特发性脊柱侧弯椎旁肌的病理学研究
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作者：王洋 李明
单位：第二军医大学附属长海医院骨科，200433 上海
关键词：
中国矫形外科杂志001123
中图分类号 R681.5 文献标识码 A 文章编号 1005-8478(2000)11-1108-02
特发性脊柱侧弯(IS)是一类严重影响青少年身心健康的疾病。虽然它的病因至今尚不十分明确，但从生物力学及神经生理学观点出发，IS(特发性脊柱侧弯)是躯干姿式反射弧异常所致的畸形，作为此反射弧的效应器——椎旁肌肌力的不平衡起了重要作用，并且随疾病进展呈现出特征性的病理变化。
1 特发性脊柱侧弯椎旁肌光镜及电镜下表现
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在特发性脊柱侧弯矫形术中，常发现侧弯的两侧椎旁肌不同，凸侧椎旁肌较薄，肌纤维较松散，而凹侧椎旁肌较厚、肌肉挛缩而紧张。[1]
在石蜡与半薄切片下，光镜下显示凹侧肌纤维横径增大或粗细不均，排列不整，呈波纹状或扭曲成团。部分区域有结缔组织增生，散在的肌纤维变细、核固缩、横纹不清。油镜下可见肌纤维增多，走行紊乱，肌节间距不一。而凸侧肌纤维横径变小，排列较齐，肌纤维平整，肌节间距较均匀。[2]光镜下椎旁肌还表现出不同程度的变性坏死及增生改变，这种改变在Cobb角大者中明显，凹侧较凸侧明显。[3]
电镜下观察超薄切片，常显示凹侧肌纤维增多，肌丝丰富，密度均匀，肌节间距大小不一，Z带物质增多，粗细不均，线粒体增生肥大，肌质间糖元颗粒减少，伴有纤维母细胞增生，凸侧肌纤维减少，肌节间距变大，线粒体数目减少并有空泡变，甚至线粒体融合消失，而糖元贮备增多。[4]
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以上观察表明，肌力失平衡是特发性脊柱侧弯的重要病因，凹侧肌肉粗大挛缩，线粒体增多增大，糖原利用充分，肌力增强，故凹侧肌肉具有强大牵拉作用，而凸侧肌肉变细，线粒体减少并变性，糖原利用不足，肌力减弱，导致了脊柱直立平衡的失调，形成了脊柱侧弯的病理力学的恶性循环，后期可出现纤维组织增生，破坏肌肉的收缩功能，出现萎缩变性及坏死改变，而使侧变固定化并进一步加重。椎旁肌的上述病理变化同侧弯部位，病程长短及畸形的严重程度密切相关，Cobb角较h椎旁肌的病理变化较轻，提示IS椎旁肌的病变为侧弯的继发改变。[4]
2 特发性脊柱侧弯中肌梭的变化
肌梭是姿式反射中协调肌肉收缩，调节其长度与张力变化的重要结构，IS患者椎旁肌中肌梭密度明显低于正常组，多数肌梭结构正常，部分肌梭出现不同程度的病理改变，如包膜呈不同程度的增厚，直径扩大，梭内肌纤维数增加，梭内肌纤维直径大于梭外肌纤维直径，上述改变在Cobb角较大病人身上较为常见。[5]Ford等也报道IS病人椎旁肌中肌梭密度明显降低。[6]
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3 特发性脊柱侧弯中神经终末支配的观察
椎旁肌标本经神经镀银染色后，发现凸侧椎旁肌中TO型终板较少，而T1型终板较多，凸侧TIR(神经终末支配率)值变大。而凹侧以TO型终板为主。椎旁肌中可出现不同程度的病变终板，凸侧以新生终板为主，而凹侧以退变终板为主。T1型终板的分枝较TO型多，传导效率高，凸凹侧终板类型的差异反映出凸侧椎旁肌神经肌肉接头间传导效率高，适合力量型肌群的需要，这同临床中发现凸侧肌呈现类似失神经支配的表现如隆突较高，肌电活动活跃相一致。[7]凸侧以T1型终板为主及TIR值变大反映出IS病人凸侧椎旁肌处于负荷锻炼的改建过程中。
