腰椎躯干肌横截面积与腰椎后路椎间融合率和融合时间相关性的回顾性研究

陈文明，李育刚

(1.成都市青白江区人民医院，四川成都 610300；2.成都医学院第一附属医院骨科，四川成都 610000)

腰椎融合术是治疗腰椎退行性疾病的主要手术方式，其成功与否，对脊柱的长期稳定性有明显影响[1]。自后路腰椎椎体间融合术(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)面世以来，为了提高融合率和脊柱稳定性，椎间融合器和椎弓根钉固定等不断改进，但仍不能保障所有患者完全融合。报道显示，PLIF的融合率约为71%～96%[2]，融合率受患者身体及局部因素的影响，腰椎周围的腰大肌(psoas major,PS)、竖脊肌(erector spinae muscle,ES)和多裂肌(multifidus muscle,MF)维持腰部稳定性，研究显示，躯干肌肉萎缩、退行性改变与脊柱不稳或神经功能恶化存在相关性[3]。功能正常的躯干肌肉对脊柱融合具有意义，但目前国内较少见躯干肌肉与融合率之间的报道。本研究分析了L3-4和L4-5节段腰椎后路融合术后躯干肌横截面积(muscle sectional cross area,MSCA)与融合预后的相关性，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2015年1月～2019年3月在本院接受L3-4和L4-5椎体PLIF手术治疗的患者作为研究对象，纳入标准：①临床症状和影像学检查诊断为腰椎退变性疾病，并有腰椎融合指征(腰椎不稳、严重骨性狭窄、超过Ⅱ度腰椎滑脱等)；②在本院由同一组医师行PLIF术治疗；③患者安全渡过围手术期；④患者临床资料完整可供分析。排除标准：①既往曾行腰椎减压或融合术；②曾有腰椎外伤手术史；③T值<-2.5的骨质疏松症患者；④体质量指数<18.5 kg/m2或>30 kg/m2者；⑤合并代谢性骨病、自身免疫性疾病、术前或术后感染、糖尿病者；⑥吸烟患者；⑦影像学表现为严重的邻近节段退变者；⑧合并脊柱畸形、肿瘤者。共纳入患者171例，其中男91例，女80例；年龄37～75岁，平均年龄(56.18±11.89)岁；L3-4节段52例，L4-5节段119例。

1.2 研究方法

1.2.1 手术方法

所有患者均由同一组医师完成手术，采用气管插管全身麻醉，患者取俯卧位，通过后正中入路切开显露病变节段椎板，置入4枚椎弓根钉，常规切除病变节段上下部分椎板和一侧小关节突，椎间盘切除后，以环状刮匙切除上下椎体软骨板，裁剪被切除的自体骨质，取适合尺寸自体骨植于椎间，取尺寸合适的Cage装入自体骨后置于椎间，常规安装固定棒。

1.2.2 数据收集

患者入组后，采用自制问卷收集其年龄、性别、手术方法、手术节段、体质量指数、骨密度、手术时间、术中出血量、术前疼痛评分、术前ODI指数等指标数据。

1.2.3 MSCA检测

所有患者术前行腰椎MRI检测躯干肌MCSA，采用飞利浦1.5T MRI扫描仪进行检测，平行于椎体上下终板排列切片后获得轴位图片，测量方法是在T2加权轴位图像上将PS、ES、EF从L2-3至L5-S1分开。用图形光板在两侧的MF、ES和PS周围勾勒MCSA。MCSA计算两侧的总和。

1.2.4 椎体融合标准

Cage中及其周围见到连续的骨小梁形成，或融合节段过伸过屈位椎间活动度<5°为植骨融合标准。所有患者术后进行随访，每隔12～16周进行腰椎X线检查，记录患者的融合时间，并以随访至54周时是否融合进行分组观察。

1.3 统计学方法

采用SPSS 23.0软件包进行统计学数据处理，计量资料采用均数±标准差表示，采用t检验，计数资料采用率或百分比表示，采用x2检验，采用Spearman相关分析屈肌(PS)和伸肌(ES、MF)的MCSA与融合时间的相关性，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 L3-4节段是否融合患者的临床特征

