能譜CT脂-肌分離技術(shù)評估青年慢性非特異性下腰痛患者椎旁肌脂肪含量

劉音其,高 輝,向 劍,周曉娜,周淑偉,黎建宇,鐘澤亞,李 平,張 堃,2*

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科,湖南 長沙 410007;2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院,湖南 長沙 410208)

慢性下腰痛指肋緣以下、臀下皺褶以上出現(xiàn)的持續(xù)時間≥3個月的疼痛、肌肉緊張或僵硬,伴或不伴下肢放射痛,其中85%為慢性非特異性下腰痛(chronic nonspecific low back pain, CNLBP)[1]。流行病學(xué)研究[2]表明,近年兒童、青少年及青年下腰痛患病率呈上升趨勢,其中青年人群以罹患CNLBP為主。目前對于CNLBP的發(fā)病機(jī)制尚不明確,針對CNLBP患者是否需接受相關(guān)影像學(xué)檢查尚存爭議[3-5]。CNLBP與腰椎椎旁肌功能改變有關(guān),主要病理改變?yōu)樽蹬约∥s及椎旁肌脂肪含量增加[6]。能譜CT可通過瞬時轉(zhuǎn)換高、低電壓技術(shù)分離物質(zhì)并初步分析其構(gòu)成[7],現(xiàn)已成為獨(dú)特且有效的肌肉骨骼系統(tǒng)影像學(xué)檢查手段[8],可較為精確地定量組織脂肪含量[9-10]。本研究觀察能譜CT脂-肌分離技術(shù)評估青年CNLBP患者椎旁肌脂肪含量的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2021年11月—2023年3月56例于湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院就診的CNLBP患者(CNLBP組),男27例,女29例,年齡22～31歲、平均(25.7±2.0)歲,平均體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)為(21.98±3.77)kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡18～35歲;②病程≥3個月。排除標(biāo)準(zhǔn):①脊柱手術(shù)史;②脊柱植入物;③合并脊柱腫瘤、感染、側(cè)凸等疾病;④罹患肌肉系統(tǒng)疾病和/或服用影響肌肉代謝藥物史;⑤存在脊神經(jīng)根受壓、壓縮骨折、骨轉(zhuǎn)移等;⑥影像學(xué)檢查前接受相關(guān)治療;⑦CT和/或MR檢查禁忌證;⑧圖像質(zhì)量不佳。同期納入51名健康受試者(對照組),男24名、女27名,年齡20～29歲、平均(25.1±1.9)歲,平均BMI(21.05±3.08)kg/m2。本研究經(jīng)院倫理委員會批準(zhǔn)(編號:HN-LL-KY-2021-025-01)。檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution 能譜CT機(jī)。囑患者仰臥、足先進(jìn)、雙手抱頭,以海綿墊墊高其膝部。采用能譜成像技術(shù)(gemstone spectral imaging, GSI)kV掃描模式、權(quán)重30%迭代重組技術(shù)行雙能CT掃描,掃描范圍T11～S2;參數(shù):管電壓80/140 kVp,管電流230 mA,準(zhǔn)直0.625 mm,螺距0.984,球管速度0.8 s/rot;平均CT容積劑量指數(shù)為9.09 mGy。

1.3 圖像處理 將能譜CT圖像導(dǎo)入GE ADW 4.6后處理工作站,以標(biāo)準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像重組。由2名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師基于軸位脂-肌配對的基物質(zhì)密度圖共同勾畫L1～4椎體中份層面雙側(cè)豎脊肌和L2～5椎體中份層面雙側(cè)多裂肌的ROI,使ROI與肌肉邊緣距離約2～3 mm,避開模糊不清的邊界、肌肉表面筋膜、肌肉外緣脂肪及肉眼可見血管測量其脂肪含量,取雙側(cè)平均值作為最終結(jié)果(圖1)。

圖1 健康受試者,女,25歲 基于腰部軸位能譜CT脂-肌配對基物質(zhì)密度圖勾畫L4椎體中份層面多裂肌及豎脊肌ROI (ES:豎脊肌;MF:多裂肌)

1.4 臨床問卷 對CNLBP患者進(jìn)行Oswestry 2.0腰背問卷調(diào)查,包括疼痛強(qiáng)度、生活自理、提物、步行、坐位、站立、睡眠、性生活、社會生活及旅行等10個方面,每項(xiàng)評分0～5分,分?jǐn)?shù)越高代表腰部功能越差。計(jì)算Oswestry障礙指數(shù)(Oswestry disability index, ODI):ODI=實(shí)際評分/(5×實(shí)際回答的問題數(shù)目)×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料,行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn);以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者,行Mann-WhitneyU檢驗(yàn);采用χ2檢驗(yàn)比較計(jì)數(shù)資料差異。采用Pearson相關(guān)性分析評價CNLBP患者椎旁肌脂肪含量與ODI的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料 組間受試者性別(χ2=0.658,P=0.417)、年齡(t=1.561,P=0.121)及BMI(t=1.338,P=0.168)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。CNLBP組平均ODI為(15.18±7.74)%。

