運(yùn)用MRI探究腰椎多裂肌與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退行性變的關(guān)系

唐彬彬 黃胱曦 陳銳鴻 陳文治

1廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二臨床醫(yī)學(xué)院（廣州 510410）；2廣東省中醫(yī)院芳村骨科（廣州 510120）

腰椎退行性變伴隨著老齡化程度的發(fā)展在臨床上越來越為多見，對于腰椎退行性疾病的研究不僅僅著眼于椎間盤的退變，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（facet joint osteoarthritis，F(xiàn)JOA）以及椎旁肌肉的組織形態(tài)學(xué)改變也應(yīng)得到重視。骨傷科講究“筋骨并重”，目前，在腰椎退行性疾病中，仍較為缺乏關(guān)于FJOA與椎旁肌肉改變相關(guān)性的研究。本研究通過采用腰椎磁共振影像學(xué)技術(shù)（magnetic resonance image，MRI）來評定L4～5和 L5～ S1兩個節(jié)段的FJOA等級，測量毗鄰雙側(cè)多裂肌橫截面積及脂肪浸潤程度［肌肉脂肪比例（fat infiltration，F(xiàn)I%）］，探討FJOA的嚴(yán)重程度與多裂肌橫截面積和FI%的關(guān)系。

1 對象與方法

1.1 研究對象 在我院醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)（華海醫(yī)生工作站）中獲取2015年9月1日至2016年9月1日55～70歲進(jìn)行腰椎MRI檢查的腰腿痛患者共165例。均采用磁共振機(jī)型：MAGNETOM Avanto，序列：A Time system 1.5T，平行于該節(jié)段椎間隙進(jìn)行掃描，層厚為：3 mm。選取能清晰呈現(xiàn)L4～5及L5～S1關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)形態(tài)的掃描層面，獲取該層面的左右關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)炎等級及其毗鄰的多裂肌相關(guān)參數(shù)進(jìn)行研究。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：影像學(xué)提示腰椎退行性改變。排除標(biāo)準(zhǔn)：腰椎骨折（0例）、腰椎壓縮性骨折（5例）、腰椎滑脫（8例）、腰椎結(jié)核或腫瘤（0例）、腰椎側(cè)彎（3例）、已行腰椎內(nèi)固定術(shù)（12例）、MRI圖像不清無法辨認(rèn)多裂肌范圍（13例）。最終納入病例124例，男42例，女82例，平均61.5歲，獲得L4～5、L5～ S1節(jié)段雙側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)及多裂肌橫截面共248份影像學(xué)圖像。

1.2 觀察指標(biāo) （1）L4和L5兩側(cè)FJOA分級。在MRI橫斷面成像上，按 WEISHAUPT 等［1］提出的FJOA四等級劃分標(biāo)準(zhǔn)評定。0級：正常；1級：輕度［關(guān)節(jié)間隙狹窄（＜2 mm）和（或）有微小骨贅］；2級：中度［骨贅形成和（或）關(guān)節(jié)突肥大和（或）有輕度關(guān)節(jié)軟骨下侵蝕］；3級：重度［嚴(yán)重骨贅形成和（或）嚴(yán)重關(guān)節(jié)肥大和（或）嚴(yán)重關(guān)節(jié)破壞/軟骨下囊腫］。由于FJOA 0級組例數(shù)偏少，且代表正常的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，故將其分為3組，F(xiàn)JOA 0～1級（L4～5左側(cè)：44例，右側(cè)37例；L5～ S1左側(cè)：39例，右側(cè)49例）、FJOA 2級（L4～5左側(cè)：52例，右側(cè)49例；L5～ S1左側(cè)：61例，右側(cè)48例）、FJOA 3級（L4～5左側(cè)：28例，右側(cè)38例；L5～ S1左側(cè)：24例，右側(cè)27例）。（2）多裂肌相關(guān)參數(shù)。用Image J軟件測量出腰椎兩側(cè)多裂肌的總橫截面積（total cross?sectional area，TCSA），脂肪浸潤橫截面積（fat cross?sectional area，fCSA），單純肌肉橫截面積（functional cross?sectional area，F(xiàn)CSA）=TCSA?fCSA，F(xiàn)I%=fCSA/TCSA。見圖1、2。最終觀察多裂肌TCSA、FCSA、FI%與FJOA等級是否具有相關(guān)性。觀察指標(biāo)的測量由兩位經(jīng)驗豐富的骨科醫(yī)生在不同時間和不同地點(diǎn)完成。關(guān)于多裂肌面積計算的數(shù)值取兩者的平均值作為最終值；關(guān)于關(guān)節(jié)炎等級的描述，若兩者結(jié)果相同就直接記錄結(jié)果，若兩者結(jié)果不同，經(jīng)討論達(dá)成一致，再記錄結(jié)果。

