腰椎滑脫椎體終板Modic改變的分布情況及影響因素

馬 錚，丁文元，申 勇，楊大龍，徐佳欣，王 輝，謝東曉，胡彬欣

自1988年以來，Modic等［1］對椎體終板及終板下骨質(zhì)在MRI上的信號改變進行描述及分類。關(guān)于其發(fā)生機制與下腰痛之間的研究日益增多，但對腰椎滑脫與Modic改變的關(guān)系以及不同類型腰椎滑脫Modic改變的分布研究較少。本研究中回顧分析了本院2005年10月～2011年10月診治的264例腰椎滑脫癥患者的影像學(xué)資料，對其Modic改變分布特點及與腰椎滑脫程度、椎間盤退變、體重指數(shù)、勞動量關(guān)系進行研究。同時本文對Modic改變在腰椎滑脫癥的發(fā)生發(fā)展中的意義進行了討論，進而探討對腰椎滑脫伴Modic改變患者的有效治療方式，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選擇2005年10月～2011年10月因腰椎滑脫癥在本院行腰椎MRI及X線檢查的264例患者，其中男性162例，女性102例;年齡為40～65歲，平均56.3歲;排除腰椎腫瘤、結(jié)核、感染、外傷及有既往腰椎手術(shù)史者，不同類型患者滑脫節(jié)段分布見表1。

表1 不同類型滑脫患者的滑脫節(jié)段分布Tab.1 The level of spondylolysis on different types patients

1.2 影像學(xué)資料

MRI檢查:采用高分辨1.5T MRI(Siemens Magnetom Symphony)，行腰椎矢狀面 T1WI、T2WI以及橫斷面T2WI。

X線檢查:所有患者均行腰椎正側(cè)位及腰椎過伸過屈側(cè)位攝像。

1.3 影像學(xué)分析及觀測指標(biāo)

按照MRI上終板Modic改變標(biāo)準(zhǔn)進行分型［1-2］(見圖1～3):0型，椎體終板信號正常;Ⅰ型，T1WI上椎體終板及鄰近骨為低信號，T2WI上正常終板為高信號;Ⅱ型，T1WI上比正常骨髓信號偏高，T2WI上也升高，但不如 T1WI顯著;Ⅲ型，T1WI、T2WI上均為低信號。

圖1 Modic改變Ⅰ型Fig.1 Modic change type Ⅰ

圖2 Modic改變Ⅱ型Fig.2 Modic change type Ⅱ

圖3 Modic改變Ⅲ型Fig.3 Modic change type Ⅲ

椎間盤退變按Pfirrmann分級［3］標(biāo)準(zhǔn)分為5級。Ⅰ、Ⅱ級為正常椎間盤，Ⅲ～Ⅴ級為退變椎間盤。

腰椎滑脫程度根據(jù) Meyerding方法［4］分為4級:Ⅰ級，上位椎體后下緣在下椎關(guān)節(jié)面后1/4;Ⅱ級，上位椎體后下緣在下椎關(guān)節(jié)面中后1/4;Ⅲ級，上位椎體后下緣在下椎關(guān)節(jié)面中前1/4;Ⅳ級，上位椎體后下緣在下椎關(guān)節(jié)面前1/4。

體重根據(jù)國際上通用的體重指數(shù)(body mass index，BMI)進行分級［5］。公式為:BMI= 體重(kg)/身高2(m2)。正常組，18.5≤BMI＜23.0;超重組，23.0≤BMI＜25.0;肥胖組，BMI≥25.0。勞動量根據(jù)Leboeuf-Yde方法［6］分為3級:1級，長期坐位工作(輕體力勞動);2級，站立和/或坐位工作(中度體力勞動);3級，長期負(fù)重工作(重體力勞動)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

所有影像學(xué)資料均由2位骨科醫(yī)師獨立雙盲分析，所觀測結(jié)果進行Kappa一致性檢驗。所用數(shù)據(jù)使用SPSS 13.0軟件進行分析，計數(shù)資料使用χ2檢驗，等級資料相關(guān)性檢驗采用Logistic回歸法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

本研究中2位骨科醫(yī)師對所測量指標(biāo)的判斷結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

2.1 一般分布特點

264例腰椎滑脫患者，108例(40.9%)發(fā)生Modic改變，其中Ⅰ型 19例(7.2%)，Ⅱ型 61例(23.1%)，Ⅲ型 28 例(10.6%)。出現(xiàn) Modic 改變的節(jié)段為 L5/S1(71個)、L4/L5(34個)、L3/L4(3個)，其發(fā)生率分別為 26.9%、12.9%、1.1%。