4 特发性脊柱侧凸病人椎旁肌肌纤维的变化
IS病人两侧椎旁肌在肌型分布，肌横断面积，肌力平衡与肌电活动方面都存在差异。IS病人中几乎都伴有肌纤维类型的变化。正常情况下，骨骼肌纤维分Ⅰ型即慢缩耐疲劳型纤维，其肌丝排列密集，线粒体丰富，有氧代谢活跃，肌肉耐疲劳，ⅡB型纤维即快缩易疲劳型纤维，及处于两者之间的过渡型纤维ⅡC型。正常生理状况下，各型肌纤维呈镶嵌样分布，肌纤维构成比恒定，双侧椎旁肌纤维呈对称性分布，而在IS病人中常发生纤维类型的改变，凸侧Ⅰ型纤维明显多于凹侧，并伴有Ⅰ型肌纤维的群聚，肌萎缩等变化。[8]Monnion[9]等报道凹侧ⅡB、ⅡC纤维的比例>Ⅰ型纤维，ⅡC型纤维的比例增高，表明了凹侧肌纤维类型处于转变之中。其方向为从慢缩耐劳型向快缩易疲劳型转变。椎旁肌骨骼肌类型的转变还随病程长短与畸形的严重程度而加重。Slager[10]等报道，IS病人的两侧ⅡB型纤维比例都高于ⅡA型纤维，Ⅱ型纤维增粗。在IS病人中，肌肉病变更集中于凹侧，随病情不断进展，肌肉的张力也不断减低。而凸侧病变较轻，IS病人椎旁肌的病变可能系脊柱畸形致凹侧肌纤维过度负重所致。并随疾病进展而不断加重。Meier[11]发现未采用支具治疗的病人其肌纤维类型的变化主要发生于顶椎部位，而采用支具治疗后在各个节段均可引发相同的变化，这表明脊柱侧弯并非由于顶椎部肌肉病变造成，肌纤维类型的转变是脊柱侧弯的继发改变。
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5 IS病人椎旁肌中微量元素的变化
脊柱侧弯后椎旁肌在结构与功能上会有许多变化。从而在代谢上产生异常变化，微量元素Zn、Cu、Fe与许多生物酶有关，参与人体代谢。钙在肌肉收缩、舒张中有重要作用，肌质网膜结构中有特殊的钙离子转运蛋白—钙泵。钙离子与肌钙蛋白的结合是肌丝滑动的重要环节，镁离子是钙泵的重要辅因子，铁离子与三羧酸循环中的多种酶有关，在IS病人中，随着侧弯角度的增大，椎旁肌中钙、镁、铁含量增多，而凸侧肌中上述三种元素含量增多更加明显，这与凸侧肌中肌型改变相适应，可以认为是凸侧肌作功负荷增加的后继性结果。[12]
6 IS病人椎旁肌病理变化与临床的意义
椎旁肌做为躯干姿式反射的效应器官，其肌力的失衡是IS发展的重要病因，椎旁肌凸、凹侧的肌纤维在类型构成上存在着较大差异，而且处在不断的转化中，其病理变化的严重程度与Cobb角，与病程长短密切相关。凹侧肌肉具有强大的牵拉作用，使脊柱直立平衡失调，纤维结缔组织增生，使侧弯固定化并加重，而凸侧肌肉萎缩，肌力减弱。纤维组织代偿性增生，造成了侧弯病理力学的恶性循环，这提示我们在脊柱侧弯矫形术中不但要注意骨结构畸形的纠正，也要注意椎旁肌平衡的纠正。为取得较好的矫正效果，应适时提早手术矫正年龄，在椎旁肌病理变化发展到较为严重前行手术治疗。
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作者简介：王洋(1976-)，男，辽宁大连人，医学硕士，研究方向：脊柱外科，电话：(021)25072075
参考文献
[1] Kennelly-KpPattern of asymmetry of paraspinal muscle size in adolescent idiopathic scoliosis examined by real-time ultrasound imaging[J].Spine,1993,18(7):913～7.
