脊柱非骨性结构影像学检查的再解读
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目前，临床上脊柱外科影像学检查多聚焦于骨性结构、椎间组织及韧带结缔组织等。尽管这些结构的变化能够直观地反应脊柱疾病类型和位置，但作为脊柱重要组成部分，脊柱周围肌肉、脂肪在脊柱疾病诊治过程中，同样扮演着重要的角色。因此，评估椎旁肌退变程度，对于脊柱疾病的诊治具有重要意义。
评估椎旁肌退变情况主要依靠CT、MRI、肌骨超声等影像学检查，主要表现为：椎旁肌横截面积（cross-sectional area of paraspinal muscles，CSA）减小，肌肉密度下降及脂肪浸润率（fat infiltration，FI）的增加[ 1 ]。除外肌肉内脂肪组织改变，既往学者对皮下脂肪分布与椎管内脂肪分布情况的不断认识，也开拓了脊柱疾病诊断及预后评估的边界[ 2 , 3 ]。近年来，步态分析、躯干外像摄影等研究在国内外颇受关注，无论是在脊柱疾病诊断、预后判断还是手术规划方面，都已被证实具有重要的意义[ 4 , 5 ]。其中，衍生的诸多辅助检查标志及参数都具有良好的可重复性，三维步态分析可通过观察患者异常步态特征，整合信息得到时间空间参数，有效扩展了脊柱疾病辅助检查的范围，在脊柱疾病的鉴别诊断、术后神经功能状况的评价等方面都有一定的临床应用价值[ 4 ]。而基于外像摄影的姿势测量通过观察躯体形态或体表标志，可反应和评估脊柱曲度及肌肉状态，尤其对于青少年特发性脊柱侧凸群体，该检查方式可有效避免频繁辐射对身体的危害[ 5 , 6 ]。因此，这些发现不仅为脊柱外科的临床研究提供了理论基础，还为疾病诊疗开辟了新空间。
一、检索策略
本文以"paraspinal muscle" or "sarcopenia" or "adipose tissue" or "fatinfiltration" or "fat deposition" or "spinal epidural lipomatosis" or "gait analysis" or "postural assessment" or "postural measurement"为英文关键词，与"spine"组合，在PubMed和Web of Science数据库进行检索；以"椎旁肌" or "肌少症" or "脂肪浸润" or "脂肪厚度" or "步态分析" or "姿势测量"为中文关键词，与"脊柱"的组合，在中国知网和万方数据库进行中文检索。设定检索时间为1900年1月至2021年9月，重点为近5年文献。
文献纳入标准：①文献类型为临床研究、meta分析以及系统性综述；②非骨性结构影像学检查类似研究；③针对脊柱疾病的研究。排除标准：①内容重复的文献；②无法获取全文或仅有摘要的文献；③研究质量较低、循证医学证据不足的文献；④研究对象为非脊柱疾病的文献。
共检索到文献2 553篇，通过EndNote查重软件排除重复文献916篇，浏览题目及摘要后排除文献1 204篇，并依据上述纳入和排除标准排除223篇，继续浏览全文后排除文献166篇，最终纳入44篇，中文文献7篇、英文文献37篇（ 图1 ）。
二、椎旁肌群相关的脊柱影像学检查
椎旁肌群在躯干姿势的塑造、肢体运动以及脊柱稳定性的维持等方面具有重要的解剖学意义。其中，最长肌位于浅层，收缩时使脊柱后伸及侧屈；而位于深层的半棘肌、多裂肌和回旋肌在脊柱稳定性的维持及椎体精细运动的调节方面扮演重要角色。诸多脊柱原发病可诱发椎旁肌群内各组分的萎缩及纤维化等病理改变[ 1 , 7 , 8 ]。而作为脊柱运动的启动者和躯干姿势反射的效应器，椎旁肌群的结构和功能异常又会使脊柱的运动功能障碍加剧。随着脊柱外科辅助检查技术的发展与功能细化，椎旁肌群容量、形态等特征作为脊柱疾病的潜在诊断和预后评估指标越来越受到关注[ 1 , 9 ]。相比于电生理检查和肌肉活检，基于MRI、CT扫描及肌骨超声等手段的肌肉形态学检查则更为直观和无创，不仅可准确测量和评估椎旁肌群的变化情况，具有良好的可重复性，更对肌少症等原发性肌肉疾患的诊疗具有重要的提示作用[ 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 ]。