圖1 TCSA測量方法Fig.1 The measurement for TCSA of multifidus

圖2 多裂肌FCSA和FI%測量方法Fig.2 The measurement for FCSA and FI%of multifidus

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件處理數(shù)據(jù)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。兩個節(jié)段之間多裂肌面積及脂肪化程度的比較采用配對t檢驗分析；FJOA級別比較采用非參數(shù)kruskal?wallisH檢驗；多裂肌變化與年齡增長采用Pearson相關(guān)系數(shù)（r）分析；多裂肌變化與性別、FJOA級別采用spearman相關(guān)系數(shù)（rs）分析。不同時間點(diǎn)測定的多裂肌影像學(xué)參數(shù)的一致性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析評估。不同時間點(diǎn)評估的FJOA等級的一致性采用Kappa值分析評估。

2 結(jié)果

由兩位骨科醫(yī)生在不同時間和不同地點(diǎn)測量多裂肌TCSA、FCSA、FI%、FJOA的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)是 0.97、0.98、0.97、0.68～0.91，結(jié)果具有較高的一致性。在同一節(jié)段，比較左右兩側(cè)多裂肌TCSA和FCSA差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），然而比較兩側(cè)多裂肌FI%差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)果顯示左右兩側(cè)多裂肌TCSA、FCSA、fCSA結(jié)果均呈現(xiàn)從L4～5到L5～S1逐漸遞增的趨勢，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，多裂肌脂肪比例逐漸增多，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且L5～S1節(jié)段（包括左側(cè)和右側(cè)）脂肪含量與年齡的相關(guān)性更大（L4～5r=0.255，L5～ S1r=0.294），而年齡與多裂肌總面積和單純肌肉面積無關(guān)（均P＞0.05）。見表2。

區(qū)分左右兩側(cè)多裂肌觀察，除了L4～5節(jié)段左側(cè)TCSA與性別無關(guān)外，其余側(cè)指標(biāo)均與性別相關(guān)，提示與男性相關(guān)性更大；女性在L4～5節(jié)段多裂肌脂肪含量更多，而L5～S1節(jié)段FI%與性別無關(guān)；然而，總體上，多裂肌總面積和單純肌肉面積在男性患者中更大（均P＜0.05），F(xiàn)I%與性別無相關(guān)性（均P＞0.05）。見表2。

L5～S1節(jié)段左右兩側(cè)多裂肌FI%與L5～S1節(jié)段右側(cè)FJOA等級呈負(fù)相關(guān)（均P＜0.05），與左側(cè)不具有相關(guān)性。女性與L5～S1節(jié)段右側(cè)FJOA等級相關(guān)（P＜0.05），其他方面與FJOA等級均無相關(guān)性（均P＞0.05）。見表3、4。

表1 比較兩個節(jié)段單側(cè)和雙側(cè)多裂肌的TCSA、FCSA、FI%Tab.1 Comparison of the TCSA，F(xiàn)CSA，F(xiàn)I%of unilateral and bilateral multifidus muscle in two segments ±s

