鄧惠婷，李平，高輝，范春華，張堃

【關(guān)鍵字】 雙能CT; 體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；腰椎；椎旁肌；基物質(zhì)對(duì)；定量研究

椎旁肌退變作為一種衰老過程，引起肌肉萎縮、脂肪變性及肌間結(jié)締組織增加等多種組織學(xué)變化，可增加椎體壓縮性骨折、滑脫及腰椎間盤病變等疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響老年人的生活質(zhì)量[1-3]。目前國內(nèi)外針對(duì)椎旁肌退變的研究主要是運(yùn)用B超、CT及MRI對(duì)下腰痛患者進(jìn)行椎旁肌主觀視覺評(píng)估或根據(jù)椎旁肌橫截面積、脂肪浸潤及微觀結(jié)構(gòu)等生物組織特性進(jìn)行多參數(shù)定量分析[4-6]。盡管多數(shù)研究表明常規(guī)及功能MRI對(duì)椎旁肌成像具有分辨率高及多參數(shù)成像等優(yōu)勢(shì)，但由于MRI掃描時(shí)間長、費(fèi)用高及使用禁忌癥等因素在臨床應(yīng)用受限。雙能 CT經(jīng)過幾代發(fā)展，具有輻射劑量低，掃描時(shí)間短，后處理便捷等優(yōu)勢(shì)，在未來輔助診療中具有獨(dú)特潛力[7-9]。然而,目前運(yùn)用雙能CT對(duì)健康人椎旁肌進(jìn)行定量研究少見。本研究運(yùn)用雙能CT肌-水分離技術(shù)定量研究健康人腰椎旁肌的肌/水含量變化規(guī)律，旨在為診斷和預(yù)防下腰痛疾病提供更多依據(jù)。

材料與方法

1.研究對(duì)象

搜集2018年7月-2019年3月于本院接受腰椎雙能CT平掃體檢的健康人125例，其中男61例，女64例，平均年齡(50.6±17.4)歲。按年齡將125例受檢者分為三組[10]：青年組(20～39 歲)40例，其中男20例，女20例，平均年齡(30.4±5.0)歲；中年組(40～59歲)42例,其中男20例，女22例,平均年齡(50.1±5.1)歲；老年組(60～89歲)43例，其中男21例，女22例，平均年齡(70.1±8.6)歲。

病例納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡在20～89歲之間；既往無下腰痛病史；體重指數(shù)正常(18.5～23.9kg/m2)。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：患有肌肉系統(tǒng)疾病、腎功能不全、心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)功能缺陷及其它系統(tǒng)性疾??；脊柱畸形、腰部感染性病變、腰部腫瘤及腫瘤樣病變；影響肌肉代謝藥物的使用史及酗酒史；腰部外傷及手術(shù)史；影像資料不全或圖像質(zhì)量不佳者。

2.檢查方法

雙能CT成像采用Revolution CT(GE Medical healthcare，Milwaukee，WI，USA)，在GSI掃描模式下行腰椎成像，受檢者取常規(guī)仰臥位。掃描參數(shù)：管電壓80～140 kV，管電流230 mA，準(zhǔn)直寬度0.625 mm，螺距0.984：1，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.8 s/r，CTDIvol 9.09 mGy。采用標(biāo)準(zhǔn)算法重建，自適應(yīng)迭代重建(Adaptive statistical iterative reconstruction-V，ASiR-V)權(quán)重取30%。

3.圖像分析

在ADW 4.6后處理工作站(GE Medical health-care，Milwaukee，WI，USA)上進(jìn)行肌-水物質(zhì)分離。采用70 KeV單能量、5 mm層厚及層間隔的腰椎橫軸面勾畫感興趣區(qū)，在物質(zhì)分離圖像上進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量內(nèi)容包括L1/2-L4/5椎間隙水平雙側(cè)豎脊肌、L2/3-L5/S1椎間隙水平雙側(cè)多裂肌及腰大肌的肌含量和水含量(mg/cm3)，測(cè)量3次取平均值用于后續(xù)分析。感興趣區(qū)設(shè)置：手工勾畫每一塊肌肉的輪廓，保持感興趣區(qū)距離肌肉邊緣以內(nèi)2～3 mm以避開肌肉外緣的脂肪、肌肉表面的筋膜以及可視的血管(圖1)。

