多裂肌萎缩的影像学评价与退变性腰椎滑脱的临床相关性分析

毛敏，程捷飞，宋滇文

1.上海交通大学附属第一人民医院骨科，上海201600；

2.泰州市第四人民医院影像科，江苏泰州225300

退变性腰椎滑脱（degenerative lumbar spondylolisthesis，DLS）是一种常见的腰椎退行性疾病，常见于45～75岁人群，主要特征是上位椎体相对于下位椎体向前或向后移位［1］。区别于峡部裂性腰椎滑脱，其腰椎峡部通常是完整的。临床表现以腰椎不稳、腰背部疼痛以及下肢坐骨神经痛为主。目前对于退变性腰椎滑脱的病因和发病机制研究众多，许多作者提出了与腰椎滑脱发病相关的各种危险因素的假设［2−3］。其他还有研究显示危险因素包括女性、年龄、体质量指数增加、矢状位失衡和椎间盘高度降低等。但是这些研究仍存在个体误差大、样本量小等问题［4］，因此，对于退变性腰椎滑脱的病因仍有争议。

众所周知，脊柱椎旁肌在腰椎稳定性和正常运动功能中发挥重要作用，同时腰椎的“微不稳”和向前滑移也会对脊柱椎旁肌肉产生影响。为了深入研究肌肉和腰椎滑脱之间的相关性，人们已经进行了一些关于腰椎滑脱和腰椎旁肌肉横截面面积的研究，但结论并不一致［5−6］。目前为止，只有少数详细描述了脊柱多裂肌在退变性腰椎滑脱的发病原因和发病机制中的作用。

骨骼肌退化的特征是肌肉内脂肪浸润和肌肉组织丢失。当前研究表明，多裂肌肌肉质量随着年龄的增长而减弱，40岁以后每年下降约1%［7］。多裂肌的肌肉密度及其横截面积大小与年龄、性别和体质量等因素有关［8−9］。CT、MRI等多种影像学技术已被认为是测量多裂肌肌肉横截面积、密度和脂肪浸润的重要工具［10］。其中，MRI对腰椎椎间盘和椎旁肌的早期退变性改变很敏感，具有非辐射的优势，用来评估与肌肉相关的MRI变量，可靠性高。MRI可以采取非侵入性方式测量脂肪浸润，从而评估脂肪浸润［11］。Kalichman等［12］对脂肪浸润进行分级：1级：正常肌肉状况，脂肪浸润高达肌肉横截面积的10%；2级：中度肌肉退化，10%～50%的脂肪浸润；3级：肌肉严重变性，脂肪浸润>50%。本研究的主要目的是检测退变性腰椎滑脱程度与多裂肌萎缩程度的关系。第二个目标是调查退变性腰椎滑脱患者多裂肌萎缩程度与其Oswestry功能障碍指数（ODI）的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

根据纳入和排除标准，回顾性评估了2017年2月—2019年12月于上海市第一人民医院住院治疗的62例退变性腰椎滑脱患者，根据临床病史、体征和影像学表现诊断退变性腰椎滑脱，并且详细记录患者特征：性别、年龄、体质量指数（BMI）、滑脱节段、ODI评分。本研究获得上海市第一人民医院伦理委员会批准。所有患者均来自上海市第一人民医院，均已签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：（1）年龄50～70岁；（2）根据症状、体征以及影像学检查确诊为单节段退变性腰椎滑脱；（3）具有完整腰椎X线片、MRI、ODI评分等资料；（4）回顾性研究。

排除标准：（1）峡部裂性腰椎滑脱；（2）合并脊柱畸形；（3）其他腰椎疾病：腰椎感染、肿瘤、腰椎骨折等；（4）既往腰椎手术史。

1.3 影像学测量

所有患者均行腰椎正侧位X线片和腰椎MRI检查。

1.3.1 腰椎滑脱分级

采用腰椎侧位X线片，测量滑脱节段椎体的滑脱距离。根据Meyerding分型将腰椎滑脱程度分为4度：（1）Ⅰ度，上椎体向前滑脱未超过下椎体上缘的25%；（2）Ⅱ度，＞25%，但≤50%；（3）Ⅲ度，＞50%，≤75%；（4）Ⅳ度，超过下椎体上缘的75%以上。

1.3.2 多裂肌萎缩程度评估

通过我院PACS系统收集所有患者的腰椎MRI资料，采用横断面T2WI图像测量双侧多裂肌横断面积，使用图像处理软件Image Pro Plus（Media Cybernetics公司，美国）在多裂肌轮廓上画出不规则曲线，计算双侧多裂肌总横断面积（total multifidus muscle cross sectional area，TCSA），同时尽可能去除脂肪浸润区域，计算多裂肌净横截面积（fat−free multifidus muscle cross sectional area，FCSA），见图1、2。计算两侧TCSA和FCSA的平均值，以及两者比值。采用该比值评估多裂肌萎缩程度，比值越大代表多裂肌脂肪浸润率小，说明多裂肌萎缩程度轻。对每位患者均分别由一名脊柱外科医师和一名影像科医师测量两次并取平均值。

