引用本文： 周睿, 王一, 戴國鋼. 青少年腰椎間盤突出癥中終板形態的MRI觀察. 華西醫學, 2016, 31(9): 1561-1564. doi: 10.7507/1002-0179.201600425 復制
當前社會生活方式和工作方式與以前相比發生了巨大轉變，青少年腰椎間盤突出癥已經成為臨床常見病，文獻報道其發病率為0.4% ～ 3.8%[1]，其發病機制、臨床表現與成人有明顯區別，一般的臨床檢查和普通X線片不易確診，治療方法的選擇以及發病機制尚存在爭議[2-5]。椎間盤在脊柱承載系統中擔任著重要角色，而終板在維持椎間盤生物力學傳導、緩沖應力重新分布及椎間盤營養、代謝過程中發揮著重要作用[6]。本研究通過對青少年腰椎間盤突出癥患者下腰段終板形態、分布規律、Modic改變以及椎間盤退變指數的觀察，尋找與腰椎退行性改變的關系，并探討其臨床意義。
1 資料與方法
1.1 一般資料
回顧性分析2011年1月－2015年4月間我科收治的青少年腰椎間盤突出癥患者。納入標準：① 年齡10 ～ 24歲；② 符合腰椎間盤突出癥的診斷標準[7]；③ 患者本人簽署或由其直系親屬代簽知情同意書。排除標準：① 多發性腰椎間盤退變、發育性椎管狹窄、感染、骨折、骨質疏松、真性滑脫、嚴重側彎、腰椎手術史及過度肥胖者；② 意識不清，簡易智能狀態檢查量表[8]評價提示癡呆，合并精神障礙等疾患，不能配合檢查及治療的患者；③ 合并有癌癥或心、肝、腎、造血系統等嚴重原發疾病者；④ 妊娠或哺乳期婦女；⑤ 不能完成基本檢查，依從性可能不好者（即不能堅持完成基本3項檢查者）。共納入31例患者，其中男18例，女13例；年齡16 ～ 21歲，平均19.4歲；病程1 d ～ 3年。觀察患者下腰段（腰3/4、腰4/5、腰5/骶1）3個節段椎間盤的終板形態，共計93個椎間盤及相應節段的93對終板。
1.2 檢查方法
MRI掃描應用德國西門子0.35 T MRI機。選用脊柱線圈，患者仰臥，腿伸直位。腰3水平位于線圈中心。掃描序列包括：矢狀面自旋回波（SE） T1加權像（T1WI），重復時間（TR）535 ms，回波時間（TE）15 ms；矢狀面SE T2加權像（T2WI），TR 4 500 ms，TE 128 ms；短時反轉恢復序列，TR 6 300 ms，TE 15 ms，反轉時間160 ms；視野300 mm×250 mm，層厚3.5 mm，層間距0.35 mm；軸位SE T2WI，TR 4 500 ms，TE 101 ms。
1.3 影像學分析
椎間盤退變程度按Pfirrmann分級標準[9]判定并給予評分，Ⅰ級為1分，Ⅱ級為2分，Ⅲ級為3分，Ⅳ級為4分，Ⅴ級為5分。終板形態按Pappou等[10]的方法，將終板形態分為凹面形、平坦形、不規則形，即在MRI T1WI正中矢狀位沿終板前后緣劃一直線，如果終板邊緣與直線重合，則為平坦型；終板曲線不光滑，有突起或贅生物超出直線為不規則型；終板曲線光滑并與直線之間出現半月形椎間盤影像則歸為凹面型（圖 1）。同一個節段椎間盤上下兩個終板出現兩種形態時按就重原則將該節段終板形態歸為較重的一型。例如上位終板是凹面形，下位是平坦形或不規則形，則將該節段終板形態歸為平坦型或不規則型；若上位終板為平坦型，下位為不規則型，則該節段終板形態歸為不規則型。
圖1
終板形態
圖中的紅線為終板前后緣的連線 a. 凹面形 b. 平坦形 c. 不規則形
按Modic改變分級標準[11]判定各節段終板有、無Modic改變。在退變的腰椎間盤終板及終板下骨質MRI信號改變的類型、分型標準及組織學變化，并將其命名為Modic改變。