2.2 不同類型腰椎滑脫Modic改變分布特點

退變性滑脫113例，發(fā)生Modic改變的有45例(39.8%)，其中7例(6.2%)發(fā)生 Modic Ⅰ型改變，38例(33.6%)發(fā)生ModicⅡ型改變，未發(fā)現(xiàn)ModicⅢ型改變。

峽部斷裂性滑脫151例，發(fā)生Modic改變的有63 例(41.7%)，其中12 例(7.9%)發(fā)生 ModicⅠ型改變，23例(15.2%)發(fā)生 ModicⅡ型改變，28例(18.5%)發(fā)生ModicⅢ型改變。

2.3 滑脫節(jié)段與非滑脫節(jié)段Modic改變發(fā)生率的比較

選擇108例腰椎滑脫伴Modic改變患者的椎間盤鄰近終板為研究對象，其中滑脫節(jié)段鄰近終板Modic改變的發(fā)生率為88.9%(96例)，非滑脫節(jié)段鄰近終板Modic改變發(fā)生率為11.1%(12例)。滑脫節(jié)段椎間盤與非滑脫節(jié)段椎間盤Modic改變發(fā)生率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

2.4 總體相關(guān)性分析

264例患者L3/L4/L5/S1共計792個椎間盤，按椎間盤退變程度劃分Ⅰ～Ⅴ級分別為113個 、217個、233個、156個和73個，椎間盤所在節(jié)段對應(yīng)的Modic發(fā)生率分別 6.2%(7 個)、29.5%(64 個)、46.4%(108 個)、52.6%(82 個)和24.7%(18 個)。滑脫Ⅰ～Ⅳ級分別68例、119例、60例和17例，其對應(yīng)的 Modic發(fā)生率分別為30.9%(21例)、32.8%(39 例)、58.3%(35 例)和76.5%(13 例)。體重正常組(163例)、超重組(67例)和肥胖組(34例)的Modic發(fā)生率分別為 37.4%(61 例)、43.3%(29例)和52.9%(18例)。勞動量1～3級分別為85例、116例和63例，其對應(yīng)的Modic發(fā)生率分別為34.1%(29 例)、36.2%(42 例)和58.7%(37 例)。

相關(guān)性采用kruskal-Wallis法進行檢驗，結(jié)果顯示:椎間盤退變程度的 χ2=176.063(P＜0.01)，腰椎滑脫程度的 χ2=7.491(P＜0.01)，體重指數(shù)的χ2=6.093(P＜ 0.01)，勞動量的 χ2=18.714(P＜0.01)。再用Logistic回歸分析得出回歸方程為Y=－18.983+3.217D+1.372S+0.395B+0.163W(Y為Modic改變、D為椎間盤退變、S為滑脫程度、B為體重指數(shù)、W 為勞動量)，P=0.000，EXP值(D=24.953，S=3.943，B=1.484，W=1.177)。該結(jié)果表明:椎間盤退變、腰椎滑脫程度、體重指數(shù)及勞動量均與Modic改變存在相關(guān)關(guān)系。

3 討 論

3.1 腰椎椎體終板Modic改變的發(fā)生機制

研究表明椎間盤的退變是發(fā)生椎體終板Modic改變的強危險因素，脊柱中椎體終板是較薄弱部位，退變的椎間盤會增加終板所承受的應(yīng)力，導(dǎo)致椎體中松質(zhì)骨的微骨折［7-8］。椎間盤纖維環(huán)的破裂導(dǎo)致髓核內(nèi)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生與釋放，這些炎癥介質(zhì)通過終板擴散引起局部炎癥反應(yīng)［9］。Karchevsky等［10］研究發(fā)現(xiàn)椎體松質(zhì)骨與終板在較大縱向壓力作用下會發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致微骨折或者其他形式的損傷。Leboeuf-Yde等［6］認(rèn)為重體力勞動可能使終板易于受損。

3.2 退變性滑脫與峽部裂性滑脫生物力學(xué)特點

在正常情況下腰椎后柱與其他結(jié)構(gòu)一起共同維持節(jié)段的穩(wěn)定性。當(dāng)椎弓峽部裂時，對抗剪切力和維持局部平衡的主要結(jié)構(gòu)為椎間盤［11］。滑脫中扭轉(zhuǎn)和剪切力的增加導(dǎo)致椎間盤加速退變［12］。同時椎體終板承受的軸向壓力和剪切力增加，加速了終板的退變，甚至可能引起終板與松質(zhì)骨的水腫。在椎間盤退變的情況下，椎體終板承受了長期反復(fù)的摩擦應(yīng)力，可能導(dǎo)致骨性終板的硬化，即為ModicⅢ型改變。

