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2022 脊柱非骨性结构影像学检查解读（全文）
摘要
影像学检查是脊柱疾病诊疗过程中必不可少的工具。大多数脊柱外科医生在阅读影像学检查时多聚焦于骨性结构及脊髓等组织，而对诸如椎旁肌、脂肪等软组织的形态及特点判读一直都是"相对盲区"。随着对脊柱非骨性结构影像学特征的深入研究和重新解读，学者们逐渐发现这些非骨性结构变化与脊柱疾病亦存在相关性。其中 CT、MRI 等影像学检查中的软组织参数，如椎旁肌横截面积、皮下脂肪厚度、椎旁肌肉脂肪浸润率等，均已被证实在脊柱疾病的诊断、治疗及预后评估中具有良好的可重复性，具备临床应用潜力。此外，肌少症、硬膜外脂肪增多症与脊柱疾病的联系正逐渐得到重视。近年来，随着对脊柱疾病发病机制理解的加深，三维步态分析与基于外像摄影的姿势测量等技术在脊柱退行性疾病及青少年特发性脊柱侧凸的诊断及疗效评估方面也已展现出广阔的前景。鉴于此，总结脊柱非骨性结构的基础和临床的最新研究进展，分析上述非骨性结构的影像学变化特征在脊柱疾病的基础研究和诊疗工作中的意义。
目前，临床上脊柱外科影像学检查多聚焦于骨性结构、椎间组织及韧带结缔组织等。尽管这些结构的变化能够直观地反应脊柱疾病类型和位置，但作为脊柱重要组成部分，脊柱周围肌肉、脂肪在脊柱疾病诊
治过程中，同样扮演着重要的角色。因此，评估椎旁肌退变程度，对于脊柱疾病的诊治具有重要意义。
评估椎旁肌退变情况主要依靠 CT、MRI、肌骨超声等影像学检查，主要表现为：椎旁肌横截面积（cross-sectional area of paraspinal muscles，CSA）减小，肌肉密度下降及脂肪浸润率（fat infiltration，FI）的增加 [1] 。除外肌肉内脂肪组织改变，既往学者对皮下脂肪分布与椎管内脂肪分布情况的不断认识，也开拓了脊柱疾病诊断及预后评估的边界 [2,3] 。近年来，步态分析、躯干外像摄影等研究在国内外颇受关注，无论是在脊柱疾病诊断、预后判断还是手术规划方面，都已被证实具有重要的意义 [4,5] 。其中，衍生的诸多辅助检查标志及参数都具有良好的可重复性，三维步态分析可通过观察患者异常步态特征，整合信息得到时间空间参数，有效扩展了脊柱疾病辅助检查的范围，在脊柱疾病的鉴别诊断、术后神经功能状况的评价等方面都有一定的临床应用价值 [4] 。而基于外像摄影的姿势测量通过观察躯体形态或体表标志，可反应和评估脊柱曲度及肌肉状态，尤其对于青少年特发性脊柱侧凸群体，该检查方式可有效避免频繁辐射对身体的危害 [5,6] 。因此，这些发现不仅为脊柱外科的临床研究提供了理论基础，还为疾病诊疗开辟了新空间。
一、检索策略 本文以"paraspinal muscle" or "sarcopenia" or "adipose tissue" or "fatinfiltration" or "fat deposition" or "spinal epidural
lipomatosis" or "gait analysis" or "postural assessment" or "postural measurement" 为 英 文 关 键 词 ， 与 "spine" 组 合 ， 在PubMed 和 Web of Science 数据库进行检索；以"椎旁肌" or "肌少症" or "脂肪浸润" or "脂肪厚度" or "步态分析" or "姿势测量"为中文关键词，与"脊柱"的组合，在中国知网和万方数据库进行中文检索。设定检索时间为 1900 年 1 月至 2021 年 9 月，重点为近 5 年文献。
