不同体位下青少年特发性脊柱侧凸患者椎旁肌的超声影像测量与分析

2022-12-30杨巧华颜滨李征毅杜冰冉汝首航姜江汪斐贾蕊李鉴轶5

中国临床解剖学杂志 2022年6期

杨巧华，颜滨，李征毅，杜冰冉，汝首航，姜江，汪斐，贾蕊，李鉴轶5，*

1.南方医科大学基础医学院人体解剖学教研室，广东省数字医学与生物力学重点实验室，广州 510515；2.深圳市第二人民医院脊柱外科，广东深圳 518035；3.深圳市第二人民医院超声科，广东深圳 518035；4.深圳市青少年脊柱健康中心，广东深圳 518000；5.南方医科大学第三附属医院医学实验中心，广州 510630

青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是一种病因不明的脊柱三维结构畸形，主要临床表现为X 线正位片Cobb 角≥10°[1]。椎旁肌的失衡或功能异常是AIS 畸形进展加重的重要因素[1,2]。同时，椎旁肌也是运动治疗的重要作用靶点，由多裂肌、竖脊肌、腰方肌等肌群构成[3,4]。因此评估AIS 患者椎旁肌特征，是进而对其异常进行针对性干预的前提，对预防AIS 进展有重要临床意义[4,5]。近年来，超声在诊断肌肉骨骼系统疾病中发挥着重要作用，相较于肌电有创，核磁昂贵，超声无创价廉、能动态监测肌肉的形态学变化，已成为首选的评估方法[6,7]。

综上所述，本研究旨在采用超声定量评估不同体位下AIS 患者主弯曲线各椎体水平凹、凸侧椎旁肌厚度来评估AIS 患者脊柱两侧椎旁肌的对称性和形态学特征，为AIS 的病因学研究和针对性的治疗方案的制定提供资料。

1 资料与方法

1.1 一般资料

连续收集2021 年10 月～2022 年1 月于深圳市第二人民医院脊柱健康中心确诊的AIS 患者，23 人作为患者组。同时于深圳市属公立学校中公开招募23 名健康青少年作为健康对照组。本次研究得到了深圳市第二人民医院伦理委员会的批准（20210812001-FS02），参与者和其家长签署了知情同意书，研究对象纳入排除标准如下：

1.1.1 纳入标准 ①患者组:符合美国放射学会特发性脊柱侧凸的诊断标准[8]，10°≤Cobb＜25°，对照组：在脊柱侧弯筛查外观体态上没有明显脊柱侧凸迹象的个体，且Adams 试验，Scoliometer 测量躯干旋转角（ATR）＜5°[9]；②两组年龄10～18 岁；③两组均无其他脊柱相关疾病者。

1.1.2 排除标准 ①曾在腹腔、骨盆带和/或脊柱内接受过任何外科手术;②在检测前有与长期住院(超过14 天)与两年固定有关的疾病和/或损伤;③在测试前1 年内曾服用可能影响神经和肌肉系统功能的药物;④因脂肪含量高等因素难以获得清晰的超声图像的对象。

1.2 方法

1.2.1 通过比较休息位（腰背部肌取俯卧位、腹部肌取仰卧位）、站立位不同体位下患者组组内主弯曲线各椎体水平凹凸两侧肌肉厚度均值差异，评估AIS 患者脊柱两侧各椎旁肌对称性；通过比较不同体位下患者组和对照组厚度均值、厚度变化率，探讨患者组凹侧和凸侧各椎旁肌形态、收缩能力大小的变化特征。因对照组脊柱两侧肌肉是对称的，所以将患者组主弯曲线凹侧和凸侧的肌肉厚度均值、厚度变化率分别和对照组左右两侧肌肉厚度均值、左右两侧肌肉厚度变化率均值进行了比较。

1.2.2 超声声像图获取方法采用迈瑞Resone8PRO型彩色多普勒超声诊断成像系统，在线阵探头频率14-5 MHz，穿透深度为4 cm 扫描参数下获取腹部肌肉声像图，在凸阵探头频率6-1 MHz，穿透深度为10 cm 参数下获取腰背部肌肉声像图。由同一位检查者对AIS 患者组与对照组的腹横肌、腰方肌、竖脊肌（T12～L5椎体水平）、多裂肌（T12～S1椎体水平），依次在休息位、站立位下进行测试，于受试者在正常呼气结束时，采集图像，每次截取两张声像图，取平均值。采集各肌肉声像图时，在首次测试处用记号笔做标记，以便后续测试时探头可以放在同一位置。每次测量之间的休息时间为10 s，以尽量减少疲劳的潜在影响。

1.3 肌肉评估参数

肌肉厚度：所有图像由一位专业培训评估员离线测量，如图1。每张图中肌肉厚度重复测量三次，求平均值即为相应肌肉厚度（mm）。具体测量方法：①腹横肌厚度：在距离腹横肌和胸腰筋膜交界处1.5 cm 画垂直线，测量包绕腹横肌表层和深层筋膜边界间的距离；②腰方肌厚度：包绕腰方肌表层和深层筋膜边界间的最大距离；③竖脊肌厚度：目标横突强回声表面与腰背筋膜内层之间的距离；④多裂肌：目标关节突关节强回声表面到多裂肌上缘内侧边缘的距离。