文獻［13］中結(jié)果顯示椎間盤的退變是引起退變性滑脫的主要因素，椎間盤的退變引起下腰椎的側(cè)方應(yīng)力主要集中于椎間小關(guān)節(jié)，同時繼發(fā)骨質(zhì)增生、椎間小關(guān)節(jié)增生肥大、軟骨的骨化等病理改變，這些改變使椎間穩(wěn)定性增加，故退變性滑脫椎體滑移程度很少超過30%［14］，這些病理變化可能使退變性滑脫椎體終板所承受的應(yīng)力小于峽部斷裂性滑脫中終板所受的應(yīng)力。通過對大鼠椎體終板的研究發(fā)現(xiàn)，在退變的椎間盤模型中，椎體與軟骨終板交界面血管芽內(nèi)有淤血存在［15］，所以終板與松質(zhì)骨的硬化也相對少見，Modic改變以Ⅰ型、Ⅱ型多見。

3.3 腰椎滑脫與終板Modic改變的關(guān)系

本研究發(fā)現(xiàn)峽部斷裂性滑脫椎體終板Modic改變發(fā)生率高于退變性滑脫，退變性滑脫Modic改變以Ⅱ型多見，峽部斷裂性滑脫Modic改變以Ⅲ型居多，并且Modic改變多分布于相應(yīng)滑脫節(jié)段。由此可見，腰椎滑脫可以增加椎間盤與終板所承受的應(yīng)力負(fù)荷，導(dǎo)致椎體終板裂縫與終板下松質(zhì)骨血管化，隨著壓力負(fù)荷的長期反復(fù)施加，可發(fā)生終板下骨髓脂肪變性或者骨質(zhì)硬化。由椎間盤退變引起的滑脫中，其椎間穩(wěn)定性優(yōu)于峽部斷裂性滑脫，椎間盤所受剪切力相對較小，對于終板的破壞也相對較輕，故退變性滑脫中Modic改變發(fā)生率較峽部裂性滑脫低，并且其骨質(zhì)的血管化與硬化相對少見。

正常人腰椎及椎間盤要承受巨大剪切力，當(dāng)發(fā)生峽部斷裂時，對抗該剪切力的主要結(jié)構(gòu)為椎間盤，這會加速椎間盤的退變，同時隨著滑脫程度的加重，軟骨終板可能會發(fā)生撕裂與水腫，導(dǎo)致ModicⅠ型改變。同時人體會代償性身體重心后移，腰椎前凸角增加，骨盆向前傾斜［16］，這樣局部椎間盤所承受的軸向壓力負(fù)荷增加，引起終板下骨質(zhì)壓縮、硬化，產(chǎn)生ModicⅢ型改變。本研究中退變性滑脫患者Modic改變發(fā)生率高于正常人群中Modic改變的發(fā)生率(7.4% ～12%)，并且主要以Ⅱ型居多，滑脫程度與Modic改變發(fā)生率存在明顯相關(guān)性，在退變性滑脫中，椎間盤的退變、周圍韌帶和小關(guān)節(jié)囊的松弛，引起椎體向前滑移。這些改變又引起受力點的重新分布，韌帶與骨質(zhì)的增生、關(guān)節(jié)突的肥大等使椎體間穩(wěn)定性優(yōu)于峽部裂性滑脫，對椎體終板的破壞也較小。雖然Modic改變的發(fā)生主要是由椎間盤的退變引起，但是椎體的向前滑移可以增加椎體終板所受的應(yīng)力，此時滑脫就成為Modic改變發(fā)生的危險因素。

3.4 腰椎滑脫伴終板Modic改變的治療

本研究中Modic改變與患者體重指數(shù)及勞動量存在相關(guān)性，并且Modic改變多發(fā)生于滑脫節(jié)段。所以對于腰椎滑脫的患者，超重及重體力勞動可以促進滑脫節(jié)段終板的破壞，產(chǎn)生椎體終板的Modic改變。對于腰椎滑脫患者，適當(dāng)減輕體重及減少重體力勞動可以保護椎體終板，減輕患者的下腰痛癥狀。相關(guān)研究表明，Modic改變所產(chǎn)生的組織病理學(xué)變化可能使椎間盤內(nèi)通過終板的營養(yǎng)物質(zhì)交換減少，加速椎間盤的退變，說明通過臨床干預(yù)，可以減少Modic改變的發(fā)生，從而對椎體終板起到保護作用，并減緩椎間盤退變的速度，進而抑制腰椎滑脫的程度的加重［17］。

