腰椎CT矢狀面屈曲角、終板屈曲深度和雙側(cè)腰大肌橫斷面積差值診斷腰椎間盤(pán)突出癥(LDH)的價(jià)值及與退變程度的關(guān)系

王少鋒，孟小慶，吳占勇*，高 峰

1.華北醫(yī)療健康集團(tuán)邢臺(tái)總醫(yī)院，河北 邢臺(tái) 054000；2.河北省眼科醫(yī)院，河北 邢臺(tái) 054000

腰椎間盤(pán)突出癥(lumbar disc herniation,LDH)是臨床發(fā)病率較高的腰椎退行性疾病，患者主要臨床癥狀包括腰痛和神經(jīng)根癥狀[1]。研究表明[2,3]，衰老、肥胖、吸煙、終板損傷、腰椎負(fù)荷和骨密度都是LDH的危險(xiǎn)因素。椎體終板是一個(gè)重要結(jié)構(gòu)，其形態(tài)呈向心性凹陷，終板是腰椎退行性變化和LDH的重要解剖因素，當(dāng)椎間盤(pán)退變時(shí)，椎骨終板上的壓力分布發(fā)生變化，改變了椎體結(jié)構(gòu)。以往對(duì)于LDH患者終板的結(jié)構(gòu)、厚度、最大矢狀直徑等的研究較多，但是關(guān)于終板的另一個(gè)重要特征——屈曲深度的報(bào)道較少[4]，對(duì)LDH患者腰部肌肉支撐系統(tǒng)、雙側(cè)腰大肌橫斷面積差值和基于LDH的成像數(shù)據(jù)也缺乏系統(tǒng)性研究[5-8]。本研究探討了腰椎矢狀面屈曲角、終板屈曲深度、雙側(cè)腰大肌橫斷面積差值對(duì)LDH的診斷價(jià)值，旨在為臨床診斷及治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月～2020年7月的LDH患者120例作為觀察組，其中男性67例、女性53例；年齡31～75歲，平均年齡(50.02±9.88)歲；體質(zhì)量指數(shù)19.30～24.80 kg/m2，平均(22.10±2.43)kg/m2；L3～4患者21例，L4～5患者60例，L5～S1患者39例。納入標(biāo)準(zhǔn)：診斷符合《實(shí)用骨科學(xué)》中的標(biāo)準(zhǔn)[9]；均為單發(fā)腰椎間盤(pán)突出，病變部位在L3～S1；臨床影像資料保存完整。排除標(biāo)準(zhǔn)；有強(qiáng)直性脊柱炎、脊柱惡性腫瘤、風(fēng)濕疾病、椎體骨折、骨質(zhì)疏松等；既往有脊柱手術(shù)史；長(zhǎng)期服用激素類藥物。同時(shí)選取體檢健康者100例作為對(duì)照組，其中男性60例、女性40例；年齡30～71歲，平均(49.18±10.12)歲；體質(zhì)量指數(shù)(19.10～24.92) kg/m2，平均(22.01±2.70)kg/m2。觀察組和對(duì)照組一般資料比較見(jiàn)表1。

表1 觀察組和對(duì)照組一般資料

1.2 CT檢查

腰椎的CT檢查使用德國(guó)西門(mén)子64層螺旋CT掃描，層厚度為1 mm。受試者仰臥，掃描范圍從T1椎體的上邊緣到S1上終板平面。掃描完成后，使用CT工作站軟件執(zhí)行三維重建并處理圖像。本研究測(cè)量了從L3下終板到S1上終板的6個(gè)終板，利用三維重建軟件對(duì)CT正中矢狀面圖像進(jìn)行重建。根據(jù)病例資料中核磁數(shù)據(jù)，按照Pfirrmann分級(jí)方式，確定L3到S1的3個(gè)椎間盤(pán)退化等級(jí)[10]。排除由于終板損傷、嚴(yán)重骨贅形成和Schmorl結(jié)節(jié)而導(dǎo)致的不規(guī)則終板。成像測(cè)量指標(biāo)：終板屈曲深度和矢狀面屈曲角。測(cè)量方法：在CT矢狀面重建圖像上將終板的前緣定義為A，將后緣定義為P，以l mm間距作AP連線的垂線，與終板間最長(zhǎng)的線段記為CD，定義CD長(zhǎng)度為終板屈曲深度，定義AC和CP組成的夾角為矢狀面屈曲角[11]。腰大肌橫斷面積及CT值測(cè)量：利用醫(yī)院構(gòu)建的醫(yī)學(xué)圖像存檔與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communications system,PACS)系統(tǒng)存儲(chǔ)的圖像，選取L3～S1椎間盤(pán)層面，繪制感興趣區(qū)，測(cè)量?jī)蓚?cè)腰大肌橫斷面積(單位mm2)，并計(jì)算兩側(cè)差值。

