单节段腰椎融合术后椎旁肌形态改变与腰痛关系：微创入路与开放入路的随机对照研究

俞海明+姚学东+林金矿+潘源城

【摘要】 目的：探討微创经椎间孔入路腰椎椎体间融合术（MIS-TLIF）和开放TLIF治疗单节段腰4/5退行性疾病术后多裂肌磁共振影像改变与术后腰痛及临床疗效的关系。方法：选择2013年10月-2015年5月在笔者所在医院治疗的单节段腰4/5退行性腰椎病变患者35例，采用随机数字表法将患者分成微创组18例和开放组17例。术后随访1年以上，比较两组术前及术后1 d、3 d、3个月、1年的腰痛VAS评分，术前及术后3个月、术后1年Oswestry功能障碍指数（Oswestrydisability index，ODI）；术前及术后1年测量MRI横切面上腰4/5椎间盘平面多裂肌净横截面积和多裂肌T2像灰度改变。分析多裂肌形态改变与腰痛VAS评分及ODI评分的关系。结果：两组病例临床评价指标在术后1年随访时均获得显著改善；术后1 d、3 d、3个月微创组VAS评分明显低于开放组（P<0.05）；术后1年两组比较差异无统计学意义（P>0.05）。术后3个月ODI评分微创组优于开放组（P<0.05），术后1年两组比较差异无统计学意义（P>0.05）。术前两组MRI多裂肌截面积和T2像灰度比较，差异无统计学意义（P>0.05），术后1年两组多裂肌均存在一定程度的退变，开放组多裂肌横截面积和灰度改变大于微创组（P<0.05）。但是术后1年多裂肌净横截面积变化和T2像灰度改变与VAS评分和Oswestry功能障碍评分均无相关性（P>0.05）。结论：腰椎融合术后椎旁肌的萎缩和脂肪浸润是普遍现象，微创TLIF术后多裂肌的退变较开放TLIF轻，但是在术后1年的随访时微创TLIF对多裂肌的保护作用对腰椎融合术后临床疗效无明显影响。

【关键词】 腰椎退变性疾病； 腰椎融合术； 微创； 多裂肌

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2016.33.001 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2016）33-0001-03

【Abstract】 Objective：To explore the relationship between MRI changes of multifidus muscles and postoperative back pain after single-level minimally invasive transforaminal lumber interbody fusion（MIS-TLIF） and open TLIF of L4/5 degenerative disease.Method：35 cases with single-level L4/5 degenerative disease in our hospital from October 2013 to May 2015 were randomly divided into two groups，eighteen patients were treated with MIS-TLIF（minimally invasive group） and 17 patients underwent open TLIF（open group）.All patients were followed up at least 12 months.Clinical parameters VAS for low-back pain and ODI for function were compared.MRI was used to analyze lumbar multifidus cross sectional area and T2 signal intensity change before operation and at 1 year after operation.Correlation between these change of multifidus cross sectional area and T2 signal and low back pain VAS and ODI score were analyzed.Result：All outcome measures in both groups showed significant improvement at 1 year follow-up.1 and 3 days and 3 months after operation，the VAS scores of the minimally invasive group were lower than those of the open group（P<0.05）.The ODI score was significantly lower in patients 3 months after MIS-TLIF than patients 3 months after open TLIF（P<0.05）.VAS and ODI scores had no differences between the two groups at 1 year after operation（P>0.05）.Both groups presented certain changes in multifidus atrophy and fatty degeneration.There were not statistical differences in multifdus muscles area and T2 signal intensity before operation between the two groups（P>0.05）.The cross sectional area of multifdus muscles and T2 signal intensity significantly changed in open group than in minimally invasive group（P<0.05）.But there were not association between multifdus muscles，T2 signal intensity changes and VAS，ODI scores（P>0.05）.Conclusion：Lumbar paraspinal muscles atrophy and fatty degeneration are common after lumbar interbody fusion.Multifidus atrophy is less in MIS-TLIF than in open TLIF.But，the clinical outcome is not affected by the observed muscular changes at 1 year follow-up.