1.4 圖像分析
所有MRI圖像由3名有經驗的放射科醫師閱片。對椎間盤結構參數（腰椎終板形態、Modic改變以及椎間盤退變指數）進行判定，意見不一致時，以其中2名以上醫師判定結果為準。均選取腰椎矢狀面正中的圖像作為判讀圖像，椎間盤突出程度按3名醫師測量平均值判定。為了估計檢測者的主觀誤差，對其中30例樣本在初次測量1周后由另一放射科醫師再次進行測量。
1.5 統計學方法
所有結果采用SPSS 17.0軟件進行統計分析。終板形態與椎間盤退變程度的關系作秩和檢驗；終板形態與Modic改變、椎間盤突出情況之間關系作 χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 不同節段終板分型情況
共31例患者93個腰椎節段，3種形態終板中凹面型終板最多，且主要分布于腰3/4和腰4/5節段；平坦型終板最少，在3個節段分布比較均勻。不規則型終板從腰3/4到腰5/骶1逐漸增多。見表 1。
表1
31 例患者不同節段終板分型情況（對）
2.2 椎間盤退變Pfirrmann分級情況
不規則型、平坦型、凹面型終板對應椎間盤退變程度逐漸加重（P＜0.05），說明不規則型終板對應椎間盤退變程度最高。各形態終板與對應椎間盤退變程度關系見表 2。
表2
1例患者椎間盤退變Pfirrmann分級情況
2.3 終板分型與椎間盤突出及Modic改變的關系
將93對終板按椎間盤是否突出分為有椎間盤突出節段組和無椎間盤突出節段組。有椎間盤突出節段組的終板形態分布以不規則型、凹面型終板占多數，無椎間盤突出組節段組的終板形態以分布凹面型占多數，見表 3。93對終板中伴有27個節段（29.0%）伴有Modic改變，伴有Modic改變節段的終板形態以不規則型為主，且有統計學意義（P＜0.05），而凹面型與平坦型之間差異無統計學意義（P＞0.05）。無椎間盤突出組節段中伴有Modic改變的終板形態三者均有，無統計學意義（P＞0.05）。
表3
31 例患者終板分型與椎間盤突出及Modic 改變的關系（對）
3 討論
3.1 青少年腰椎退行性疾病病因的探討
安勝軍等[2]認為青少年腰椎間盤纖維環尚未開始退變，反復外傷是造成青少年腰椎盤突出癥的主要原因，Baba等[12]調查的29例患者中25例與運動損傷有關，占86.2%。趙偉兒等[3]調查了25例青少年椎間盤突出癥患者，其中19例有明顯外傷史，占76.0%。說明在受頻繁、異常擠壓時，軟骨終板易破裂、變性而形成終板骨壞死[13]，隨后軟骨終板下的壞死骨組織被纖維組織和纖維軟骨所替代。
DeOrio等[14]認為青少年腰椎盤突出癥的與脊柱的某些先天性發育異常有關。可因軟骨板發育異常，即使輕微的暴力，也可發生髓核突出。正常人群中，軟骨板發育異常的發生率為15%，而在青少年中，其發生率可達30%～70%[15]。趙偉兒等[3]從組織學上找到了終板發育異常可能是青少年腰椎盤突出癥發病原因的證據，其發現在青少年椎間盤突出癥患者的椎間盤組織學觀察中可找到脊索細胞或脊索樣細胞，從而提出脊索細胞性髓核向纖維軟骨性髓核衍變過程中發生障礙導致的終板發育異常，導致可能誘發青少年腰椎間盤突出癥。
也有學者認為椎間盤退變性疾病由于椎間盤退變后異常的應力負荷[11]、腰椎不穩定[16]、釋放炎癥因子等[17]導致椎體微小骨折、影響骨髓局部的微環境，導致其組織學上的改變，最終表現為終板MRI信號改變。
3.2 終板研究方法的評價