文献纳入标准：①文献类型为临床研究、meta 分析以及系统性综述；②非骨性结构影像学检查类似研究；③针对脊柱疾病的研究。排除标准：①内容重复的文献；②无法获取全文或仅有摘要的文献；③研究质量较低、循证医学证据不足的文献；④研究对象为非脊柱疾病的文献。
共检索到文献 2 553 篇，通过 EndNote 查重软件排除重复文献 916篇，浏览题目及摘要后排除文献 1 204 篇，并依据上述纳入和排除标准排除 223 篇，继续浏览全文后排除文献 166 篇，最终纳入 44 篇，中文文献 7 篇、英文文献 37 篇（图 1）。
图 1
文献筛选流程图。依据纳入及排除标准，最终纳入文献共 44 篇（中文文献 7 篇，英文文献 37 篇）
二、椎旁肌群相关的脊柱影像学检查 椎旁肌群在躯干姿势的塑造、肢体运动以及脊柱稳定性的维持等方面具有重要的解剖学意义。其中，最长肌位于浅层，收缩时使脊柱后伸及侧屈；而位于深层的半棘肌、多裂肌和回旋肌在脊柱稳定性的维持
及椎体精细运动的调节方面扮演重要角色。诸多脊柱原发病可诱发椎旁肌群内各组分的萎缩及纤维化等病理改变[1,7,8]。而作为脊柱运动的启动者和躯干姿势反射的效应器，椎旁肌群的结构和功能异常又会使脊柱的运动功能障碍加剧。随着脊柱外科辅助检查技术的发展与功能细化，椎旁肌群容量、形态等特征作为脊柱疾病的潜在诊断和预后评估指标越来越受到关注[1,9]。相比于电生理检查和肌肉活检，基于MRI、CT 扫描及肌骨超声等手段的肌肉形态学检查则更为直观和无创，不仅可准确测量和评估椎旁肌群的变化情况，具有良好的可重复性，更对肌少症等原发性肌肉疾患的诊疗具有重要的提示作用[10,11,12,13,14,15]。
（一）椎旁肌群与腰背痛腰背痛是脊柱疾病最常见症状，全球约 80%的成年人都曾在不同的年龄阶段经历过腰痛困扰。尽管如此，腰背痛的初步诊断却只能主要依赖于患者主诉。这一方面归因于腰背痛患者通常缺乏阳性体征，另一方面由于聚焦于骨骼与神经结构的影像学检查通常缺乏典型改变。这不仅影响了腰背痛诊断的准确性和及时性，更制约了后续的临床治疗。近年来，越来越多的研究关注到椎旁肌群萎缩与腰背痛之间的相互联系。目前，对椎旁肌群的萎缩界定主要依靠影像学检查或肌骨超声来完成，主要特征性变化包含肌肉容量降低、脂肪浸润增加等[1]。
椎旁肌群横截面积（CSA）能够精确反应肌群内各组分肌容量和形态变化，是评价椎旁肌群萎缩情况的重要参数之一。近年来 Wan 等[1]
回顾性分析 178 例单侧腰痛患者 MRI 资料，发现与健康成人相比，慢性下腰痛患者的多裂肌 CSA 减小约 10%。对于单侧非特异性下腰痛患者，疼痛侧多裂肌 CSA 也显著低于健侧，与腰痛患者出现的多裂肌萎缩相比，其他椎旁肌群组分的 CSA 则通常无显著变化。上述说明多裂肌 CSA 的降低有望作为慢性腰背痛诊断的客观依据。尽管如此，椎旁肌群 CSA 对腰背痛的诊断价值目前仍然有争议。这主要由于椎旁肌群萎缩与腰痛的相关性受多种因素影响，患者年龄、姿势及体位变化都可能影响 CSA 测量结果，且椎旁肌水肿在术后 10 个月后才会完全消退，基于 MRI 脂肪抑制技术并不能消除此期间肌肉 CSA 以及肌肉萎缩程度的观察及测量所产生的偏倚[14]。终板炎及其相关的Modic 改变亦是慢性腰痛的常见病理因素[15]。Ibrahim 等[16]回顾性分析 61 例 Modic 改变患者和 80 例无 Modic 改变者资料，通过MRI 评估发现 ModicⅠ型和混合Ⅰ、Ⅱ型改变者椎旁肌群萎缩及脂肪浸润的现象显著高于健康人群，ModicⅠ型和混合Ⅰ、Ⅱ型改变可能与患者腰椎旁肌肉退变现象相关。
