李東陽(yáng) 周紅海 秦明芳 黃楊俊 陸慶旺

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生學(xué)院，南寧市 530001，電子郵箱：513433530@qq.com； 2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)骨傷學(xué)院，南寧市 530001； 3 廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院護(hù)理部，南寧市 530001)

【提要】 下腰痛是臨床常見(jiàn)病，發(fā)病率高且易復(fù)發(fā)。橫截面積異常、脂肪浸潤(rùn)、肌肉密度是椎旁肌退變的主要病理表現(xiàn)，下腰痛患者發(fā)病節(jié)段的椎旁肌肉也同時(shí)存在肌肉萎縮或脂肪浸潤(rùn)等退變現(xiàn)象。椎旁肌作為腰椎活動(dòng)的主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)，是腰椎生物力學(xué)的重要組成部分，椎旁肌退變后導(dǎo)致腰椎生物力學(xué)改變，可引起下腰痛，且兩者相互影響。本文主要通過(guò)影像學(xué)和生物力學(xué)層面，分析椎旁肌退變與下腰痛之間的關(guān)系。

腰椎是人體脊柱承載負(fù)荷最大的節(jié)段，需要椎旁肌為脊柱的穩(wěn)定及活動(dòng)提供強(qiáng)大的力量支撐。椎旁肌退變是由于神經(jīng)或肌肉本身原因?qū)е录∪饨M織發(fā)生代謝紊亂，從而引起肌肉細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)損傷或死亡等病理表現(xiàn)。研究表明，肌肉萎縮和脂肪含量增加對(duì)椎旁肌肌力、耐力及腰椎生物力學(xué)等均產(chǎn)生較大的影響，是下腰痛發(fā)生的重要原因，而影像學(xué)檢查是目前診斷椎旁肌退變性下腰痛最方便直接的手段[1-3]。本文總結(jié)椎旁肌退變的原因，從影像學(xué)、腰椎生物力學(xué)改變闡述椎旁肌退變與下腰痛的相互關(guān)系。

1 椎旁肌退變的主要表現(xiàn)和原因

椎旁肌前群以腰大肌、腰小肌和腰方肌為主，后群以多裂肌、半棘肌和豎脊肌為主。橫截面積減小(肌纖維減少或變細(xì))、脂肪浸潤(rùn)(肌肉內(nèi)成分改變)、肌肉密度降低(肌肉質(zhì)量減少)是椎旁肌退變的主要病理表現(xiàn)。當(dāng)前關(guān)于椎旁肌退變?cè)虻难芯恐饕性贑T、MRI、肌電圖和超聲檢查等手段進(jìn)行分析評(píng)估[4-5]。正常人體椎旁肌大致對(duì)稱(chēng)，兩側(cè)橫截面積之差在2.9%～9.2%之間時(shí)可無(wú)臨床癥狀，超過(guò)10%則會(huì)出現(xiàn)慢性下腰痛甚至脊柱側(cè)彎畸形等異常表現(xiàn)。脂肪浸潤(rùn)是指脂肪侵占原肌肉空間，沉積于肌束內(nèi)、外，使肌肉小結(jié)數(shù)量減少、密度降低、肌纖維發(fā)生變性。在腰肌生理退變過(guò)程中，椎旁肌內(nèi)脂肪浸潤(rùn)型變性的發(fā)生時(shí)間早于可觀察到的形態(tài)學(xué)改變的時(shí)間[6]。此外，脂肪浸潤(rùn)程度受到年齡的影響，隨著年齡的增長(zhǎng)脂肪浸潤(rùn)的程度明顯增加[7]。椎旁肌脂肪浸潤(rùn)程度主要分為三級(jí)：1級(jí)指肌肉正常，脂肪浸潤(rùn)小于10%；2級(jí)指中度肌肉退變，脂肪浸潤(rùn)在10%～50%之間；3級(jí)指肌肉嚴(yán)重退變，脂肪浸潤(rùn)大于50%[8]。在椎旁肌退變過(guò)程中，脂肪浸潤(rùn)度越高，對(duì)肌肉的占位性侵蝕越大，導(dǎo)致肌肉體積減小，肌力降低。