【Key words】 Lumbar degenerative disease； Lumbar fusion； Minimally invasive； Multifidus muscle

First-authors address：The Second Affiliated Hospital of Fujian Medical University，Quanzhou 362000，China

经椎间孔入路腰椎椎间融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）是治疗腰椎退变性疾病的主要术式[1]，开放TLIF术需要剥离双侧的椎旁肌肉，破坏多裂肌深面的神经支配，术后椎旁肌发生去神经化改变，部分患者术后残留顽固性腰背部疼痛、腰背无力等并发症[2]。微创经椎间孔入路腰椎椎间融合术（MIS-TLIF）从腰椎椎旁肌肉间隙进入，对椎旁肌干扰小，能最大限度保护椎旁肌，早期临床效果优于传统开放手术[3]。微创TLIF对椎旁肌肉的保护作用与术后中长期腰背痛的关系仍不清楚[4]。本研究采用前瞻性随机对照研究方式对两组不同入路TLIF手术治疗的腰椎4/5单节段退变性疾病患者进行分析，探讨微创与开放TLIF术后椎旁肌磁共振影像学改变与术后腰痛的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2013年10月-2015年5月在笔者所在医院住院治疗的35例单节段腰椎4/5退变性疾病患者，所有患者均经3个月以上保守治疗症状未见缓解进行手术治疗。按照随机数字表法分成微创组和开放组，微创组18例，其中男10例，女8例，年龄39～70岁，平均（56.30±9.96）岁，其中腰椎间盘突出症5例，腰椎管狭窄症6例，腰椎滑脱4例，腰椎间盘突出合并腰椎不稳3例。开放组17例，男9例，女8例，年龄42～72岁，平均（55.00±9.10）岁，其中腰椎间盘突出症6例，腰椎管狭窄症4例，腰椎滑脱5例，腰椎间盘突出合并腰椎不稳2例。两组患者性别、年龄以及疾病类型等一般资料比较差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。排除标准：既往腰椎手术史，严重的腰椎间盘源性腰痛者。

1.2 手术方法

1.2.1 微创组 微创TLIF组采用Quadrant通道下微创经椎间孔入路椎体间融合结合后路椎弓根螺钉固定术。患者全麻后取俯卧位，透视定位手术间隙和椎弓根体表投影，腰椎后正中旁开3～3.5 cm做一3～4 cm切口。切开皮肤和腰背筋膜，钝性分离多裂肌和最长肌间隙，触及腰4/5关节突尖部，插入逐级扩张管，置入Quadrant工作套管，适当撑开通道，清理关节突局部残留软组织，切除L4下关节突和L5上关节突及椎板，暴露椎间孔，显露出口神经根、行走神经根及硬膜囊，切除椎间盘和处理软骨终板，将局部切除的自体骨粒植入椎间隙，然后斜行置入单枚合适高度的PEEK椎间融合器，探查神经根减压彻底止血。通道下于双侧植入4枚椎弓根螺钉，安装螺钉连接棒适当加压固定，探查伤口无活动出血，未置引流，逐层缝合关闭切口。

1.2.2 开放组 开放TLIF组患者采用后路正中切口，经单侧椎间孔入路椎体间融合结合椎弓根螺钉固定术。术前准备及体位同微创组。采用腰背正中切口长约8～9 cm，自棘突向双侧剥离椎旁肌肉至双侧关节突外侧，透视定位准确后置入椎弓根螺钉。采用和微创TLIF相同方式完成减压及椎体间融合器植入。术毕，放置负压引流管，逐层缝合切口。

兩组患者均于术日围手术期预防性使用抗菌药物。术后2～3 d可配带腰围下床活动，并逐渐加强活动量，术后定期随访。

1.3 观察指标

比较两组术前及术后1 d、3 d、3个月、1年的腰痛VAS评分；术前、术后3个月、术后1年Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）；术前、术后1年在MRI横切面上测量腰4/5椎间盘平面多裂肌净横截面积和多裂肌MRI灰度。分析比较术后1年多裂肌形态改变与腰痛VAS评分及ODI评分的关系。