腰背痛与椎旁肌群萎缩变性的确切联系尚未明确，研究发现腰痛症状的发生、发展与肌肉的废用状态和失神经有关，二者互为因果，彼此加重，形成恶性循环。Yoshihara 等[17]分析 29 例腰痛患者的多裂肌活检结果，发现神经根存在压迫侧的多裂肌萎缩程度明显重于对侧，且萎缩情况与病程长短及腰椎病变程度呈正相关。椎旁肌群作为维持脊柱稳定的重要动力系统，主要体现于多裂肌，而腰大肌作为腰椎稳定装置仍存在争议。Barker 等[18]通过 MRI 对比 50 例腰痛患者的有
症状侧和无症状侧腰大肌 CSA 变化，发现神经根存在压迫侧腰大肌萎缩程度明显重于对侧，且萎缩情况与病程长短及腰椎病变程度呈正相关。既往研究主要集中于多裂肌及最长肌等后方肌群，而对于腰大肌等位于前方的肌肉相关研究较少，这影响肌肉功能评估的完整性。随着研究深入，椎旁肌群萎缩变性与腰背痛的相关性将进一步被揭示，进而为腰背痛症状的临床诊断和预后判断提供可靠依据。
（二）椎旁肌群与腰椎退变脊柱的退行性变是综合了骨骼、神经和肌肉退变的复杂过程。近年来，椎旁肌群病变在脊柱退变发生、发展过程中的意义被逐渐重视，这也为脊柱退变的诊疗提供了新思路。退变性腰椎侧凸（degenerative lumbar scoliosis，DLS）是成年人最常见的脊柱畸形。作为躯体姿势反射的效应器，椎旁肌群参与躯干姿势维持与脊柱曲度的调节，相比于屈肌群，背伸肌群在拮抗 DLS 的发生发展过程中扮演着更重要的角色。DLS 患者的侧凸节段椎旁肌容量明显减低，且在侧凸的凹侧更为明显，这种椎旁肌不对称的变化程度与Cobb 角、顶椎旋转及腰椎平移等变量呈正相关，这可能缘于上述变量改变了双侧肌肉负荷，影响了脊柱稳定性[7]。基于肌肉电生理的研究发现，当 Cobb 角>25°时，脊柱侧凸患者双侧肌肉电活动状态存在差异。其中，凹侧电活动减少，凸侧显著增加，而且双侧的肌电比值与 Cobb 角的增大成正比[7]。椎旁肌对于脊柱侧凸状态有明显的代偿动机，而且此种不对称性变化的程度对于侧凸进展具有提示意义。Tang 等[19]通过对 49 例 DLS 患者进行前瞻性队列研究发现，当多裂
肌 CSA 减小时患者生活质量显著降低。退变性腰椎滑脱症的发生主要缘于退变后的腰椎不稳，除椎间盘及小关节的退变因素外，椎旁肌也在疾病发生、发展过程中扮演着重要角色。Wang 等[20]报告 149 例退行性腰椎滑脱患者滑脱节段的多裂肌 CSA 显著减小，但相应节段的竖脊肌肥大，CSA 显著增加，并通过多因素 logistic 回归分析发现多裂肌萎缩程度是腰椎滑脱的危险因素。因此，从发病机制角度，竖脊肌增生亦可能是对不稳和多裂肌萎缩的代偿，且椎旁肌肉萎缩程度与滑脱的严重程度还表现出正相关性[8]。因此，借鉴上述研究结果或许可为退行性疾病提供相关的预防性运动方案及干预措施。
