IDEAL-IQ序列对多裂肌的定量分析

唐 烨 李西凡 李 克

多裂肌位于脊柱两侧，起于棘突和脊间韧带，止于乳突头内侧面，斜向下走行，分为表层肌束和深层肌束，其作用是稳定每个关节，在脊柱局部运动时稳定椎骨。张敏等［1］分析认为，多裂肌的退化会导致脊柱的外平衡失衡，又由于脊柱从上到下的后纵韧带宽度逐渐变窄，特别到L4-L5/L5-S1宽度变得更窄，此时椎体后的韧带支撑力减弱，但是L4-L5/L5-S1的脊柱的活动性是最大的，椎体因此会容易失去平衡，造成这几个脊柱节段的椎间盘突出；此时椎体失去平衡，就会产生一些机械性刺激来激活脊神经，产生痛觉［2］，因而会有腰背疼痛的症状出现。Wilke等［3］指出，多裂肌相对于背部其他肌肉而言更粗壮，有更大的横截面积，而横截面积大的多裂肌会有更强大的收缩力，这样可以更好地保持腰椎结构上的稳定性，保持脊柱的健康。有研究［4］指出，多裂肌的萎缩、脂肪化与腰椎间盘突出症（腰突症）有着密切关系。为此，本研究拟通过对腰突症患者行L4-L5横断位IDEAL-IQ（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least squares estimation quantitation）序列扫描，对该范围内的脊柱旁多裂肌脂肪含量进行定量分析，以更加直接、客观地观察多裂肌的脂肪浸润程度，并由此探讨基于IDEAL-IQ序列是否可以通过观察多裂肌的脂肪化程度来了解多裂肌的退化程度，从而对今后疾病的预防或者治疗效果的评估都有一定的指导作用。

方 法

1. 临床资料

共60例研究对象纳入本研究，均为标准身材，其体重指数（BMI）在18.5～23.9 kg/m2，年龄在20～60岁，分为对照（无腰椎疾病的健康志愿者）组和病变（腰突症）组，各30例。2组按不同年龄段又可划分为20～30岁、30～50岁和50～60岁3个亚组，且分布相同，即20～30岁者均有5例（16.7%），30～50岁者均有15例（50.0%），50～60岁者均有10例（33.3%）。对照组中处于30～60岁年龄段者按有无锻炼的情况，又可分为经常进行腰部肌肉锻炼或者从事体力劳动者（13例）和没有进行腰部肌肉锻炼者（12例）2组。病变组中处于30～60岁年龄段者按髓核突出的位置不同来分，1a区有10例，2区有10例，3区有5例。将病变组与对照组进行对比，发现年龄、有无腰突症、有无腰部肌肉锻炼与多裂肌的脂肪化都有一定的关系。

2. 检查方法

使用3.0T GE750W超导型磁共振扫描系统，采用8通道脊柱线圈对所有患者及志愿者行腰椎常规MRI平扫和横断位IDEAL-IQ扫描。IDEAL-IQ序列：重复时间（TR）=minimum，回波时间（TE）=min full，反转角度（flip angle）=4°，回波链长度（ETL）=2，频率编码（Freq）=256，相位编码（phase）=224，带宽（band width）=111.11，扫描视野（FOV）=34 mm。

3. 图像分析

用GE AW4.6工作站对L4-L5棘突两旁的多裂肌进行测量。多裂肌的测量：L4-L5棘突两侧与椎板连线之间的范围为多裂肌测量的区域。由2位有经验的医生取R2*OAx图像上椎间盘层面且靠近棘突的多裂肌为感兴趣区（region of interest，ROI），取棘突右侧的多裂肌的弛豫率平均值（图1），采用SPSS21.0软件进行统计学分析，以均数分析比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.不同年龄段多裂肌的脂肪化程度

由表1可见，对照（正常）组不同年龄段（20～30岁、30～50岁、50～60岁）L4-L5水平多裂肌弛豫率平均值分别为52.40、56.76、56.11，其中30～50岁和50～60岁组弛豫率值均显著高于20～30岁组（P＜0.05），但30～50岁和50～60岁组之间差异无统计学意义（P=0.37）。此外，病变（腰突症）组也呈现类似趋势：20～30岁、30～50岁、50～60岁患者L4-L5水平多裂肌弛豫率平均值分别为62.14、66.31、63.82（具体资料未列出）。这提示：随着年龄的增长，多裂肌会相应产生退变，但是到一定年龄，多裂肌的退变会趋于平稳。

