脊柱感染的MRI表現(xiàn)及鑒別診斷研究現(xiàn)狀

張寧，曾獻(xiàn)軍，何來昌，劉志禮，劉家明，張志宏，陳宣銀，舒勇

脊柱感染是由不同病原微生物引起的脊柱不同部位(椎體、椎間盤、小關(guān)節(jié)、硬膜外間隙等)感染的一系列疾病[1-3]，約占全身肌骨系統(tǒng)感染的2%～7%[4]。由于人口老齡化、免疫缺陷人群增多等原因，脊柱感染的發(fā)病率逐年增高。但本病起病隱匿，表現(xiàn)不典型，對(duì)診斷造成很大困擾?；撔约怪缀徒Y(jié)核性脊柱炎為脊柱感染的最常見的兩種類型，近年來我國(guó)脊柱結(jié)核發(fā)病率呈下降趨勢(shì)，化膿性炎呈升高趨勢(shì)[4-5]。MRI在脊柱感染性疾病診斷方面起著重要作用，尤其對(duì)早期骨髓異常、椎旁軟組織及椎管內(nèi)結(jié)構(gòu)的顯示優(yōu)勢(shì)明顯，其靈敏度和特異性高達(dá)90%以上[6-8]，但對(duì)于一些不典型改變?nèi)孕枰屑?xì)分析，不同病原類型的脊柱感染治療方法不同，脊柱感染與非感染性病變治療方法更不相同，因此相關(guān)病變的MRI鑒別診斷意義重大。

1 相關(guān)概念

一般將脊柱感染按致病菌不同分為化膿性(細(xì)菌)、肉芽腫性(結(jié)核/真菌)、寄生蟲性(包蟲等)三類[3，9]，按累及部位不同，包括脊椎炎(spondylitis)、椎間盤炎(discitis)、脊椎-間盤炎(spondylodiscitis)、小關(guān)節(jié)炎、硬膜外膿腫，甚至包括脊膜炎及脊髓炎等一系列疾病[1-2]，相關(guān)文獻(xiàn)中可能用其中一種名稱泛指這一類疾病，最常用的脊椎炎，又稱椎體骨髓炎(osteomyelitis)，因此關(guān)于脊柱感染在概念上存在交叉，使用上存在一些混亂。Hadjipavlou等[9]將化膿性脊柱炎的命名做了總結(jié)(圖1)。結(jié)核性脊柱炎，也稱Pott's disease[10]，由英國(guó)外科醫(yī)生Pott報(bào)道而得名。

圖1 不同部位化膿性脊柱炎命名及相互關(guān)系Fig.1 Nomenclature and relationship of suppurative spondylitis in different parts.

2 流行病學(xué)

化膿性脊柱炎中，最常見的致病菌為金黃色葡萄球菌，約占50%以上[1，11]，其他包括大腸埃希菌(常發(fā)生于合并尿路感染的患者)、銅綠假單胞菌(多見于有靜脈藥物濫用史患者)、肺炎鏈球菌(多見于合并糖尿病的患者)、沙門氏菌(多見于鐮狀細(xì)胞病或無脾患者)[12]。化膿性脊柱炎年發(fā)病率約為(0.2～2.4)/10萬[2-4]。結(jié)核性脊柱炎，約占結(jié)核病的1.5%～3%[7]，是由結(jié)核分枝桿菌引起的一種慢性破壞性脊柱特異性感染，2015年全球發(fā)病率為1040萬例[13]，2002～2011年美國(guó)脊柱結(jié)核的發(fā)病率由0.07/10萬人下降至0.05/10萬人[14]，香港大學(xué)醫(yī)院進(jìn)行的兩項(xiàng)研究[4-5]發(fā)現(xiàn)，1955～1960年間2000例脊柱感染病例中結(jié)核性脊柱炎占比為59%，2004～2008年91例脊柱感染中結(jié)核性脊柱炎占24.2%，反映了我國(guó)南方地區(qū)脊柱感染類型的變化。