（一）椎旁肌群与腰背痛
腰背痛是脊柱疾病最常见症状，全球约80%的成年人都曾在不同的年龄阶段经历过腰痛困扰。尽管如此，腰背痛的初步诊断却只能主要依赖于患者主诉。这一方面归因于腰背痛患者通常缺乏阳性体征，另一方面由于聚焦于骨骼与神经结构的影像学检查通常缺乏典型改变。这不仅影响了腰背痛诊断的准确性和及时性，更制约了后续的临床治疗。近年来，越来越多的研究关注到椎旁肌群萎缩与腰背痛之间的相互联系。目前，对椎旁肌群的萎缩界定主要依靠影像学检查或肌骨超声来完成，主要特征性变化包含肌肉容量降低、脂肪浸润增加等[ 1 ]。
椎旁肌群横截面积（CSA）能够精确反应肌群内各组分肌容量和形态变化，是评价椎旁肌群萎缩情况的重要参数之一。近年来Wan等[ 1 ]回顾性分析178例单侧腰痛患者MRI资料，发现与健康成人相比，慢性下腰痛患者的多裂肌CSA减小约10%。对于单侧非特异性下腰痛患者，疼痛侧多裂肌CSA也显著低于健侧，与腰痛患者出现的多裂肌萎缩相比，其他椎旁肌群组分的CSA则通常无显著变化。上述说明多裂肌CSA的降低有望作为慢性腰背痛诊断的客观依据。尽管如此，椎旁肌群CSA对腰背痛的诊断价值目前仍然有争议。这主要由于椎旁肌群萎缩与腰痛的相关性受多种因素影响，患者年龄、姿势及体位变化都可能影响CSA测量结果，且椎旁肌水肿在术后10个月后才会完全消退，基于MRI脂肪抑制技术并不能消除此期间肌肉CSA以及肌肉萎缩程度的观察及测量所产生的偏倚[ 14 ]。终板炎及其相关的Modic改变亦是慢性腰痛的常见病理因素[ 15 ]。Ibrahim等[ 16 ]回顾性分析61例Modic改变患者和80例无Modic改变者资料，通过MRI评估发现ModicⅠ型和混合Ⅰ、Ⅱ型改变者椎旁肌群萎缩及脂肪浸润的现象显著高于健康人群，ModicⅠ型和混合Ⅰ、Ⅱ型改变可能与患者腰椎旁肌肉退变现象相关。
腰背痛与椎旁肌群萎缩变性的确切联系尚未明确，研究发现腰痛症状的发生、发展与肌肉的废用状态和失神经有关，二者互为因果，彼此加重，形成恶性循环。Yoshihara等[ 17 ]分析29例腰痛患者的多裂肌活检结果，发现神经根存在压迫侧的多裂肌萎缩程度明显重于对侧，且萎缩情况与病程长短及腰椎病变程度呈正相关。椎旁肌群作为维持脊柱稳定的重要动力系统，主要体现于多裂肌，而腰大肌作为腰椎稳定装置仍存在争议。Barker等[ 18 ]通过MRI对比50例腰痛患者的有症状侧和无症状侧腰大肌CSA变化，发现神经根存在压迫侧腰大肌萎缩程度明显重于对侧，且萎缩情况与病程长短及腰椎病变程度呈正相关。既往研究主要集中于多裂肌及最长肌等后方肌群，而对于腰大肌等位于前方的肌肉相关研究较少，这影响肌肉功能评估的完整性。随着研究深入，椎旁肌群萎缩变性与腰背痛的相关性将进一步被揭示，进而为腰背痛症状的临床诊断和预后判断提供可靠依据。
（二）椎旁肌群与腰椎退变
（三）椎旁肌群与颈椎疾患
（四）肌少症与颈腰椎疾患
三、脂肪相关的脊柱影像学检查
（一）腰椎皮下脂肪
（二）椎管内脂肪
硬膜外脂肪增多症（spinal epidural lipomatosis，SEL）是因椎管内硬膜外间隙脂肪过度沉积，导致脊髓或神经根压迫所产生一系列神经症状的一种罕见疾病。该病的诊断主要依靠CT、MR检查，但在影像学检查中无绝对明确的硬膜外脂肪的厚度标准。1975年Lee等[ 33 ]首次报告该病，并提出当硬膜外脂肪层厚度>7 mm时，可以明确诊断。但近年来葛宇曦等[ 3 ]对263例正常成人及15例SEL患者进行回顾性研究发现在L3，4水平椎管硬膜外背侧脂肪厚度>10.15 mm时，对诊断该病具有较高的灵敏度及特异性。此外，Sugaya等[ 34 ]回顾性分析了5例SEL患者的MRI特征发现，当硬膜外脂肪增多时，硬膜囊会被压迫，并出现"Y"字征。虽然MRI能够清晰地观察到硬膜外脂肪组织的形态和位置，但由于大部分医生关注点仍是骨性结构所导致的神经压迫，这使得对SEL的误诊、漏诊时有发生。此外，也由于患者病史较长，而且椎管内致压物为成熟脂肪组织、基本无恶变倾向等客观原因，经常使得医生无法充分地评估SEL患者的病情进展与神经功能预后。因此，临床中发现此类人群出现顽固腰背痛或神经症状时，需要考虑到SEL的可能，并根据MRI加以鉴别。