既往對軟骨終板的研究主要應用尸體標本實測、X線平片與普通CT掃描等方法。尸體標本來源困難；X線片是二維影像，不能顯示橫斷面軟骨終板；普通CT三維重建因設備條件和患者的配合欠默契，結果常不滿意。本研究所用方法可以很直觀地定義出終板的形態，操作簡便，易于施行。
3.3 Modic改變與青少年腰椎退行性疾病間的關系
目前MRI上終板形態與椎間盤退變程度之間的關系不十分清楚，終板形態與椎間盤突出及Modic改變之間的關系鮮有報道。關于Modic改變的病因及其與椎間盤退變的關系，Crock[18]首先提出“椎間盤內部破裂”的概念，認為椎間盤反復的微損傷可能會釋放炎性物質，這些化學物質通過椎體終板擴散，引起局部炎癥反應而致疼痛。Kjaer等[19]和Knisma等[20]指出終板MRI信號的Modic改變與椎間盤退變有很高的相關性，椎間盤退變性疾病中Modic改變占19% ～ 59%。本研究中青少年腰椎盤突出癥中Modic改變占29.0%，不規則型終板伴發Modic改變明顯比其他兩型多。我們有理由推測Modic改變可能是終板經受長期異常應力，退變達到一定程度的結果。
據以上研究結果，我們認為反復外傷、脊柱發育異常以及椎間盤退變后局部微環境變化是造成青少年腰椎盤突出癥的主要原因。可以通過MRI終板形態變化、Modic改變以及椎間盤退變、突出程度在一定程度上反映青少年腰椎的退行性改變。在下腰椎中凹陷型終板是最常見的，隨著椎間盤退變程度的加重，軟骨終板由凹陷型向平坦型及不規則型轉變，由于下腰椎承受應力較大，故隨著節段的下移，平坦型及不規則型終板所含比例逐漸增高。當終板應力由中央向邊緣轉移時，終板形態表現為趨于平坦型；當終板突破壓力極限值時，終板可形成許莫結節或贅生物，其形態常表現為不規則型[21]。由于腰5/骶1節段在腰椎中受力最大，腰5/骶1分布不規則型終板最多，最容易出現椎間盤退變。
當前社會生活方式和工作方式與以前相比發生了巨大轉變，青少年腰椎間盤突出癥已經成為臨床常見病，文獻報道其發病率為0.4% ～ 3.8%[1]，其發病機制、臨床表現與成人有明顯區別，一般的臨床檢查和普通X線片不易確診，治療方法的選擇以及發病機制尚存在爭議[2-5]。椎間盤在脊柱承載系統中擔任著重要角色，而終板在維持椎間盤生物力學傳導、緩沖應力重新分布及椎間盤營養、代謝過程中發揮著重要作用[6]。本研究通過對青少年腰椎間盤突出癥患者下腰段終板形態、分布規律、Modic改變以及椎間盤退變指數的觀察，尋找與腰椎退行性改變的關系，并探討其臨床意義。
1 資料與方法
1.1 一般資料
回顧性分析2011年1月－2015年4月間我科收治的青少年腰椎間盤突出癥患者。納入標準：① 年齡10 ～ 24歲；② 符合腰椎間盤突出癥的診斷標準[7]；③ 患者本人簽署或由其直系親屬代簽知情同意書。排除標準：① 多發性腰椎間盤退變、發育性椎管狹窄、感染、骨折、骨質疏松、真性滑脫、嚴重側彎、腰椎手術史及過度肥胖者；② 意識不清，簡易智能狀態檢查量表[8]評價提示癡呆，合并精神障礙等疾患，不能配合檢查及治療的患者；③ 合并有癌癥或心、肝、腎、造血系統等嚴重原發疾病者；④ 妊娠或哺乳期婦女；⑤ 不能完成基本檢查，依從性可能不好者（即不能堅持完成基本3項檢查者）。共納入31例患者，其中男18例，女13例；年齡16 ～ 21歲，平均19.4歲；病程1 d ～ 3年。觀察患者下腰段（腰3/4、腰4/5、腰5/骶1）3個節段椎間盤的終板形態，共計93個椎間盤及相應節段的93對終板。
1.2 檢查方法