[2] 王长纯，张承敏，赵健刚，等，特发性脊柱侧弯肌组织形态学观察及电刺激疗法的应用[J].中国脊柱脊髓杂志，1996，(6):145.
[3] 袁泽农，肖子范，赵安仁，等，青少年特发性脊柱侧弯椎旁肌的病理学研究[J].山东医科大学学报，1996，34(4):360.
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[4] 于晓玲.特发性脊柱侧弯两侧背伸肌光镜电镜观察[J].中国矫形外科杂志，1998，4(5):124～125.
[5] 袁泽农，肖子范，赵安仁，等.青少年特发性脊柱侧弯患者椎旁肌肌梭的研究[J].中华骨科杂志，1995，4(15):198～200.
[6] Ford DM,Bagnall KM,Clements CA,et.Muscle spindles in the paraspinal musclature of patients with adolescent idiopathic scoliosis[J].Spine,1998,13(5):461～5.
[7] 郑斌，周永德，吉士俊，等，青少年脊柱侧弯症椎旁肌神经终末支配的观察[J].中华骨科杂志，1996，16(6):340～343.
[8] Sarnat G.Muscles psthology and hischemistry.Isted Chicago:ASCP.[M].1983.843.
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[9] Mannion F,Meier M,Grob D,et al.Paraspinal muscle fibre type alterations associated with scoliosis[J].Eur-Spine-J,1998,7(4):289～93.
[10] Slager UT,Hsu JD Morphometry and pathology of the paraspinous muscles in idiopathic scoliosis[J]Dev-Med-Child-Neurol,1986,28(6)：749～56.
[11] Marc P.Meier Matthias P.Klein,Denise Krebs,et al.Fiber transformations in multifidus muscle of young pstients with idiopathic scoliosis [J].Spine.1997,22(20):2 357～2 364.
[12] 郑斌，周永德，吉士俊，等，脊柱侧弯患儿椎旁肌六种元素的含量观察[J]，中国医科大学学报，1997(26)：505～507.
收稿：2000-01-01
修回：2000-06-09, http://www.100md.com
单位：第二军医大学附属长海医院骨科，200433 上海
关键词：
中国矫形外科杂志001123
中图分类号 R681.5 文献标识码 A 文章编号 1005-8478(2000)11-1108-02
特发性脊柱侧弯(IS)是一类严重影响青少年身心健康的疾病。虽然它的病因至今尚不十分明确，但从生物力学及神经生理学观点出发，IS(特发性脊柱侧弯)是躯干姿式反射弧异常所致的畸形，作为此反射弧的效应器——椎旁肌肌力的不平衡起了重要作用，并且随疾病进展呈现出特征性的病理变化。
1 特发性脊柱侧弯椎旁肌光镜及电镜下表现
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在特发性脊柱侧弯矫形术中，常发现侧弯的两侧椎旁肌不同，凸侧椎旁肌较薄，肌纤维较松散，而凹侧椎旁肌较厚、肌肉挛缩而紧张。[1]
在石蜡与半薄切片下，光镜下显示凹侧肌纤维横径增大或粗细不均，排列不整，呈波纹状或扭曲成团。部分区域有结缔组织增生，散在的肌纤维变细、核固缩、横纹不清。油镜下可见肌纤维增多，走行紊乱，肌节间距不一。而凸侧肌纤维横径变小，排列较齐，肌纤维平整，肌节间距较均匀。[2]光镜下椎旁肌还表现出不同程度的变性坏死及增生改变，这种改变在Cobb角大者中明显，凹侧较凸侧明显。[3]
