椎間盤退變及其血管化的磁共振研究

俎金燕 賈寧陽 王晨光 徐雪元 趙洪波

成人正常椎間盤是人體最大的無血管結構[1-3]，但退變過程中椎間盤出現(xiàn)血管化。椎間盤內新生血管的出現(xiàn)能否改善椎間盤營養(yǎng)狀態(tài)、延緩椎間盤退變還是作為誘導因素加速椎間盤退變？這一問題尚存在爭議。Antoniou等[1]認為椎間盤內小血管的出現(xiàn)加速了椎間盤退變，也有人認為椎間盤退變過程中出現(xiàn)的新生毛細血管是機體對椎間盤組織損傷的修復性反應[4-5]。因此，判斷椎間盤血管化以及與椎間盤退變的關系將具有意義。本文對71例脊柱的磁共振平掃和增強檢查進行了對照研究，以評價退變椎間盤與椎間盤血管化之間的關系。

方 法

1．臨床資料

71例受檢者中女性27例，男性44例。年齡7～84歲，平均（45.56±18.04）歲。有或無腰腿痛。所有患者均無脊柱手術史、無外傷、感染和腫瘤病史。

2．磁共振增強掃描

采用GE SIGNA EXCITE 1.5T超導型MR成像儀及脊柱表面線圈，脊柱平掃和增強掃描，平掃采用快速自旋回波（FSE）脈沖序列，矢狀面：T1WI：TR400～700 ms，TE9～12 ms，T2WI：TR3000～4000 ms，TE99～120 ms，層厚4 mm，掃描野FOV30 cm，距陣：320×224；增強掃描：按0.1 mmol/kg體重肘靜脈注入Gd-DTPA，注藥后2 min行T1WI矢狀面和冠狀面掃描，掃描參數(shù)和層厚同上。

3．椎間盤分級及終板分型

用Pm標準[6]將椎間盤分為I級，II級，III級，IV級，V級；根據(jù)低信號終板是否中斷分為完整型、中斷型。

4．統(tǒng)計學方法

計算各級椎間盤和各型終板的椎間盤強化率。各級之間比較采用Spearman秩相關；各組之間比較采用κ2檢驗，P＜0.05為相差顯著。

結 果

1．椎間盤強化情況

71例376個椎間盤中胸椎椎間盤22個，腰椎椎間盤354個。

共220個椎間盤出現(xiàn)強化，總強化率為58.51%，椎間盤強化形式分為：①終板下強化，共90例，表現(xiàn)為從終板區(qū)向椎間盤內部延伸的高信號影，有點狀、線狀、片狀、團塊狀強化形式（圖1,2）。②椎間盤邊緣強化，共110例，表現(xiàn)為從椎間盤前緣或后緣向內部延伸的血管影，多為點狀、線狀高信號影（圖3,4）。③混合型強化，共20例，表現(xiàn)為椎間盤的多處強化，椎間盤邊緣和終板區(qū)均可見點狀、線樣、大片狀強化（圖5）。

圖4 椎間盤后緣點狀強化。A.T1WI矢狀面。B.T2WI矢狀面。C. 注射對比劑后2minT1WI矢狀面，可見終板后緣點狀高信號影（箭）。

2．椎間盤分級與強化的關系

PmⅠ級椎間盤13個，強化0個。II級椎間盤73個，強化17個，強化率為23.29%。Ⅲ級椎間盤178個，強化107個，強化率為60.11%。Ⅳ級椎間盤93個，強化78個，強化率為83.87%。Ⅴ級椎間盤19個，強化18個，強化率為94.74%。各級強化率之間相差顯著（P＜0.005）。椎間盤強化與Pm分級成正相關，椎間盤Pm分級與椎間盤血管化關系密切。其Spearman等級相關系數(shù)rs=0.951。

3．終板分型與椎間盤強化的關系

中斷型終板164個，發(fā)生椎間盤強化的有140例，強化率85.37%。其中，終板下強化74例，邊緣強化48例，混合型強化18例。完整型終板212個，發(fā)生強化的80例，強化率37.74%；其中，終板下強化16例，邊緣強化62例，混合型強化2例。終板中斷型強化率與終板完整型強化率之間相差顯著（P＜0.005），椎間盤終板中斷與椎間盤血管化關系密切，其Pearson列聯(lián)系數(shù)C=0.432。

討 論

在脊柱發(fā)育、成熟、退變過程中，椎間盤經(jīng)歷著血管化、失血管化、再次血管化過程[7-8]。嬰幼兒期，椎間盤通過外層纖維環(huán)和終板豐富的血管網(wǎng)獲取營養(yǎng)。20歲以后，為滿足椎間盤維持髓核內穩(wěn)態(tài)及抗震減壓功能，終板血管逐漸閉塞，正常成熟椎間盤只有最外層纖維環(huán)和縱韌帶有血管分布，髓核和內層纖維環(huán)成為人體最大的無血管結構，椎間盤依靠軟骨終板的彌散獲得營養(yǎng)。椎體軟骨終板就像半透明膜，結構脆弱，嬰兒時期即可出現(xiàn)裂隙，即使在非病理狀態(tài)下，終板的營養(yǎng)彌散能力也是有限的，髓核處于相對缺氧的生理環(huán)境[9]。Fujita等[10]研究表明，雖然髓核為無血管結構，但椎間盤髓核細胞高度表達血管內皮生長因子A（VEGF-A）及其細胞膜受體（mb-VEGFR-A），并且前者以自分泌或旁分泌的方式維持髓核細胞的存活。在病理性缺氧環(huán)境中，缺氧因子被激活，血管內皮細胞生長因子活性增高并大量表達。血管內皮細胞生長因子特異的促進內皮細胞遷移、黏附和化學趨附，促進新生血管出芽。