1.3 圖像分析

數(shù)據(jù)錄入EpiData3.1(EpiData Association，丹麥)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，所有數(shù)據(jù)均由2名主治醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量，各自分析之后再整合分析結(jié)果及意見(jiàn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 觀察組和對(duì)照組終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等比較

觀察組L3～S1平均終板屈曲深度明顯低于對(duì)照組(P<0.05)，而L3～S1平均矢狀面屈曲角、L3～S1平均腰大肌橫斷面積差值明顯高于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 觀察組和對(duì)照組終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等比較

2.2 觀察組不同病變部位患者的終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等比較

觀察組L4～5、L5～S1及L3～4病變患者的L3～S1平均終板屈曲深度、L3～S1平均矢狀面屈曲角、L3～S1平均腰大肌橫斷面積差值相比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表3。

表3 觀察組不同病變部位患者的終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等比較

2.3 觀察組不同椎間盤(pán)退變程度患者的終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等比較

觀察組Pfirrmann分級(jí)Ⅳ～Ⅴ級(jí)患者的L3～S1平均終板屈曲深度明顯小于Ⅱ～Ⅲ級(jí)患者(P<0.05)，而L3～S1平均矢狀面屈曲角、L3～S1平均腰大肌橫斷面積差值明顯高于Ⅱ～Ⅲ級(jí)患者(P<0.05)。見(jiàn)表4。

表4 觀察組不同Pfirrmann分級(jí)患者的終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等比較

2.4 診斷價(jià)值分析

L3～S1平均終板屈曲深度、矢狀面屈曲角、腰大肌橫斷面積差值診斷Pfirrmann分級(jí)Ⅳ～Ⅴ級(jí)的ROC曲線下面積分別為0.601、0.890和0.771(P<0.05)，截?cái)嘀捣謩e為1.80 mm、166.50°和1.35 cm2，靈敏性分別為75.00%、84.00%和78.00%，特異性分別為58.00%、79.00%和76.00%，見(jiàn)圖1。

圖1 ROC曲線圖

3 討論

腰椎是人體中軸骨骼的核心部分，是維持直立姿勢(shì)、實(shí)現(xiàn)生理姿勢(shì)和活動(dòng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。椎間盤(pán)的特定解剖結(jié)構(gòu)使腰椎具有適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)度和承受負(fù)荷的能力[12]。腰椎間盤(pán)退行性改變伴有髓核、纖維環(huán)和終板的結(jié)構(gòu)改變。椎體終板是椎間盤(pán)的重要組成部分，構(gòu)成腰椎間盤(pán)與椎體之間的結(jié)構(gòu)邊界，其能將椎間盤(pán)因軸向負(fù)荷產(chǎn)生的壓力傳導(dǎo)到相鄰椎體，分散并傳遞由腰椎軸向載荷產(chǎn)生的髓核中的靜水壓力，并防止具有較高壓力的髓核突出到相鄰的松動(dòng)多孔椎骨松質(zhì)骨中，對(duì)腰椎間盤(pán)的生理狀態(tài)和病理變化具有重大影響[13,14]。