电镜下观察超薄切片，常显示凹侧肌纤维增多，肌丝丰富，密度均匀，肌节间距大小不一，Z带物质增多，粗细不均，线粒体增生肥大，肌质间糖元颗粒减少，伴有纤维母细胞增生，凸侧肌纤维减少，肌节间距变大，线粒体数目减少并有空泡变，甚至线粒体融合消失，而糖元贮备增多。[4]
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以上观察表明，肌力失平衡是特发性脊柱侧弯的重要病因，凹侧肌肉粗大挛缩，线粒体增多增大，糖原利用充分，肌力增强，故凹侧肌肉具有强大牵拉作用，而凸侧肌肉变细，线粒体减少并变性，糖原利用不足，肌力减弱，导致了脊柱直立平衡的失调，形成了脊柱侧弯的病理力学的恶性循环，后期可出现纤维组织增生，破坏肌肉的收缩功能，出现萎缩变性及坏死改变，而使侧变固定化并进一步加重。椎旁肌的上述病理变化同侧弯部位，病程长短及畸形的严重程度密切相关，Cobb角较h椎旁肌的病理变化较轻，提示IS椎旁肌的病变为侧弯的继发改变。[4]
2 特发性脊柱侧弯中肌梭的变化
肌梭是姿式反射中协调肌肉收缩，调节其长度与张力变化的重要结构，IS患者椎旁肌中肌梭密度明显低于正常组，多数肌梭结构正常，部分肌梭出现不同程度的病理改变，如包膜呈不同程度的增厚，直径扩大，梭内肌纤维数增加，梭内肌纤维直径大于梭外肌纤维直径，上述改变在Cobb角较大病人身上较为常见。[5]Ford等也报道IS病人椎旁肌中肌梭密度明显降低。[6]
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3 特发性脊柱侧弯中神经终末支配的观察
椎旁肌标本经神经镀银染色后，发现凸侧椎旁肌中TO型终板较少，而T1型终板较多，凸侧TIR(神经终末支配率)值变大。而凹侧以TO型终板为主。椎旁肌中可出现不同程度的病变终板，凸侧以新生终板为主，而凹侧以退变终板为主。T1型终板的分枝较TO型多，传导效率高，凸凹侧终板类型的差异反映出凸侧椎旁肌神经肌肉接头间传导效率高，适合力量型肌群的需要，这同临床中发现凸侧肌呈现类似失神经支配的表现如隆突较高，肌电活动活跃相一致。[7]凸侧以T1型终板为主及TIR值变大反映出IS病人凸侧椎旁肌处于负荷锻炼的改建过程中。
4 特发性脊柱侧凸病人椎旁肌肌纤维的变化
IS病人两侧椎旁肌在肌型分布，肌横断面积，肌力平衡与肌电活动方面都存在差异。IS病人中几乎都伴有肌纤维类型的变化。正常情况下，骨骼肌纤维分Ⅰ型即慢缩耐疲劳型纤维，其肌丝排列密集，线粒体丰富，有氧代谢活跃，肌肉耐疲劳，ⅡB型纤维即快缩易疲劳型纤维，及处于两者之间的过渡型纤维ⅡC型。正常生理状况下，各型肌纤维呈镶嵌样分布，肌纤维构成比恒定，双侧椎旁肌纤维呈对称性分布，而在IS病人中常发生纤维类型的改变，凸侧Ⅰ型纤维明显多于凹侧，并伴有Ⅰ型肌纤维的群聚，肌萎缩等变化。[8]Monnion[9]等报道凹侧ⅡB、ⅡC纤维的比例>Ⅰ型纤维，ⅡC型纤维的比例增高，表明了凹侧肌纤维类型处于转变之中。其方向为从慢缩耐劳型向快缩易疲劳型转变。椎旁肌骨骼肌类型的转变还随病程长短与畸形的严重程度而加重。Slager[10]等报道，IS病人的两侧ⅡB型纤维比例都高于ⅡA型纤维，Ⅱ型纤维增粗。在IS病人中，肌肉病变更集中于凹侧，随病情不断进展，肌肉的张力也不断减低。而凸侧病变较轻，IS病人椎旁肌的病变可能系脊柱畸形致凹侧肌纤维过度负重所致。并随疾病进展而不断加重。Meier[11]发现未采用支具治疗的病人其肌纤维类型的变化主要发生于顶椎部位，而采用支具治疗后在各个节段均可引发相同的变化，这表明脊柱侧弯并非由于顶椎部肌肉病变造成，肌纤维类型的转变是脊柱侧弯的继发改变。
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5 IS病人椎旁肌中微量元素的变化
脊柱侧弯后椎旁肌在结构与功能上会有许多变化。从而在代谢上产生异常变化，微量元素Zn、Cu、Fe与许多生物酶有关，参与人体代谢。钙在肌肉收缩、舒张中有重要作用，肌质网膜结构中有特殊的钙离子转运蛋白—钙泵。钙离子与肌钙蛋白的结合是肌丝滑动的重要环节，镁离子是钙泵的重要辅因子，铁离子与三羧酸循环中的多种酶有关，在IS病人中，随着侧弯角度的增大，椎旁肌中钙、镁、铁含量增多，而凸侧肌中上述三种元素含量增多更加明显，这与凸侧肌中肌型改变相适应，可以认为是凸侧肌作功负荷增加的后继性结果。[12]