图1 腰椎MRI横断位T2WI图像测量腰椎双侧多裂肌的总横截面积（TCSA）示意图Fig.1 Total cross sectional area（TCSA）of multifidus muscle measured by T2WI images on MRI crosssectional position of lumbar vertebrae

图2 腰椎MRI横断位T2WI图像测量腰椎双侧多裂肌的净横截面积（FCSA）示意图Fig.2 Fat⁃free cross sectional area（FCSA）of multifidus muscle measured by T2WI images on MRI crosssectional position of lumbar vertebrae

1.4 统计学分析

采用SPSS 21.0软件对本研究测得数据进行统计学分析。计量资料用均数±标准差（±s）表示，运用配对样本t检验比较退变性腰椎滑脱节段与相邻正常节段组的多裂肌萎缩程度差异，并比较多裂肌萎缩程度与滑脱程度的关系，以P<0.05为差异有统计学意义；运用Pearson相关检验评估多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者ODI评分的相关性，检验水准α值取双侧0.05。

2 结果

2.1 62例退变性腰椎滑脱患者一般资料

62例退变性腰椎滑脱患者，男18例（29%，18/62），女44例（71%，44/62）；年龄（60.5±6.7）岁；BMI（23.7±2.5）；滑脱节段L4/5 41例（66.1%，41/62），L5/S1 21例（33.9%，21/62）；ODI评分平均值（42.7±3.6）%。

2.2 退变性腰椎滑脱患者不同节段多裂肌萎缩程度差异

62例退变性腰椎滑脱患者，L1/2双侧多裂肌总横截面积平均值（925.2±221.6）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（612.3±198.5）mm2，两者比值为（66.2±10.4）%；L2/3双侧多裂肌总横截面积平均值（1 078.4±205.6）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（723.3±212.5）mm2，两者比值为（67.1±10.8）%；L3/4双侧多裂肌总横截面积平均值（1 266.2±243.2）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（838.7±202.8）mm2，两者比值为（66.3±11.1）%；L4/5双侧多裂肌总横截面积平均值（1 375.2±268.5）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（922.6±242.8）mm2，两者比值为（67.2±11.7）%；L5/S1双侧多裂肌总横截面积平均值（1 496.6±288.7）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值 为（1 016.4±262.8）mm2，两 者 比 值 为（67.9±12.5）%。各组腰椎多裂肌萎缩程度进行ANOVA检验，各组之间差异无统计学意义（P>0.05）。

2.3 退变性腰椎滑脱节段与相邻正常节段的多裂肌萎缩程度差异

62例退变性腰椎滑脱患者，退变滑脱节段双侧多裂肌总横截面积平均值（1 508.1±291.3）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（1 006.3±247.5）mm2，两者比值为（67.1±12.1）%；相邻正常节段双侧多裂肌总横截面积平均值（1 249.4±285.3）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（904.2±234.1）mm2，两者比值为（72.6±9.1）%，见表1。两组多裂肌萎缩程度进行配对样本t检验，退变性腰椎滑脱患者退变节段多裂肌萎缩程度比相邻正常节段增加5.5%，差异有统计学意义（t=−2.826，P=0.008），见图3。

图3 退变性腰椎滑脱节段与相邻正常节段的多裂肌萎缩程度差异Fig.3 Difference of multifidus atrophy between degenerative lumbar spondylolisthesis segments and adjacent normal segments

表1 退变性腰椎滑脱节段与相邻正常节段的多裂肌萎缩程度Tab.1 Multifidus atrophy of degenerative lumbar spondylolisthesis segments and adjacent normal segments

2.4 多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者滑脱程度的关系

62例退变性腰椎滑脱患者中，根据Meyerding分型，Ⅰ度滑脱42例（67.7%，42/62），Ⅱ度滑脱20例（32.3%，20/62），无Ⅲ度及Ⅳ度滑脱。Ⅰ度腰椎滑脱患者退变节段双侧多裂肌总横截面积平均值（1 472.1±269.9）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（1 030.9±229.7）mm2，两者比值为（69.5±11.6）%；相邻正常节段双侧多裂肌总横截面积平均值（1 563.4±313.7）mm2，双侧多裂肌净横截面积平均值为（936.5±289.5）mm2，两者比值为（62.6±11.9）%，见表2。两组多裂肌萎缩程度进行配对样本t检验，退变性腰椎滑脱患者Ⅱ度滑脱多裂肌萎缩程度比Ⅰ度滑脱增加6.9%，差异有统计学意义（t=−2.236，P=0.027），见图4。

图4 多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者滑脱程度的关系Fig.4 Difference of multifidus atrophy betweenⅡdegree spondylolisthesis segments andⅠdegree spondylolisthesis segments

表2 退变性腰椎滑脱患者的腰椎滑脱程度与多裂肌萎缩程度Tab.2 The degree of degenerative lumber spondylolisthesis and multifidus atrophy

