胸腰段骨折椎體鄰近椎間盤的MRI影像學(xué)特點(diǎn)及臨床意義

王佳佳，宋文慧，梁凱恒，鮑凱

(1.山西醫(yī)科大學(xué)，山西 太原 030000；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，山西 太原 030001)

脊柱骨折中以胸腰段骨折最為常見，占全身骨折的3%～5%，臨床觀察發(fā)現(xiàn)胸腰段骨折常常會合并椎間盤的損傷[1]，這一類型的骨折多不穩(wěn)定，需要行手術(shù)治療。目前臨床中多采用后路椎弓根螺釘內(nèi)固定，早期療效尚可，但遠(yuǎn)期預(yù)后欠佳，往往易出現(xiàn)傷椎高度丟失、內(nèi)固定松動斷裂、椎間隙塌陷甚至后凸畸形等并發(fā)癥[2]。有研究指出對于合并椎間盤損傷的胸腰段骨折可通過融合手術(shù)來預(yù)防創(chuàng)傷性脊柱后凸，但是對于這類骨折是否需要行融合手術(shù)仍存在很大爭議。為了更好地評估胸腰段骨折患者的椎間盤損傷程度并指導(dǎo)手術(shù)治療，通過收集山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院自2020年5月至2021年5月25例胸腰段骨折患者術(shù)前和內(nèi)固定取出前的MRI資料，總結(jié)骨折椎體鄰近椎間盤的形態(tài)學(xué)和信號變化特點(diǎn)并分析其臨床意義，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標(biāo)準(zhǔn)：自2020年5月至2021年5月期間收治的新鮮A3型(AO分型[3])胸腰段骨折但無神經(jīng)功能障礙患者(T11～L2)，年齡<60歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：惡性椎體塌陷；椎間盤炎；骨質(zhì)疏松性骨折；退行性椎間盤疾?。挥跋駥W(xué)資料不完整。

符合上述標(biāo)準(zhǔn)的患者共25例，其中男19例，女6例；年齡29～56歲，平均(41.08±7.10)歲。其中T12骨折3例，L1骨折14例，L2骨折8例；受傷機(jī)制：高處墜落傷15例，交通傷6例，運(yùn)動傷3例，重物砸傷1例。

1.2 觀測指標(biāo) 入院后所有患者均行X線、CT、MRI檢查。MRI采用GE Signa Twin Speed 1.5 T with EXCITEⅡ超導(dǎo)磁共振掃描儀，磁場強(qiáng)度1.5 T。掃描參數(shù)快速自旋回波序列T1WI：TR/TE 500 ms/15 ms，T2WI：TR/TE 3 500 ms/91 ms，層厚5mm，層間距1 mm。視野(field of view，F(xiàn)OV)為300 mm，矩陣352×512，信號采集疊加2～4次。通過影像學(xué)檢查，了解脊髓受壓、椎間盤、前后縱韌帶、后方韌帶復(fù)合體及周圍軟組織的損傷情況。根據(jù)X線和CT測量其在手術(shù)前、內(nèi)固定置入后和取出內(nèi)固定后的矢狀面指數(shù)(sagittal index，SI)、后凸角即椎體角(vertebral body angle，VBA)和雙段楔角(bisegmental wedge angle，BWA)，見圖1。根據(jù)MRI將椎間盤的形態(tài)學(xué)變化依據(jù)改良的von Gumppenberg分類法分為三類[4]，Ⅰ類提示損傷椎間盤和非損傷椎間盤之間對比沒有明顯差異；Ⅱ類椎間盤形態(tài)呈橢圓形，或椎間盤突向終板；Ⅲ類提示椎間盤侵犯椎體或突破終板。椎間盤的信號變化則采用四分類法[5]，將信號分為“增加”、“正?！薄ⅰ敖档汀?、“真空現(xiàn)象即信號丟失”(見圖2～3)。將鄰近骨折的椎間盤與其以下節(jié)段中未受傷的椎間盤(大多為L3～4)進(jìn)行比較，所有結(jié)果均由放射科及脊柱外科兩位醫(yī)師共同閱片所得。隨訪獲得術(shù)后和取出內(nèi)固定后的疼痛視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)和Oswestry功能障礙指數(shù)(Oswestry disability index，ODI)。