表1 比較兩個節(jié)段單側(cè)和雙側(cè)多裂肌的TCSA、FCSA、FI%Tab.1 Comparison of the TCSA，F(xiàn)CSA，F(xiàn)I%of unilateral and bilateral multifidus muscle in two segments ±s

注：*P＜0.05；L代表左側(cè)，R代表右側(cè)，L+R代表雙側(cè)，下表同

組別TCSA（cm2）FCSA（cm2）FI%L4～5 L R 6.877±1.609 6.901±1.468 5.490±1.520 5.393±1.423 0.202±0.107*0.220±0.108*L5～S1 L R 7.733±1.540 7.862±1.598 5.836±1.421 5.750±1.433 0.244±0.114*0.267±0.118*L+R L5～S1 L4～5 15.595±2.984*13.778±2.969*11.585±2.746*10.883±2.838*0.257±0.111*0.211±0.104*

3 討論

多裂肌位于脊柱椎旁肌的深層，起于上一節(jié)段的棘突，尾端向斜外側(cè)延伸，止于下一節(jié)段關(guān)節(jié)突的外側(cè)的副乳突，骶髂部可止于髂后上嵴。多數(shù)研究證實(shí)，多裂肌的所有肌節(jié)均由源于同一節(jié)段的背根神經(jīng)的中間支支配［2］，且負(fù)責(zé)某一節(jié)段運(yùn)動的多裂肌與該節(jié)段的其他結(jié)構(gòu)是由同一神經(jīng)支配的［3］。因此，多裂肌在單個節(jié)段運(yùn)動發(fā)揮著重要的作用。鑒于此，本研究通過同一節(jié)段的多裂肌參數(shù)與FJOA等級進(jìn)行比較，具有一定的科學(xué)依據(jù)。與相關(guān)研究報道［4］相同，筆者發(fā)現(xiàn)多裂肌TCSA、FCSA、fCSA的值在L5～ S1節(jié)段均大于L4～5節(jié)段。而且，隨著年齡的增大，多裂肌脂肪化程度也隨之增大；同時，得出多裂肌L5～S1的脂肪程度更加嚴(yán)重。由于L5～S1節(jié)段位于腰椎與骶椎的交界處，承擔(dān)著更大的重力和活動負(fù)荷，最易發(fā)生退行性改變。性別方面，研究發(fā)現(xiàn)多裂肌FI%與性別無關(guān)，而有報道女性的多裂肌脂肪化程度更大［5］，這可能和數(shù)據(jù)的誤差和納入的病例數(shù)不同有關(guān)。LEE等［6］發(fā)現(xiàn)在慢性腰痛患者中，男性表現(xiàn)出更小的椎旁?。ò嗔鸭。M截面積。但筆者發(fā)現(xiàn)總體上男性表現(xiàn)出更大的多裂肌橫截面積。慢性腰痛患者由于活動受限出現(xiàn)肌肉萎縮，但需考慮與腰痛病程有關(guān)。

表2 年齡和性別與多裂肌TCSA、FCSA、FI%之間的關(guān)系Tab.2 The relationship between age and sex and multifidus TCSA，F(xiàn)CSA and FI%in two segments

表3 L4～5節(jié)段左右兩側(cè)FJOA等級與多裂肌TCSA、FCSA、FI%、性別之間的關(guān)系Tab.3 The relationship between left and right FJOA grade and TCSA，F(xiàn)CSA，F(xiàn)I%of multifidus and sex in L4～5 segments

表4 L5～S1節(jié)段左右兩側(cè)FJOA等級與多裂肌TCSA、FCSA、FI%、性別之間的關(guān)系Tab.4 The relationship between left and right FJOA grade and TCSA,FCSA,FI%of multifidus and sex in L5～S1 segments