52例L3-4节段融合的患者中，术后54周时融合45例，未融合7例，融合率为86.54%。融合组患者的年龄低于非融合组，L3-4、L4-5屈肌MSCA和L2-3、L4-5伸肌MSCA均高于非融合组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 L3-4节段PLIF是否融合患者的临床特征比较

2.2 L4-5节段是否融合患者的临床特征

119例L4-5节段融合患者中，术后54周时融合105例，未融合14例，融合率为88.24%。融合组患者的L3-4、L4-5、L5-S1屈肌MSCA，以及L4-5和L5-S1伸肌MSCA均显著高于非融合组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 L4-5节段是否融合患者临床特征比较

2.3 躯干肌MSCA与融合时间的相关性

L3-4节段患者的融合时间与L3-4、L4-5屈肌和L4-5伸肌的MSCA呈负相关，差异存在统计学意义(P<0.05)；L4-5节段患者的融合时间与L3-4、L4-5、L5-S1屈肌和L3-4、L4-5伸肌的MSCA呈负相关，差异存在统计学意义(P<0.05)。见表3。

3 讨论

腰椎融合术是治疗退行性、创伤性、先天性腰椎疾病的主流方法，充分减压和成功融合是判定腰椎融合手术效果的重要指标，植骨术后不融合是腰椎融合术后最常见的并发症之一，也是导致手术失败的重要原因[4]。近年来，关于椎间不融合引起的Cage移位、下沉、椎间高度丢失、神经受压等报道越来越多，受到临床的广泛关注。但目前尚无单一机制可解释植骨不融合的发生，既往研究显示，吸烟、肥胖、感染、代谢紊乱等多种因素均可能影响脊柱融合[5]。躯干肌肉功能是保持脊柱整体排列、活动性和稳定性，腰部退行性病变可引起椎旁躯干肌萎缩和腰部肌肉结构变化，特点包括肌肉面积减少和脂肪含量的增加，利用MRI、超声等影像学手段可检测到这种变化，目前椎旁躯干肌是否与植骨融合存在相关性较少见报道[6]。

解剖学上，PS位于腰椎两侧的中央，起源于T12～L5的横突及其椎间盘的侧面，止于股骨小转子，单侧收缩可使躯干侧向弯曲，双侧收缩可使躯干前屈[7]。ES起源于T9～T12椎体棘突和髂嵴背段内侧，具有伸展脊柱和使脊柱侧旋的作用[8]。MF是人体背侧重要的核心肌群，由骶骨开始延伸至颈椎，具有双侧向后伸展、单侧向同侧弯曲和向对侧旋转的作用[9]。本研究中，融合组ES、MF、PS的MCSA大多高于非融合组，结果提示术前MCSA可能影响腰椎融合率。相关性研究显示，PS与融合时间的相关性高于ES和MF，这可能与PS独特的功能和后侧入路手术对伸肌功能有一定损伤有关。在正常的腰椎前凸状态下，PS功能增加了轴向压缩力，有利于腰椎融合。对生物力学模型实验显示，通过PS肌肉产生压力可增加脊椎强度[10]。ES和MF因为脊柱融合过程中肌肉剥离、收缩或热损伤出现萎缩性改变，术后供血损伤则加重了这种萎缩性改变。猫腰脊神经后支失神经肌肉萎缩的实验研究显示，失神经模型动物即使24周后，功能恢复仍不足80%，同时发生机械性肌肉损伤的动物则需要更长的恢复时间[11]。这也在一定程度上解释了本研究中伸肌MSCA与融合时间相关度低于屈肌MSCA的原因。

综上所述，本研究显示，屈肌和伸肌MSCA与腰椎后路椎间融合率和融合时间相关，可能是预测融合率的潜在指标。本研究的局限性在于：患者纳入数量较少，研究结论尚需要纳入更多研究的多中心研究进一步论证。