表1 不同年齡組男女平均年齡比較

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

不同年齡組中男女平均年齡比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。不同年齡組各椎間隙水平椎旁肌的肌和水含量見表2及圖2。多裂肌肌含量：老年組于L3/4水平低于中年組(t=3.090,P=0.006),L4/5水平低于青年組(t=2.800,P=0.015)，老年組于L5/S1水平分別低于青年組(t=3.191,P=0.004)、中年組(t=3.239,P=0.004)。豎脊肌、腰大肌內(nèi)肌含量不同年齡組各椎間隙水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。多裂肌水含量：老年組于L2/3、L3/4水平分別高于青年組(t=-6.270,P=0.000；t=-6.021,P=0.000)、中年組(t=-5.701,P=0.000;t=-5.466,P=0.000)，各年齡組間于L4/5水平隨年齡組增大而增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(青-中年組：t=-3.291,P=0.003,青-老年組：t=-8.355,P=0.000;中-老年組：t=-5.108,P=0.000),各年齡組間于L5/S1水平隨年齡組增大而增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(青-中年組：t=-3.146,P=0.005,青-老年組：t=-8.525,P=0.000，中-老年組：t=-5.428,P=0.000)。豎脊肌水含量：于L1/2、L2/3、L3/4水平老年組分別高于青年組(t=-5.727,P=0.000;t=-6.357,P=0.000；t=-6.230,P=0.000)、中年組(t=-3.917,P=0.000;t=-4.336,P=0.000；t=-4.181,P=0.000)，各年齡組間于L4/5水平隨年齡組增大而增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(青-中年組：t=-3.514,P=0.001;青-老年組：t=-8.310,P=0.000；中-老年組：t=-4.835,P=0.000)。腰大肌水含量：老年組于L2/3-L5/S1水平分別高于青年組(t=-5.246,P=0.000；t=-4.785,P=0.000;t=-4.133,P=0.000；t=-4.277,P=0.000)、中年組(t=-4.786,P=0.000；t=-3.143,P=0.005;t=-3.897,P=0.000；t=-3.264,P=0.003)。多裂肌、豎脊肌、腰大肌水含量隨年齡增長呈增加趨勢(shì)(圖3)。椎旁肌的水含量增多始于L5/S1或L4/5水平，隨椎間隙水平向上水含量相對(duì)減低。

討 論

肌少癥作為一種增齡性疾病，日益影響老年人的生活質(zhì)量，而世界上約84%的人有下腰痛的癥狀，且Serra-Prat等研究表明肌肉76%的成分是水，故以椎旁肌的肌和水含量改變影響肌肉功能為假設(shè)，進(jìn)行相關(guān)研究探索具有潛在價(jià)值，可為后續(xù)識(shí)別下腰痛相關(guān)椎旁肌的早期和異常退化奠定基礎(chǔ)[11-13]。雙能CT GSI掃描根據(jù)感興趣內(nèi)物質(zhì)分別在高、低能量X線下的衰減特性不同，并將其等效為兩種衰減特性已知的基物質(zhì)組合所產(chǎn)生的密度成像效應(yīng)，從而計(jì)算出特定基物質(zhì)含量[7,14,15]。相關(guān)研究表明合適地設(shè)定雙能CT GSI掃描參數(shù)，雙能CT較常規(guī)CT掃描輻射劑量更低[16-18]。本研究旨在運(yùn)用雙能 CT對(duì)健康人椎旁肌的肌和水含量進(jìn)行物質(zhì)分離，探討健康人腰椎旁肌的肌和水含量隨年齡的變化規(guī)律。

表2 健康成人不同年齡組各椎間隙水平椎旁肌的肌和水含量均值比較 (mg/cm3)