注：α-VBA；β-BWA；SI-前后椎體高度a/b的比值

1.3 手術(shù)方法 患者全身麻醉后采用俯臥位，常規(guī)予以消毒、鋪巾后，以傷椎為中心，采取后正中切口，逐層剝開皮膚、皮下、淺筋膜，在棘上韌帶左右兩邊約1.5 cm處切開腰背筋膜，鈍性分離多裂肌和最長肌間隙，顯露出傷椎及傷椎上下鄰近椎體左右兩側(cè)的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，在兩側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)插入導(dǎo)針，C型臂下顯示各進(jìn)針位置良好，按順序依次擰入尺寸適宜的椎弓根螺釘6枚，C型臂下可以看到各螺釘位置良好，然后安裝縱向連接棒并置入尾絲，撐開復(fù)位，擰緊尾絲，C型臂下可以看到傷椎高度復(fù)位滿意。溫鹽水沖洗傷口，徹底止血，仔細(xì)核對器械、紗布，按照順序逐層縫合筋膜、皮下、皮膚，手術(shù)結(jié)束后以無菌敷料覆蓋。手術(shù)過程順利，麻醉效果滿意，患者術(shù)后安返病房。

2 結(jié) 果

2.1 X線特征 患者VBA從創(chuàng)傷后的(-12.96±4.25)°增加到術(shù)后(-4.6±5.15)°，內(nèi)固定取出后為(-6.76±3.95)°。SI從創(chuàng)傷后的(0.66±0.12)增加到術(shù)后(0.87±0.07)，取出內(nèi)固定后為(0.83±0.10)。BWA創(chuàng)傷后為(-3.36±6.09)°，術(shù)后為(5.64±4.43)°，即矯正了9°，但是取出內(nèi)固定之后下降到了(-2.16±5.48)°。由此可以看出在取出內(nèi)固定之后，VBA、BWA及SI均會有不同程度的下降。

2.2 手術(shù)時(shí)和取出內(nèi)固定時(shí)的MRI信號和形態(tài)變化

2.2.1 手術(shù)時(shí) 21個(gè)椎間盤在T2WI上顯示正常信號，19個(gè)椎間盤顯示信號強(qiáng)度增加，10個(gè)椎間盤顯示信號強(qiáng)度降低，沒有椎間盤顯示信號丟失的情況。依據(jù)形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，19個(gè)椎間盤在術(shù)后被評定為正常(Ⅰ類)，29個(gè)椎間盤在結(jié)構(gòu)上有輕微變化(Ⅱ類)，有2個(gè)椎間盤被歸為嚴(yán)重?fù)p傷(Ⅲ類)。

2.2.2 取出內(nèi)固定時(shí) 27個(gè)椎間盤在T2WI上信號強(qiáng)度正常，4個(gè)椎間盤信號強(qiáng)度增加，16個(gè)椎間盤信號強(qiáng)度降低，3個(gè)椎間盤出現(xiàn)真空現(xiàn)象(即信號丟失)，表現(xiàn)為嚴(yán)重退變。依據(jù)形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，17個(gè)椎間盤形態(tài)正常(Ⅰ類)，23個(gè)椎間盤形態(tài)為輕微損壞(Ⅱ類)，11個(gè)椎間盤形態(tài)嚴(yán)重?fù)p壞(Ⅲ類)。

2.2.3 MRI信號變化過程 手術(shù)時(shí)19個(gè)信號增強(qiáng)的椎間盤中，有42%的椎間盤到取出內(nèi)固定時(shí)在T2WI上的信號強(qiáng)度恢復(fù)正常，26%的椎間盤信號強(qiáng)度降低，16%的椎間盤出現(xiàn)部分信號丟失(真空現(xiàn)象)。手術(shù)時(shí)信號正常的21個(gè)椎間盤中，有86%的椎間盤在T2WI上的信號強(qiáng)度與內(nèi)固定取出時(shí)一樣，14%的椎間盤信號強(qiáng)度降低，無信號增強(qiáng)和信號丟失的椎間盤。手術(shù)時(shí)T2WI上信號強(qiáng)度降低的10個(gè)椎間盤中，10%的椎間盤到取出內(nèi)固定時(shí)在T2WI上的信號強(qiáng)度恢復(fù)正常，10%的椎間盤信號增加，80%的椎間盤信號降低，沒有信號丟失的情況出現(xiàn)(見表1)。

