单节段腰椎间盘突出继发腰椎侧凸患者间盘摘除后椎旁肌的表面肌电分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.53.025

摘要/Abstract

摘要：

背景：先天性及特发性脊柱侧凸患者椎旁肌肌电图改变已被广泛研究，而对腰椎间盘突出继发腰椎侧凸患者椎旁肌肌力肌电图的研究较少。
目的：通过应用表面肌电图技术分析腰椎间盘突出继发腰椎侧凸患者两侧椎旁肌的肌电活动，评估两侧肌力，揭示腰椎侧凸的特殊临床特点并探讨其产生的机制。
方法：回顾性分析2012年7月至2014年7月收治的单节段腰椎间盘突出继发腰椎侧凸的成人患者26例，均行腰椎侧路椎间孔镜下间盘摘除。治疗前后摄站立位全脊柱正侧位片，测量腰椎侧凸Cobb角及躯干偏移距离，行表面肌电图检查，测量两侧椎旁肌大力收缩募集电位值，评估腰椎间盘突出水平两侧椎旁肌肌力。
结果与结论：治疗后所有患者腰椎侧凸明显减少，脊柱冠状面平衡恢复。患者治疗前腰椎侧凸Cobb角为(11.81±3.50)°，治疗后为(2.65±3.10)°，腰椎侧凸明显减少，平均差值为(9.15±2.84)°，差异有显著性意义(P < 0.05)。治疗前躯干偏移距离为(5.92±3.20) cm，治疗后为(0.32±0.26) cm，平均差值为(5.59±3.08) cm，差异有显著性意义(P < 0.05)。治疗后疼痛明显缓解(P < 0.05)。治疗前Oswestry功能障碍指数平均为78%，治疗后平均为4%。突出节段水平治疗前凹侧屈曲时凹侧大力收缩募集电位为(0.21±0.12) mV，治疗后为(0.88±0.26) mV，平均差值为(0.59±0.27) mV；治疗前凸侧屈曲时凸侧大力收缩募集电位为(0.29±0.12) mV，治疗后为(0.88±0.25) mV，平均差值为(0.67±0.27) mV，差异均有显著性意义(P < 0.05)；治疗后两侧大力收缩募集电位平均差值为(0.003±0.020) mV，差异无显著性意义(P > 0.05)。随访至少1年，所有患者均无并发症发生，无腰椎间盘突出复发。以上结果说明腰椎间盘突出症引起的腰椎侧凸为代偿性侧凸，早期行腰椎侧路椎间孔镜下间盘摘除可以纠正腰椎侧凸。椎旁肌肌力在维持腰椎冠状面平衡中具有重要作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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关键词: 植入物, 脊柱植入物, 腰椎间盘突出, 腰椎侧凸, 表面肌电图, 椎旁肌, 大力收缩募集电位

Abstract:

BACKGROUND: Electromyographic analysis of the paraspinal musculature in patients with congenital and idiopathic scoliosis has been widely studied. Electromyographic analysis of paraspinal musculature strength has rarely been researched in patients with lumbar disc herniation and secondary lumbar scoliosis.
OBJECTIVE: To analyze electromyographic activity using surface-electromyogram technology and assess the strength of paraspinal musculature in patients with lumbar disc herniation and secondary lumbar scoliosis so as to reveal their unique clinical features, and to explore the pathogenetic mechanism of lumbar socliosis.
METHODS: A total of 26 adult patients with single-level lumbar disc herniation presenting secondary lumbar scoliosis were retrospectively analyzed from July 2012 to July 2014. Patients were subjected to percutaneous transforaminal endoscopic lumbar disc decompression surgery. Before and after treatment, patients accepted full spine anterior-posterior X-ray to measure lumbar Cobb angle and trunk shift distance. Special surface-electromyogram test was conducted to measure recruitment order so as to access the strength of paraspinal musculature.
RESULTS AND CONCLUSION: After treatment, lumbar scoliosis apparently reduced in all patients, and the balance of spine in coronal plane was restored. The average of lumbar Cobb angle was (11.81±3.50)° and (2.65±3.10)° before and after surgery, which was significantly improved (9.15±2.84)° (P < 0.05). The average of trunk shift distance was (5.92±3.20) and (0.32±0.26) cm before and after surgery, which was significantly different (5.59±3.08) cm (P < 0.05). Pain was significantly lessened after surgery (P < 0.05). The mean Oswestry Disability Index improved from 78% before surgery to 4% after surgery. On the level of the herniated disc, when bending to the concave side, the mean recruitment order of spinal musculature in the concave side of lumbar scoliosis was (0.21±0.12) mV and (0.88±0.26) mV after treatment; the improvement was (0.59±0.27) mV. In the convex side, when bending to the opposite side, the mean increase of recruitment order was (0.67±0.27) mV from (0.29±0.12) mV before surgery to (0.88±0.25) mV after surgery (P < 0.05). However, there was no significant difference between concave and convex sides of the recruitment order postoperatively (0.003±0.02) mV (P > 0.05). All patients were followed up more than one year. No severe complication was observed after percutaneous transforaminal endoscopic lumbar disc decompression. Above results suggest that lumbar scoliosis secondary to the lumbar disc herniation was a compensated presentation. Early decompression helps to spontaneously correct scoliosis. Spinal musculature plays an important role in keeping the spinal coronal balance.

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Key words: lumbar vertebrae, intervertebral disk displacement, scoliosis, electrophysiology

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 2

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引言

腰椎间盘突出症是临床常见脊柱退变性疾病，常引起腰痛、坐骨神经放射痛、双下肢感觉及运动障碍。在一般人群中，一生中曾患不同程度腰痛的高达80%，其中症状每年反复发生者占30%-40%。腰椎间盘突出症是腰痛的常见原因，全世界每年用于治疗腰痛的投入超过1 000亿美元^[1-3]。朱泽章等^[4]分析以脊柱侧凸为首发症状的青少年椎间盘突出症患者的诊治预后，发现其缺少临床典型症状，易误诊，早期临床干预效果好。大量临床病例显示，部分成人腰椎间盘突出症患者以腰椎侧凸及躯干倾斜为首诊体征，该类患者常合并典型坐骨神经放射痛，疼痛严重时，无法维持脊柱冠、矢状面平衡。Suzuki等^[5-6]曾研究腰椎间盘突出症及腰椎管狭窄症等腰骶神经压迫症患者矢状面脊柱骨盆序列，认为矢状面序列改变与坐骨神经放射痛及椎旁肌收缩有关。椎旁肌在维持脊柱冠状面平衡中具有重要作用，椎旁肌肌力变化可能是该类患者特殊临床体征发生发展的重要因素。

肌电图是一种记录肌肉生物电活动的方法，可通过肌肉电活动鉴别神经源性或肌源性病变，在评价神经肌肉功能方面具有重要价值。很多学者对脊柱侧凸患者椎旁肌肌电图改变进行了相关研究，发现椎旁肌肌力变化是脊柱侧凸的发病因素之一。已有学者应用肌电图评价腰椎间盘突出症患者的临床疗效^[7-9]。目前，学者们对腰椎侧凸产生的机制仍有争议^[10-12]，已有学者对腰椎间盘突出继发腰椎侧凸患者椎旁肌表面肌电图进行了研究，但仍不能解释其发病机制。表面肌电图是一种无创的、操作方便的神经肌肉功能检查方法，不受体位、姿势等影响，患者易于接受。目前，表面肌电图已广泛应用于运动医学、康复医学、脊柱外科等方面的神经肌肉功能检查，在相关疾病的诊治方面具有重要价值^[7]。文章以表面肌电图中大力收缩募集电位作为评价指标，评价患者的椎旁肌肌肉力量，从全新角度阐述腰椎间盘突出继发腰椎侧凸的原因及两侧椎旁肌力量与腰椎侧凸的关系。