MRI掃描應用德國西門子0.35 T MRI機。選用脊柱線圈，患者仰臥，腿伸直位。腰3水平位于線圈中心。掃描序列包括：矢狀面自旋回波（SE） T1加權像（T1WI），重復時間（TR）535 ms，回波時間（TE）15 ms；矢狀面SE T2加權像（T2WI），TR 4 500 ms，TE 128 ms；短時反轉恢復序列，TR 6 300 ms，TE 15 ms，反轉時間160 ms；視野300 mm×250 mm，層厚3.5 mm，層間距0.35 mm；軸位SE T2WI，TR 4 500 ms，TE 101 ms。
1.3 影像學分析
椎間盤退變程度按Pfirrmann分級標準[9]判定并給予評分，Ⅰ級為1分，Ⅱ級為2分，Ⅲ級為3分，Ⅳ級為4分，Ⅴ級為5分。終板形態按Pappou等[10]的方法，將終板形態分為凹面形、平坦形、不規則形，即在MRI T1WI正中矢狀位沿終板前后緣劃一直線，如果終板邊緣與直線重合，則為平坦型；終板曲線不光滑，有突起或贅生物超出直線為不規則型；終板曲線光滑并與直線之間出現半月形椎間盤影像則歸為凹面型（圖 1）。同一個節段椎間盤上下兩個終板出現兩種形態時按就重原則將該節段終板形態歸為較重的一型。例如上位終板是凹面形，下位是平坦形或不規則形，則將該節段終板形態歸為平坦型或不規則型；若上位終板為平坦型，下位為不規則型，則該節段終板形態歸為不規則型。
圖1
終板形態
圖中的紅線為終板前后緣的連線 a. 凹面形 b. 平坦形 c. 不規則形
按Modic改變分級標準[11]判定各節段終板有、無Modic改變。在退變的腰椎間盤終板及終板下骨質MRI信號改變的類型、分型標準及組織學變化，并將其命名為Modic改變。
1.4 圖像分析
所有MRI圖像由3名有經驗的放射科醫師閱片。對椎間盤結構參數（腰椎終板形態、Modic改變以及椎間盤退變指數）進行判定，意見不一致時，以其中2名以上醫師判定結果為準。均選取腰椎矢狀面正中的圖像作為判讀圖像，椎間盤突出程度按3名醫師測量平均值判定。為了估計檢測者的主觀誤差，對其中30例樣本在初次測量1周后由另一放射科醫師再次進行測量。
1.5 統計學方法
所有結果采用SPSS 17.0軟件進行統計分析。終板形態與椎間盤退變程度的關系作秩和檢驗；終板形態與Modic改變、椎間盤突出情況之間關系作 χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 不同節段終板分型情況
共31例患者93個腰椎節段，3種形態終板中凹面型終板最多，且主要分布于腰3/4和腰4/5節段；平坦型終板最少，在3個節段分布比較均勻。不規則型終板從腰3/4到腰5/骶1逐漸增多。見表 1。
表1
31 例患者不同節段終板分型情況（對）
2.2 椎間盤退變Pfirrmann分級情況
不規則型、平坦型、凹面型終板對應椎間盤退變程度逐漸加重（P＜0.05），說明不規則型終板對應椎間盤退變程度最高。各形態終板與對應椎間盤退變程度關系見表 2。
表2
1例患者椎間盤退變Pfirrmann分級情況
2.3 終板分型與椎間盤突出及Modic改變的關系
將93對終板按椎間盤是否突出分為有椎間盤突出節段組和無椎間盤突出節段組。有椎間盤突出節段組的終板形態分布以不規則型、凹面型終板占多數，無椎間盤突出組節段組的終板形態以分布凹面型占多數，見表 3。93對終板中伴有27個節段（29.0%）伴有Modic改變，伴有Modic改變節段的終板形態以不規則型為主，且有統計學意義（P＜0.05），而凹面型與平坦型之間差異無統計學意義（P＞0.05）。無椎間盤突出組節段中伴有Modic改變的終板形態三者均有，無統計學意義（P＞0.05）。
