退行性和峡部裂性腰椎滑脱患者椎旁肌肉组织退变的影像学比较

doi:10.12307/2025.804

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

椎旁肌肉相对横截面积：横截面积表示肌纤维数量，可定量反映椎旁肌萎缩程度。一方面横截面积常被用来评估腰部肌肉力量；另一方面横截面积与椎旁肌运动功能相关，相对横截面积是将肌肉横截面积除以相应脊柱节段下椎体上终板的横截面积。
椎旁肌肉脂肪浸润百分比：脂肪浸润表示肌肉内部被脂肪组织代替的程度。脂肪浸润百分比是肌肉总横截面积减去去脂肌肉横截面积，然后除以相应脊柱节段下椎体上终板的横截面积。

摘要
背景：现有研究已对退行性腰椎滑脱患者与健康人群椎旁肌肉退变程度的差异进行了比较，但还缺乏不同腰椎滑脱症种类之间影像参数差异的比较研究。
目的：探讨峡部裂性腰椎滑脱与退行性腰椎滑脱患者在椎旁肌肉组织退变方面的差异，以及与腰背痛症状的相关性。
方法：对2019年2月至2023年8月在徐州医科大学附属医院治疗的107例腰椎滑脱患者进行回顾性分析，根据滑脱类型将患者分为2组，峡部裂性腰椎滑脱组39例，退行性腰椎滑脱组68例。对比分析两组患者椎旁肌组织影像学参数情况以及腰背痛目测类比评分，依据目测类比评分，将两组患者分别分为目测类比评分≤45 mm和> 45 mm两个亚组，分析目测类比评分差异与椎旁肌肉组织退变参数的关系。
结果与结论：①退行性腰椎滑脱组患者多裂肌的脂肪浸润百分比高于峡部裂性腰椎滑脱组(P=0.003)；②两组腰背痛目测类比评分≤45 mm的患者多裂肌脂肪浸润百分比低于腰背痛目测类比评分> 45 mm患者(P=0.021，P < 0.001)；③峡部裂性腰椎滑脱组还表现出腰背痛目测类比评分≤45 mm的患者竖脊肌脂肪浸润百分比低于腰背痛目测类比评分> 45 mm患者(P=0.002)；④结果显示，峡部裂性腰椎滑脱患者和退行性腰椎滑脱患者在椎旁肌肉组织退化方面存在显著差异，且退行性腰椎滑脱患者相比峡部裂性腰椎滑脱患者展现出更为严重的椎旁肌退化；此外，两组腰椎滑脱患者中，疼痛较严重者的多裂肌脂肪浸润程度相对较高。