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材料方法

设计：回顾性病例分析。

时间及地点：于2012年7月至2014年7月在山东大学附属省立医院脊柱外科完成。

对象：选择2012年7月至2014年7月山东大学附属省立医院脊柱外科收治的单节段腰椎间盘突出继发腰椎侧凸表现的26例成人患者，男18例，女8例；年龄29-59岁，平均42.15岁。

诊断标准：典型腰痛伴坐骨神经放射痛，腰椎CT及MRI证实为单一节段腰椎间盘突出，保守治疗12周无效，无明显下肢肌力减弱。

纳入标准：①年龄> 20岁。②经CT、MRI等影像学检查，证实为单一节段腰椎间盘突出，无明显椎间盘骨化、关节突增生、骨性椎管狭窄、腰椎峡部裂等其他腰椎疾病。③单侧根性坐骨神经放射痛，疼痛加重后出现腰椎侧凸及躯干倾斜。④病历资料完整，均在本科由一名具有丰富经验的医师行经皮腰椎侧路椎间孔镜下间盘摘除，随访1年以上者。⑥对治疗及试验方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准。

排除标准：①先天性、特发性及其他类型脊柱侧凸合并腰椎间盘突出症患者。②肿瘤、风湿性、自身免疫性、肌源性及神经源性疾病患者。

方法：

修复方法：均行腰椎侧路椎间孔镜下间盘摘除。方法如下(以L_4/5右侧椎间盘突出为例)：麻醉成功后，患者俯卧于脊柱支架上。透视定好棘突中线、靶向间隙线、髂嵴最高线、侧方安全线、及拟穿刺点线。常规皮肤消毒，铺无菌巾，贴皮肤保护膜。1%利多卡因局麻下，16 G穿刺针取右侧定点为进针点，斜向L_4/5间隙刺入，抵达关节突阻挡感时暂停，透视，微调穿刺针方向，感觉突破感时暂停，透视见穿刺针正位位于间隙上下中份、椎弓根内缘线外，侧位见针位于L₅椎体后上角略前方、椎间隙上下中份。逐级置入扩张管、置入末级套管、置入椎间孔镜。0.5%利多卡因2 mL注射在术区局部纤维环上，美蓝稀释后注入间盘内2 mL。镜下用髓核钳去除蓝染髓核突出髓核、射频止血并清理破碎纤维环。L₅神经根周围髓核仔细清除，探子探查神经根周围无压迫。患者自诉术前下肢疼痛解除。彻底射频止血，去除孔镜及通道管，切口缝合1针，给与无菌贴粘贴。手术顺利，麻醉满意，术中出血不多，术后下肢症状解除，下地活动良好，安返病房，术后抗感染治疗。

影像学摄片：所有患者治疗前后摄站立位全脊柱正侧位片，正位片拍摄时站立位双侧膝、髋关节均伸直，双上肢自然放于身体两侧，要求患者处于自然放松状态^[13]。

肌电图检查方法：采用日本光电MEB-9200K型肌电诱发电位仪，检查时室温为25 ℃左右，在术前1 d及术后第 1天分别进行两侧椎旁肌表面肌电图检查，检查前后均未进行止痛及脱水等药物治疗。

检查程序如下所述：受试者取俯卧位，下半身用3条皮带在臀、膝、踝处固定在检查床上。皮肤用体积分数75%乙醇消毒脱脂，待乙醇挥发后，再将两对一次性的圆形Ag-AgCl电极(直径3 mm)粘附在突出椎间盘水平左右椎旁肌表面作记录电极，每个记录部位的两记录电极距棘突 2 cm，轴线与脊柱垂直，参考电极在记录电极外侧5 cm处。滤波范围20 Hz至10 kHz，扫描速度0.1 s/Div，大力收缩时灵敏度1 mV/Div^[14]。嘱受试者用力最大程度向一侧侧屈并后伸，同时记录肌电图大力收缩募集电位波形，稳定波形出现至受试者不能耐受为止。同法测量另一侧。表面肌电图仪显示波形，取有效电位记录峰-峰值及大力收缩募集电位值。休息约1 min后重复进行上述试验，记录大力收缩募集电位值，3次试验取平均值记录。

