腰椎疾病中Modic改變的相關(guān)研究進(jìn)展

胡 博 綜述,丁洪偉 審校

Modic改變(Modic changes，MCs)是指脊柱終板及終板下骨質(zhì)MRI的信號(hào)改變，1987年由Roos et al首先報(bào)道，1988年Modic et al系統(tǒng)地闡述了MCs的特點(diǎn)，認(rèn)為MCs是由椎間盤退變所引起，其病理演變是椎間盤退變→終板的保護(hù)作用減弱或消失→鄰近松質(zhì)骨水腫→椎體脂肪浸潤(rùn)→發(fā)生纖維化及鈣化。該研究根據(jù)MRI信號(hào)的差異將其分為MCs Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型:① Ⅰ型表現(xiàn)為T1低信號(hào)、T2高信號(hào),臨床表現(xiàn)為椎體終板出現(xiàn)水腫及炎癥;② Ⅱ型表現(xiàn)為T1高信號(hào)、T2高信號(hào)，臨床表現(xiàn)為椎體中的黃骨髓代替紅骨髓;③ Ⅲ型表現(xiàn)為T1低信號(hào)、T2低信號(hào)，臨床表現(xiàn)為椎體終板出現(xiàn)骨纖維化。為了與Modic分類系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，1990年Miller將MCs分為4級(jí):0級(jí)——正常，無(wú)退化；一級(jí)——相當(dāng)于MCsⅠ型；二級(jí)——相當(dāng)于MCs Ⅱ型；三級(jí)——相當(dāng)于MCs Ⅲ型。1990年，Weishaupt根據(jù)MRI矢狀位上終板異常信號(hào)所涉及的椎體高度，將MCs分為4級(jí)：正?！猅1WI、T2WI無(wú)異常；輕度——信號(hào)強(qiáng)度變化幅度≤椎體高度的25%；中度——信號(hào)強(qiáng)度變化幅度在椎體高度的>25%～<50%；重度——信號(hào)強(qiáng)度變化幅度≥椎體高度的50%。MCs作為終板的一種改變，在腰痛人群中的患病率是普通人群的7倍，而且隨著年齡的增長(zhǎng)，MCs的患病率也在升高。本研究就腰椎疾病中MCs改變的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 MCs的機(jī)制

1.1 退變椎間盤的生物力學(xué)基礎(chǔ)椎間盤退變后，軸向負(fù)荷使終板微骨折，纖維血管肉芽組織形成，血管密度增加，使軟骨下骨髓血管化。當(dāng)終板承受的壓力超過(guò)閾值時(shí)，終板骨小梁發(fā)生骨折，最終導(dǎo)致MCs[1-2]。值得注意的是，MCs Ⅰ型椎體終板改變與膝關(guān)節(jié)自發(fā)性骨壞死和髖關(guān)節(jié)短暫性骨質(zhì)疏松等疾病之間的相似性，在這些情況下MRI上看到的異常信號(hào)強(qiáng)度都代表反應(yīng)性骨髓水腫。

1.2 退變椎間盤引起的生物化學(xué)改變MCs是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，與生物力學(xué)相比，MCs的生物化學(xué)改變更值得臨床關(guān)注。2002年Burke et al首次發(fā)現(xiàn)，合并MCs的退變椎間盤中炎癥介質(zhì)產(chǎn)物明顯高于無(wú)MCs的退變椎間盤。進(jìn)一步的研究[3]發(fā)現(xiàn)，伴發(fā)MCs的椎間隙中白細(xì)胞介素-1、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子、可提取性核抗原-78、腫瘤壞死因子等表達(dá)水平明顯高于正常水平，說(shuō)明MCs Ⅰ型終板水腫為炎性表達(dá)的急性期。

