椎 旁 肌 退 变 与 下 腰 痛 关 系 的 研 究 进 展▲

李东阳 周红海 秦明芳 黄杨俊 陆庆旺

(1 广西中医药大学研究生学院，南宁市 530001，电子邮箱：513433530@qq.com； 2 广西中医药大学骨伤学院，南宁市 530001； 3 广西中医药大学附属瑞康医院护理部，南宁市 530001)

【提要】 下腰痛是临床常见病，发病率高且易复发。横截面积异常、脂肪浸润、肌肉密度是椎旁肌退变的主要病理表现，下腰痛患者发病节段的椎旁肌肉也同时存在肌肉萎缩或脂肪浸润等退变现象。椎旁肌作为腰椎活动的主动稳定系统，是腰椎生物力学的重要组成部分，椎旁肌退变后导致腰椎生物力学改变，可引起下腰痛，且两者相互影响。本文主要通过影像学和生物力学层面，分析椎旁肌退变与下腰痛之间的关系。

腰椎是人体脊柱承载负荷最大的节段，需要椎旁肌为脊柱的稳定及活动提供强大的力量支撑。椎旁肌退变是由于神经或肌肉本身原因导致肌肉组织发生代谢紊乱，从而引起肌肉细胞内出现损伤或死亡等病理表现。研究表明，肌肉萎缩和脂肪含量增加对椎旁肌肌力、耐力及腰椎生物力学等均产生较大的影响，是下腰痛发生的重要原因，而影像学检查是目前诊断椎旁肌退变性下腰痛最方便直接的手段[1-3]。本文总结椎旁肌退变的原因，从影像学、腰椎生物力学改变阐述椎旁肌退变与下腰痛的相互关系。

1 椎旁肌退变的主要表现和原因

椎旁肌前群以腰大肌、腰小肌和腰方肌为主，后群以多裂肌、半棘肌和竖脊肌为主。横截面积减小(肌纤维减少或变细)、脂肪浸润(肌肉内成分改变)、肌肉密度降低(肌肉质量减少)是椎旁肌退变的主要病理表现。当前关于椎旁肌退变原因的研究主要集中在CT、MRI、肌电图和超声检查等手段进行分析评估[4-5]。正常人体椎旁肌大致对称，两侧横截面积之差在2.9%～9.2%之间时可无临床症状，超过10%则会出现慢性下腰痛甚至脊柱侧弯畸形等异常表现。脂肪浸润是指脂肪侵占原肌肉空间，沉积于肌束内、外，使肌肉小结数量减少、密度降低、肌纤维发生变性。在腰肌生理退变过程中，椎旁肌内脂肪浸润型变性的发生时间早于可观察到的形态学改变的时间[6]。此外，脂肪浸润程度受到年龄的影响，随着年龄的增长脂肪浸润的程度明显增加[7]。椎旁肌脂肪浸润程度主要分为三级：1级指肌肉正常，脂肪浸润小于10%；2级指中度肌肉退变，脂肪浸润在10%～50%之间；3级指肌肉严重退变，脂肪浸润大于50%[8]。在椎旁肌退变过程中，脂肪浸润度越高，对肌肉的占位性侵蚀越大，导致肌肉体积减小，肌力降低。

椎旁肌退变还受多种因素的影响，如性别、年龄、细胞、血液、营养、基因等，不同因素对椎旁肌退变的影响已得到广泛论证：(1)神经根卡压是椎旁肌退变的重要原因。乔培柳[9]研究发现退行性腰椎管狭窄患者的椎旁肌横截面积出现明显减小，但两者是否具有直接因果关系仍需进行系统研究；Zhao等[10]对腰椎间盘突出患者的多裂肌分析时发现，多裂肌萎缩后脂肪含量增加，肌纤维减少。(2)血液环境改变也是椎旁肌退变的重要原因。当全身营养不良时，机体会出现系统性炎症反应，微循环减少，肌肉持续活动所需的血液供应量减少而引起疼痛和痉挛，进一步发展为肌肉密度降低和肌肉萎缩[11]。动物实验结果显示，4月龄小鼠的血液循环可以延缓老年小鼠椎旁肌衰老退变进程[12]。(3)运动减少也会引起椎旁肌的退变。肌电图是评价肌肉退变的重要手段，在脊柱融合术后胸段椎旁肌活动减少的患者中，可见肌电图信号减弱，提示肌肉密度降低[13]。(4)腰椎生物力学改变也是椎旁肌退变的重要原因。退变性腰椎侧凸患者凹侧多裂肌和竖脊肌横截面积明显小于凸侧，原因可能是凸侧椎旁肌持续性张力性负荷，出现代偿性增生、肥大，导致凹侧肌肉失用性萎缩和脂肪化[14]。(5)有关椎旁肌退变的基因研究显示，许多基因可以调控和诱导肌肉的合成和发展，通过增加或减少基因的表达而引起肌肉密度和力量的下降，从而导致肌肉退变[15]。此外，有学者在椎旁肌衰老细胞内发现P16-Rb和P53-P21-Rb信号通路被激活，导致细胞周期阻滞而引起细胞退变[16]。