3 感染途徑及發(fā)病機(jī)制

化膿性脊柱炎通常由遠(yuǎn)處部位的細(xì)菌經(jīng)血行播散感染，分為經(jīng)動(dòng)脈和靜脈途徑，細(xì)菌可來自泌尿系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、盆腔或皮下。脊柱椎體-間盤在解剖結(jié)構(gòu)上類似于關(guān)節(jié)，終板區(qū)相當(dāng)于干骺端，動(dòng)脈血管終末支分布豐富，尤其在椎體前部[6]，此為成人血源性感染最先、最常累及椎體前部終板下骨質(zhì)的解剖學(xué)基礎(chǔ)，炎癥隨后可突破皮質(zhì)，向韌帶下、椎間盤、鄰近椎體、后柱及椎管侵犯；靜脈途徑為通過無瓣膜的Batson靜脈叢進(jìn)行，是泌尿系統(tǒng)及盆腔器官感染脊柱的主要血源擴(kuò)散途徑；非血源性途徑包括穿透性創(chuàng)傷、直接暴露于皮膚或開放性傷口、介入性操作(腰穿、硬膜外阻滯、神經(jīng)阻滯等)直接擴(kuò)散，以及可來自頭頸、胸部、腹部的鄰近感染。結(jié)核性脊柱炎多經(jīng)血源性感染，結(jié)核桿菌可由肺部、淋巴結(jié)、消化道等處通過血行播散，約50%的脊柱感染不合并肺結(jié)核。兒童和成人的血管解剖結(jié)構(gòu)存在差異，因此兒童脊柱感染的首先累及椎間盤，而20歲以后的成人椎間盤無血供，通常是先感染終板后累及椎間盤[15]?？捎舌徑募棺?間盤炎或小關(guān)節(jié)炎直接蔓延而來，也可經(jīng)血源性播散或行介入性操作治療后感染，后者多見于胸椎，且70%以上位于椎管背側(cè)[16]。原發(fā)性小關(guān)節(jié)炎多由非血源性途徑傳播。

4 臨床特征及實(shí)驗(yàn)室檢查

兩者均好發(fā)于50歲以上患者[11，14]，化膿性脊柱炎男女比例男∶女=1.5∶1～3∶1[6，11]。兒童及青少年脊柱感染相對(duì)少見，約占1.3%[3]?；撔约怪缀冒l(fā)于腰椎，約占45%～50%[2，4，11]，結(jié)核性脊柱炎好發(fā)于胸椎/胸腰段[17]?；撔约怪字饕Y狀為急性、亞急性發(fā)作的背痛和發(fā)熱，多數(shù)患者以不明原因的發(fā)熱為主訴。結(jié)核性脊柱炎患者可出現(xiàn)乏力、不適、體重減輕、夜間出汗等癥狀，在慢性愈合期患者出現(xiàn)背部僵硬、畸形和神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。多數(shù)患者可不伴發(fā)熱，Butle等[11]報(bào)道中發(fā)熱病例僅占12.5%，白細(xì)胞計(jì)數(shù)可升高或不升高，Tali等[1]總結(jié)的13%～60%患者出現(xiàn)血白細(xì)胞升高；炎癥指標(biāo)紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)、C-反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)可做為活動(dòng)性脊柱感染標(biāo)志物，敏感性高達(dá)90%～100%[4，9]，但特異性差，只能用于排除活動(dòng)性感染。診斷標(biāo)準(zhǔn)之一為病原學(xué)分離出致病菌，僅約1/2～2/3脊柱感染的培養(yǎng)呈陽性結(jié)果[4，11，15]，可能與低毒性細(xì)菌感染或活檢技術(shù)有關(guān)。有研究應(yīng)用Gene Xpert檢測(cè)結(jié)核分枝桿菌特異性DNA序列并聯(lián)合MRI，將診斷敏感性提高到97.9%[18]。糖尿病、終末期腎病、肝硬化等合并癥為脊柱感染高風(fēng)險(xiǎn)因素[19]。臨床上通常會(huì)根據(jù)臨床特征及影像學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行早期試驗(yàn)性治療以減少椎體壓縮和脊髓受壓等并發(fā)癥，但僅基于臨床和成像特征難以達(dá)到病原菌的診斷，因此，影像引導(dǎo)下的經(jīng)皮脊柱活檢術(shù)開展得越來越多，以獲得足夠的組織用于培養(yǎng)致病微生物[12]，但脊柱感染活檢確診率約30%～40%[20]。