椎旁肌退變還受多種因素的影響，如性別、年齡、細(xì)胞、血液、營(yíng)養(yǎng)、基因等，不同因素對(duì)椎旁肌退變的影響已得到廣泛論證：(1)神經(jīng)根卡壓是椎旁肌退變的重要原因。喬培柳[9]研究發(fā)現(xiàn)退行性腰椎管狹窄患者的椎旁肌橫截面積出現(xiàn)明顯減小，但兩者是否具有直接因果關(guān)系仍需進(jìn)行系統(tǒng)研究；Zhao等[10]對(duì)腰椎間盤(pán)突出患者的多裂肌分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，多裂肌萎縮后脂肪含量增加，肌纖維減少。(2)血液環(huán)境改變也是椎旁肌退變的重要原因。當(dāng)全身營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)，機(jī)體會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)，微循環(huán)減少，肌肉持續(xù)活動(dòng)所需的血液供應(yīng)量減少而引起疼痛和痙攣，進(jìn)一步發(fā)展為肌肉密度降低和肌肉萎縮[11]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，4月齡小鼠的血液循環(huán)可以延緩老年小鼠椎旁肌衰老退變進(jìn)程[12]。(3)運(yùn)動(dòng)減少也會(huì)引起椎旁肌的退變。肌電圖是評(píng)價(jià)肌肉退變的重要手段，在脊柱融合術(shù)后胸段椎旁肌活動(dòng)減少的患者中，可見(jiàn)肌電圖信號(hào)減弱，提示肌肉密度降低[13]。(4)腰椎生物力學(xué)改變也是椎旁肌退變的重要原因。退變性腰椎側(cè)凸患者凹側(cè)多裂肌和豎脊肌橫截面積明顯小于凸側(cè)，原因可能是凸側(cè)椎旁肌持續(xù)性張力性負(fù)荷，出現(xiàn)代償性增生、肥大，導(dǎo)致凹側(cè)肌肉失用性萎縮和脂肪化[14]。(5)有關(guān)椎旁肌退變的基因研究顯示，許多基因可以調(diào)控和誘導(dǎo)肌肉的合成和發(fā)展，通過(guò)增加或減少基因的表達(dá)而引起肌肉密度和力量的下降，從而導(dǎo)致肌肉退變[15]。此外，有學(xué)者在椎旁肌衰老細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)P16-Rb和P53-P21-Rb信號(hào)通路被激活，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯而引起細(xì)胞退變[16]。

2 基于影像學(xué)表現(xiàn)分析椎旁肌退變與下腰痛的關(guān)系

2.1 椎旁肌退變的影像學(xué)評(píng)估方法 肌肉的量和質(zhì)的改變可從形態(tài)學(xué)上直觀地反映椎旁肌的退變情況[17]，其中肌肉中脂肪含量的增加是肌肉脂肪浸潤(rùn)的表現(xiàn)，肌肉橫截面積的減少和肌肉密度下降則均提示肌肉萎縮。多回波MRI、化學(xué)位移MRI及MRI光譜分析在研究脂肪浸潤(rùn)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)[18]，而關(guān)于肌肉橫截面積的測(cè)量，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大部分學(xué)者以肌肉邊界畫(huà)出感興趣區(qū)域，但此方法存在較大的主觀差異；還有部分學(xué)者以總肌肉的橫截面積或功能性純肌肉的橫截面積作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，此方法也存在個(gè)體差異的缺點(diǎn)[19]。為了減少個(gè)體差異的影響，計(jì)算肌肉橫截面積與椎體面積的比值是分析椎旁肌肌肉萎縮的較為合理方法。肌肉密度主要通過(guò)CT觀察，利用CT值來(lái)評(píng)價(jià)肌肉纖維的密度，但是測(cè)量部位仍存在分歧，有些學(xué)者測(cè)量整個(gè)肌肉的密度，亦有學(xué)者測(cè)量肌肉中心位置的密度[20]。

2.2 下腰痛患者椎旁肌的影像學(xué)改變 Fortin等[21]通過(guò)分析腰椎間盤(pán)突出伴坐骨神經(jīng)痛患者的MRI圖像發(fā)現(xiàn)，患者多裂肌的橫截面積明顯減少，信號(hào)強(qiáng)度增加，且相應(yīng)節(jié)段的脂肪含量增加。在MRI圖像上，腰背痛患者患側(cè)多裂肌和豎脊肌的橫截面積都明顯小于健側(cè)[22]；在CT平掃圖像上，慢性腰背痛患者的L4位置多裂肌橫截面積也小于健康人群[23]。楊森等[14]對(duì)腰椎側(cè)凸患者椎旁肌的MRI圖像進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)患者豎脊肌和多裂肌的脂肪化程度增加，兩側(cè)椎旁肌橫截面積不對(duì)稱(chēng)。Shafaq等[1]研究發(fā)現(xiàn)，在MRI、CT、肌電圖等檢查中腰椎管狹窄合并腰椎側(cè)彎患者凹側(cè)多裂肌橫截面積明顯減小，而脂肪浸潤(rùn)程度則明顯增加。由此可見(jiàn)，不同病因所致下腰痛患者的椎旁肌均存在橫截面積減少和脂肪含量增加等影像學(xué)改變，這表明椎旁肌退變與下腰痛密切相關(guān)。

