慢性神经压迫的早期脊髓内就出现 c-fos 基因的表达上调，而该基因被认为与感受周围神经传入的疼痛刺激有关。近年来，在受压神经轴突周围的雪旺氏细胞膜表面，还发现了 Nav1.8 电压门控离子通道蛋白的增多，其可降低动作电位的激活阈，导致神经易激，被认为和神经病理性疼痛有关[9]。

此外，多裂肌长时间失去神经支配就会萎缩，导致肌肉功能明显下降。研究证实，多裂肌的萎缩和功能不良，是导致腰痛发病的重要危险因素[10-11]。

本研究通过对腰椎所有 5 个节段双侧多裂肌进行针极肌电图检查，较为全面地反映了术后腰部多裂肌的神经支配状态。结果显示腰痛组患者多裂肌内自发电位总数显著高于对照组 ( P＜0.01 )，这反映出腰痛组患者其脊神经背内侧支受损情况明显重于对照组。

四、多裂肌中自发电位和腰椎后路手术的关系

研究发现，在部分正常无症状者的肌肉中，也存在少量的自发电位[12]。同时，由于本研究选取的患者大多数术前具有根性症状，而神经根受压也可能导致同节段的多裂肌中于术前出现自发电位，因此须明确术后测得的自发电位是否主要由手术所致。

本研究发现，多裂肌中所有的自发电位均位于手术切口瘢痕长度范围内，即术中所剥离肌肉的范围内。术中未剥离的多裂肌内未发现自发电位，这提示自发电位的出现和术中剥离肌肉有关。其次，对于单侧开窗的患者，术前神经压迫位于一侧，术前如果有自发电位，也应该只存在于开窗侧。然而结果显示术后同节段双侧均出现自发电位，而且数量比较，差异无统计学意义 ( P＝0.45 )，这表明非开窗侧自发电位的形成并非是在术前。最后，在对于自发电位分布与内固定区域的关系研究中发现，大部分的自发电位分布在内固定所在节段，这很可能是因为在内固定植入的节段，须显露上关节突外侧和横突根部，电刀烧灼剥离的过程容易导致背内侧支损伤以及术后此部位纤维化压迫神经，而在非内固定植入节段，背内侧支的损伤主要是由于肌肉被长时间撑开导致神经受牵拉所致，程度自然较轻。以上结果表明，多裂肌中的异常自发电位主要是腰椎后路开放性融合手术所致。

本研究结果显示，腰椎术后腰痛组患者较对照组其多裂肌中自发电位明显增多，提示其脊神经背内侧支损伤程度明显严重，这可能是导致术后腰痛的原因。

本研究样本量不大，而且由于技术原因，未针对多裂肌运动单位电位的改变进行研究，需要在以后的工作中加以改进，从而更全面地反映腰椎术后患者的神经肌肉状况。

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( 本文编辑：马超 )

A study of electrophysiological changes of the lumbar paraspinal muscle after posterior lumbar interbody fusion

HU Yuan, QIAO Ming, TANG Jin-shu, HOU Shu-xun. Department of Orthopedics, the frst Affliated Hospital of the General Hospital of CPLA, Beijing, 100048, PRC

ObjectiveTo investigate the differences in the spontaneous potential activity in the multifdus muscle both in the patients with low back pain after posterior lumbar interbody fusion ( PLIF ) and in the control group.MethodsA total of 86 patients who underwent PLIF were divided into the low back pain group and the control group depending on the pain degree. The activity and location of spontaneous potentials in the multifidus muscle were measured by the electromyogrphy ( EMG ). The differences in the spontaneous potential activity were compared between the 2 groups, and the relationship between the distribution of spontaneous potentials and the operative region, internal fxation area and fenestration discectomy were explored.ResultsIn the low back pain group, the score of abnormal spontaneous activity in the multifdus muscle was ( 12.87±2.34 ) points, which was obviously larger than ( 2.28±2.84 ) points in the control group ( P＜0.01 ). All the spontaneous potentials were located in the operative region, and no others were noticed outside. In the low back pain group, the score of spontaneous activity in the multifdus muscle was ( 8.76±1.95 ) points in the internal fxation area, which was obviously larger than ( 4.11±1.39 ) points outside ( P＜0.01 ). The spontaneous potential activity in the laminectomy side ( 2.38±0.70 ) did not present signifcant differences ( P=0.45 ) when compared with that in the contralateral side ( 2.50±0.56 ).ConclusionsThe spontaneous potential activity in the multifdus muscle after PLIF is resulted from the operation itself. The score of spontaneous activity in the multifdus muscle in the low back pain group is signifcantly larger than that in the control group. It is pointed out that injury of the lumbar medial branch is much severer, which may cause low back pain after the operation.

Electrophysiological phenomena; Low back pain; Lumbar vertebrae; Spinal fusion

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.09.016

R681.5, Q424

100048 北京，解放军总医院第一附属医院骨科

2014-02-17 )