图1 超声测量站立位腹横肌（A）和腰方肌（B）厚度及休息位时多裂肌和竖脊肌（C）厚度,虚线表示肌肉厚度。TrA：腹横肌；QL：腰方肌；MM：多裂肌；ES：竖脊肌Fig.1 The thickness of the transversus abdominis (A) and quadratus lumborum (B) in the standing position and the multifidus and spinal erector muscles in the rest position (C) were measured by ultrasound,The dotted white line indicated muscle thickness. TrA: transversus abdominis; QL: quadratus lumborum; MM: multifidus muscle; ES: spinal erectors

肌肉收缩厚度变化率[10]，能间接反应肌肉收缩能力大小，计算方法如下：肌肉厚度变化率=[(收缩态厚度-休息态厚度) ÷ 休息态厚度]× 100%。

1.4 统计学方法

研究采用IBM SPSS 25.0 统计软件进行数据整理及统计学分析，计量资料以平均数±标准差（）表示，采用配对样本t检验比较患者组组内凹凸两侧肌肉厚度差异，采用方差分析方法比较患者组（凸侧和凹侧）和对照组的组间差异，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

收集两组一般人口学资料，包括年龄、性别、身高、体重、BMI，组间比较无显著性差异（P＞0.05），两组资料均衡可比，详见表1。患者组侧凸曲线类型腰弯占18 例，胸腰弯占5 例；曲线Cobb 角大小为(16.35±4.41)°；主弯曲线顶椎范围为T12～L3(主L2和T12，分别占74%、17%)；上端椎范围为T8～T12（主T11和T12，分别占39%、35%）；下端椎范围为L2～L4(主L3和L4,分别占52%、43%)；主弯曲线累及范围为T8～L4椎体水平。

表1 一般人口学特征（）Tab.1 General demographic characteristics (Mean±SD)

2.2 患者组内凹凸两侧肌肉厚度对称性比较

在休息位和站立位，患者组T12-L4水平竖脊肌、T12-S1水平多裂肌、腰方肌凹侧厚度均大于凸侧(P＜0.05）；在休息位时腹横肌凹侧厚度大于凸侧（P＜0.05），站立位时腹横肌凹侧厚度和凸侧厚度差异没有统计学意义（P＞0.05），详见表2。

2.3 患者组与对照组椎旁肌形态和收缩能力大小比较

2.3.1 不同体位下患者组和对照组椎旁肌形态大小比较休息位L2～L3水平竖脊肌和站立位T12～L4水平竖脊肌，患者组凸侧肌肉厚度小于对照组（P＜0.05）；在休息位和站立位时，T12～L5水平多裂肌、腰方肌患者组凸侧肌肉厚度小于对照组（P＜0.05）；在休息位腹横肌，患者组凸侧肌肉厚度小于对照组（P＜0.05），详见表2。

表2 不同体位下患者组和对照组肌肉厚度均值大小(,mm）Tab.2 Average thickness between the patient and control groups in different positions (Mean±SD,mm)

注: QL-quadratus lumborum ;TrA-Transversus abdominis;#表示患者组凹侧与凸侧存在显著差异（P＜0.05），##表示患者组凹侧与凸侧存在显著差异（P＜0.01）；*表示患者组（凸侧或凹侧）与对照组间存在显著差异（P＜0.05），**表示患者组（凸侧或凹侧）与对照组组间存在显著差异（P＜0.01）。Note: # There were significant differences in the concave and convex sides (P＜0.05),## There were significant differences in the concave and convex sides (P＜0.01);* There were significant differences in the patients group (convex or concave sides) and the control group (P＜0.05),** There were significant differences in the patients group (convex or concave sides)and the control group (P＜0.01) .

2.3.2 患者组和对照组椎旁收缩能力大小比较 L4水平竖脊肌，患者组凸侧的收缩厚度变化率小于对照组（P＜0.05）；T12～L4水平（除T2水平外）竖脊肌，患者组凹侧的收缩厚度变化率小于对照组（P＜0.05），详见表3。

表3 患者组和对照组竖脊肌厚度变化率组间比较(，%)Tab.3 Comparison of average thickness change rates of spinal erectors between the patients group and the control group (Mean±SD，%)

注: *表示患者组（凸侧或凹侧）与对照组间存在显著差异（P＜0.05）Note: * There were significant differences in the patients group (convex or concave sides) and the control group (P＜0.05)