2 基于影像学表现分析椎旁肌退变与下腰痛的关系

2.1 椎旁肌退变的影像学评估方法 肌肉的量和质的改变可从形态学上直观地反映椎旁肌的退变情况[17]，其中肌肉中脂肪含量的增加是肌肉脂肪浸润的表现，肌肉横截面积的减少和肌肉密度下降则均提示肌肉萎缩。多回波MRI、化学位移MRI及MRI光谱分析在研究脂肪浸润方面具有明显优势[18]，而关于肌肉横截面积的测量，目前尚无统一标准，大部分学者以肌肉边界画出感兴趣区域，但此方法存在较大的主观差异；还有部分学者以总肌肉的横截面积或功能性纯肌肉的横截面积作为测量标准，此方法也存在个体差异的缺点[19]。为了减少个体差异的影响，计算肌肉横截面积与椎体面积的比值是分析椎旁肌肌肉萎缩的较为合理方法。肌肉密度主要通过CT观察，利用CT值来评价肌肉纤维的密度，但是测量部位仍存在分歧，有些学者测量整个肌肉的密度，亦有学者测量肌肉中心位置的密度[20]。

2.2 下腰痛患者椎旁肌的影像学改变 Fortin等[21]通过分析腰椎间盘突出伴坐骨神经痛患者的MRI图像发现，患者多裂肌的横截面积明显减少，信号强度增加，且相应节段的脂肪含量增加。在MRI图像上，腰背痛患者患侧多裂肌和竖脊肌的横截面积都明显小于健侧[22]；在CT平扫图像上，慢性腰背痛患者的L4位置多裂肌横截面积也小于健康人群[23]。杨森等[14]对腰椎侧凸患者椎旁肌的MRI图像进行测量,发现患者竖脊肌和多裂肌的脂肪化程度增加，两侧椎旁肌横截面积不对称。Shafaq等[1]研究发现，在MRI、CT、肌电图等检查中腰椎管狭窄合并腰椎侧弯患者凹侧多裂肌横截面积明显减小，而脂肪浸润程度则明显增加。由此可见，不同病因所致下腰痛患者的椎旁肌均存在横截面积减少和脂肪含量增加等影像学改变，这表明椎旁肌退变与下腰痛密切相关。

3 基于腰椎生物力学改变分析椎旁肌退变与下腰痛的关系

脊柱的稳定系统包括两个方面：一是内源性稳定，也称为静力平衡，主要包括椎体、椎间盘韧带等；二是外源性稳定，也称为动力平衡，主要指脊柱旁肌肉，是脊柱活动的力量源泉。根据功能分区可将椎旁肌肉分为稳定肌与运动肌。椎旁肌群退变程度越大对腰部活动的控制力越小，易致脊柱椎体椎间盘或关节囊等部位的生物力学负荷增加，加大脊柱椎体的异常应力，引起下腰痛、腰腿部神经根症状以及椎间盘退变等病变；反之，长期的腰椎不稳及腰椎功能减低，可导致椎旁肌功能代偿等情况的发生，进而加速椎旁肌的生物力学失衡、退变等。

3.1 椎旁稳定肌退变后腰椎生物力学改变与下腰痛的关系 椎旁稳定肌位于脊柱深部，以慢肌为主，主要为多裂肌、腹横肌、横突棘肌等，可维持脊柱的机械稳定性，并防止脊柱的过度弯曲。