（三）椎旁肌群与颈椎疾患与腰背痛的发病机制相似，颈背痛的发病原因与椎间盘、椎体、颈部肌肉等的病理改变相关，且主要表现在颈椎病当中。Yukiko 等[21]对 30 例女性患者进行前瞻性队列研究后发现，除椎间盘退变等因素外，颈部椎旁肌群的病理性变化在颈椎病的发生、发展过程中也发挥着重要作用。骨性结构及椎间盘、韧带组织是颈椎稳定性的基础，而肌肉是保证颈椎运动及稳定性的支持前提，其萎缩难免引起动力性平衡的失稳，从而导致颈椎应力及稳定性改变，加速颈椎退变，这或许解释了椎旁肌的退变加速了颈椎病的发生发展这一机制。Toru 等[22]回顾性分析 49 例颈椎后纵韧带骨化患者的MRI 结果，发现椎旁肌群脂肪浸润程度与病灶范围、骨化侵占率均有显著相关性。且与局灶型患者相比，连续型或混合型者的颈椎功能障碍指数（neck disabilitv index，NDI）及脂肪浸润率显著更高。近年
来，椎旁肌群功能与术后颈部功能的关系被逐渐重视。国内学者对颈后路单开门椎管扩大成形术进行了改良，通过保留一侧韧带复合体的方式最大程度地保护了术后椎旁肌群功能。与传统的双侧剥离相比，保留后方肌肉韧带复合体能够维持颈椎生理曲度和活动度，重建生物力学结构，避免术后矢状面失衡、轴性痛的发生[23]。
（四）肌少症与颈腰椎疾患肌少症系与年龄增加相关的骨骼肌功能障碍，主要表现为进行性肌容积减少和肌力降低。尽管发病机制仍未明确，但相关研究指出，肌少症的发生与骨量减少、肢体运动失能状态、营养状态不良、神经肌肉接头异常及线粒体功能障碍等因素相关[24,25]。肌少症与颈腰椎疾患发生、发展常互为因果。作为脊柱运动重要参与者，椎旁肌及腹肌的肌容积减少将直接影响脊柱功能。同时，脊柱运动功能障碍也会进一步加重肌肉失能的程度。Wu 等[25]回顾既往文献发现在腰椎退变患者中肌少症发生率约达 24.8%。Matsuo等[24]对 178 例腰椎管狭窄症患者使用生物电阻抗测量肌肉质量，发现合并肌少症者的椎旁肌容积明显减低。此外，肌少症组的下腰痛、腰椎滑脱及骨盆失衡的发生率均远高于对照组。对于接受腰椎手术的老年患者而言，肌容积减少的程度与术后骨盆参数失衡的程度呈正相关。而且，椎旁肌群内存在的肌少症及脂肪浸润现象亦被认为是术后出现腰骶畸形的危险因素[26]。对于已存在肌少症的患者，手术剥离与术后肌肉瘢痕纤维替代所引起的术后肌肉功能障碍恶化可能是导致不良事件发生的重要原因。而且患者骨骼肌内的肌肉卫星细胞减少也
严重限制了损伤后的肌肉再生能力。因此，术前对于椎旁肌群肌少症现象的评估对于术后并发症的预测及手术预后的判断是至关重要的。
（五）椎旁肌群状态对手术效果的影响与单纯减压术相比，腰椎融合术后椎旁肌萎缩更为明显[27]。然而，即便进行前路 stand-alone 融合，术后椎旁肌容量也较术前有所下降[28]，这提示对于术后椎旁肌萎缩现象而言，腰椎融合是其直接诱因，手术入路对其影响不大。Leng等[38]回顾性分析 137 例 DLS 矫形患者的 MRI 结果，发现对于融合节段超过 6 个者，功能性椎旁肌占比（竖脊肌的平均功能横截面积/竖脊肌总横截面积）<0.71 是术后下端椎内固定松动的独立危险因素。对于 DLS 的长节段矫形手术而言，椎旁肌群欠发达的患者发生术后近端交界性后凸畸形风险更高[30]。肌少症是影响腰椎手术疗效和术后生活质量的重要因素，并且是手术不良事件发生的独立危险因素尤其是腰大肌的肌少症现象，是脊柱矫形术后发生近端交界性后凸或近端交界性失败的独立危险因素[31]。Hiroyuki 等[9]通过对 171 例经历颈椎椎板成形术的患者进行前瞻性队列研究发现，肌少症患者颈椎后路椎管扩大成形术后发生颈椎矢状位失衡的风险远大于对照组。因此，椎旁肌变性状态对于手术效果的...
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