3 基于腰椎生物力學(xué)改變分析椎旁肌退變與下腰痛的關(guān)系

脊柱的穩(wěn)定系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：一是內(nèi)源性穩(wěn)定，也稱(chēng)為靜力平衡，主要包括椎體、椎間盤(pán)韌帶等；二是外源性穩(wěn)定，也稱(chēng)為動(dòng)力平衡，主要指脊柱旁肌肉，是脊柱活動(dòng)的力量源泉。根據(jù)功能分區(qū)可將椎旁肌肉分為穩(wěn)定肌與運(yùn)動(dòng)肌。椎旁肌群退變程度越大對(duì)腰部活動(dòng)的控制力越小，易致脊柱椎體椎間盤(pán)或關(guān)節(jié)囊等部位的生物力學(xué)負(fù)荷增加，加大脊柱椎體的異常應(yīng)力，引起下腰痛、腰腿部神經(jīng)根癥狀以及椎間盤(pán)退變等病變；反之，長(zhǎng)期的腰椎不穩(wěn)及腰椎功能減低，可導(dǎo)致椎旁肌功能代償?shù)惹闆r的發(fā)生，進(jìn)而加速椎旁肌的生物力學(xué)失衡、退變等。

3.1 椎旁穩(wěn)定肌退變后腰椎生物力學(xué)改變與下腰痛的關(guān)系 椎旁穩(wěn)定肌位于脊柱深部，以慢肌為主，主要為多裂肌、腹橫肌、橫突棘肌等，可維持脊柱的機(jī)械穩(wěn)定性，并防止脊柱的過(guò)度彎曲。

多裂肌是腰部椎旁肌中最大、最內(nèi)側(cè)的肌肉，內(nèi)側(cè)位于棘突，外側(cè)位于椎板，最靠近脊柱的中心位置，覆蓋層次多，是L4～5節(jié)段最重要的穩(wěn)定肌[24]。有學(xué)者認(rèn)為，多裂肌退變引起慢性下腰痛的原因可能與多裂肌橫截面積變小、肌纖維減少有關(guān)[23]。也有學(xué)者認(rèn)為多裂肌位于腰椎最內(nèi)側(cè)且覆蓋面最大，下腰痛所導(dǎo)致的炎癥因子的釋放最易侵襲多裂肌，造成多裂肌萎縮和脂肪浸潤(rùn)[25]。此外，當(dāng)腰椎突然失衡時(shí)，多裂肌是最早做出收縮反應(yīng)的穩(wěn)定肌[26]，而慢性下腰痛患者的多裂肌收縮力變差、收縮反應(yīng)變慢，突然失穩(wěn)的瞬間可造成椎體移位，引起損傷導(dǎo)致腰痛加劇。還有研究表明，給予多裂肌適當(dāng)強(qiáng)度刺激，可緩解甚至消除椎體小關(guān)節(jié)紊亂，達(dá)到增強(qiáng)脊柱穩(wěn)定性、緩解或解除下腰痛的目的[27]。由此可見(jiàn)，椎旁穩(wěn)定肌退變與下腰痛相互影響，但兩者的因果關(guān)系仍然需要進(jìn)一步論證[28]。

腹橫肌起于T7～12肋骨內(nèi)側(cè)面，位于腹部?jī)?nèi)側(cè)最深層，其肌纖維橫行環(huán)繞腹部，與各個(gè)椎體的橫突和棘突相連。腹橫肌可收縮調(diào)節(jié)腹內(nèi)壓力，是維持腰椎穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)[29]。腹橫肌退變后造成其不連續(xù)的收縮和收縮力不足導(dǎo)致其對(duì)脊柱穩(wěn)定的控制出現(xiàn)異常。Ferreira等[30]利用超聲觀察腹橫肌厚度變化，當(dāng)下肢行走運(yùn)動(dòng)時(shí)，腹橫肌的“預(yù)激活”機(jī)制使其在下肢運(yùn)動(dòng)之前就產(chǎn)生預(yù)期性收縮來(lái)穩(wěn)定脊柱，而下腰痛患者腹橫肌的預(yù)激活水平較低且出現(xiàn)左右不對(duì)稱(chēng)的情況。