本研究結(jié)果表明多裂肌的肌含量隨年齡增長而減少，而豎脊肌、腰大肌的肌含量無顯著變化。在動(dòng)物及人體研究中，Rowan等[19]及Spendiff等[20]發(fā)現(xiàn)隨著年齡增長骨骼肌去神經(jīng)支配可引起肌肉萎縮。多裂肌位于L1-L5水平棘突兩側(cè)，腰背伸肌群最內(nèi)側(cè)，脊柱運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)定時(shí)受應(yīng)力影響較大。同時(shí)與豎脊肌、腰大肌相比，多裂肌受單節(jié)段單一神經(jīng)支配，分支間無交通支代償，進(jìn)而更容易造成多裂肌去神經(jīng)支配[3]。

本研究結(jié)果顯示多裂肌、豎脊肌、腰大肌的水含量隨年齡增長呈增加趨勢(shì)。雖然既往研究已證實(shí)人體水總量隨年齡的增長而減少，但衰老過程中總脂肪含量會(huì)增加5%～10%，相當(dāng)于水總量減少程度，所以水含量主要是相對(duì)脂肪含量的減少[21]。而雙能CT研究結(jié)果表明椎旁肌水含量增齡性增加是指水占肌肉組織單位體積內(nèi)的比例上升。水總量約占成年人體重的55%～60%，主要包括細(xì)胞內(nèi)水和細(xì)胞外水兩部分，后者包括血漿和細(xì)胞間質(zhì)。一方面，肌肉組織不僅含有肌細(xì)胞，還含有細(xì)胞外水、成纖維細(xì)胞和脂肪浸潤的細(xì)胞外空間，當(dāng)肌細(xì)胞的數(shù)量隨著年齡的增長而減少，細(xì)胞外空間相對(duì)擴(kuò)張，由于滲透作用細(xì)胞外水含量亦增加。另一方面，椎旁肌隨年齡退變過程中，肌細(xì)胞內(nèi)線粒體減少。當(dāng)腰椎運(yùn)動(dòng)或直立時(shí)，細(xì)胞內(nèi)糖酵解產(chǎn)物乳酸堆積，滲透性增大，可能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)水含量增加，但這有待病理證實(shí)[22]。

本研究結(jié)果表明椎旁肌的水含量增多始于L5/S1或L4/5水平，隨著椎間隙水平向上水含量相對(duì)減低。這與以往研究椎旁肌于下位腰椎更易退變的結(jié)論一致[23,24]。由于L4/5及L5/S1椎間盤最易退變，推測(cè)與椎間盤退變?cè)斐上鄳?yīng)水平的椎旁肌去神經(jīng)分布以及神經(jīng)根受壓影響椎旁肌的運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)，可能也是椎旁肌水含量增多最先發(fā)生在下腰椎椎間隙水平的因素之一。此外，椎旁肌L5/S1水平早期退變可能與懸臂梁機(jī)制有關(guān)。懸臂是一種杠桿，其中一邊是固定的，當(dāng)它越靠近固定的一邊，就會(huì)承受更多的應(yīng)力。人體脊柱可以看作是固定在骶盆腔復(fù)合體上的一種懸臂。L5/S1水平是最接近于定點(diǎn)的水平，應(yīng)力高于上位腰椎間隙水平，繼而造成下位腰椎間隙水平椎旁肌易退變。下位腰椎間隙椎旁肌退變可導(dǎo)致局部肌力下降和脊柱不穩(wěn)，引起鄰近腰椎間隙水平進(jìn)一步不穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致椎旁肌上行性退變。

本研究的局限性：①本研究僅從肌肉成分方面進(jìn)行分析，尚未將肌肉的功能改變納入研究中，這也是我們的后續(xù)研究方向；②本研究缺乏相關(guān)體外模型研究；③本研究采用手動(dòng)勾畫椎旁肌輪廓，比較耗時(shí)且受觀察者間異質(zhì)性的影響，在未來研究中我們需要進(jìn)行肌肉自動(dòng)/半自動(dòng)分割。

綜上所述，雙能CT肌-水分離技術(shù)有助于定量評(píng)估健康人腰椎旁肌隨年齡增長時(shí)肌含量減少、水含量增加的變化規(guī)律，從而為識(shí)別早期和異常退化椎旁肌的后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。