5 MR成像技術(shù)

常規(guī)MR成像基本序列包括T1和T2WI矢狀位和軸位掃描，脂肪抑制(fat suppressed，fs)的T2WI序列或短時(shí)反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short TI inversion recovery，STIR)序列可用于增加顯示骨髓水腫的敏感性。一般來說，增強(qiáng)掃描對(duì)于在脂肪抑制的T2WI或STIR圖像上無骨髓水腫的病例價(jià)值不大[21]，因?yàn)槌缙谘仔苑磻?yīng)不明顯。MR增強(qiáng)掃描的主要作用在于顯示椎旁軟組織的強(qiáng)化特點(diǎn)及椎管內(nèi)結(jié)構(gòu)的異常強(qiáng)化，對(duì)于鑒別診斷意義重大，并可明確區(qū)分硬膜外膿腫與硬膜外蜂窩織炎，硬膜外膿腫形成多需要進(jìn)行手術(shù)治療，而是蜂窩織炎通常選擇保守治療[22]。在有腎功能不良或過敏等MR增強(qiáng)掃描禁忌證患者，擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)有助于膿腫的診斷[23]。

6 化膿性脊柱炎和結(jié)核性脊柱炎的MRI特征

6.1 化膿性脊柱炎

早期細(xì)菌感染通常由于終末動(dòng)脈栓塞缺血、炎性滲出，在MRI上典型表現(xiàn)為單發(fā)椎體或鄰近兩個(gè)椎體骨髓呈T1W低信號(hào)和T2W高信號(hào)，在脂肪抑制的T2WI或STIR序列顯示更明顯，且以椎體前部受累為主。增強(qiáng)后病灶呈明顯彌漫、均勻強(qiáng)化[24]，隨著炎癥進(jìn)展，終板區(qū)出現(xiàn)侵蝕破壞，程度較輕，一般不超過椎體高度的一半，但椎間盤破壞明顯[24-25]，表現(xiàn)為邊緣不規(guī)則，內(nèi)可見T2明顯高信號(hào)及不同程度的強(qiáng)化[26]，可伴有椎間盤和椎體高度下降，但后突畸形少見。炎癥可在椎旁、前后縱韌帶下蔓延，或延伸到鄰近的軟組織如腰大肌、膈肌等結(jié)構(gòu)，一般范圍較局限，邊界多模糊，增強(qiáng)后椎旁以形成蜂窩織炎為主，少數(shù)可形成厚壁小膿腫[17]。臨床上，隨著炎癥蔓延化膿性脊椎炎、化膿性椎間盤炎、硬膜外膿腫和脊膜炎等常合并存在，當(dāng)炎癥累及椎管時(shí)，增強(qiáng)掃描的意義更明顯，主要用于評(píng)估硬膜外間隙、椎管內(nèi)感染及對(duì)神經(jīng)根侵犯，繼發(fā)性硬膜外膿腫呈環(huán)狀強(qiáng)化，壓迫脊髓或馬尾，脊膜或脊髓受累時(shí)可見強(qiáng)化，此時(shí)臨床癥狀重，需及時(shí)行手術(shù)引流膿腫及藥物治療[21]?；撔孕￡P(guān)節(jié)炎不常見，但在老年患者、免疫功能低下患者、介入性操作或脊髓手術(shù)后患者可出現(xiàn)，MRI表現(xiàn)為小關(guān)節(jié)及周圍軟組織結(jié)構(gòu)紊亂，邊緣模糊不清，T1WI呈等信號(hào)，T2WI呈高信號(hào)，椎管內(nèi)可疑等低異常信號(hào)致椎管狹窄，相應(yīng)椎體及間盤可以不受累，增強(qiáng)掃描異常軟組織明顯彌漫性強(qiáng)化，局部可見膿腫形成，椎管內(nèi)硬膜外炎癥明顯強(qiáng)化，此時(shí)合并硬膜外膿腫多位于椎管背側(cè)[2，6]，提示原發(fā)性硬膜外膿腫，較脊椎-間盤炎在臨床癥狀上更呈急性表現(xiàn)，以L4～5小關(guān)節(jié)最常見。