當(dāng)前主流觀點(diǎn)是，椎間盤(pán)退變引起的應(yīng)力分布變化可導(dǎo)致椎體終板的形態(tài)變化，進(jìn)而導(dǎo)致椎體松質(zhì)骨吸收和重塑。相同的椎間隙中，上端椎下終板的屈曲程度大于下端，更嚴(yán)重的椎間盤(pán)退變對(duì)應(yīng)于較小的終板屈曲程度[15,16]。本研究比較了LDH組和對(duì)照組中退變進(jìn)展程度相同(終板屈曲深度、矢狀面屈曲角等數(shù)據(jù)在相同區(qū)間內(nèi)的)椎間盤(pán)的終板形態(tài)，結(jié)果顯示觀察組L3～S1平均終板屈曲深度明顯低于對(duì)照組，而L3～S1平均矢狀面屈曲角、L3～S1平均腰大肌橫斷面積差值明顯高于對(duì)照組。L3～S1平均終板屈曲深度、L3～S1平均矢狀面屈曲角、腰大肌橫斷面積差值的改變與受累椎體節(jié)段的不同無(wú)關(guān)。隨著腰椎退行性改變的進(jìn)展，腰椎矢狀面屈曲角逐漸增大，終板趨向于平坦化。在相同程度的退變情況下，發(fā)生腰椎間盤(pán)突出的椎間隙具有更平坦的終板。先天性終板形態(tài)是LDH的解剖學(xué)因素之一，通過(guò)將軸向應(yīng)力限制在椎間盤(pán)的中央部分，具有合適的矢狀面彎曲角度有助于維持椎間盤(pán)的正常生物力學(xué)環(huán)境。終板屈曲深度的變化會(huì)影響軟骨終板的營(yíng)養(yǎng)途徑，從而導(dǎo)致溶質(zhì)向椎間盤(pán)的擴(kuò)散減少，終板-髓核(CEP-NP)通路傳導(dǎo)障礙和加速腰椎間盤(pán)退變。隨著椎間盤(pán)退行性變的發(fā)展，脊柱的軸向應(yīng)力從椎間盤(pán)的中心區(qū)域轉(zhuǎn)移到外周區(qū)域，終板結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。腰椎間盤(pán)周圍部分的負(fù)荷超過(guò)正常范圍，這會(huì)導(dǎo)致纖維環(huán)撕裂和損傷，并加速LDH的發(fā)生。因此終板的退行性變化會(huì)顯著影響椎間盤(pán)的正常生理功能[17]。

一些學(xué)者認(rèn)為L(zhǎng)DH病變常處于腰大肌萎縮及變窄的那一側(cè)，腰大肌萎縮變細(xì)、疏松及兩側(cè)橫斷面積存在差異可導(dǎo)致腰部支撐系統(tǒng)不平衡或無(wú)力[18,19]。本研究結(jié)果顯示，觀察組L3～S1平均腰大肌橫斷面積差值顯著較對(duì)照組高，說(shuō)明雙側(cè)腰大肌不對(duì)稱造成的腰椎受力不平衡現(xiàn)象可引起椎間盤(pán)受力變大，對(duì)腰椎間盤(pán)造成不良影響，因此可以推斷腰大肌橫斷面積差值較高是LDH發(fā)生的重要因素。

本研究結(jié)果顯示，觀察組Pfirrmann分級(jí)Ⅳ～Ⅴ級(jí)患者的L3～S1平均終板屈曲深度明顯低于Ⅱ～Ⅲ級(jí)患者，而L3～S1平均矢狀面屈曲角、L3～S1平均腰大肌橫斷面積差值高于Ⅱ～Ⅲ級(jí)患者，上述參數(shù)診斷Pfirrmann分級(jí)Ⅳ～Ⅴ的效能較好。椎間盤(pán)退變能夠引起椎體重建及椎體終板性質(zhì)的變化。終板屈曲深度的增加應(yīng)該是對(duì)椎間盤(pán)退變后生物力學(xué)發(fā)生改變的自適應(yīng)過(guò)程，降低對(duì)椎體的壓力及負(fù)荷，減輕椎體損傷。在椎間盤(pán)退變的發(fā)生及發(fā)展過(guò)程中，作用于終板的應(yīng)力將會(huì)從其中心向外周轉(zhuǎn)移，外周終板發(fā)生突出，外周終板下面的松質(zhì)骨在上述影響下會(huì)進(jìn)一步重建，導(dǎo)致錐體周邊高度降低，矢狀面屈曲角逐漸增大，終板屈曲深度減小。出現(xiàn)LDH后，同側(cè)腰大肌發(fā)生萎縮，這仍與患者椎間盤(pán)退變程度有關(guān)。

既往少有研究對(duì)矢狀面屈曲角度、終板屈曲深度和雙側(cè)腰大肌橫斷面積差值進(jìn)行聯(lián)合分析，本研究在一定程度上彌補(bǔ)了上述不足。本研究結(jié)果表明，矢狀面屈曲角、終板屈曲深度、雙側(cè)腰大肌橫斷面積差值與LDH患者椎間盤(pán)退變程度有一定關(guān)系，在進(jìn)行診斷時(shí)需要充分考慮上述解剖差異，可作為診斷及治療LDH的重要參考依據(jù)。且本研究應(yīng)用CT影像，顯示出的終板的骨性邊緣更易被識(shí)別，CT矢狀位重建影像能夠更準(zhǔn)確地測(cè)量形態(tài)學(xué)參數(shù)。

綜上所述，矢狀面屈曲角、終板屈曲深度、雙側(cè)腰大肌橫斷面積差值與LDH患者椎間盤(pán)退變程度有一定關(guān)系，在診斷椎間盤(pán)退變程度方面有一定價(jià)值。