2.锻炼与非锻炼者多裂肌脂肪化程度的差异

对照组中锻炼者L4-L5水平多裂肌弛豫率平均值为48.56，非锻炼者为58.29，两者间差异有统计学意义（P＜0.05，表2），提示锻炼可以延缓多裂肌退变。

3.对照组与病变组多裂肌脂肪化程度的比较

对照（正常）组L4-L5水平多裂肌弛豫率总体平均值为55.11，病变（腰突症）组患者L4-L5水平多裂肌弛豫率总体平均值为64.78，两者间差异有统计学意义（P＜0.05，表3），这提示腰突症与多裂肌的退变有一定的相关性。

图1 健康志愿者与腰突症患者L4-L5水平多裂肌的图像分析

表1 对照组不同年龄段L4-L5水平多裂肌弛豫率比较

表2 对照组中30～60岁锻炼和非锻炼者L4-L5水平多裂肌弛豫率比较

表3 对照组与异常组L4-L5的多裂肌弛豫率比较

讨 论

国外有学者做过研究，指出了维持脊柱稳定性的“三亚系模型”，即被动亚系、主动亚系和神经控制亚系。其中主动亚系就是由脊柱旁肌肉和肌腱组成的；被动亚系由椎体、椎间盘、小关节和韧带等组成。三者相互独立又相互关联，若其中一个亚系出现问题就会影响其他两个亚系［5］。由于多裂肌的解剖结构特点与生物力学特性，腰骶部多裂肌在维持腰椎活动方面发挥重要作用［6-7］。欧阳林等［8］的研究表明，随着年龄的增加，多裂肌的脂肪浸润会早于其形态学的变化，在年轻时，多裂肌形态饱满，轮廓平整，呈均匀低信号；随着年龄的增长，多裂肌由饱满转为萎缩，轮廓由平整向凹陷转变，信号由均匀转为不均匀，呈信号增高转变。

对于多裂肌的定量定性分析，目前有很多种方式。戴凯峰等［9］利用5点分级系统进行视觉分级来观察多裂肌的变化，发现退化的多裂肌的MR信号会高于未退化的多裂肌。但是当多裂肌发生损伤时，特别在损伤的7天内，由于损伤后组织内的丙二醛（MAD）含量增加，破坏细胞膜而导致组织水肿，在MRI T2WI上显示高信号［10］。这样通过视觉分级来观察多裂肌就会有误差。王玉锦等［11］利用MRI T2-mapping和磁共振化学位移成像（CSI）均可以定量测量脂肪的含量，T2-mapping中T2值（脂肪）与影响肌肉内脂肪含量的固有物理特征相关性更高，而CSI测得的脂肪分数η受年龄和BMI影响。所以笔者在使用IDEAL-IQ序列来测得脂肪含量时，选择在一定的BMI内对年龄进行分组并比较，这样可以更加确保数据的可靠性。

也有文献报道，由于L4-L5节段是腰椎主要承重与活动椎体，是腰突症高发的节段，所以测量的多裂肌位于L4-L5之间椎间盘处的多裂肌，采用MRI波谱分析及多裂肌去脂肪化横截面积测量多裂肌的脂肪化程度，但是MRI的波谱分析易受磁场的均匀度与受检者自身原因的影响，而多裂肌的横截面积又因个人测量的差异有所不同［12］。

IDEAL-IQ采用多回波的水脂分离技术，根据多回波信号变化曲线在进行脂肪定量时能够去除组织T2*的干扰，而且采用区域增长水脂分离技术，可以克服传统水脂分离技术对于主磁场均匀度的高度依赖性。IDEAL-IQ扫描一次可以重建出4幅图像：①脂肪分量（FatFrac）图像；②R2*弛豫率图像；③同相位（inphase）图像；④反相位（outphase）图像。通常可以使用同相位与反相位的信号差别来判断该脏器组织的脂肪化程度；也可以直接通过脂肪分量来测定该脏器的脂肪化程度；而R2*弛豫率通常被用于肝脏中铁含量的测量，通过观察R2*弛豫率的改变，也可以发现脏器组织结构发生的相应变化。笔者就曾大胆地尝试用R2*来测量多裂肌的脂肪化程度，发现R2*可以正确地测出多裂肌的脂肪化程度，并且与以往的研究结论相一致。但是本文的不足之处在于样本量太小，且使R2*弛豫率受干扰的影响因素很多，故会影响研究结果。