基于CT图像半自动化三维重建探索颈椎屈伸肌群与颈椎前凸角度的关联性研究

本研究针对颈椎退行性疾病中椎旁肌退化与颈椎矢状面平衡的关系，通过3DSlicer软件半自动化三维重建技术定量分析CSM患者屈伸肌群的肌肉体积(MV)、有效肌肉体积(EMV)及脂肪浸润率(FIR)，首次揭示C3-6节段屈伸肌体积比(MVR/EMVR)与颈椎侧位Cobb角呈显著负相关，为临床评估颈椎矢状面失衡提供了新的肌肉动力学依据。

　　

颈椎退行性病变已成为困扰现代人群的重要健康问题，其中颈椎脊髓病(CSM)因其高致残率备受关注。传统研究多聚焦于骨骼结构异常，却忽视了椎旁肌(PSM)这一动态稳定系统的作用。颈椎前凸角度作为评估矢状面平衡的核心参数，其异常改变往往预示着疾病进展，但肌肉功能失衡如何影响这一生物力学指标仍是未解之谜。

天津医科大学总医院的研究团队在《BMC Musculoskeletal Disorders》发表创新性研究，首次将半自动化三维重建技术应用于CSM患者椎旁肌分析。通过3DSlicer软件对2022-2023年55例手术患者的CT影像进行分层描记，结合化学位移编码插件精准区分肌肉组织(-29至150HU灰度值)，计算各节段屈伸肌群的MV、EMV及FIR。研究创新性地引入深部屈伸肌体积比(MVRD/EMVRD)等动态平衡指标，并关联分析患者侧位、屈伸位X线测量的C2-7 Cobb角。

关键技术包括：1) 多层螺旋CT(0.625mm层厚)采集影像数据；2) 3DSlicer软件半自动ROI描记结合逻辑运算三维重建；3) BMI标准化处理肌肉参数；4) 双盲法测量颈椎Cobb角。

方法学创新

研究突破传统二维测量的局限，通过三维体积分析揭示C4节段肌群比例变化最显著。深部肌群(头长肌、颈长肌vs多裂肌、半棘肌)的重建精度达±0.2mm³，为肌肉功能评估建立新标准。

关键发现

1. 组间差异：Cobb>0°与Cobb<0°组在C3-6节段的MVRD、EMVRD存在显著差异(P<0.05)，其中C4节段差异最显著(P<0.01)

2. 动态关联：侧位Cobb角与整体MVR呈负相关(r=-0.404)，而屈曲位Cobb角与深部屈肌体积比负相关更强(r=-0.474)

3. 节段特异性：C4节段FIRRD(脂肪浸润率差异)达12.7%，显著高于其他节段(P<0.01)

临床启示

该研究建立椎旁肌退化与颈椎曲度的定量关系模型，揭示肌群比例失衡(特别是C4节段)是矢状面失衡的重要诱因。深部伸肌功能减退对后伸活动影响更显著(r=-0.392)，为术后康复训练提供精准靶点。研究提出的半自动测量方案使临床肌肉评估效率提升60%，有望成为CSM早期筛查的新工具。

讨论

尽管存在单中心回顾性研究的局限性，但该成果为理解颈椎退行性变的"肌肉-骨骼"交互机制开辟新视角。未来可通过扩大样本纳入肌电图数据，进一步验证MVRD<0.3作为预测曲度恶化的临界值。研究强调临床应关注C4节段肌群比例监测，这对预防CSM进展和个性化康复方案制定具有重要指导价值。