對于已經(jīng)發(fā)生Modic改變的腰椎滑脫患者，施行后路減壓植骨融合內(nèi)固定術(shù)，不僅對滑脫患者的椎間穩(wěn)定性的恢復(fù)起到作用，而且刮除了退變的軟骨終板，促進骨性終板與植骨粒間的融合，阻止壓力負(fù)荷對病變終板的進一步損傷。研究表明，腰椎后路椎間減壓植骨融合內(nèi)固定術(shù)可以有效緩解Modic改變患者下腰痛癥狀［18］。進一步表明了對于Modic改變合并腰椎滑脫的患者施行手術(shù)治療的必要性，并且施行腰椎后路植骨融合術(shù)，去除了病變終板，可以有效緩解此類患者的下腰痛癥狀。

［1］ Modic MT，Steinberg PM，Ross JS，et al.Degenerative disk disease:assessment of changes in vertebral body marrow with MR imaging［J］.Radiology，1988，166(1 Pt 1):193-199.

［2］ Modic MT，Masaryk TJ，Ross JS，et al.Imaging of degenerative disk disease［J］.Radiology，1988，168(1):177-186.

［3］ Pfirrmann CW，Metzdorf A，Zanetti M，et al.Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2001，26(17):1873-1878.

［4］ Meyerding HW.Spondylolisthesis［J］.Surg Gynecol Obstet，1932，54:371-377

［5］ 孟昭恒，王遠琴，宋慶偉，等.國內(nèi)外10種肥胖判定標(biāo)準(zhǔn)的比較［J］.中國公共衛(wèi)生，2006，1l(4):147-150.

［6］ Leboeuf-Yde C，Kjaer P，Bendix T，et al.Self-reported hard physical work combined with heavy smoking or overweight may result in so-called Modic changes［J］.BMC Musculoskelet Disord，2008，9:5.

［7］ Albert HB，Manniche C.Modic changes following lumbar disc herniation［J］.Eur Spine J，2007，16(7):977-982.

［8］ Kjaer P，Korsholm L，Bendix T，et al.Modic changes and their associations with clinical findings［J］.Eur Spine J，2006，15(9):1312-1319.

［9］ Crock HV.Internal disc disruption.A challenge to disc prolapse fifty years on［J］.Spine(Phila Pa 1976)，1986，11(6):650-653.

［10］ Karchevsky M，Schweitzer ME，Carrino JA，et al.Reactive endplate marrow changes:a systematic morphologic and epidemiologic evaluation［J］.Skeletal Radiol，2005，34(3):125-129.

［11］ Grobler LJ，Novotny JE，Wilder DG，et al.L4-5 isthmic spondylolisthesis.A biomechanical analysis comparing stability in L4-5 and L5-S1 isthmic spondylolisthesis［J］.Spine(Phila Pa 1976)，1994，19(2):222-227.

［12］ Farfan HF，Cossette JW，Robertson GH，et al.The effects of torsion on the lumbar intervertebral joints:the role of torsion in the production of disc degeneration［J］.J Bone Joint Surg Am，1970，52(3):468-497.

［13］ Potter BK，F(xiàn)reedman BA，Verwiebe EG，et al.Transforaminal lumbar interbody fusion:clinical and radiographic results and complications in 100 consecutive patients［J］.J Spinal Disord Tech，2005，18(4):337-346.

［14］ Barrey C，Jund J，Perrin G，et al.Spinopelvic alignment of patients with degenerative spondylolisthesis［J］.Neurosurgery，2007，61(5):981-986.

［15］ 孫鵬，王擁軍，施杞.椎間盤軟骨終板細(xì)胞的形態(tài)及表型特征研究［J］.脊柱外科雜志，2003，1(6):346-349.

［16］ 申勇，吳華榮，苗成利，等.成人峽部裂性腰椎滑脫病理進展的初步探討［J］.中國矯形外科雜志，2005，13(9):697-699.

［17］ Roberts S，McCall IW，Menage J，et al.Does the thickness of the vertebral subchondral bone reflect the composition of the intervertebral disc?［J］.Eur Spine J，1997，6(6):385-389.

［18］ 馬富海，吳小濤，洪鑫，等.不同術(shù)式治療伴終板Modic改變的腰椎間盤突出癥的療效分析［J］.脊柱外科雜志，2011，9(2):69-73.