1.3 低毒性細(xì)菌感染學(xué)者們[4-6]在對(duì)手術(shù)摘除的椎間盤進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)時(shí)均發(fā)現(xiàn)痤瘡丙酸桿菌，表明椎間盤的無(wú)氧環(huán)境適合厭氧菌生長(zhǎng)。Albert et al[6]對(duì)61例行腰椎手術(shù)的患者進(jìn)行術(shù)前活檢、MRI檢查以及隨訪，43%的患者椎間盤細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果為陽(yáng)性，細(xì)菌培養(yǎng)為厭氧菌，主要是痤瘡丙酸桿菌。在這些細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性的椎間盤中，80%產(chǎn)生了新的MCs，而培養(yǎng)陰性的椎間盤中有44%產(chǎn)生了新的MCs。Rigal et al[7]分析了313例接受L4～5或L5～S1融合或椎間盤置換手術(shù)的病理報(bào)告和細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果，認(rèn)為后路手術(shù)時(shí)椎間盤污染率較高，因此采用了腹膜后前路手術(shù),并對(duì)385個(gè)椎間盤進(jìn)行了術(shù)中活檢，其中303個(gè)椎間盤在MRI上顯示為MCs Ⅰ型?；铙w組織切片培養(yǎng)4周后進(jìn)行組織病理學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，僅有6例表現(xiàn)為陽(yáng)性，其中2例為痤瘡丙酸桿菌；術(shù)后1年隨訪中患者均未發(fā)生感染。該研究認(rèn)為感染和椎間盤退變之間沒(méi)有相關(guān)性。但Urquhart et al[8]研究發(fā)現(xiàn)，椎間盤感染和退變之間的聯(lián)系是可能的。也有學(xué)者[9]認(rèn)為有必要在控制好樣本污染的情況下進(jìn)一步調(diào)查這一問(wèn)題。目前，MCs是否由細(xì)菌感染導(dǎo)致還存在爭(zhēng)議，但是通過(guò)對(duì)該機(jī)制的探索可以為治療提供有效指導(dǎo)。

1.4 基因因素Karppinen et al(2008年)通過(guò)對(duì)228例受試者的研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-1和基質(zhì)金屬蛋白酶3的遺傳變異與MCs Ⅱ型密切相關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型膠原(COL1A1基因)、Ⅸ型膠原(COL9A2基因、COL9A3基因)、Ⅺ型膠原(COL11A2基因)、聚集蛋白聚糖基因、細(xì)胞質(zhì)連接蛋白基因、基質(zhì)金屬蛋白酶2基因、生長(zhǎng)分化因子-8基因、維生素D受體基因等與椎間盤退變相關(guān)，具有遺傳性的特異性基因位點(diǎn)，表明多個(gè)基因相互作用可引起MCs，但單個(gè)基因的作用還有待進(jìn)一步研究。在遺傳學(xué)領(lǐng)域探討椎體終板退變和MCs的發(fā)病機(jī)制和遺傳易感因素是值得的，有助于疾病的預(yù)防以及通過(guò)藥物或基因進(jìn)行早期干預(yù)。

2 MCs的臨床特點(diǎn)

2.1 鑒別椎間盤炎癥在MRI上可以表現(xiàn)出終板炎，但正確的診斷通常是通過(guò)區(qū)分它們各自的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。椎間盤炎MRI的表現(xiàn)與MCs Ⅰ 型十分相似，均表現(xiàn)為T1低信號(hào)、T2高信號(hào)。Schwarz-Nemec et al[10]研究表明，MCs Ⅰ 型的終板輪廓、水腫程度、T1信號(hào)值與早期脊柱炎和嚴(yán)重脊柱損傷有顯著差異。在椎體骨髓水腫患者中存在不規(guī)則但完整的T1像終板輪廓，對(duì)MCs Ⅰ型的診斷具有重要意義。隨著椎間盤炎病情的發(fā)展，病變椎間盤所在的椎間隙會(huì)逐漸變窄，同時(shí)相鄰的終板均會(huì)受到不同程度的破壞，椎體邊緣可出現(xiàn)“蟲蝕樣”改變。此外，年輕患者的MCs Ⅰ型還需與脊柱關(guān)節(jié)炎進(jìn)行區(qū)分，盡管MCs Ⅰ型和早期脊柱關(guān)節(jié)炎在MRI上有一定的形態(tài)學(xué)相似性，但病變過(guò)程是完全不同的，MCs Ⅰ型患者不符合脊柱關(guān)節(jié)炎的臨床、生物學(xué)和成像標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 臨床癥狀

