慢性腰痛患者下腰椎多裂肌形态与力学特性的超声与MRI联合评估：结构-功能关系研究

这篇研究通过MRI和超声剪切波弹性成像（SWE）技术，首次系统评估了慢性非特异性腰痛（LBP）患者腰椎多裂肌（MF）脂肪浸润（%FSF）与功能指标（厚度比/收缩比、弹性模量）的关联。研究发现L4/L5节段MF脂肪含量与SWE刚度比呈显著正相关（p=0.002），而LBP患者表现出更低的收缩比（p=0.017）和更高的收缩期弹性模量（p=0.03），提示脂肪浸润可能通过改变肌肉力学特性影响功能，为靶向康复策略提供了影像学依据。

　　

引言

慢性腰痛（LBP）作为全球致残首要因素，80%人群终生患病风险与其相关。近年研究聚焦于腰椎多裂肌（Multifidus, MF）——这个维持脊柱稳定的核心肌群，发现其形态学改变（脂肪浸润、萎缩）与功能异常（收缩障碍、延迟激活）可能构成LBP慢性化机制。然而，结构-功能关系仍存争议：既有研究报道MF脂肪含量与肌力负相关，也有学者发现二者无显著关联。这种分歧可能源于测量方法局限（如无法区分深浅肌层）或研究设计差异。

创新性地，本研究联合两种影像技术：磁共振IDEAL水脂分离序列定量MF脂肪分数（%FSF），超声剪切波弹性成像（SWE）动态评估肌肉刚度（kPa）和厚度变化。通过双盲对照设计，旨在揭示MF脂肪浸润是否通过改变被动/主动力学特性影响功能，并比较LBP患者与健康人群的差异。

材料与方法

样本设计：
纳入50名受试者（25例慢性LBP，25例年龄性别匹配对照），LBP组需满足：持续疼痛≥3个月、Oswestry功能障碍指数（ODI）21-60分、无神经根症状或脊柱手术史。通过G*Power计算样本量（效应量1.03，α=0.05，β=0.9），参考既往SWE数据（LBP组10.15±4.21 kPa vs 对照6.84±1.69 kPa）。

影像学协议：

• MRI：3T GE扫描仪获取L4/L5、L5/S1轴位IDEAL序列，Horos软件手动勾画MF感兴趣区（ROI），计算脂肪信号分数（%FSF = [信号_水
  +信号_脂肪
  ]/信号_脂肪
  ×100），ICC信度0.91-0.94。
• 超声：Aixplorer超声仪搭配5MHz凸阵探头，测量静息/收缩期MF厚度比（%厚度比=[厚度_收缩
  -厚度_静息
  ]/厚度_静息
  ×100）及SWE弹性模量，收缩比定义为收缩期/静息期刚度比值。

统计分析：
采用多元线性回归（控制年龄、性别、BMI、体力活动、LBP状态），组间比较使用独立样本t检验，显著性阈值p<0.05。

结果

关键发现：

1. 结构-功能关联：L4/L5节段MF脂肪浸润与SWE收缩比显著正相关（β=0.38, p=0.002），但厚度比无统计学关联。
2. 组间差异：LBP组在L4/L5表现出更低的厚度比（p=0.017）和更高的收缩期弹性模量（p=0.03），提示收缩功能障碍和代偿性刚度增加。
3. 节段特异性：上述关联仅见于L4/L5，L5/S1未达显著，可能与腰椎生物力学负荷差异有关。

讨论

脂肪浸润与功能解耦：
与假设相反，MF脂肪含量与厚度变化无关联，支持Le Cara等学者的阴性结果。潜在原因包括：超声难以区分深浅肌层（深部脂肪更显著）、收缩模式差异（浅层代偿性激活），或测量时机（亚最大收缩可能掩盖缺陷）。

刚度改变的临床意义：
L4/L5脂肪-SWE正关联提示，脂肪和结缔组织增生可能增加被动刚度，而LBP患者收缩比降低反映主动收缩能力下降。这与Murillo等发现一致：LBP患者MF表现出"高静息刚度+低收缩应变"特征，类似"僵化弹簧"力学模型。动物实验进一步证实，脂肪浸润会导致剪切波传播速度增加，与本研究SWE结果吻合。

康复启示：
针对LBP患者的MF功能障碍，需结合：

1. 刚度调控：通过振动疗法或热疗降低纤维化组织刚度；
2. 神经再教育：改善深部MF激活（如生物反馈训练）；
3. 分段强化：重点加强L4/L5节段离心收缩能力。

局限与展望

研究受限于：

• L5/S1解剖变异可能影响测量；
• 未采用DEXA等体成分金标准；
• 样本量对微弱效应检测力不足。
  未来需探索：动态姿势下MF刚度变化、介入性研究验证康复方案，以及高场强MRI区分肌纤维类型。

结论

本研究首次建立L4/L5节段MF脂肪浸润与SWE刚度的定量关联，揭示LBP患者存在特征性"高刚度低收缩"模式。这为开发影像指导的精准康复策略提供了新靶点，强调未来需结合形态-功能多模态评估优化LBP管理。