表1 MRI信號改變的特征

2.2.4 形態(tài)變化過程 手術(shù)時(shí)19個(gè)形態(tài)完整的椎間盤中，有79%的椎間盤到取出內(nèi)固定時(shí)仍保持完整，另外21%的椎間盤存在部分缺陷(Ⅱ類)。手術(shù)時(shí)形態(tài)為Ⅱ類的29個(gè)椎間盤中，62%的椎間盤到取出內(nèi)固定時(shí)形態(tài)仍然為Ⅱ類，31%的椎間盤退化為第Ⅲ類，只有2個(gè)椎間盤形態(tài)恢復(fù)正常。手術(shù)時(shí)分類為Ⅲ類的椎間盤到取出內(nèi)固定時(shí)仍然無恢復(fù)(100%，見表2)。

2.2.5 椎間盤形態(tài)和信號作為短期退變的預(yù)后因素分析 共14個(gè)椎間盤(2個(gè)上位椎間盤和12個(gè)下位椎間盤)手術(shù)時(shí)顯示正常的信號和形態(tài)，其中13個(gè)(占所有檢查椎間盤的26%)在取出內(nèi)固定時(shí)發(fā)現(xiàn)椎間盤仍然完整，1個(gè)在T2WI上顯示信號強(qiáng)度降低，但其外觀完整。手術(shù)時(shí)被歸類為具有正常信號和形態(tài)類型為Ⅱ類的5個(gè)椎間盤中，有3個(gè)椎間盤到取出內(nèi)固定時(shí)在T2WI上信號強(qiáng)度降低，其中1個(gè)椎間盤形態(tài)退變?yōu)棰箢悺Ｊ中g(shù)時(shí)信號正常的14個(gè)椎間盤中，其形態(tài)大多也為Ⅰ類。手術(shù)時(shí)椎間盤信號增加的19個(gè)椎間盤中，有3個(gè)椎間盤信號在取出內(nèi)固定時(shí)出現(xiàn)真空現(xiàn)象，而其形態(tài)也出現(xiàn)惡化，其中2個(gè)形態(tài)由Ⅱ類變?yōu)棰箢悾?個(gè)由Ⅰ類變?yōu)棰蝾?。由此可知，椎間盤信號和形態(tài)的改變是存在聯(lián)系的，這兩者也常常相互伴隨，相互影響。通過表2我們也能看出鄰近骨折椎體上位的椎間盤比下位椎間盤容易損傷，信號正常且形態(tài)上為Ⅰ類的下位椎間盤比上位椎間盤多10個(gè)。

2.3 VAS及ODI評分比較 在對術(shù)后和取出內(nèi)固定后的VAS及ODI評分進(jìn)行配對樣本秩和檢驗(yàn)，VAS、ODI差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見表3)，說明25例患者在取出內(nèi)固定后(平均10個(gè)月)均出現(xiàn)了不同程度的疼痛加重及腰背部功能惡化，而其中8例患者在術(shù)后和取出內(nèi)固定后的VAS及ODI評分存在較大差異，結(jié)合表1～2可知這些患者均存在椎間盤的信號丟失和或椎間盤形態(tài)退變?yōu)棰箢惖那闆r。

表3 25例患者術(shù)后和取出內(nèi)固定后的VAS及ODI評比較

2.4 典型病例 17號39歲男性患者，在煤礦干活時(shí)不慎從3米高處墜落，腰背部著地，當(dāng)時(shí)即感腰背部疼痛，后就診于我院行相關(guān)檢查示：T12骨折，于2020年6月行胸腰椎后路經(jīng)肌間隙撐開復(fù)位、椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)，于2021年4月行胸腰椎后路經(jīng)肌間隙內(nèi)固定取出術(shù)。手術(shù)前后影像學(xué)資料見圖4～8。

圖4 術(shù)前X線片示T12椎體壓縮，SI為0.44 圖5 術(shù)后X線片示T12椎體前緣高度恢復(fù)，SI為0.86

圖6 取出內(nèi)固定后X線片示T12椎體前緣高度有所下降，SI為0.72

圖7 手術(shù)時(shí)MRI示T11～12椎間盤信號增加，形態(tài)分類Ⅱ類；T12～L1椎間盤信號正常，形態(tài)分類I類

圖8 取內(nèi)固定時(shí)MRI示T11～12椎間盤信號丟失，形態(tài)分類Ⅲ類；T12～L1椎間盤信號降低，形態(tài)為I類，考慮椎間盤退變嚴(yán)重