（三）椎旁肌群脂肪浸润
椎旁肌群脂肪浸润（FI）是椎旁肌群退变的重要征象之一，其本质是脂肪或非收缩性结缔组织对肌肉纤维的替代。在椎旁肌群发生脂肪浸润退变的早期，尽管椎旁肌各组分已出现脂肪替代现象，但由于脂肪的占位效应，椎旁肌群CSA此阶段通常不会有明显变化。脂肪浸润能够敏感地反应出腰椎及椎旁肌退变的情况[ 35 , 36 ]。Andrew等[ 35 ]对72例进行前瞻性研究，通过测量椎旁肌FI后发现多裂肌的脂肪浸润现象比椎旁肌群其他组分更为常见（ 图3 ）。当多裂肌的脂肪浸润比例>50%时，发生腰痛及腰椎活动障碍的风险显著升高。同时，其还发现严重的多裂肌脂肪浸润现象与腰椎Ⅱ型modic变性及椎间隙高度丢失等情况有极大的相关性。此外，Mu等[ 36 ]比较了30例单节段退行性腰椎管狭窄和30例退行性腰椎滑脱患者中不同肌群的脂肪浸润率，发现前者的竖脊肌脂肪浸润率较高，而后者多裂肌的脂肪浸润更显著，可见脂肪浸润的增加与腰椎病变的联系密切，但二者的因果关系仍需细胞生物学及病理学等方法进一步证实。
Zhao等[ 37 ]通过磁共振化学位移抑脂成像和定量CT对88例受试者的椎旁肌脂肪组分密度及骨密度进行分析后发现，骨密度降低者的椎旁肌脂肪组分密度显著升高，这提示腰椎脂肪浸润现象与骨密度呈负相关。可见，增加的椎旁肌脂肪浸润不仅可作为识别低骨密度患者的影像学标志，还有望成为预测骨松性骨折风险的重要征象。
此外，椎旁肌脂肪浸润现象与手术效果也具有相关性。Hui等[ 38 ]通过对221例腰椎融合患者椎旁肌群测量发现，术后有顽固性腰背痛患者的椎旁肌脂肪浸润程度显著高于对照组，了解多裂肌脂肪浸润的严重程度有助于预测腰椎融合手术预后情况。可见，脂肪浸润对融合术后医源性腰痛亦具有提示作用。因此，椎旁肌上述的多种病理表现在脊柱疾病中的作用显而易见，而影像学特征是表述其病理表现的重要辅助工具，具体相关影像学特征详见 表1 。
四、脊柱相关的三维步态分析
三维步态分析的内容主要包括步态特征、步态参数测量以及异常步态的机制分析等。从脊髓功能的角度，行走过程是深浅感觉、平衡觉和运动传导通路等一系列神经信号与运动系统共同协作的结果。可见，在整个步行过程中，上述任何环节出现问题均会导致不同程度的步态异常。对步态异常状态的准确判断与分析将传统针对神经及肌肉骨骼系统的影像学检查提升至三维视角，其不仅利于发现神经功能异常，还有助于对脊柱手术的术后疗效进行综合评判[ 4 , 40 , 41 ]。目前，步态分析系统主要依靠光电传感器采集运动信息，再将这些运动信息进行重编程处理，从而获得运动过程中的步态相关时间空间参数[ 4 ]。
非特异性腰痛是常见的腰背痛类型，研究发现腰痛患者的步速、步幅以及髋关节活动度等运动参数都明显低于健康成年人，且竖脊肌与腹直肌是转化为步态的活动和维持方面的优势肌群，以避免诱发疼痛[ 42 ]。由于缺乏典型的影像学特征，非特异性腰痛的诊断主要依赖于患者主观感受，三维步态分析所提供的客观运动参数将无疑有助于本症的诊疗与康复指导。步态分析对椎管狭窄症引起的间歇性跛行的诊断有重要的参考价值。由于神经压迫后出现的疼痛及肌力降低，腰椎管狭窄症患者的步幅变短且速度较慢，此步态有助于患者步行过程中保持稳定性[ 4 ]。在此基础上，Perring等[ 4 ]通过评估15例腰椎椎管狭窄症患者的30米长直线步行试验，将步态参数拓展定义为腰椎管狭窄症严重程度的客观评分标准，并通过量化分析的方式为临床治疗提供指导。