2.5 多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者ODI评分的相关性

62例退变性腰椎滑脱患者，ODI评分平均值（42.7±3.6）%，采用Pearson检验验证退变性腰椎滑脱患者滑脱节段双侧TCSA和FCSA比值与其ODI评分的相关性，结果显示两者存在相关性（r＝−0.505，P=0.002），说明退变性腰椎滑脱患者多裂肌萎缩程度与ODI评分呈正相关。

3 讨论

脊柱椎旁肌对维持脊柱的稳定性起着重要作用，主要分为前后两群，前群主要包括腰大肌、腰小肌和腰方肌，后群主要为多裂肌、竖脊肌、半棘肌、回旋肌和横突间肌，其中多裂肌位于腰椎背侧椎板与棘突之间的槽沟内，与腰椎接触面积大，是参与维持腰椎稳定的最重要部分［13］。近年来，越来越多的研究探讨了多裂肌、衰老与腰椎退行性疾病之间的关系。衰老过程导致骨骼肌肌肉质量减少，取而代之的是非收缩性结缔组织，这种肌肉萎缩与年龄密切相关，是因为肌纤维大小和数量同时降低。研究表明，衰老过程中，成体干细胞会分化为脂肪细胞而不是肌细胞，导致肌肉间脂肪组织的积聚。人们普遍认为，肌肉密度和横截面积反映了个体的肌肉强度和身体功能，研究证实多裂肌的密度及其横截面积大小与年龄、性别和体质量等因素有关［14］。因此，基于年龄与多裂肌萎缩的相关性，本研究选取了50～70岁腰椎滑脱患者作为研究对象。在我们的研究中，62例退变性腰椎滑脱患者，女性44例，占比71%，这与流行病学发现退变性腰椎滑脱好发于女性结果一致。

腰椎正常维持在动态平衡中，而腰椎节段性不稳指腰椎运动单元维持腰椎动态稳定性的能力下降。各种研究已经明确多裂肌维持腰椎节段性运动的重要作用，其生物力学基础是多裂肌的深层肌纤维控制腰椎椎体间剪切力而不产生旋转力。有研究通过在尸体上分析腰椎及椎旁肌肉的活动情况，证实多裂肌通过维持每个运动节段的稳定性来维持腰椎的整体稳定性。一些病例研究中发现，持续腰椎节段性不稳定会导致退变性腰椎滑脱。因此，我们推测多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱的发生密切相关。多裂肌脂肪萎缩主要见于腰椎MRI横断面的内侧和深层。程大为等［15］认为腰椎滑脱患者多裂肌整体会出现退变，其中退变滑脱节段退变最为严重，脂肪浸润程度最高。本研究中，我们测量了多裂肌的TCSA和脂肪浸润率，并分析了多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱的关系。我们研究发现退变性腰椎滑脱节段的多裂肌萎缩程度比邻近正常节段的多裂肌萎缩程度严重。肌肉强度与肌纤维数量和收缩力密切相关。当多裂肌萎缩，也就是脂肪浸润，会使多裂肌肌纤维数量减少、收缩力减弱，导致多裂肌肌肉强度减小，造成腰椎滑脱发生；而随着滑脱程度加重，脊神经根受压严重，进一步造成多裂肌脂肪浸润和萎缩增加。但是，目前对于多裂肌萎缩与退变性腰椎滑脱之间的因果关系仍存在争议，有待进一步研究。普遍认为多裂肌的萎缩主要机制有两种：失用和去神经。脊柱多裂肌肌肉失用通常是局部性的，影响小；相反的是，脊柱多裂肌的失神经支配和神经再生在腰椎退行性疾病和神经根受压时常见。退变性腰椎滑脱导致腰椎节段性不稳定，容易造成脊神经根受压，当脊神经根受压进行性加重，同时多裂肌为单一脊神经支配，有研究通过猪模型动物实验，诱导损伤一侧脊神经根，3 d内观察到损伤侧的多裂肌萎缩，而对侧多裂肌无明显萎缩［16］。因此，本研究中，我们对比不同滑脱程度的退变性腰椎滑脱患者多裂肌萎缩程度，发现多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者滑脱程度呈正相关。并且，我们研究发现多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者ODI评分呈正相关，也就是说多裂肌萎缩程度与退变性腰椎滑脱患者临床症状密切相关。

更重要的是，回顾了有关多裂肌萎缩的文献后，人们经常会提出一个问题：是否有可能逆转多裂肌萎缩？近年来，针对腰痛患者的康复锻炼计划，关于多裂肌的具体运动方案已被提出。有报道证明运动疗法能够增加多裂肌横截面积，减轻下腰痛患者的临床症状［17］。一项关于退行性腰椎间盘疾病的观察研究显示，经过8周的脊柱椎旁肌强化运动后，椎旁肌肌力明显增强，患者疼痛程度明显减轻［18］。但是，腰椎多裂肌加强运动与退变性腰椎滑脱之间的长期关系尚未确定。我们的研究为运动和物理疗法提供了理论依据。根据我们研究显示的相关性，我们推断加强锻炼，能够提高多裂肌的肌肉密度和横截面积，加强肌肉力量，进而有利于延缓退变性腰椎滑脱的进展和减轻症状。