3 討 論

椎間盤比椎體更能抵抗壓力損傷[6]，但在強(qiáng)大外力的作用下，椎間盤的液態(tài)生物力學(xué)性能將表現(xiàn)為固體生物力學(xué)性能，因此，在胸腰椎爆裂性骨折中，椎間盤損傷似乎是不可避免的。在保留椎間盤的治療中，無論是手術(shù)或非手術(shù)治療，都已經(jīng)觀察到椎體前緣高度持續(xù)丟失從而產(chǎn)生創(chuàng)傷后脊柱后凸畸形，而進(jìn)行性椎間盤退變被認(rèn)為是造成這種現(xiàn)象的原因[7]。有研究表明椎間盤高度的丟失是由于纖維環(huán)的松弛，在相關(guān)節(jié)段產(chǎn)生了顯著的穩(wěn)定性損失，這種效應(yīng)會加速退變，從而導(dǎo)致后期出現(xiàn)創(chuàng)傷性脊柱后凸及內(nèi)固定失敗的問題。Lu等[8]通過對123個(gè)急性創(chuàng)傷性椎體壓縮骨折(T11～L5)患者的MRI分析，發(fā)現(xiàn)骨折相鄰椎間盤和對照椎間盤的信號和高度均隨時(shí)間下降(P<0.001)，骨折椎體相鄰椎間盤的信號和高度損失大于對照椎間盤(P<0.05)，外傷性椎體骨折與鄰近椎間盤加速退變有關(guān)。Eysel等[9]在一項(xiàng)放射學(xué)研究中指出矯正角度丟失問題與椎間盤損傷有關(guān)，其中大約2/3的患者與椎間盤破壞相關(guān)，上位椎間盤比起下位椎間盤更容易。結(jié)合現(xiàn)有的結(jié)果看，椎間盤損傷對于椎間盤退變影響是肯定的，而椎間盤退變又恰恰是造成創(chuàng)傷性脊柱后凸的重要原因。

在進(jìn)行磁共振檢查時(shí)常常會出現(xiàn)不同程度的偽影，常見的偽影包括運(yùn)動偽影、卷褶偽影、磁化率偽影、金屬偽影、化學(xué)位移偽影、部分容積效應(yīng)偽影、回波平面成像(echo planar imaging，EPI)ghost偽影等，在本文中選取了取出內(nèi)固定前的MRI，此時(shí)的MRI出現(xiàn)了金屬偽影，為了得到較為清晰的圖像，重新自動預(yù)掃Auto Prescan，再用Manual Prescan將頻率調(diào)至中心位置，加Shim vol，20 cm改善局部磁場均勻性，縮短回波時(shí)間，增加矩陣及使用快速自旋回波序列(fast spin echo，F(xiàn)SE)來降低金屬偽影的影響。

在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，脊柱后凸角度變大的患者在受傷多年后會出現(xiàn)背痛癥狀，而如果要通過翻修矯正手術(shù)治療脊柱后凸，風(fēng)險(xiǎn)是顯而易見的?？紤]到椎間盤損傷可能造成創(chuàng)傷性脊柱后凸等并發(fā)癥，有相當(dāng)一部分學(xué)者認(rèn)為，盡早行融合手術(shù)可以避免出現(xiàn)脊柱后凸的發(fā)生。Daniaux等[10]在處理胸腰椎骨折伴有嚴(yán)重椎間盤損傷的患者時(shí)就提到了一種手術(shù)方法，即在胸腰椎骨折后路內(nèi)固定后進(jìn)行椎弓根椎間植骨融合，這種手術(shù)的目的是取出破裂的椎間盤，并用骨移植物重新填充椎間隙，以獲得牢固的融合，并防止后期椎間盤間隙的塌陷導(dǎo)致后凸畸形等問題，但是許多研究人員發(fā)現(xiàn)最終的臨床結(jié)果與只進(jìn)行簡單的后路穩(wěn)定治療相比并沒有差別，其問題就在于軟骨終板不能通過非常有限的椎弓根入路刮除干凈，骨移植床的血液供應(yīng)較差從而導(dǎo)致了融合的失敗。Andress等[11]的研究表明，植骨融合的失敗與手術(shù)入路無關(guān)，根本原因還是軟骨終板未能刮除干凈，同時(shí)指出自體松質(zhì)骨的移植不能有效預(yù)防后凸畸形再發(fā)?？紤]到椎弓根入路的有限性，這種融合方式似乎并不可取。而后Charles等[12]長期隨訪了57例行前路椎間融合術(shù)的患者，發(fā)現(xiàn)前路融合術(shù)在提高融合率及防止矯正丟失方面更占優(yōu)勢，年輕患者有更好的長期臨床效果。德國創(chuàng)傷外科協(xié)會的脊柱研究組也提到前后聯(lián)合手術(shù)能減少矯正丟失，單純后路手術(shù)則能獲得更好的VAS評分。雖然研究結(jié)果證明前路融合術(shù)的可行性，但這種方式也是存在爭議的，前路融合術(shù)相較與其他入路手術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于術(shù)后可以獲得更好的穩(wěn)定性，但缺點(diǎn)就是手術(shù)解剖復(fù)雜、創(chuàng)傷大，術(shù)中可能會損傷重要的血管和內(nèi)臟器官等[13]，加大了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。Yong-Jie等[14]在對82例后入路椎間融合的患者進(jìn)行長期隨訪后發(fā)現(xiàn)，沒有內(nèi)固定失敗和后凸畸形的發(fā)生，并且Cobb角和受傷椎體的壓縮程度與術(shù)前相比是有所改善的。康輝等[15]回顧了56例嚴(yán)重胸腰椎骨折伴椎間盤損傷患者的資料，認(rèn)為應(yīng)該重視椎間盤損傷繼發(fā)的遠(yuǎn)期病理改變，采用后路固定、減壓、椎間融合的手術(shù)方式，可以降低后凸畸形再發(fā)及內(nèi)固定失敗等遠(yuǎn)期并發(fā)癥的發(fā)生率。似乎越來越多學(xué)者認(rèn)為合并椎間盤損傷的胸腰椎骨折可以行融合手術(shù)來降低遠(yuǎn)期脊柱后凸的發(fā)生率[16]。