6.2 結(jié)核性脊柱炎

典型的結(jié)核性脊柱炎表現(xiàn)為相鄰兩個(gè)或兩個(gè)以上椎體骨質(zhì)破壞并累及相應(yīng)椎間盤，椎體在T1WI上呈低信號(hào)，在T2WI上呈混雜信號(hào)、高信號(hào)、低信號(hào)，Chang等[27]的研究中29%的椎體呈低信號(hào)，認(rèn)為T2W信號(hào)對(duì)診斷價(jià)值不大，且難以鑒別骨髓水腫、膿腫與組織充血；椎體破壞較明顯，增強(qiáng)后呈局限性、不均勻強(qiáng)化，該特點(diǎn)在多項(xiàng)研究中被認(rèn)為具有特異性[17，27]，合并壓縮骨折及后突成角多見[25]；椎間盤破壞相對(duì)輕，由于結(jié)核桿菌缺乏蛋白分解酶，表現(xiàn)為僅部分髓核正常信號(hào)消失而保留部分正?；蛲俗兯韬诵盘?hào)，此征象為與化膿性脊柱炎早期表現(xiàn)鑒別的要點(diǎn)之一[25]；椎旁膿腫多見，呈環(huán)形強(qiáng)化，邊界清晰，溶通性膿腫膿腔大，可與椎體相通，多為薄壁光滑大膿腫[17，24，27]；韌帶下蔓延范圍廣，常多節(jié)段累及[17]；部分研究認(rèn)為結(jié)核性脊柱炎更容易形成硬膜外膿腫、脊膜累及及小關(guān)節(jié)累及[17，27]。在慢性階段，T1WI和T2WI上的低信號(hào)強(qiáng)度表示椎板塌陷伴終板硬化。不典型結(jié)核性脊柱炎可表現(xiàn)為單發(fā)椎體異常、單發(fā)椎體及鄰近椎間盤異常、多個(gè)椎體異常但相應(yīng)椎間盤正常、單純附件病變、橫突病變[28]，椎間盤不受累及的感染常易誤診為腫瘤性病變，尤其是多個(gè)非連續(xù)性(跳躍性)椎體破壞時(shí)，易誤診為轉(zhuǎn)移瘤或淋巴瘤，此型多發(fā)于青少年或免疫力低下患者，可伴脊柱外骨骼侵犯。治療后的MRI隨訪復(fù)查中，在T1WI上出現(xiàn)椎體信號(hào)增高代表椎體脂肪化[29]，增強(qiáng)后強(qiáng)化程度下降、范圍縮小[30]，提示病灶好轉(zhuǎn)。

7 鑒別診斷

7.1 布氏桿菌性脊柱炎

布氏桿菌感染引起的一種人畜共患的變態(tài)反應(yīng)性疾病累及脊柱，感染途徑多為接觸過受污染的動(dòng)物產(chǎn)品或通過食用由未經(jīng)高溫消毒的乳制品。MRI表現(xiàn)為受累椎體及相應(yīng)椎間盤信號(hào)異常，好發(fā)于下腰椎；骨質(zhì)破壞以椎體邊緣或終板中央?yún)^(qū)局限性破壞為主[31]，周圍可呈彌漫性椎體骨髓炎表現(xiàn)，但椎體形態(tài)基本完整；椎體前緣骨質(zhì)硬化，可見鳥嘴狀骨贅形成；椎旁膿腫?。籘2WI椎間盤信號(hào)增高，增強(qiáng)可強(qiáng)化；易累及小關(guān)節(jié)；后突畸形罕見；如有牧區(qū)生活史則更支持診斷。

7.2 椎間盤退變性終板炎(Modic I型)

MRI表現(xiàn)為相鄰兩個(gè)椎體骨髓水腫信號(hào)，但退變的椎間盤由于髓核脫水在T2WI上信號(hào)減低；可見真空征；終板皮質(zhì)一般連續(xù)無破壞；椎旁軟組織及硬膜外間隙不受累；DWI上出現(xiàn)“claw sign”，即在異常終板炎及鄰近骨髓與正常骨髓交界面處出現(xiàn)邊界清楚線狀高信號(hào)影[32]。