采用MRI進(jìn)行小關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)炎癥等級的評價與采用CT評價具有高度一致性［1］。由于軟組織分析的需要，本研究采用腰椎MRI進(jìn)行分析，且未說明所納入患者的癥狀情況，但根據(jù)臨床診療程序，出現(xiàn)腰腿痛或者合并下肢放射痛及感覺異常常規(guī)推薦進(jìn)行腰椎MRI檢查。在T2加權(quán)像可以觀察到多裂肌脂肪化呈現(xiàn)高信號，肌肉組織呈現(xiàn)低信號，進(jìn)而通過軟件計算脂肪浸潤比例；關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)炎癥級別仍需關(guān)注關(guān)節(jié)突形態(tài)改變，除局部囊性改變外都呈現(xiàn)低信號，我們選擇能看清關(guān)節(jié)面的層面進(jìn)行分級。

目前，大量研究仍較為關(guān)注患者癥狀與多裂肌形態(tài)改變的關(guān)系［7?10］，但缺少對癥狀根本來源的思考。眾所周知，肩膝關(guān)節(jié)的退變導(dǎo)致關(guān)節(jié)活動量減少，附近肌群的廢用性萎縮出現(xiàn)肌容積減小以及肌力減弱，并伴隨疼痛。下腰痛以及腰椎活動受限與腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的改變不無關(guān)系，有研究觀察到關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的兩側(cè)對稱性和關(guān)節(jié)面與椎體矢狀面正中線夾角的大小與多裂肌的面積和脂肪化程度之間具有相關(guān)性［11］，但未指出多裂肌脂肪化程度是否與小關(guān)節(jié)突炎癥等級相關(guān)。KALI?CHMAN等［12］通過腰椎CT回顧性分析3 529例40～80歲的患者發(fā)現(xiàn)，右側(cè)L4多裂肌密度與L4～5關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)炎炎癥等級均有關(guān)。KALICHMAN等［5］也發(fā)現(xiàn)椎旁肌脂肪化程度升高與L4～5節(jié)段FJOA有關(guān)。然而，上述研究均未說明多裂肌脂肪化程度與腰椎小關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)炎癥等級呈線形相關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)女性比男性L5～S1右側(cè)FJOA等級更高，關(guān)節(jié)退變更加嚴(yán)重。KO等［13］通過472例韓國籍腰痛患者發(fā)現(xiàn)女性在L5～S1節(jié)段更易發(fā)生FJOA，但沒有說明女性的關(guān)節(jié)突炎癥等級更高。因此，性別對于FJOA等級的關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，這一組患者L5～S1節(jié)段多裂肌脂肪化程度與FJOA等級呈負(fù)相關(guān)，在L4～5節(jié)段則沒有統(tǒng)計學(xué)意義。生物力學(xué)研究提示椎間盤退變和椎間高度的塌陷極大地增加了后方關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的負(fù)荷，加劇了關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變，最終引起FJOA［14］。關(guān)節(jié)突的嚴(yán)重退變造成局部腰椎不穩(wěn)，進(jìn)一步增加了椎旁肌特別是多裂肌的負(fù)荷［15］。多裂肌退變產(chǎn)生的脂肪化改變也會導(dǎo)致肌肉自主收縮功能的降低［16］，肌力減退，進(jìn)一步造成節(jié)段不穩(wěn)定，發(fā)生FJOA。兩者存在互為因果關(guān)節(jié)。本組納入患者考慮肌肉處在代償階段，這使筆者認(rèn)為肌肉的退變發(fā)生更早于關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變。因此，建議患者更早的進(jìn)行腰背肌鍛煉，提高肌肉強(qiáng)度，增加肌容量，預(yù)防肌肉及關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變的加重，該結(jié)論對臨床具有指導(dǎo)意義。

本研究的局限性在于沒有納入患者體質(zhì)量、身高、腰腿痛病程、是否合并糖尿病等內(nèi)科疾病等臨床信息進(jìn)行綜合分析。另外，通過腰椎MRI圖像進(jìn)行橫截面積和FI%進(jìn)行測量仍具有誤差。由于本研究是橫斷面研究，仍需要未來的縱向隨訪研究。

參考文獻(xiàn)

［1］WEISHAUPT D，ZANETTI M，BOOS N，et al.MR imaging and CT in osteoarthritis of the lumbar facet joints［J］.Skeletal Radiol，1999，28（4）：215?219.