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

关键词: 退变性腰椎滑脱, 峡部裂性腰椎滑脱, 椎旁肌肉组织, 多裂肌, 竖脊肌, 腰大肌, 相对横截面积, 脂肪浸润百分比

Abstract: BACKGROUND: Existing studies have compared patients with degenerative lumbar spondylolisthesis with healthy populations, but comparative studies focusing on differences in this aspect of the parameter between these different lumbar spondylolisthesis are lacking.
OBJECTIVE: To explore the differences in paraspinal muscle degeneration between isthmic spondylolisthesis and degenerative lumbar spondylolisthesis, and their correlation with low back pain symptoms.
METHODS: A total of 107 patients with lumbar spondylolisthesis treated in Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University between February 2019 and August 2023 were analyzed retrospectively. They were divided into the isthmic spondylolisthesis group (39 patients) and the degenerative lumbar spondylolisthesis group (68 patients) according to the type of spondylolisthesis. Paravertebral muscle tissue parameters were compared and analyzed as well as functional scores (visual analog scale for low back pain) in both groups. According to the visual analog scale score, the two groups of patients were divided into two subgroups: those with a visual analog scale score ≤45 mm and those with a visual analog scale score > 45 mm, and the relationship between the difference in visual analog scale score and the parameters of paraspinal muscle tissue degeneration was analyzed.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The percentage of fat infiltration in the multifidus muscle was higher in the degenerative lumbar spondylolisthesis group than in the isthmic spondylolisthesis group (P=0.003). (2) The percentage of fat infiltration in the multifidus muscle was significantly lower in patients with a visual analog scale score of ≤ 45 mm than in patients with a visual analog scale score of > 45 mm in both groups (P=0.021, P < 0.001). (3) Patients in the isthmic spondylolisthesis group also showed a significantly lower percentage of fat infiltration in patients with visual analog scale score ≤ 45 mm compared with those with visual analog scale score > 45 mm (P=0.002). (4) These results showed that there was a significant difference in paraspinal muscle tissue degeneration between isthmic spondylolisthesis patients and degenerative lumbar spondylolisthesis patients, and that degenerative lumbar spondylolisthesis patients demonstrated more severe paraspinal muscle degeneration compared to isthmic spondylolisthesis patients. In addition, the percentage of fatty infiltration of the multifidus muscle was relatively greater in those with higher pain scores in both groups of lumbar spondylolisthesis patients.

Key words: degenerative lumbar spondylolisthesis, isthmic spondylolisthesis, paravertebral musculature, multifidus, erector spinae, psoas major, relative cross-sectional area, percentage of fat infiltration

中图分类号:

R459.9|R318|R685

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图/表（结果） 6

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性病例分析，独立样本 t 检验。
1.2 时间及地点 试验于2019年2月至2023年8月在徐州医科大学附属医院脊柱外科完成。
1.3 对象 对2019年2月至2023年8月在徐州医科大学附属医院治疗的L4/L5、L5/S1节段脊柱前滑脱患者共282例进行回顾性分析，并根据纳入和排除标准，筛选出了107例符合标准的患者进行分析。根据滑脱类型将患者分为2组：退行性腰椎滑脱组(68例)中男24例，女44例；年龄40-84岁，平均60.8岁；根据Meyerding腰椎滑脱的分级标准[5]，Ⅰ级滑脱51例，Ⅱ级滑脱17例；峡部裂性腰椎滑脱组(39例)中男14例，女25例；年龄40-78岁，平均56.7岁；根据Meyerding腰椎滑脱的分级标准[5]，Ⅰ级滑脱17例，Ⅱ级滑脱22例。两组患者在年龄、性别、体质量指数、滑脱椎体、滑脱等级方面相比差异均无显著性意义(P > 0.05)，具有可比性，
纳入标准：①入院诊断为单节段退行性腰椎滑脱或峡部裂性腰椎滑脱，滑脱节段为L4/L5、L5/S1；②影像学资料完整。
排除标准：①多节段腰椎滑脱；②既往有腰椎创伤史、腰椎肿瘤、脊柱侧弯畸形、脊柱感染病史；③既往有胸腰椎或下肢关节手术史；④同时患有骨盆、髋关节及下肢疾病；其他部位恶性肿瘤或全身性慢性消耗性疾病。
此次研究经徐州医科大学附属医院医学伦理委员会批准(医院伦理批件号：XYFY-2021-KL249-01，审批时间：2021-10-08)，所有患者均知情同意并自愿参与此次研究。
1.4 医疗设备和软件 X射线机(DiditalDiagnost3，荷兰)，64层螺旋CT扫描仪 (SIEMENS 公司)，1.5T 场强磁共振机(飞利浦Achieva型，荷兰)，Image J测量软件。
1.5 方法
1.5.1 影像学资料所有入组的患者入院后均依据HARADA等[9]提出的体位要求拍摄腰椎正侧位、腰椎过伸过屈位、腰椎CT及腰椎MRI明确腰椎滑脱诊断。所有的影像学测量与评估由2名医师同时完成，2位医师测量之前未获得关于患者病情以及个人的任何信息。