但在臨床實(shí)踐中，我所見到的可能還是以采取單純撐開復(fù)位椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)的居多，原因在于單純復(fù)位內(nèi)固定較融合手術(shù)，其創(chuàng)傷小、出血少、手術(shù)操作難度低的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，而基于我們的研究在對術(shù)后和取出內(nèi)固定后的VAS及ODI評分進(jìn)行配對樣本秩和檢驗(yàn)，結(jié)果顯示P<0.05，說明25例患者在取出內(nèi)固定后(平均10個(gè)月)均出現(xiàn)了不同程度的疼痛加重及腰背部功能惡化，分析發(fā)現(xiàn)在椎間盤信號和形態(tài)出現(xiàn)較為嚴(yán)重改變時(shí)，VAS及ODI評分顯示更差，而在椎間盤信號和形態(tài)完整時(shí)，這類患者在取出內(nèi)固定之后的信號和形態(tài)也相對完整，其VAS及ODI評分顯示較好。結(jié)合表1和表3可知，在椎間盤信號出現(xiàn)丟失即出現(xiàn)“真空現(xiàn)象”及椎間盤形態(tài)為Ⅲ類時(shí)，其VAS及ODI分值高，并且在取出內(nèi)固定之后，VBA、BWA及SI均會有下降，出現(xiàn)這種情況我們建議及時(shí)行椎間融合治療，而在椎間盤的信號和形態(tài)出現(xiàn)輕度退變時(shí)，其VAS和ODI評分也就較高，如果出現(xiàn)這種情況可結(jié)合臨床實(shí)際酌情考慮行融合手術(shù)，但是對于那些椎間盤信號和形態(tài)完整的患者，其VAS與ODI評分也較低，行單純撐開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)是足夠的。

在上述研究中，38%的椎間盤在復(fù)位固定后和34%的椎間盤在內(nèi)固定取出后能夠顯示出椎間盤的形態(tài)完整性，并且我們能夠監(jiān)測從受傷時(shí)到植入物取出時(shí)的椎間盤信號的變化，79%的椎間盤在取出內(nèi)固定后發(fā)現(xiàn)形態(tài)仍然完整，雖然觀察期很短(平均10個(gè)月)，但結(jié)果表明，MRI有助于評估椎間盤損傷程度和預(yù)期的進(jìn)一步退變。因此，術(shù)前要充分利用MRI來評估椎間盤損傷程度并指導(dǎo)手術(shù)方式的選擇。

綜上所述，部分胸腰段骨折患者會合并椎間盤損傷，臨床上可將MRI上椎間盤信號和形態(tài)的改變作為選擇治療方式的重要參考因素之一。若是椎間盤信號和形態(tài)完整或輕度改變，可行單純后路撐開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)；若在椎間盤信號改變的基礎(chǔ)上出現(xiàn)較為嚴(yán)重的形態(tài)學(xué)改變，這類患者在取出內(nèi)固定后VAS及ODI評分顯示更差，遠(yuǎn)期可能會出現(xiàn)后凸畸形等并發(fā)癥，故應(yīng)酌情考慮行融合手術(shù)。