JunHS,KimJH,AhnJH,ChangIB,SongJH,KimTH,ParkMS,ChanKimY,KimSW,OhJK,YoonDH.TheEffectofLumbarSpinalMuscleonSpinalSagittalAlignment:EvaluatingMuscleQuantityandQuality.Neurosurgery.Dec;79(6):-.PubMedPMID:.
背景：早期大部分关于矢状位平衡的研究不包括肌肉对矢状位序列的影响。
目的：分析椎旁肌肉（数量和质量）和矢状位序列之间的关系。
方法：单中心回顾性分析50例老年患者的脊柱全长侧位片和腰椎核磁。在全长片上测量胸椎后凸角、腰椎前凸角（LL）、矢状位垂直轴(SVA)、骨盆倾斜度（PT）、骶骨角（SS）及骨盆入射角（PI）。在核磁L3节段上测量腰椎肌肉程度（LM,lumbarmuscularity，即数量）、脂肪变性的比例（FD，fattydegenerationratio，即质量）。使用皮尔森相关系数和多元线性回归分析上述参数与LM、FD的关系。
结果：皮尔森相关性分析显示：FD与年龄(r=0.)、胸椎后凸角(r=-0.)、骨盆倾斜度(r=0.、SVA(r=0.)及PI-LL(r=0.,P0.05)等相关，此外，FD和LL呈负相关；LM和LL(r=0.)和PI-LL(r=-0.,P0.05)相关。回归模型控制了如BMI等混杂因素的影响，证实了上述参数和FD的相关性(P0.05)。
结论：椎旁肌肉的质量是影响矢状位平衡的一个重要因素。
矢状位平衡指个体抗重力的情况下维持稳定的站立位时所消耗最少能量的状态。通过骨的形态（主要是骨盆和椎骨）、间盘、韧带、椎旁肌的相互作用及代偿机制达到矢状位平衡。近期的研究主要采用了参数对矢状位平衡进行评估,应用最广泛的成人脊柱畸形分类(SRSSchwab分类)新增了3个骨盆参数（PI-LL、PT、SVA）为分类标准,因为有证据显示矢状位排列对临床结果有着深刻的影响。
关于支持/维持脊柱稳定性的是椎旁肌的密度或是质量一直存在争议。近期有研究指出椎旁肌质量低下（退变或萎缩）可导致脊柱畸形。MRI和CT的定量分析显示腰椎退变后凸的患者和对照组患者之间椎旁肌的数量（体积）和质量（脂肪变性或萎缩）存在差异。此外，退变组患者脂肪变性的程度更高。尽管还未完全明白椎旁肌的作用，但腰部伸肌质量差为退变性失平衡创造了条件。
椎旁肌不同程度的萎缩和退变在退变性失平衡的研究中已有记载，对平背的患者使用MRI量化肌肉的退变程度。
腰椎旁肌肉对矢状位排列的影响尚不清楚，本研究的目的是评估老年患者中椎旁肌（数量和质量）和脊柱矢状位平衡（影像学参数）的关系，同时希望本研究可以提高对脊柱矢状面、代偿机制及加强腰部肌肉锻炼的理解。
方法
人口资料：收集了50例60-80岁未做过脊柱相关的手术的患者的脊柱全长侧位片和MR。强直性脊柱炎、骨质增生症、脊柱肿瘤、椎体感染、骨折、脊柱相关的胶原病、有药物或酒精滥用史、做过脊柱手术(融合或减压),植入起搏器或其他假体的患者排除在本研究之外。
骨盆参数
脊柱全长片范围从颈椎至髋关节，患者放松站立，膝关节伸直，双手搭在锁骨上，胶片至焦点的距离为2米。(Figure1)根据脊柱侧凸研究会推荐的标准：
胸椎后凸角（TK）：T3上终板和T12下终板之间的夹角；腰椎前凸角（LL）：L1上终板和S1上终板之间的夹角；矢状位垂直轴（SVA）：C7铅垂线至S1终板后上缘的距离；骨盆倾斜角（PT）：S1终板中点至股骨头中心连线与垂线的夹角；骶骨角（SS）：S1终板与水平线夹角；骨盆入射角（PI）：过S1终板中点与S1终板垂直的线与终板中点至股骨头中心连线的夹角(PI=PT+SS)。