1.5.2 测量方法所有腰椎滑脱(峡部裂性腰椎滑脱和退行性腰椎滑脱)患者都进行了腰椎MRI检查。患者取仰卧位，双腿伸直，腰椎为中性位。通过在T2加权横断面MRI上定位线，选择L4/5或L5/S1处每个椎间盘位置的中间图像(图1)。使用 Image J 软件的多边形工具构建每块肌肉的轮廓，以此来测量椎旁肌(多裂肌、竖脊肌)和腰大肌横截面积，所进行的肌肉测量是总横截面积(肌肉大小)和功能横截面积(与脂肪分离的肌肉面积)。根据YUKAWA等[10]提出的方法估计功能横截面积，将灰度的阈值范围设置为0-120，仅包括每个肌肉横截面积中代表与脂肪分离的肌肉含量的像素。这个方法也用于计算脂肪浸润(图2)，即，脂肪浸润=(横截面积-功能横截面积)/横截面积[11]。为了弥补个体相对体型对肌肉横截面积造成的偏差，计算了相对横截面积，即将肌肉横截面积除以每个脊柱节段下椎体上终板的横截面积[11]。每张图由2位脊柱科医师各测量1次，计算平均值作为最终结果。

1.5.3 疼痛目测类比评分问卷评估患者的生活质量疼痛目测类比评分是对疼痛强度的一维度量，量表主要由一条100 mm的直线组成，要求患者在l00 mm量表上标出疼痛程度[12]。量表分为无疼痛(0-4 mm)、轻度疼痛(5-44 mm)、中度疼痛(45-74 mm)、重度疼痛(75-100 mm)。相比数字疼痛分级法评分，目测类比评分用起来麻烦些。但目测类比评分是连续变量，相比数字疼痛分级法更精细，更能反映细小的变化。
1.6 主要观察指标 ①通过比较两组患者的椎旁肌肉组织影像学参数，分析两种疾病在椎旁肌肉组织退变方面的差异；②依据目测类比评分，将两组患者分别分为目测类比评分≤45 mm和> 45 mm两个亚组，对两亚组患者的椎旁肌相对横截面积、脂肪浸润百分比进行对比；分析目测类比评分差异与椎旁肌肉组织退变参数的关系。
1.7 统计学分析 采用SPSS 25.0统计软件进行分析。首先通过Shapiro-Wilk检验检查计量数据的正态性，此次研究纳入的所有计量数据均符合正态分布，使用x±s表示，并进行了组间差异比较；计量数据符合方差齐性，对计量数据进行独立样本t检验。另外比较了两组患者脊柱-骨盆矢状面和椎旁肌肉组织的影像学参数，同时对依据目测类比评分分组的患者进行了比较分析。检验显著水平为α=0.05。文章统计学方法已经徐州医科大学生物统计学专家审核。