主要观察指标：①腰椎侧凸Cobb角：测量L₁上终板至L₅下终板Cobb角。②躯干倾斜距离：测量全脊柱正位片C₇铅垂线(C₇PL)至骶骨中垂线(CSVL)的距离。脊柱冠状面失平衡的标准是^[15-16]：躯干偏移超过2 cm(见图1)。③大力收缩募集电位：均为混合相，结合相形分析，以绝大部分有效电位的波形为准，取峰-峰值。④Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index，ODI)：采用符合国人的改良ODI指数评定腰痛患者功能状态^[17-18]。

统计学分析：所有数据采用统计学分析软件SPSS 16.0进行整理分析，计量资料用x(_)±s表示，侧方屈曲凹凸侧及手术前后数据比较采用配对t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义的检验标准。统计学处理由第一作者完成。

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讨论

腰椎间盘突出症的发病率因不良生活方式和生活习惯的增加而增高，且发病呈低龄化趋势^[1]。临床上，部分患者除了根性放射痛和或麻木等表现外，还出现躯干倾斜、腰椎侧凸、导致脊柱冠、矢状面失平衡。Finneson^[19]认为肩上型腰椎间盘突出患者腰椎侧凸凸向坐骨神经痛相反的方向，腋下型腰椎间盘突出患者腰椎侧凸凸向坐骨神经痛方向。近年来，脊柱矢状面序列方面研究较多，Suzuki等^[5-6]通过研究部分腰椎间盘突出症患者矢状面序列，发现脊柱矢状面平衡受坐骨神经刺激及腰骶部肌肉的影响。目前对椎旁肌肌肉力量在腰椎侧凸的发生发展过程中作用的研究较少，作者使用表面肌电图检查对腰椎侧凸顶椎两侧椎旁肌肌力进行研究，发现椎旁肌肌力在维持腰椎冠状面平衡中具有重要作用，腰椎间盘突出症引起的腰椎侧凸为代偿性侧凸，早期手术治疗可以纠正腰椎侧凸。

临床工作中，发现该类患者常表现为腰椎前凸减小，向一侧侧凸，髋关节及膝关节可屈曲，嘱患者弯腰时常无下肢疼痛加重，弯腰无明显受限，嘱患者腰部后伸并向躯干倾斜反方向屈曲时，常可诱发或加重下肢放射痛，所以作者采用特殊的表面肌电图方法评估两侧椎旁肌肌力。

目前肌电图在脊柱外科领域应用广泛，特别是预测脊柱侧凸进展方面。Cheung等^[20]应用肌电图研究特发性脊柱侧凸患者两侧椎旁肌，并引入肌电图比率，发现比率增大与侧凸进展显著相关，肌电图可用于预测侧凸进展。Gaudreault等^[21]认为可以通过肌电图参数发现脊柱下段具有潜在的代偿能力。Lu等^[22]分析了特发性脊柱侧凸患者术前术后肌电灵敏度变化，发现术前患者椎旁肌肌电活性存在不平衡性，术后这种不平衡性消失。有研究表明，可以单独使用肌电图用来量化腰椎肌肉活动，肌电图在衡量腰背肌活动方面具有独特的优势。表面肌电图是一种评估肌肉疲劳状态的无创方法。在评估正常人和腰痛患者的椎旁肌疲劳方面，表面肌电图具有重要价值^[5]。由于腰椎间盘突出患者是在疼痛加重后出现腰椎侧凸，与特发性脊柱侧凸存在明显差别，因此本文并未使用肌电图参数评估椎旁肌肌力。