Figure1正常矢状位序列下测量的骨盆参数、L3下终板水平处椎旁肌面积、椎体大小、皮下脂肪。
影像检查
应用PhilipsGyroscan1.5TMR成像仪，MR轴位与椎体下终板平行。患者取仰卧位，腿部伸直，腰椎处于自然状态。轴位扫描15张MRI（每个节段3张）。T2序列：重复时间为毫秒，回波时间为毫秒，扫描矩阵为*。缩写：CSA横截面积；FD脂肪变性比例；LL腰椎前凸角；LM腰椎肌肉程度；PI骨盆入射角；PT骨盆倾斜角；SC皮下脂肪；SS骶骨角；SVA矢状位垂直轴；TK胸椎后凸角；VB椎体。
影像分析
在MRT2加权像轴位上测量：CSA（mm2）：双侧多裂肌和竖脊肌的面积，包括脂肪变的部分；椎体（VB，mm2）；腰椎肌肉程度（LM，%）：CSA/VB*；脂肪变性比例（FD，%）；重叠区域的像素（重叠区域指柱状图中皮下脂肪灰阶范围和CSA灰阶范围相同部分Figure3.）只对L3下终板水平处CSA和FD进行了分析。CSA、VB、LM等使用PiView软件进行测量和分析。CSA：双侧椎旁肌（多裂肌和竖脊肌）的轮廓。VB为L3下终板处，通过重建进行测量，不包括骨刺和间盘；双侧腰背筋膜从侧面向下延伸到腰方肌的背侧，紧邻椎板、关节突、棘突的背侧。(Figure1、2)LM通过CSA÷VB*进行估算。
FD的测量需将图像转到图像处理软件(ImageJversion1.48,NationalInstitutesofHealth,Bethesda,Maryland)。处理过的图像使用1.5:1的倍率增大。（Figure3）灰度分布直方图中可看到CSA和SC重合的灰阶范围（CSA灰阶较高的部分和SC灰阶较低的部分）。重叠区域的像素表示脂肪信号(Figure4)。FD的计算是由CSA内与重叠区域灰阶相同的像素数除以总的像素数，再乘。
Figure2矢状位失平衡患者影像学测量。
Figure3双侧CSA（图A）和SC（图B）信号强度的灰阶范围。
Figure4虚线表示CSA的灰度值和像素数，实线表示SC的灰度值和像素数，斜线表示脂肪变的部分。
统计学分析
LM和FD的相关性使用皮尔森相关系数分析，并采用多元线性回归分析。使用SPSS19.0进行统计学分析，P值小于0.5有统计学意义。
结果
人口：男女比为10:40，平均年龄70.94±7.58岁。
BMI、LM、FD平均值:见Table1
年龄、性别、BMI、骨盆参数、LM及FD的相关性：FD与年龄、LL减少、TK减小及SVA增加等显著相关（见Table2）；LM与LL显著相关；SS与LL显著相关；SVA与年龄及TK减小显著相关；BMI与FD无明显相关性。
多重回归分析及一元线性回归分析：TK、SVA、LL等使用多元逐步回归分析，得出下列方程（r2=0.48，见Table3）,FD.=15.-0.*TK.+0.*SVA-0.*LL(P0.5)。
LL、PT、SVA、PI-LL等与FD的关系使用线性回归分析，见Figure5。
Table2
Table3
Figure5
讨论
近几十年，人们越来越重视矢状位平衡。但对其评估和相关因素仍有争议。Lafage团队认为骨盆参数如SVA、PT、PI-LL与手术结果密切相关，PT在矢状位排列的代偿中起很大作用。脊柱区域（骨盆、腰椎、胸椎、颈椎）之间并不是彼此独立的区域。可通过骨盆后倾、伸髋、屈膝进行等代偿。在矫形手术中用骨盆参数设置矫正的阈值。
然而此前的研究中均未考虑腰椎肌肉对矢状位平衡的影响。Pezolato团队报告MR显示在摇摆背患者中椎旁肌脂肪沉积多于对照组患者。Kim团队报告LL与屈伸肌峰值力矩比中度相关。因此我们假设椎旁肌的脂肪变性与矢状位序列的参数相关。