2.2.1腰痛當(dāng)腰椎間盤出現(xiàn)退變后，終板炎性改變也將引起疼痛。Jensen et al(2010年)對(duì)40～44歲普通丹麥人群進(jìn)行為期4年的問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，終板炎的患病率逐年上升，發(fā)生終板炎性改變中84%的患者以MCs Ⅰ型為主，同時(shí)他們還認(rèn)為MCs是可以通過(guò)椎間盤的退變進(jìn)行預(yù)測(cè)的。另有研究[11]證實(shí)，MCs Ⅰ、Ⅱ型的面積與腰痛的程度呈正相關(guān)，MCs Ⅲ型的面積則與腰痛程度無(wú)明顯相關(guān)性。M??tt? et al[12]對(duì)324對(duì)雙胞胎的隨訪發(fā)現(xiàn)，MCsⅠ型在向MCsⅡ型過(guò)渡即MCsⅠ、Ⅱ型混合時(shí)疼痛癥狀最嚴(yán)重，但具體原因尚不明確。Brinjikji et al[13]通過(guò)觀察3 000例腰椎疾病患者的椎間盤退變表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，椎間盤的退變、突出、壓迫、脫出均與腰痛有顯著相關(guān)性，其中MCs Ⅰ 型和峽部裂也顯示與腰痛顯著相關(guān)。目前MCs與腰痛的相關(guān)性尚存爭(zhēng)議，但是當(dāng)椎間盤退變等級(jí)增加時(shí)，MCs與腰痛則表現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性[14]。

2.2.2腰椎間盤退變或突出Xiao et al[15]對(duì)345例腰椎間盤退變或腰椎間盤突出患者隨訪后發(fā)現(xiàn)，隨著L3～5椎間盤退變等級(jí)的增加，L3～5椎體相鄰終板MCs出現(xiàn)的概率也隨之上升。椎間盤突出患者行單純髓核摘除手術(shù)治療后，MCs患者的腰椎間盤突出更容易復(fù)發(fā)[16-17]。

2.2.3腰椎側(cè)凸和腰椎滑脫Wu et al[18]通過(guò)對(duì)120例腰椎側(cè)凸患者1 440個(gè)終板的研究發(fā)現(xiàn)，與不存在腰椎側(cè)凸的退行性腰椎疾病患者相比，腰椎側(cè)凸患者的MCs發(fā)病率明顯增高，且多為MCs Ⅱ型。Hayashi et al[19]通過(guò)對(duì)450例有癥狀的腰椎滑脫患者行中立位、屈曲位MRI檢查發(fā)現(xiàn)，年齡、椎間盤退變、腰椎滑脫的角運(yùn)動(dòng)和平移與MCs密切相關(guān)，隨著MCs從Ⅰ型到Ⅱ型的演變，椎間盤退變逐漸加重，腰椎角度改變與平移運(yùn)動(dòng)逐漸增加，較其他MCs類型而言，MCs Ⅱ型腰椎滑脫的平移程度最為嚴(yán)重，MCs Ⅲ型腰椎角度及平移的程度最輕微。筆者認(rèn)為，MCs Ⅰ型主要為炎性浸潤(rùn)，在臨床上主要表現(xiàn)為腰部疼痛，當(dāng)MCs進(jìn)一步發(fā)展到骨髓替代階段即MCsⅡ型時(shí)，黃骨髓的出現(xiàn)導(dǎo)致椎體的穩(wěn)定性下降，使腰椎更易發(fā)生角度改變和平移從而造成滑脫，但隨著椎體內(nèi)黃骨髓的纖維化后硬化，腰椎自我融合穩(wěn)定性明顯加強(qiáng)，所以MCs Ⅲ型患者腰椎滑脫的比例明顯降低。

3 MCs的治療

3.1 非手術(shù)治療

3.1.1抗生素治療通過(guò)對(duì)MCs機(jī)制的研究，Albert et al[20]采用隨機(jī)雙盲對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期使用抗生素(100 d)治療能明顯緩解腰椎間盤突出MCs Ⅰ 型患者的腰痛。但另一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照研究[21]顯示，對(duì)MCs患者使用阿莫西林治療3個(gè)月后的治療效果與安慰劑治療效果相同，故其并不支持抗生素治療MCs。

3.1.2益生菌治療Jensen et al[22]對(duì)MCs Ⅰ 型患者采用益生菌治療，隨訪1年后發(fā)現(xiàn)益生菌對(duì)于Modic Ⅰ型腰痛患者有效，但效果明顯不如使用抗生素。

3.1.3唑來(lái)膦酸治療Koivisto et al[23]對(duì)30例腰痛患者進(jìn)行唑來(lái)膦酸與安慰劑對(duì)照研究，隨訪1年后發(fā)現(xiàn)，唑來(lái)膦酸能促進(jìn)MCs Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)镸Cs Ⅱ型，從而減輕疼痛。Cai et al[24]采用唑來(lái)膦酸、降鈣素與安慰劑進(jìn)行為期3個(gè)月的對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，唑來(lái)膦酸和降鈣素確實(shí)能有效減輕患者疼痛，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)降鈣素能有效減少M(fèi)Cs面積。