分析本试验的结果可知，术前术后Cobb角及躯干倾斜距离明显改善，术后冠状位平衡恢复好，说明侧凸在术后可自行纠正，腰椎侧凸是一种代偿性侧凸。术前向凸侧屈曲时凸侧大力收缩募集电位小于向凹侧屈曲时凹侧大力收缩募集电位，术前术后两侧电位均明显增大；术后两侧电位无明显差异。末次随访时Oswestry功能障碍指数较术前明显减小，说明患者功能状态明显改善。此结果说明术前腰椎侧凸为代偿性侧凸，主要因为神经根受压引起患者腰腿痛，患者为减轻疼痛，躲避神经根压迫，椎旁肌收缩，使凹侧肌力大于凸侧，故仍保持侧凸姿势。术后两侧椎旁肌大力收缩募集电位均明显升高，且无明显差异，说明侧凸是因患者主观避免凸侧椎旁肌用力而产生的代偿性侧凸，并不是椎旁肌自身力量减弱引起的侧凸。由于椎旁肌肌力受多方面因素影响，特别是日常腰背肌功能锻炼的影响，其个体差异较大，目前缺少相应针对椎旁肌肌力的研究。本文中患者均接受微创经皮侧路椎间孔镜下间盘摘除，术后疼痛明显缓解，所有患者均早期(术后第1天)下地活动，后逐步进行腰背肌功能锻炼，增加腰背肌肌力，减缓腰椎退变。本文应用影像学指标与电生理指标相结合，评价患者术前术后变化。大力收缩募集电位是记录肌肉主动最大收缩时募集电位的大小，可间接反应肌力的大小，由于相关试验器材的限制，只选取这一个最能评估肌力大小的指标。选取术前1 d及术后第1天，是因为患者术前未服用止痛药物，术前1 d可反应患者疼痛最严重状态，此时影像学及肌电图表现最为真实可靠；选取术后第1天是因为术后患者早期下地，逐步进行腰背肌功能锻炼，椎旁肌肌力必然上升，术后第1天即行X射线片及肌电图检查，排除相关因素的干扰，结果说服性高。由于个体差异较大，无椎旁肌肌力正常对照研究且术后腰背肌功能锻炼后肌力必然上升，故随访过程中，未继续评估椎旁肌肌力。

本试验中术后腰背肌大力收缩募集电位明显上升，相比与开窗手术及腰椎融合，减少了对椎旁肌的剥离，维持了腰椎后方解剖结构的完整性，保留了腰背肌的功能，一定程度上减缓相邻手术节段及相邻节段的退变。这与其他学者的研究结果相符合^[23]。下一步可继续深入研究不同修复方式及入路，如开窗手术、融合及非融合手术等，经椎间孔入路腰椎椎间融合、微创经椎间孔入路腰椎椎间融合及经后路腰椎椎间融合等，对椎旁肌的影响。

腰椎间盘突出症患者椎旁肌的功能减退，容易疲劳，肌力下降，无法良好的控制平衡及协调运动，可导致韧带、关节等结构的进一步损伤，引起疼痛，形成恶性循环。本研究中患者皆有疼痛突然加重出现躯干倾斜，腰椎侧凸的病史，且加重史在几个月内，若患者长时间保持躯干倾斜及脊柱侧凸姿势，可能造成脊柱后方结构的改变，如关节突硬化，肌肉力量下降，肌肉纤维结构的改变，可能在椎间盘突出解除后仍无法恢复冠状面平衡。

本试验的不足之处：表面肌电图无法具体评估某块肌肉的肌力，只是粗略评估椎旁肌整体肌力，准确性较针刺肌电图差，未来研究某块肌肉的肌力还需要更精确的定位。由于腰椎间盘突出症患者腰椎侧凸始于突出节段，故本试验只评估突出节段两侧椎旁肌肌力，未来可分析腰椎其他节段椎旁肌肌力。本试验受人力物力等限制，样本数较少，下一步有待提高样本量。表面肌电图还包括许多其他指标，以后一方面可以进一步从时域指标和频域指标等方面进行研究，另一方面可以深入研究不同侧凸角度和躯干偏移距离与肌电图结果的相关性。

椎旁肌在维持脊柱冠状面平衡中具有重要作用。大力收缩募集电位是表面肌电图中评估肌力的有效方法，在脊柱退变性疾病的诊治中具有重要价值。腰椎间盘突出继发腰椎侧凸需要早期进行外科干预，避免恶性循环，否则会导致腰椎结构性侧凸。
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