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讨论

3.1 椎旁肌肉组织退变的临床意义 肌肉面积大小减少和脂肪浸润增加被认为是肌肉变性的两个指征[13-16]。在过去的几年中，一些研究评估了脊柱疾病患者的椎旁肌肉组成和形态；他们认为椎旁肌肉面积和脂肪浸润都与脊柱症状有关，包括腰背痛、神经根病和椎管狭窄[17-19]。
多裂肌被认为是腰椎伸展和稳定最重要的肌肉。多裂肌是位于脊柱最内层的椎旁肌，它具有最大的附着面积，使其能够控制脊柱节段之间的旋转运动和剪切力[20]。KALICHMAN等[21]研究发现，腰椎滑脱(峡部裂性腰椎滑脱或退行性腰椎滑脱)患者发生了椎体多裂肌的节段性萎缩。同样，WANG等[8]通过对149例退行性腰椎滑脱患者的腰椎MRI进行分析，发现多裂肌明显变性和萎缩。THAKAR等[7]评估了 120例成人峡部裂性腰椎滑脱患者的椎旁肌肉横截面积，并报告多裂肌的横截面积显著低于健康对照组(P=0.009)。然而，腰椎滑脱与多裂肌萎缩之间的因果关系仍然存在争议。有研究假设多裂肌仅受腰神经后支内侧支的支配，腰椎滑脱引起的神经根压迫容易导致多裂肌失神经支配，导致多裂肌萎缩。多裂肌分为5个肌组，每个肌组由单个脊髓节段支配。附着在特定椎体棘突上的肌纤维受背支内侧支的节段性支配，背支起源于各自椎体的下方。多裂肌的深层纤维由Ⅰ型(慢抽搐)纤维组成，这些抗疲劳纤维适合低负荷强直性活动，比Ⅱ型(快速抽搐)肌纤维更容易受到固定或疼痛的影响，这可以解释多裂肌的选择性萎缩。
竖脊肌由棘肌、最长肌和髂肋肌组成。与多裂肌一样，竖脊肌控制脊柱的方向并向后伸展脊柱。多裂肌和竖脊肌协同工作以维持脊柱平衡。当多裂肌萎缩时，肥大的竖脊肌将部分取代多裂肌的功能。竖脊肌相对肥大的变化是椎体不稳定的代偿性变化。THAKAR 等[7]分析120例峡部裂性腰椎滑脱患者椎旁肌的特征，发现与健康对照组相比，峡部裂性腰椎滑脱患者的多裂肌表现为选择性萎缩，而竖脊肌表现为中度代偿性肥大。KALPAKCIOGLU等[22]报道称退行性腰椎滑脱患者竖脊肌肥大的发生率明显高于对照组。THAKAR等[7]评估了120例成人峡部脊椎滑脱，在该研究人群中，多裂肌的平均横截面积明显较小，而竖脊肌的平均横截面积明显较大，他们提出竖脊肌的肥大是多裂肌萎缩的代偿机制。
腰大肌起自T12-L5横突、椎体及相应椎间盘外侧，在骨盆前表面垂直向下延伸，止于股骨小转子，其主要功能包括髋屈曲、外旋、腰椎屈曲、侧屈，以及维持腰椎后凸和稳定。作者发现峡部裂性腰椎滑脱和退行性腰椎滑脱组的腰大肌脂肪浸润相比多裂肌和竖脊肌，表现出很低程度的脂肪浸润。作者推断，当腰椎不稳定时，位于椎体前部的腰大肌可以增强收缩力，恢复脊柱的直立姿势，增加腰椎的生理性后凸，维持脊柱的整体稳定性。THAKAR等[7]
分析了120例峡部裂性腰椎滑脱患者椎旁肌的特征，但发现与对照组相比，峡部裂性腰椎滑脱患者的腰大肌横截面积与椎体面积之比没有显著降低(0.61±0.19，0.63±0.20，P=0.427)。