MRI测量具体方法：MRI检查采用1.5T超导系统（GE Signa HDxt），使用脊柱表面线圈。所有MRI影像采用T2加权，自旋回波脂肪饱和脉冲序列，像素大小0.94 mm×0.47 mm，矩阵255×512，扫描层厚4 mm，层间距1 mm。采用经腰4/5椎间隙水平MRI横切面上测量多裂肌净横截面积进行评估，而脂肪浸润程度则通过T2加权像上整体多裂肌区域的平均灰度进行评估，灰度值0～100，数值越高表示T2加权像信号越高，说明局部脂肪浸润越严重。采用ImageJ 1.50i图像软件进行分析。多裂肌净横截面积通过在多裂肌轮廓上勾勒不规则曲线进行测量。多裂肌脂肪化程度通过不规则曲线勾勒肌肉解剖轮廓，包括肌内脂肪组织，进行平均T2信号强度测量，详见图1。由两名骨科医师分别独立对多裂肌的MRI影像资料进行测量并取平均值。

1.4 统计学处理

采用SPSS 18.0统计软件对数据进行统计处理，计量资料以（x±s）表示，比较采用t检验，多裂肌净横截面积变化与多裂肌灰度变化与VAS、ODI相关性分析采用Spearman相关系数分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两组患者术后临床症状均获得明显改善。术后1 d、3 d、3个月微创组腰痛VAS评分明显低于开放组，两组术后1年VAS评分均优于术前，差异均有统计学意义（P<0.05）；术后1年两组腰痛VAS评分比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。两组术后3个月及术后1年ODI评分均优于术前（P<0.05），术后3个月微创组ODI评分改善优于开放组（P<0.05），术后1年两组ODI评分比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表2。术后1年两组多裂肌均存在一定程度的退变，微创组多裂肌横截面积由术前的（541.94±76.96）mm2减少到（438.06±45.95）mm2，而开放组则由（530.12±62.94）mm2减少到（324.59±28.10）mm2，开放组多裂肌的萎缩显著高于微创组（P<0.05）；T2像多裂肌灰度改变开放组明显高于微创组（P<0.05），见表3。但是术后1年多裂肌净横截面积变化和T2像灰度改变与VAS评分和Oswestry功能障碍评分均无相关性（P>0.05），见表4。

3 讨论

腰椎椎旁肌主要由多裂肌、最长肌和髂肋肌组成。多裂肌位于脊柱最内侧，是附着面积最大的椎旁肌，对脊柱节段间的旋转运动和剪切力起控制作用，是稳定腰椎的最主要肌肉[5]。多裂肌由腰神经后支的内侧分支惟一支配，且每个肌束仅由单一分支支配，分支间并无交通，容易受损发生失神经改变。研究表明成人慢性下腰痛患者中椎旁肌截面积明显减少、肌肉脂肪含量增加和下腰痛呈相关性[6]。多裂肌萎缩和脂肪浸润被认为和腰痛导致的废用性萎缩及反射抑制机制有关。

传统的腰椎后路融合术通常需要剥离双侧的椎旁肌肉，破坏多裂肌深面的神经支配，椎旁肌发生去神经化改变。剥离的骶棘肌通过瘢痕愈合，丧失了正常的生理特性，影响了躯干肌肉的强度，导致部分患者术后残留顽固性腰背部疼痛、腰背无力等并发症[7]。微创TLIF术对椎旁肌的损伤程度轻，被认为可以有效地保留椎旁肌的生理功能[3]。