7.3 急性許莫氏結(jié)節(jié)

MRI表現(xiàn)為終板軟骨下結(jié)節(jié)周圍單發(fā)椎體的骨髓水腫信號(hào)，呈圍繞突出的結(jié)節(jié)周圍同心環(huán)狀水腫區(qū)，邊界不清彌漫分布為急性病程的征象，可無彌漫性椎間盤信號(hào)異常。

7.4 強(qiáng)直性脊柱炎

此病晚期常出現(xiàn)Andersson病變，即椎體/脊椎-椎間盤非炎癥性破壞性病變[33]，可合并橫貫性累及三柱的脊柱骨折，為應(yīng)力性、自發(fā)性或外傷后導(dǎo)致，好發(fā)于頸胸段或胸腰段交界處，如骨折未經(jīng)及時(shí)處理出現(xiàn)假關(guān)節(jié)形成，則會(huì)出現(xiàn)終板侵蝕及軟骨下骨硬化，但強(qiáng)直性脊柱炎另見竹節(jié)椎、廣泛性韌帶鈣化、小關(guān)節(jié)融合、椎間隙不狹窄等表現(xiàn)。

7.5 SAPHO綜合征

為主要累及皮膚、骨和關(guān)節(jié)的一種包括滑膜炎(synovitis)、痤瘡(acne)、膿皰病(pustulosis)、骨肥厚(hyperostosis)和骨髓炎(osteomyelitis)在內(nèi)的一組慢性病。約1/3累及脊柱，MRI表現(xiàn)終板侵蝕及椎間隙狹窄，但多呈2個(gè)以上連續(xù)椎體呈多節(jié)段受累，椎體前角骨侵蝕；脊柱曲度改變呈曲線或“半圓形”改變，椎間盤信號(hào)一般正常，少數(shù)也可增高，前縱韌帶下可見軟組織增厚，范圍較廣；無椎旁或硬膜外膿腫[34]。

7.6 神經(jīng)性脊柱關(guān)節(jié)病

由于缺少保護(hù)性感覺而反復(fù)受到創(chuàng)傷導(dǎo)致的脊柱改變，常合并糖尿病、脊髓空洞癥、梅毒或其他神經(jīng)性疾病。好發(fā)于胸腰椎交界處和腰椎，可累及一個(gè)或多個(gè)椎體節(jié)段；真空征；椎體的破壞可致骨折，隨后出現(xiàn)骨質(zhì)硬化、大量骨贅形成和椎間盤間隙消失，在T2WI呈低信號(hào)；晚期可見假關(guān)節(jié)形成。

7.7 腫瘤和(或)轉(zhuǎn)移瘤

不累及椎間盤(除脊索瘤)，椎間盤高度正常；軟組織占位邊界清楚。

8 結(jié)論

臨床上保持對(duì)脊柱感染的高度警惕和懷疑是診斷的核心，了解化膿性脊柱炎和結(jié)核性脊柱炎的臨床特征和病理生理基礎(chǔ)有助于理解其MRI表現(xiàn)及不典型類型的少見表現(xiàn)，增強(qiáng)掃描對(duì)鑒別診斷意義重大；熟悉脊柱感染的相關(guān)鑒別診斷有助于減少誤診，盡量提高診斷準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)早期診斷和及時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹委?，以減少或避免并發(fā)癥、脊柱畸形和神經(jīng)功能缺陷等后遺癥。

利益沖突：無。

對(duì)SMA—13瀝青混合料而言，由人工進(jìn)行纖維材料的投放，先干拌12～17s，再添加SBS改性瀝青，繼續(xù)濕拌40～45s，將總拌和時(shí)間控制在55～60s范圍內(nèi)。對(duì)于拌和時(shí)間，應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整。因纖維的質(zhì)量較輕，很難通過拌和達(dá)到均勻，所以在必要時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)一定拌和時(shí)間?？紤]到生產(chǎn)這種瀝青混合料時(shí)，機(jī)械效率相對(duì)較低，所以為保證攤鋪施工的連續(xù)性，需將攤鋪速度限制在1.5～2.5m/min范圍內(nèi)，具體的碾壓工藝如表1所示。