2.2 脂含量 組間各椎體層面豎脊肌脂肪含量差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。CNLBP組L4、L5椎體中份層面多裂肌脂肪含量明顯高于對照組(P均<0.001),組間其余椎體層多裂肌脂肪含量差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05),見表1及圖2、3。

表1 CNLBP患者與健康受試者椎旁肌各椎體中份層面脂肪含量比較(mg/cm3)

圖2 患者女,29歲,CNLBP,病程1年 基于腰部軸位能譜CT脂-肌配對基物質(zhì)密度圖測得L4椎體中份層面豎脊肌脂肪含量為81.42 mg/cm3,多裂肌脂肪含量為69.93 mg/cm3 圖3 健康受試者,女,25歲 基于腰部軸位能譜CT脂-肌配對基物質(zhì)密度圖測得L4椎體中份層面豎脊肌脂含量為83.47 mg/cm3,多裂肌脂含量為55.22 mg/cm3

2.3 相關(guān)性分析 CNLBP患者L4、L5椎體中份層面多裂肌脂肪含量與ODI均呈正相關(guān)(r=0.347、0.411,P=0.009、0.002)。

3 討論

CNLBP病因及發(fā)病機(jī)制尚不明確,脊柱不穩(wěn)定可能是導(dǎo)致CNLBP的重要原因:主動收縮系統(tǒng)是最重要的脊柱穩(wěn)定系統(tǒng),其中,豎脊肌和多裂肌結(jié)構(gòu)和功能正常是腰椎穩(wěn)定與否的重要決定因素[11-12]。肌肉功能改變在宏觀上的主要表現(xiàn)包括肌肉萎縮和脂肪浸潤,因此,基于解剖成像測量肌肉橫截面積常作為評估椎旁肌肌肥大或萎縮程度的首選指標(biāo)[13]。近年研究[14]顯示,肌肉脂肪浸潤對于評估肌肉功能障礙程度具有重要作用,這是由于脂肪浸潤使肌肉對其合成蛋白質(zhì)所必需的胰島素的靶向敏感性下降,進(jìn)而直接導(dǎo)致肌肉萎縮;且椎旁肌中的纖維成脂祖細(xì)胞和衛(wèi)星細(xì)胞含量明顯高于肢體肌肉,而纖維成脂祖細(xì)胞是肌肉纖維化和脂肪變性的主要誘導(dǎo)者,故椎旁肌較易出現(xiàn)脂肪變性[15]。基于此,本研究主要針對豎脊肌和多裂肌評估青年CNLBP患者椎旁肌脂肪浸潤程度。

既往研究[16]主要依據(jù)肌肉CT值降低程度或其在MR T1WI/T2WI中的相對信號強(qiáng)度增強(qiáng)情況進(jìn)行半定量分析,以評估脂肪浸潤。能譜CT脂-肌分離技術(shù)可生成特定物質(zhì)的圖像,顯示其在組織中的分布和含量,進(jìn)而定量評估CNLBP患者椎旁肌脂肪浸潤。本研究結(jié)果顯示,與健康受試者相比,青年CNLBP患者L4、L5椎體中份層面多裂肌脂含量明顯升高,與KALICHMAN等[17]的研究結(jié)果相符;組間不同椎體層面豎脊肌脂肪含量均無顯著差異,不同肌肉脂肪含量不同,可能與其解剖構(gòu)成有關(guān)。多裂肌位于棘突與橫突之間的溝槽中,相比其他椎旁肌而言,其橫截面積較大、長度較短,以使其能在較小的活動范圍內(nèi)具有更大的收縮力;多裂肌在功能上分為深層纖維和淺層纖維,深層纖維橫跨2個椎體節(jié)段,具有強(qiáng)直功能,是保持腰椎穩(wěn)定的最重要肌肉[18],淺層纖維橫跨3～5個椎體,從L1～5棘突向外、向下運(yùn)動,防止椎體旋轉(zhuǎn)脫位,階段性地發(fā)揮維持腰椎生理性前凸的作用。

本研究Oswestry腰背問卷調(diào)查結(jié)果顯示,青年CNLBP患者腰部功能存在不同程度減退,且其L4、L5椎體中份層面多裂肌脂肪含量與ODI均呈正相關(guān),支持GOUBERT等[19]關(guān)于疼痛可致多裂肌活動減少、進(jìn)而引發(fā)失用性肌肉萎縮的觀點(diǎn),但目前對于CNLBP患者是否真正存在肌肉失用和身體功能障礙尚缺乏足夠證據(jù)。

本研究的局限性:①僅納入35歲以下青年CNLBP患者,未涉及其他年齡段患者;②手動勾畫ROI可能存在一定測量誤差。

綜上,利用能譜CT脂-肌分離技術(shù)能在微觀水平無創(chuàng)定量青年CNLBP患者椎旁肌脂肪含量;CNLBP椎旁肌脂肪浸潤程度與其腰部功能障礙程度相關(guān)。