Moon等[8]通过CT分析比较了动态固定和融合对椎旁肌肉的影响，发现两组患者椎旁肌均出现萎缩，且主要发生在多裂肌，融合组更甚，但是作者没有比较两组的临床功能评分和多裂肌改变的关系。Fan等[3]比较了开放PLIF和微创TLIF对多裂肌损伤的影响及与术后临床功能评分关系，术后1年以上随访微创组腰痛VAS评分和ODI评均优于开放手术组，多裂肌损伤程度与术后VAS评分及ODI评分密切相关。Putzier等[2]采用CT三维成像分析比较微创TLIF和开放PLIF术对椎旁肌的影响，研究发现两组病例椎旁肌均存在萎缩退变，而微创组的萎缩明显低于开放组，两组术后ODI评分和VAS评分改善无差别。Strube等[9]比较了腰椎前路融合术和人工椎间盘置换术治疗慢性下背痛患者术后椎旁肌形态改变和临床疗效的关系，两组术后椎旁肌均出现一定程度的萎缩及脂肪浸润，且和临床结果及椎旁肌改变无相关性。

本研究为了减少腰椎不同节段多裂肌形态的差别导致的统计学误差，在纳入研究样本时仅选择腰4/5单节段腰椎退变性疾病患者，对于有既往腰椎手术史及伴严重腰痛的患者排除在研究之外，以期排除干扰因素。结果表明术后早期微创组在VAS评分及ODI评分上均优于开放组，但是两组在术后1年随访时差异无统计学意义（P>0.05）。两组病例术后多裂肌均存在萎缩及脂肪浸润现象，开放组明显重于微创组，本研究微创组多裂肌萎缩达19%，高于文献[3]报道的12.2%，应该和本研究采用直视下植入椎弓根螺钉伤及脊神经后内侧支导致支配多裂肌的神经受到损伤有关，采用经皮置钉有可能减少脊神经后内侧支的损伤，但是这样必然增加患者及手术医师的射线暴露损害。本研究发现术后1年多裂肌净横截面积减小和T2像灰度改变与VAS评分和Oswestry功能障礙评分均无相关性，提示术后椎旁肌退变和中期临床疗效无明显关系。

综上所述，微创TLIF术后早期可以获得更好的临床疗效。腰椎融合术后多裂肌退变是普遍现象，术后1年微创组对多裂肌有更多的保护作用，但是随着时间的推移，微创TLIF对多裂肌的保护作用并不能获得持久的优势。

参考文献

[1] Phan K，Huo Y R，Hogan J A，et al.Minimally invasive surgery in adult degenerative scoliosis：a systematic review and meta-analysis of decompression，anterior/lateral and posterior lumbar approaches[J].J Spine Surg，2016，2（2）：89-104.

[2] Putzier M，Hartwig T，Hoff E K，et al.Minimally invasive TLIF leads to increased muscle sparing of the multifidus muscle but not the longissimus muscle compared with conventional PLIF-a prospective randomized clinical trial[J].Spine J，2016，16（7）：811-819.

[3] Fan S，Hu Z，Zhao F，et al.Multifidus muscle changes and clinical effects of one-level posterior lumbar interbody fusion：minimally invasive procedure versus conventional open approach[J].Eur Spine J，2010，19（2）：316-324.

[4] Seng C，Siddiqui M A，Wong K P，et al.Five-year outcomes of minimally invasive versus open transforaminal lumbar interbody fusion：a matched-pair comparison study[J].Spine，2013，38（23）：2049-2055.

[5] Ward S R，Kim C W，Eng C M，et al.Architectural analysis and intraoperative measurements demonstrate the unique design of the multifidus muscle for the lumbar spine stability[J].J Bone Joint Surg Am，2009，91（1）：176-185.

[6]吴巍巍，胡志军，范顺武，等.慢性腰痛对脊旁多裂肌萎缩影响的临床研究[J].中国骨伤，2014，27（3）：207-212.

[7]汤优，张为，申勇，等.经Quadrant通道下微创TLIF与开放TLIF治疗腰椎退变性疾病疗效的对比研究[J].中国矫形外科杂志，2012，20（21）：1935-1938.

[8] Moon K Y，Lee S E，Kim K J，et al.Back muscle changes after pedicle based dynamic stabilization[J].J Korean Neurosurg Soc，2013，53（3）：174-179.

[9] Strube P，Putzier M，Streitparth F，et al.Postoperative posterior lumbar muscle changes and their relationship to segmental motion preservation or restriction： a randomized prospective study[J].J Neurosurg Spine，2016，24（1）：25-31.