總之，椎旁穩(wěn)定肌是脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)中重要的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)，是維持脊柱動(dòng)、靜力平衡的重要組成部分。椎旁穩(wěn)定肌退變易引起腰椎穩(wěn)定系統(tǒng)的變化，當(dāng)長(zhǎng)期出現(xiàn)腰椎失穩(wěn)后易引起下腰痛；此外，長(zhǎng)期超負(fù)荷工作以及因疼痛而產(chǎn)生的炎癥因子也可進(jìn)一步加速椎旁肌的退變[31]。

3.2 椎旁運(yùn)動(dòng)肌退變后腰椎生物力學(xué)改變與下腰痛的關(guān)系 椎旁運(yùn)動(dòng)肌位于脊柱周?chē)臏\層，主要包括背闊肌、腹外斜肌、豎脊肌及腰大肌等，在爆發(fā)性活動(dòng)時(shí)被激活，為腰椎活動(dòng)提供較大的力量，并通過(guò)向心性收縮控制椎體的運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn)，這些肌肉控制脊柱的運(yùn)動(dòng)并參與脊柱的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)[32]。

王琨等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在坐位脊柱前傾時(shí)，前傾角度越大豎脊肌負(fù)荷越大。在腰部屈曲活動(dòng)的前期，豎脊肌作為運(yùn)動(dòng)的拮抗肌，通過(guò)收縮控制腰部前屈的角度和速度，而當(dāng)屈曲角度增大時(shí)，腰部的穩(wěn)定性主要由脊柱周?chē)g帶和筋膜提供[34]。當(dāng)上肢快速抬起時(shí)，脊柱的動(dòng)力平衡受到影響，豎脊肌會(huì)在上肢運(yùn)動(dòng)前預(yù)先激活以保證運(yùn)動(dòng)時(shí)軀體的穩(wěn)定性和提供運(yùn)動(dòng)所需的爆發(fā)力，稱(chēng)為前饋控制[35]。因此，豎脊肌退變可導(dǎo)致腰骶部的疼痛癥狀。利用神經(jīng)肌肉激活技術(shù)可以有效改善慢性非特異性下腰痛患者豎脊肌的肌力和耐力，防止豎脊肌萎縮退變，提高豎脊肌的運(yùn)動(dòng)控制能力，從而緩解患者的癥狀[36]。

腰大肌上連腰椎、下接股骨，形成脊柱骨盆髖關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)，并與股直肌協(xié)同作用，共同拉伸脊柱，保證脊柱正常的前屈姿勢(shì)。隨著腰椎前屈角度增大，腰大肌的載荷增加，在前屈至75°時(shí)出現(xiàn)峰值，載荷近似體重的20倍[37]。韋以宗等[38]對(duì)家兔進(jìn)行腰大肌拉伸試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腰大肌伸展應(yīng)力占比在頸胸腰段、胸腰段和腰段分別為74.33%、45.21%和73.73%。許多慢性腰痛的原因與腰大肌損傷及炎癥因子釋放有關(guān)[39-40]。腰大肌主要承擔(dān)彎腰動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的環(huán)狀應(yīng)力，然而不同的體重、彎腰角度、抬舉重物重量等原因?qū)е颅h(huán)狀應(yīng)力不同，頻繁彎腰活動(dòng)使腰大肌損傷產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[41]，從而導(dǎo)致下腰痛的發(fā)生。

4 總結(jié)與展望

椎旁肌退變是不可避免的生理現(xiàn)象，其與下腰痛的發(fā)生相互影響。對(duì)于下腰痛患者，不僅需要關(guān)注椎間盤(pán)、關(guān)節(jié)囊等病變，同時(shí)也不能忽視椎旁肌群的退變。目前主要通過(guò)CT、MRI、肌電圖和超聲檢查等手段評(píng)估椎旁肌的退變情況，而針對(duì)其相關(guān)基因的表達(dá)、生化指標(biāo)檢測(cè)和病理學(xué)等的研究較少，今后可從形態(tài)、功能、組織學(xué)及基因表達(dá)等多種層面來(lái)評(píng)估椎旁肌的變化。此外，如何有效改善椎旁肌群強(qiáng)度、減輕肌群的脂肪浸潤(rùn)，從而針對(duì)椎旁肌退變引起的下腰痛制訂系統(tǒng)有效的治療方案，也是今后的研究方向。