6 IS病人椎旁肌病理变化与临床的意义
椎旁肌做为躯干姿式反射的效应器官，其肌力的失衡是IS发展的重要病因，椎旁肌凸、凹侧的肌纤维在类型构成上存在着较大差异，而且处在不断的转化中，其病理变化的严重程度与Cobb角，与病程长短密切相关。凹侧肌肉具有强大的牵拉作用，使脊柱直立平衡失调，纤维结缔组织增生，使侧弯固定化并加重，而凸侧肌肉萎缩，肌力减弱。纤维组织代偿性增生，造成了侧弯病理力学的恶性循环，这提示我们在脊柱侧弯矫形术中不但要注意骨结构畸形的纠正，也要注意椎旁肌平衡的纠正。为取得较好的矫正效果，应适时提早手术矫正年龄，在椎旁肌病理变化发展到较为严重前行手术治疗。
, 百拇医药
作者简介：王洋(1976-)，男，辽宁大连人，医学硕士，研究方向：脊柱外科，电话：(021)25072075
参考文献
[1] Kennelly-KpPattern of asymmetry of paraspinal muscle size in adolescent idiopathic scoliosis examined by real-time ultrasound imaging[J].Spine,1993,18(7):913～7.
[2] 王长纯，张承敏，赵健刚，等，特发性脊柱侧弯肌组织形态学观察及电刺激疗法的应用[J].中国脊柱脊髓杂志，1996，(6):145.
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[4] 于晓玲.特发性脊柱侧弯两侧背伸肌光镜电镜观察[J].中国矫形外科杂志，1998，4(5):124～125.
[5] 袁泽农，肖子范，赵安仁，等.青少年特发性脊柱侧弯患者椎旁肌肌梭的研究[J].中华骨科杂志，1995，4(15):198～200.
[6] Ford DM,Bagnall KM,Clements CA,et.Muscle spindles in the paraspinal musclature of patients with adolescent idiopathic scoliosis[J].Spine,1998,13(5):461～5.
[7] 郑斌，周永德，吉士俊，等，青少年脊柱侧弯症椎旁肌神经终末支配的观察[J].中华骨科杂志，1996，16(6):340～343.
[8] Sarnat G.Muscles psthology and hischemistry.Isted Chicago:ASCP.[M].1983.843.
, http://www.100md.com
[9] Mannion F,Meier M,Grob D,et al.Paraspinal muscle fibre type alterations associated with scoliosis[J].Eur-Spine-J,1998,7(4):289～93.
[10] Slager UT,Hsu JD Morphometry and pathology of the paraspinous muscles in idiopathic scoliosis[J]Dev-Med-Child-Neurol,1986,28(6)：749～56.
[11] Marc P.Meier Matthias P.Klein,Denise Krebs,et al.Fiber transformations in multifidus muscle of young pstients with idiopathic scoliosis [J].Spine.1997,22(20):2 357～2 364.
[12] 郑斌，周永德，吉士俊，等，脊柱侧弯患儿椎旁肌六种元素的含量观察[J]，中国医科大学学报，1997(26)：505～507.
收稿：2000-01-01
修回：2000-06-09, http://www.100md.com