肌肉萎缩表现为肌肉数量减少（CSA）和肌纤维改变（脂肪变性），常伴随蛋白质降解和脂肪浸润。已有团队使用超声、CT、MR等对肌萎缩进行量化研究，但结果并不理想。本研究通过分析MRT2轴位像CSA和SC的信号强度来评估椎旁肌的质量，使用SC信号强度作为背景。CSA信号的灰阶范围和SC信号的灰阶范围重合的部分即为脂肪变性的部分。
有研究报告L1-L5节段椎旁肌的CSA、FD的平均信号强度与L3-4节段的信号强度相近，因此本研究只对L3下终板水平的椎旁肌进行分析。由于椎体的体积大小和椎间盘病变会导致不同节段椎旁肌数量的差异，采用CSA÷VB*表示腰椎肌肉程度，即FD表示肌肉数量，LM表示肌肉质量。
有研究证实了患有慢性腰痛或放射性腿痛的患者中CSA减少及肌肉退化。为尽可能梳理它们之间的关系，本研究的受试者为非手术治疗的患有脊柱退变性疾病的老年患者（关节强硬、椎体滑脱、椎间盘突出、椎管狭窄等）。FD增加和LL减少可能与预后不良相关，但尚无确切证据。
大量研究认为，脊柱退变（小关节炎、退变性椎间盘病变、肌肉萎缩）导致矢状位失平衡。近期有研究证实了腰椎退变性疾病可导致矢状位失衡、腰椎前凸减少、骨盆倾斜角增大。我们认为椎旁肌的状态（数量和质量）对老年患者矢状位平衡起着重要作用。
本研究中，皮尔森相关系数显示FD与年龄(r=0.)、TK(r=-0.)、PT(r=0.)、SVA(r=0.)和PI-LL(r=0.)等显著相关（Table2）。
SS增加及LL增加(r=0.)相关，LL明显增大与TK增加相关(r=0.)。根据一项矢状位参数(PI、LL、TK、颈椎前凸)回顾性研究分析的结果，各参数并非相互独立。我们发现，FD与LL呈负相关（r=-0.），TK与SVA呈负相关（r=-0.；Figure6）。
Figure6FD增加?腰椎前凸减少?胸椎后凸减少?SVA增大
简言之，FD增加与LL减少相关，由此导致TK减少、SVA增加。此结果符合矢状位代偿机制。但尚未发现FD与PI之间的关系，我们不能解释其原因，假设小孩及老人的代偿机制并不完善，讲将研究用于队列研究。在包含所有年龄人群的大样本研究中，或许可以阐释这个原因。在多元线性回归中，FD与众参数的关系见Table3和Figure5。这是由于脊柱区域代偿机制导致机体最省力的姿势，使重力线通过支持面。
BMI与LM、FD或其他参数无关。其中，BMI与FD无关联（P=0.76）尚有争议。需要进一步的研究去证明BMI和椎旁肌退化的关系。
成人脊柱畸形分类(SRSSchwab分类)新增了3个分类依据SVA，PT，PI-LL。本研究显示FD与这三个参数密切相关。LM除了与LL相关外，与其他参数均无关系。故FD对矢状位平衡的影响更大。
本研究的结果认为增强椎旁肌的锻炼有助于维持肌肉的质量，从而预防脊柱矢状位失平衡。同时希望可以进一步研究老年患者的椎旁肌力量训练，监测其对维持甚至逆转脂肪变的效果。此外，本研究进一步解释了脊柱畸形的机制及椎旁肌的作用，有助于手术方案的制定。
不足：1、未分析最长肌和髂肋肌的脂肪变程度。2、当脂肪广泛浸润时，由于技术原因不能准确的区分肌肉的边缘，对肌肉的评估将会受到影响。3、脂肪变虽然与众多参数相关，但不知其因果关系，不能证明老年患者矢状位失平衡是由于椎旁肌脂肪变造成的。4、回顾性研究，样本量小，年龄区间小(60-80岁)。
结论
使用MRI和组织学方法对老年患者的肌肉退变进行量化，椎旁肌的质量可能是影响矢状位平衡的一个重要因素。影像分析和各参数可用于监测肌肉锻炼对于预防或逆转肌肉退变的作用。
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