青少年特发脊柱侧凸患者所存在的多平面畸形与骨盆活动度与下肢支撑相的平衡能力降低相关，进而造成氧耗、能耗的增加进而引起步长变短、频率减慢。同时，长期的脊柱失平衡以及步态异常与脊柱侧凸进展密切相关[ 43 ]。此外，根据步态分析制定和优化手术方案，在手术疗效和再手术率的降低方面，均有明显优势[ 43 ]。尽管如此，由于青少年特发脊柱侧凸本身的复杂性，需要更为个性化的步态分析方案和高级别的循证医学研究来指导临床治疗。
对于以上运动神经元症状为主的脊髓型颈椎病及颈椎管狭窄症而言，由于双下肢的本体感觉减退和肌力的降低，下肢主要大关节，如髋、膝、踝关节的伸展幅度明显减小，使其步长、步频等步态参数发生降低。此外，Haddas等[ 40 ]通过前瞻性对照研究对28例脊髓型颈椎病患者及30名健康对照组进行外像摄影下的临床步态分析，发现脊髓型颈椎病的特征性步态变化趋势缘于协调性较差，患者每迈一步较正常者需要更长的时间，并需增加步长以实现平衡。亦有研究表明脊髓型颈椎病术后步行速度、步长和膝关节活动度有所改善[ 41 ]。可见，三维步态分析对颈腰椎病的诊断、术后神经能状况的评价等方面均有重要意义，有一定的临床应用价值。
三维步态分析通过对步行过程中的参数进行定性和定量分析，有效地扩展了脊柱外科辅助检查的应用边界。不仅为脊柱疾病的诊断和鉴别诊断提供了可靠手段，而且为治疗方案的制订及疗效的评估提供重要参考。
五、脊柱相关的外像摄影与姿势测量
近年来，基于外像摄影的姿势测量（photographic postural measurement）逐渐受到关注。不同于传统基于骨性结构的影像学检查，外像摄影通过观察脊柱外形或体表标志，间接反应和评估脊柱状态及相关的病变情况[ 5 , 44 ]。Knott等[ 5 ]对193例脊柱侧凸患者行站立位X线片和ST扫描（DIERS Formetric，Diers Medical Systems，Chicago，IL），随后通过测量和比较发现，体表摄影对侧凸患者的胸弯和腰弯有很高的还原度，可以用来衡量主弯Cobb角情况，并且有很高的可重复性。因此，尽管体表摄影的观察并非骨性结构，但其对脊柱侧凸的筛选和评估测量有积极的意义。此外，对于脊柱畸形术后患者而言，体表摄影基本能满足术后早期复查要求。通过测量带有关键标记点的侧位体表照片，能够准确地获取脊柱矢状位平衡的状态及相关参数[ 44 ]。Yim等[ 6 ]选取20例受试者，通过脊柱外像摄影测量坐姿时的脊柱曲率和肌肉活动，发现颈部椎旁肌群的自发收缩强度（maximal voluntary contractions，MVC）受坐姿影响，并且其与脊柱慢性疼痛有关。当受试者取前倾、中立和后倾三种坡度的坐姿时，椎旁肌群MVC分别是2.67%、5.54%和6.77%。这也提示前倾的坐姿对于维持脊柱中立位、减轻椎旁肌群负荷有积极意义。
作为一种无放射性的检查方式，基于外像的摄影测量分析技术可较准确地为临床诊疗提供参考。由于测量方法简便，不需复杂的检查设备和显影仪器，使得该方法特别适合在学校及部队等需要大范围群体筛查的应用场景内广泛开展。尤其是对于需要频繁进行放射线检查的AIS青少年，外像测量有望提供更为无创而且可靠的替代方法。
脊柱非骨性结构病变的有效解读不仅有效地覆盖了影像学检查判读的传统"盲区"，更为脊柱外科医生提供了更为全面的临床视野。椎旁肌肉、脂肪与脊柱的骨性结构共同维持脊柱的运动功能，这些结构的协同联动在行走步态和躯干姿势的维持方面扮演重要的角色。目前，越来越多的研究着眼于挖掘这些非骨性结构的变化与脊柱疾病发生、发展的相关性，本文回顾以往文献，总结这些变化在临床中的应用价值。明确脊柱非骨性结构的变化特征不仅为脊柱疾病的临床诊断提供有价值的参考信息，更可以为治疗方案制定和预后评估提供依据。尽管如此，部分相关研究仍为低证据等级，其临床价值仍需要高等级的临床研究的进一步证实。
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