椎間盤退變過程中，纖維環(huán)及軟骨終板的斷裂均伴隨著微血管網(wǎng)的長入[7]。當纖維環(huán)撕裂或損傷后，機體出現(xiàn)損傷修復代償反應，血管組織從纖維環(huán)外層向內層逐漸長入，椎間盤出現(xiàn)再次血管化。椎間盤局部血管增生引發(fā)炎癥血管反應，導致大量細胞（如神經(jīng)纖維細胞、肥大細胞、內皮細胞、巨噬細胞、成纖維細胞等）及炎性生長因子的級聯(lián)反應[11]，在這樣的病理狀態(tài)下，終板也有新生血管的出現(xiàn)[12]。在血管內皮生長因子等的誘導下，血管內皮細胞可經(jīng)軟骨終板裂隙進入髓核內，導致髓核內新生血管出現(xiàn)。新生血管網(wǎng)為炎性因子及各種酶類（如基質金屬蛋白分解酶）進入創(chuàng)造了條件[13]，從而促進椎間盤基質降解、加劇椎間盤退變。

Rajasekaran等[14]運用磁共振動態(tài)增強掃描研究活體椎間盤彌散方式發(fā)現(xiàn)，正常成熟椎間盤在靜脈注射釓雙胺（gadodiamide）0.3mmol/L后2h出現(xiàn)從終板向髓核中央擴散的強化帶，6h后達到強化高峰；終板斷裂型椎間盤由于椎間盤內出現(xiàn)了新生血管，10min后即可見終板斷裂區(qū)髓核出現(xiàn)片狀強化。他們認為新生血管加速了椎間盤退變。

本研究中使用對比劑釓噴酸葡胺（Gd-DTPA），不同與釓雙胺，更有利于椎間盤血管化的顯示。其原因有：①正常椎間盤終板的滲透過程是高度選擇性的，允許陽離子和水溶性小分子物質通過。②釓雙胺為非離子型對比劑，能夠較快通過終板滲透入椎間盤髓核[2]。③釓噴酸葡胺為離子型對比劑，難以通過正常椎間盤終板滲透進入髓核[2]，且注藥后短時間內掃描，避免了對比劑的終板滲透作用，對比劑只能通過血管在椎間盤顯影。椎間盤出現(xiàn)強化，說明椎間盤內出現(xiàn)了新生血管。肘靜脈注入釓噴酸葡胺0.1mmol/kg后約2min進行矢狀面、冠狀面掃描，整個掃描時間約3min。本研究共376個椎間盤，有220個椎間盤發(fā)生強化，在終板區(qū)、椎間盤前緣或后緣均可見不同形態(tài)強化影，并向椎間盤內部深入。數(shù)據(jù)統(tǒng)計學證明，椎間盤強化與Pm分級密切相關，Pm分級越高，其強化越明顯，說明血管化越明顯，證實椎間盤血管化與椎間盤退變相關聯(lián)。

本研究發(fā)現(xiàn)，完整型終板及中斷型終板均可見不同程度、不同形態(tài)的強化。終板中斷型強化率與終板完整型強化率之間相差顯著（P＜0.005），證實終板區(qū)血管化與終板斷裂密切相關，終板斷裂多伴隨終板血管化的發(fā)生。終板完整型椎間盤亦可見強化，且以椎間盤邊緣強化為主（62/80），考慮可能下列因素有關：一是椎間盤纖維環(huán)斷裂，損傷修復過程中伴隨微血管發(fā)生；二是影像學難以分辨的終板微斷裂；三是兩者同時存在。本研究中20例椎間盤出現(xiàn)多處強化，其Pm分級Ⅲ級7個，Ⅳ級8個，Ⅴ級5個，EP斷裂型18個，未斷裂型2個，可見高級別椎間盤及終板中斷型椎間盤血管化程度明顯。椎間盤血管化，是機體對損傷的反應性修復，但是新生血管缺乏正常血管結構，并不能改善椎間盤營養(yǎng)狀況，相反血管反應會導致一系列生長因子級聯(lián)反應，導致椎間盤退變加速。磁共振增強掃描可直觀診斷椎間盤血管化，為臨床診治提供更多信息。

綜上所述，椎間盤血管化與椎間盤退變關系密切。椎間盤退變過程中出現(xiàn)的血管化加速了椎間盤進一步退變，Gd-DTPA增強檢查對退變椎間盤血管化診斷具有重要價值。