3.2 椎旁肌肉组织退变与腰背痛的相关性 腰椎旁肌肉形态的测量已成为最近几项腰背痛病因研究的重点[23-25]，这组肌肉包括腰大肌、竖脊肌和腰椎多裂肌，由于它们附着在脊柱上，可以直接影响腰椎的节段稳定性和控制。腰椎椎旁肌与腹壁肌的协调、共同收缩被认为对腰椎节段具有稳定作用，可以为躯干运动提供一个安全的平台[26-27]。有研究表明，上述肌肉的功能障碍是腰背痛的病因和慢性腰背痛的一个重要因素[28-31]。腰背痛的病因是多因素的，椎旁肌肉组成经常被质疑为退行性变化的预测因子或疼痛的产生因子。腰背痛患者经常发现椎旁肌萎缩，表现为多裂肌、竖脊肌和腰大肌的横截面积减少[30-32]。另一个引起关注的退行性改变是腰背痛患者椎旁肌肉中脂肪沉积的增加[31]。已有研究表明，多裂肌和竖脊肌在严重退行性腰椎水平处有更多的脂肪浸润。脂肪浸润会损害椎旁肌肉的质量，因为脂肪组织不能收缩，因此，脂肪浸润的椎旁肌肉质量较差[33]。VAGASKA 等[34]研究表明，慢性腰背痛患者的椎旁肌质量和L4-L5水平的终板变化与疼痛强度显著相关。在ÖZCAN-EKŞI等[35]的研究中，在腰背痛目测类比评分较高的患者中，多裂肌脂肪浸润程度较高，L4-L5 水平腰大肌脂肪浸润程度较低。ÖZCAN-EKŞI等[35]的研究结果显示，L4-L5水平多裂肌脂肪浸润较多的患者发生强烈腰背痛的可能性是其他患者的4倍。有人提出腰大肌可能有助于腰椎的伸展和整体稳定，认为腰大肌作为一种代偿机制，在多裂肌脂肪浸润性腰背痛患者中，腰大肌变得更加活跃以稳定腰椎[36-37]。此次研究结果显示退行性腰椎滑脱和峡部裂性腰椎滑脱组患者都表现出明显的多裂肌和竖脊肌脂肪浸润，腰大肌脂肪浸润较少，这与以往研究结果相符。两组患者腰大肌肌肉相对横截面积差异无显著性意义。
近年来，椎旁肌肉组织参数与患者慢性腰背痛的相关性已成为脊柱外科众多临床医师探讨的热点话题，在此之前，众多医师对正常人群及患有腰背痛患者的椎旁肌肉组织参数做了相关对照分析[33，38]。此次研究显示，两组患者多裂肌脂肪浸润与目测类比评分显著相关，峡部裂性腰椎滑脱组还表现出竖脊肌与目测类比评分相关性有统计学意义。
综上所述，退行性腰椎滑脱和峡部裂性腰椎滑脱患者虽然在临床症状上表现相似，但二者椎旁肌肉组织退变程度存在较大差异，退行性腰椎滑脱患者比峡部裂性腰椎滑脱患者表现出更加严重的多裂肌脂肪浸润。根据目测类比评分，可以看出多裂肌脂肪浸润程度增加与腰椎滑脱患者腰背痛症状之间存在显著相关性，这表明多裂肌脂肪浸润越高，患者的疼痛和功能障碍症状可能会更加严重。因此，临床医生在计划对不同类型的腰椎滑脱症进行手术时，可选择Wiltse入路利用多裂肌和竖脊肌间的自然间隙，或微创经后路腰椎椎间融合术减少对多裂肌和竖脊肌的手术创伤。
优点：此次研究对患者肌肉脂肪浸润程度采取定量评估，相对于Goutallier分级具有更高的定量性、对比度和可重复性，以及更好的临床相关性，因此在临床实践和科研领域具有更大的优势；以往研究对退行性腰椎滑脱症患者与健康人群之间脊柱骨盆矢状面参数和肌肉退变程度进行了比较，此次研究侧重于这两种腰椎滑脱症之间肌肉退变程度差异的比较研究。
不足：此次研究是单中心、回顾性研究，存在以下的局限性：①将Ⅰ度和Ⅱ度轻度滑脱患者纳入研究范围，而重度滑脱患者则没有进行相关统计分析；②主要基于患者滑脱类型和目测类比评分的差异进行分组研究，比较了两组患椎旁肌肉组织的影像学参数，但并未进一步分析这些参数与椎间盘退变之间的相关性。
结论：退行性腰椎滑脱和峡部裂性腰椎滑脱患者虽然在临床症状上表现相似，椎旁肌肉组织参数存在较大差异。退行性腰椎滑脱患者比峡部裂性腰椎滑脱患者表现出更加严重的多裂肌脂肪浸润；根据目测类比评分显示多裂肌脂肪浸润程度加深与患者腰背痛症状密切相关。这表明随多裂肌脂肪浸润程度增加，患者可能会经历更加严重的疼痛和功能障碍症状。

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