3.1.4針灸推拿治療袁仕國(guó) 等[25]對(duì)78例慢性非特異性腰痛患者行針灸治療，結(jié)果顯示無(wú)MCs患者較MCs患者療效佳，MCs Ⅰ型較MCs Ⅱ、Ⅲ型的療效佳。Annen et al[26]對(duì)普通腰痛患者和MCs患者進(jìn)行前瞻性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，是否存在MCs和MCs的種類與針灸推拿治療的臨床效果無(wú)相關(guān)性。針灸推拿作為非手術(shù)治療方案治療MCs患者，國(guó)內(nèi)外采用的觀察以及研究方法不同，結(jié)論差異較大，未來(lái)需要大樣本以及更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄗ鲞M(jìn)一步研究。

3.2 手術(shù)治療

3.2.1椎體成形術(shù)Kavanagh et al[27]報(bào)道了1例70歲Modic Ⅰ型男性患者采用椎體成形術(shù)成功緩解腰痛，術(shù)后1年隨訪未見(jiàn)復(fù)發(fā)。一項(xiàng)回顧性分析[28]認(rèn)為，采用單純髓核摘除術(shù)聯(lián)合骨水泥填充治療腰椎間盤突出，通過(guò)側(cè)重減壓、穩(wěn)定脊體、抗感染等方式能明顯緩解老年腰椎間盤突出患者的臨床癥狀。但對(duì)MCs Ⅰ型腰痛患者能否采用椎體成形術(shù)治療尚缺乏大樣本的數(shù)據(jù)支持。

3.2.2腰椎椎間融合術(shù)2009年Kwon et al對(duì)351例MCs合并退行性腰椎疾病患者研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)腰椎椎間融合術(shù)治療后，MCsⅠ型融合率為88%，MCs Ⅱ型為84%，MCs Ⅲ型73%，無(wú)MCs為97%，其中MCs Ⅲ型患者的融合率相對(duì)較低，建議應(yīng)結(jié)合MCs的病變程度和具體類型選取合適的手術(shù)方法。Portella et al[29]對(duì)28篇采用腰椎融合術(shù)的文獻(xiàn)進(jìn)行Meta分析后認(rèn)為，融合節(jié)段的MCs Ⅰ型改變頻率降低可能是退行性的，也可能是漸進(jìn)性的，當(dāng)然,無(wú)論終板的信號(hào)是否改變，術(shù)后隨訪患者的臨床功能均能得到顯著改善。王牧一 等[30]采用經(jīng)椎間孔腰椎椎間融合術(shù)治療退行性腰椎疾病患者，研究顯示cage沉降率MCs組明顯高于無(wú)MCs組，術(shù)前MCs不影響術(shù)后融合效果,但MCsⅠ、Ⅱ型可能增加cage沉降的風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)對(duì)“腰椎減壓”與“腰椎減壓與融合”患者的前瞻性、多中心的研究[31]顯示，術(shù)后36個(gè)月時(shí)MCs患者與無(wú)MCs患者術(shù)后臨床結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.2.3腰椎間盤切除術(shù)椎間盤突出與MCs可同時(shí)出現(xiàn)，在計(jì)劃對(duì)椎間盤突出或MCs患者行腰椎間盤切除術(shù)之前，有必要完全排除感染的情況。Ulrich et al[32]研究表明，術(shù)前存在椎間盤炎的MCs患者在椎間盤切除術(shù)后預(yù)后較差。Hao et al[33]對(duì)102例患者行內(nèi)鏡下腰椎間盤切除術(shù)，術(shù)后5年隨訪發(fā)現(xiàn)MCs患者出現(xiàn)透明軟骨更多，而且腰椎間盤突出更易復(fù)發(fā)。腰椎間盤切除術(shù)治療存在MCs的腰椎間盤突出患者療效肯定，但術(shù)后易復(fù)發(fā)[34-35]。所以采取腰椎間盤切除術(shù)治療MCs如何降低復(fù)發(fā)率、改善預(yù)后是未來(lái)研究的方向。

4 展望

MCs作為一種與椎間盤退變密切相關(guān)的變化逐漸得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，但在MRI中MCs是否可作為單獨(dú)的診斷標(biāo)準(zhǔn)或者僅可作為影像學(xué)報(bào)告需要進(jìn)一步探討。MCs在自然的腰椎退變中扮演的角色還有待大量的研究，同時(shí)由于MCs與腰痛密切相關(guān)，且其發(fā)生機(jī)制與骨關(guān)節(jié)炎類似，是否可以通過(guò)類似藥物治療延緩腰椎關(guān)節(jié)的退變期待進(jìn)一步的研究。