表3
31 例患者終板分型與椎間盤突出及Modic 改變的關系（對）
3 討論
3.1 青少年腰椎退行性疾病病因的探討
安勝軍等[2]認為青少年腰椎間盤纖維環尚未開始退變，反復外傷是造成青少年腰椎盤突出癥的主要原因，Baba等[12]調查的29例患者中25例與運動損傷有關，占86.2%。趙偉兒等[3]調查了25例青少年椎間盤突出癥患者，其中19例有明顯外傷史，占76.0%。說明在受頻繁、異常擠壓時，軟骨終板易破裂、變性而形成終板骨壞死[13]，隨后軟骨終板下的壞死骨組織被纖維組織和纖維軟骨所替代。
DeOrio等[14]認為青少年腰椎盤突出癥的與脊柱的某些先天性發育異常有關。可因軟骨板發育異常，即使輕微的暴力，也可發生髓核突出。正常人群中，軟骨板發育異常的發生率為15%，而在青少年中，其發生率可達30%～70%[15]。趙偉兒等[3]從組織學上找到了終板發育異常可能是青少年腰椎盤突出癥發病原因的證據，其發現在青少年椎間盤突出癥患者的椎間盤組織學觀察中可找到脊索細胞或脊索樣細胞，從而提出脊索細胞性髓核向纖維軟骨性髓核衍變過程中發生障礙導致的終板發育異常，導致可能誘發青少年腰椎間盤突出癥。
也有學者認為椎間盤退變性疾病由于椎間盤退變后異常的應力負荷[11]、腰椎不穩定[16]、釋放炎癥因子等[17]導致椎體微小骨折、影響骨髓局部的微環境，導致其組織學上的改變，最終表現為終板MRI信號改變。
3.2 終板研究方法的評價
既往對軟骨終板的研究主要應用尸體標本實測、X線平片與普通CT掃描等方法。尸體標本來源困難；X線片是二維影像，不能顯示橫斷面軟骨終板；普通CT三維重建因設備條件和患者的配合欠默契，結果常不滿意。本研究所用方法可以很直觀地定義出終板的形態，操作簡便，易于施行。
3.3 Modic改變與青少年腰椎退行性疾病間的關系
目前MRI上終板形態與椎間盤退變程度之間的關系不十分清楚，終板形態與椎間盤突出及Modic改變之間的關系鮮有報道。關于Modic改變的病因及其與椎間盤退變的關系，Crock[18]首先提出“椎間盤內部破裂”的概念，認為椎間盤反復的微損傷可能會釋放炎性物質，這些化學物質通過椎體終板擴散，引起局部炎癥反應而致疼痛。Kjaer等[19]和Knisma等[20]指出終板MRI信號的Modic改變與椎間盤退變有很高的相關性，椎間盤退變性疾病中Modic改變占19% ～ 59%。本研究中青少年腰椎盤突出癥中Modic改變占29.0%，不規則型終板伴發Modic改變明顯比其他兩型多。我們有理由推測Modic改變可能是終板經受長期異常應力，退變達到一定程度的結果。
據以上研究結果，我們認為反復外傷、脊柱發育異常以及椎間盤退變后局部微環境變化是造成青少年腰椎盤突出癥的主要原因。可以通過MRI終板形態變化、Modic改變以及椎間盤退變、突出程度在一定程度上反映青少年腰椎的退行性改變。在下腰椎中凹陷型終板是最常見的，隨著椎間盤退變程度的加重，軟骨終板由凹陷型向平坦型及不規則型轉變，由于下腰椎承受應力較大，故隨著節段的下移，平坦型及不規則型終板所含比例逐漸增高。當終板應力由中央向邊緣轉移時，終板形態表現為趨于平坦型；當終板突破壓力極限值時，終板可形成許莫結節或贅生物，其形態常表現為不規則型[21]。由于腰5/骶1節段在腰椎中受力最大，腰5/骶1分布不規則型終板最多，最容易出現椎間盤退變。