［2］CAMPBELL W W，VASCONCELOS O，LAINE F J.Focal atro?phy of the multifidus muscle in lumbosacral radiculopathy［J］.Muscle Nerve，1998，21（10）：1350?1353.

［3］ FREEMAN M D，WOODHAM M A，WOODHAM A W.The role of the lumbar multifidus in chronic low back pain：a review［J］.PM R，2010（2）：142?146.

［4］HIDES J，GILMORE C，STANTON W，et al.Multifidus size and symmetry among chronic lbp and healthy asymptomatic sub?jects［J］.Manual Therapy，2008（1）：43.

［5］KALICHMAN L，KLINDUKHOV A，LI L，et al.Indices of paraspinal muscles degeneration：reliability and association with facet joint osteoarthritis：feasibility study［J］.Clin Spine Surg，2016，29（9）：465?470.

［6］LEE H I，SONG J，SONG L H，et al.Association between cross?sectional areas of lumbar muscles on magnetic resonance imaging and chronicity of low back pain［J］.Ann Rehabil Med，2011（6）：852?859.

［7］KIM W H，LEE S H，DONG Y L.Changes in the Cross?sec?tional area of multifidus and psoas in unilateral sciatica caused by lumbar disc herniation［J］.J Korean Neurosurg Soc，2011（3）：201?204.

［8］BARKER K L，SHAMLEY D R，JACKSON D.changes in the cross?sectional area of multifidus and psoas in patients with uni?lateral back pain：the relationship to pain and disability［J］.Spine，2004（22）：515?519.

［9］TEICHTAHL A J，URQUHART D M，WANG Y，et al.Fat in?filtration of paraspinal muscles is associated with low back pain，disability，and structural abnormalities in community?based adults［J］.Spine J，2015（7）：1593?1601.

［10］ CHEN Y Y，PAO J L，LIAW C K，et al.Image changes of paraspinal muscles and clinical correlations in patients with uni?lateral lumbar spinal stenosis［J］.Eur Spine J，2014（5）：999.

［11］ XU W B，CHEN S，F(xiàn)AN S W，et al.Facet orientation and tro?pism：associations with asymmetric lumbar paraspinal and pso?as muscle parameters in patients with chronic low back pain［J］.J Back Musculoskelet Rehabil，2016（3）：581?586.

［12］ KALICHMAN L，HODGES P，LI L，et al.Changes in paraspi?nal muscles and their association with low back pain and spinal degeneration：CT study［J］.Eur Spine J，2010（7）：1136?1144.

［13］ KO S，VACCARO A R，LEE S，et al.The prevalence of lum?bar spine facet joint osteoarthritis and its association with low back pain in selected Korean populations［J］.Clin Orthop Surg，2014（4）：385.

［14］ KONG M H，MORISHITA Y，HE W，et al.Lumbar segmental mobility according to the grade of the disc，the facet joint，the muscle，and the ligament pathology by using kinetic magnetic resonance imaging［J］.Spine，2009（23）：2537.

［15］ MACDONALD D A，MOSELEY G L，HODGES P W.The lum?bar multifidus：does the evidence support clinical beliefs［J］.Manual Therapy，2006（4）：254?263.

［16］ WALLWORK T L，STANTON W R，F(xiàn)REKE M，et al.The ef?fect of chronic low back pain on size and contraction of the lum?bar multifidus muscle［J］.Manual Therapy，2009（5）：496.