多裂肌是腰部椎旁肌中最大、最内侧的肌肉，内侧位于棘突，外侧位于椎板，最靠近脊柱的中心位置，覆盖层次多，是L4～5节段最重要的稳定肌[24]。有学者认为，多裂肌退变引起慢性下腰痛的原因可能与多裂肌横截面积变小、肌纤维减少有关[23]。也有学者认为多裂肌位于腰椎最内侧且覆盖面最大，下腰痛所导致的炎症因子的释放最易侵袭多裂肌，造成多裂肌萎缩和脂肪浸润[25]。此外，当腰椎突然失衡时，多裂肌是最早做出收缩反应的稳定肌[26]，而慢性下腰痛患者的多裂肌收缩力变差、收缩反应变慢，突然失稳的瞬间可造成椎体移位，引起损伤导致腰痛加剧。还有研究表明，给予多裂肌适当强度刺激，可缓解甚至消除椎体小关节紊乱，达到增强脊柱稳定性、缓解或解除下腰痛的目的[27]。由此可见，椎旁稳定肌退变与下腰痛相互影响，但两者的因果关系仍然需要进一步论证[28]。

腹横肌起于T7～12肋骨内侧面，位于腹部内侧最深层，其肌纤维横行环绕腹部，与各个椎体的横突和棘突相连。腹横肌可收缩调节腹内压力，是维持腰椎稳定性的重要结构[29]。腹横肌退变后造成其不连续的收缩和收缩力不足导致其对脊柱稳定的控制出现异常。Ferreira等[30]利用超声观察腹横肌厚度变化，当下肢行走运动时，腹横肌的“预激活”机制使其在下肢运动之前就产生预期性收缩来稳定脊柱，而下腰痛患者腹横肌的预激活水平较低且出现左右不对称的情况。

总之，椎旁稳定肌是脊柱稳定系统中重要的生物力学结构，是维持脊柱动、静力平衡的重要组成部分。椎旁稳定肌退变易引起腰椎稳定系统的变化，当长期出现腰椎失稳后易引起下腰痛；此外，长期超负荷工作以及因疼痛而产生的炎症因子也可进一步加速椎旁肌的退变[31]。

3.2 椎旁运动肌退变后腰椎生物力学改变与下腰痛的关系 椎旁运动肌位于脊柱周围的浅层，主要包括背阔肌、腹外斜肌、竖脊肌及腰大肌等，在爆发性活动时被激活，为腰椎活动提供较大的力量，并通过向心性收缩控制椎体的运动。由此可见，这些肌肉控制脊柱的运动并参与脊柱的稳定性调节[32]。

王琨等[33]研究发现，在坐位脊柱前倾时，前倾角度越大竖脊肌负荷越大。在腰部屈曲活动的前期，竖脊肌作为运动的拮抗肌，通过收缩控制腰部前屈的角度和速度，而当屈曲角度增大时，腰部的稳定性主要由脊柱周围韧带和筋膜提供[34]。当上肢快速抬起时，脊柱的动力平衡受到影响，竖脊肌会在上肢运动前预先激活以保证运动时躯体的稳定性和提供运动所需的爆发力，称为前馈控制[35]。因此，竖脊肌退变可导致腰骶部的疼痛症状。利用神经肌肉激活技术可以有效改善慢性非特异性下腰痛患者竖脊肌的肌力和耐力，防止竖脊肌萎缩退变，提高竖脊肌的运动控制能力，从而缓解患者的症状[36]。

腰大肌上连腰椎、下接股骨，形成脊柱骨盆髋关节的整体结构，并与股直肌协同作用，共同拉伸脊柱，保证脊柱正常的前屈姿势。随着腰椎前屈角度增大，腰大肌的载荷增加，在前屈至75°时出现峰值，载荷近似体重的20倍[37]。韦以宗等[38]对家兔进行腰大肌拉伸试验，发现腰大肌伸展应力占比在颈胸腰段、胸腰段和腰段分别为74.33%、45.21%和73.73%。许多慢性腰痛的原因与腰大肌损伤及炎症因子释放有关[39-40]。腰大肌主要承担弯腰动作时产生的环状应力，然而不同的体重、弯腰角度、抬举重物重量等原因导致环状应力不同，频繁弯腰活动使腰大肌损伤产生炎症反应[41]，从而导致下腰痛的发生。

4 总结与展望

椎旁肌退变是不可避免的生理现象，其与下腰痛的发生相互影响。对于下腰痛患者，不仅需要关注椎间盘、关节囊等病变，同时也不能忽视椎旁肌群的退变。目前主要通过CT、MRI、肌电图和超声检查等手段评估椎旁肌的退变情况，而针对其相关基因的表达、生化指标检测和病理学等的研究较少，今后可从形态、功能、组织学及基因表达等多种层面来评估椎旁肌的变化。此外，如何有效改善椎旁肌群强度、减轻肌群的脂肪浸润，从而针对椎旁肌退变引起的下腰痛制订系统有效的治疗方案，也是今后的研究方向。