3 讨论

3.1 AIS 患者脊柱两侧椎旁肌对称性情况

Zapata[11]和李文静等[7]利用超声分别发现在休息位时，AIS 患者T8水平胸多裂肌、上点（距中点上间隔2个椎体为上点）和中点（顶椎水平）竖脊肌不对称，肌肉厚度或横截面积凸侧小于凹侧，作者指出这些椎旁肌不对称可能在这些弯曲的发展中起作用。本研究同样发现了在休息位下AIS 患者竖脊多和裂肌存在厚度不对称，但本研究还发现，在不同体位下患者组主弯曲线凹凸两侧多椎体节段的竖脊肌和多裂肌（T12～L4水平竖脊肌、T12～S1水平多裂肌）、腰方肌和腹横肌（仅休息位）这些椎旁肌均存在不对称，凸侧肌肉厚度明显小于凹侧（P＜0.05），意味着所观察到的不对称变化不仅仅局限于单一椎旁肌单一椎体水平，而是普遍存在于主弯曲线所累及的椎体水平，这可能是因为AIS 患者多块椎旁肌在主弯曲线多个椎体节段整体发生了萎缩或肥大改变[12]；提示康复治疗应强调椎旁肌整体对称性训练，特别是在极有可能发生弯曲进展的青少年中，以重建脊柱两侧椎旁肌的生物力学平衡，防止AIS 脊柱弯曲进展。

3.2 AIS 患者凹侧和凸侧肌肉厚度及收缩能力情况

Wajchenberg[12]和欧勇等[13]，分别在光镜和术中观察到AIS 患者多裂肌和竖脊肌凸侧肌纤维变细、肌肉萎缩，凹侧肌纤维增粗、肌肉挛缩，这可能是因脊柱的冠状平面的曲率使脊柱两侧长度不同造成的[14]。本次研究除同样发现在不同体位下AIS 患者患者组凸侧多裂肌和竖脊肌厚度较薄外，还发现凸侧腰方肌和腹横肌（仅俯卧位）厚度也较小，小于对照组（P＜0.05）。但本研究主弯曲线T12～L5水平凹侧肌形态未出现明显的挛缩增粗改变（P＞0.05），这可能是因为冠状平面曲率较小，凹侧肌受其影响而挛缩增粗的作用较小和出现失用性萎缩退变导致厚度减小的作用相互抵消。提示冠状平面曲率较小的AIS 患者竖脊肌、多裂肌、腰方肌和腹横肌凹凸两侧不对称可能更多的是因受凸侧肌肉萎缩而非凹侧肌肉挛缩肥大的影响。此外，既往研究报道肌肉收缩厚度变化率在一定程度上可以反映肌肉收缩能力大小[10]。研究结果显示，患者组凹侧和凸侧竖脊肌收缩厚度变化率均是小于对照组（P＜0.05），患者组竖脊肌收缩能力较小，提示AIS 患者竖脊肌可能无法提供一个适当水平的力量来稳定脊柱。故在今后的预防或治疗过程中，应强调增加竖脊肌凹凸两侧力量训练，以恢复肌肉对脊柱的支撑力。

3.3 不同体位下各椎旁肌激活策略

脊柱两侧的各椎旁肌通过神经肌肉系统调节自身的收缩，共同作用以维持脊柱平衡[15]。仅通过测量单一肌肉的静息厚度来评估肌肉功能异常是不可靠的，因此有必要评估不同姿势需求下各肌肉激活收缩情况[16]。Linek[17]和Zapata 等[11]研究分别发现，AIS 患者在休息位时，凹凸两侧腹横肌、多裂肌厚度不对称（P＜0.05），但在站立位时，凹凸两侧腹横和多裂肌厚度对称，这可能是因为AIS 患者腹横肌和多裂肌在站立位时激活，不同于低活力休息状态，更多的是发挥一种防止脊柱扭转的神经肌肉策略[15]，即腹横肌和多裂肌收缩将两侧腹横肌和多裂肌厚度的不对称厚度转变为对称，以发挥稳定脊柱的作用。本研究同样发现AIS 患者休息位腹横肌厚度不对称，站立位此现象消失，凹凸两侧腹横厚度对称。但是本研究中AIS 患者在休息与站立体位T12～S1水平多裂肌、T12～L4竖脊肌和腰方肌均表现为厚度不对称，站立位时这些肌激活收缩并未发生对称性的转变的结果表明，这些肌可能因被长时间调动而失代偿[18]，故无法对AIS 患者防止脊柱扭转的神经肌肉策略需求作出反应，以共同作用调整脊柱的异常负荷以提供一个对称性力量来稳定脊柱。至于与Zapata 等[11]研究中休息位T8和L1水平多裂肌厚度不对称而站立位时对称的结果不完全一致，可能是受侧凸类型和顶点位置等因素影响。

本研究通过超声评估了AIS 患者脊柱两侧椎旁肌的对称性和形态学特征，但只是探讨了病程早期AIS 患者肌特征尚缺乏病程进展后的肌变化特征，需要在下一步的研究中完善。AIS 患者主弯曲线多个椎体节段椎旁肌对称性不良，较对照组凸侧椎旁肌厚度薄。综上所述，AIS 临床治疗除关注骨性矫正之外，还应强调对脊柱椎旁肌的对称性和力量训练。