椎間盤真空征的臨床研究進展

鄭 剛，李晨旭，陳偉國，趙 恒，張萬乾，丁艷芳，王想福*

1.白銀市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，白銀 730900

2.甘肅省中醫(yī)院脊柱微創(chuàng)骨科，蘭州 730050

3.甘肅中醫(yī)藥大學研究生院，蘭州 730000

椎間盤真空征由Magnusson［1］于1937 年首次描述，是指隨著椎間盤的退行性變，椎間盤脫水和裂隙擴大導致氣體積聚。正常成年人群中1% ～ 3%可通過影像學檢查觀察到椎間盤真空征［2］，50 歲以上腰腿痛患者檢出率為20%［3］。椎間盤真空征可改變椎間盤的應力負荷，導致軸向不穩(wěn)，加速退行性變，引起椎間盤源性腰痛［4］；部分合并有明顯椎間盤突出的患者或氣體積聚在硬膜外尤其是位于側(cè)隱窩區(qū)、椎間孔區(qū)及椎間孔外口時，可壓迫神經(jīng)根，出現(xiàn)坐骨神經(jīng)痛或嚴重的腰腿痛［5-6］。對于無癥狀的椎間盤真空征患者一般無須治療；對于引起椎間盤源性下腰痛但無神經(jīng)根損傷的患者，首選非甾體抗炎藥物治療，必要時可短期給予抗抑郁藥物及阿片類藥物［7］；藥物治療無明顯效果者，可局部類固醇注射或給予物理治療、運動治療、康復鍛煉及心理干預［8］。對于伴有神經(jīng)根損傷的患者，則須手術(shù)干預以解除壓迫。本文結(jié)合近年來國內(nèi)外椎間盤真空征相關(guān)文獻，就椎間盤真空征的發(fā)生機制、特征、臨床相關(guān)性、手術(shù)治療等方面進行綜述，以期為其臨床診療提供參考。

1 發(fā)生機制

目前，普遍認為椎間盤真空征的形成機制主要有以下5 個方面。①椎間盤負壓：隨著椎間盤的退行性改變，髓核組織縮水干燥，產(chǎn)生裂隙，形成低壓空腔且不斷擴大，周圍組織中部分溶解度低的氣體脫離體液進入空腔內(nèi)產(chǎn)生真空征［9-10］。②終板退行性改變：由于終板鈣化，椎間盤內(nèi)營養(yǎng)轉(zhuǎn)運受阻，代謝失衡，椎間盤應力負荷發(fā)生變化，穩(wěn)定性遭到破壞。椎間盤不規(guī)則受壓，出現(xiàn)椎間裂，導致氣體滯留［4］。③脊柱不穩(wěn)定：脊柱不穩(wěn)定導致退行性變椎間盤產(chǎn)生異常搖擺，這一過程可引發(fā)負吸力產(chǎn)生氣體積聚［11］。④周圍組織氣體擴散到椎間盤內(nèi)：主要包括前縱韌帶、椎體終板及椎間盤外側(cè)環(huán)。有研究［12］證實，前縱韌帶損傷在無真空現(xiàn)象的椎間盤中僅占2.1%，在有真空征的椎間盤中高達30.3%，且伴有椎間盤外側(cè)環(huán)功能不全。終板病變會使周圍組織的氣體通過重復的微動轉(zhuǎn)移到椎間盤中產(chǎn)生真空征［13-14］。⑤椎體非創(chuàng)傷性骨折等引起的椎體塌陷：椎體塌陷可以改變椎間盤的負荷分布進而改變微環(huán)境，影響終板的營養(yǎng)供應從而導致椎間盤發(fā)生退行性變，產(chǎn)生真空征［15-16］。此外，真空征也會同強直性脊柱炎、Schmorl 結(jié)節(jié)、彌漫性特發(fā)性骨肥厚等疾病同時出現(xiàn)，但真空征是否對其有明確的指向作用目前尚缺乏研究證據(jù)［17-18］。

2 特征

氣體成分上，椎間盤真空征包括90%以上的氮氣以及微量的氧氣、二氧化碳等，但目前仍缺乏足夠的臨床組織學證據(jù)［19］。Chen 等［20］在伴神經(jīng)根性癥狀患者的組織學中發(fā)現(xiàn)，真空囊腫組織為纖維結(jié)締組織；Okuyama 等［21］認為，黏多糖液泡是真空征中氮氣的前體，在椎間盤退行性變過程中，作為髓核中黏多糖主要成分的C6H13NO 水平不斷降低，繼而產(chǎn)生氮氣。形態(tài)學表現(xiàn)上，真空征主要分為島型、線型和點型，其中以島型最為常見，老年患者以島型居多，男女比例無明顯差異［21］。位置分布上，真空征發(fā)生的基礎(chǔ)是蛋白多糖及水分降低、膠原蛋白變性。Amara 等［22］的研究發(fā)現(xiàn)，在退行性變腰椎側(cè)凸的患者中，長期的不對稱應力作用會導致椎間盤組織成分發(fā)生變化，凸側(cè)與凹側(cè)膠原蛋白和蛋白多糖的含量存在差異，凹側(cè)基質(zhì)金屬蛋白酶的表達明顯低于凸側(cè)，凹側(cè)椎間盤承受過度的壓力也會引起細胞凋亡，導致凹側(cè)細胞外基質(zhì)成分減少，表現(xiàn)為椎間盤真空征多發(fā)生于側(cè)凸的凹側(cè)，與Modic 改變在退行性變腰椎側(cè)凸的分布具有一致性。Okuyama等［21］對99 例椎間盤真空征患者進行CT 掃描發(fā)現(xiàn)，真空征在前側(cè)纖維環(huán)至髓核區(qū)域最多，形態(tài)以島型和點型為主，髓核至后側(cè)纖維環(huán)區(qū)域最少，線型真空征主要分布在髓核區(qū)域。

3 臨床相關(guān)性

3.1 椎間盤退行性變

真空現(xiàn)象對椎間盤退行性變具有重要的診斷價值，椎間盤退行性變患者發(fā)生真空征的概率是正常人群的8 倍，以L5/S1最為突出［23］。真空征會使椎間盤應力分布發(fā)生變化，引起相應節(jié)段的不穩(wěn)定［24］。真空征的位置和形態(tài)分布可以評估椎間盤退行性變程度。Okuyama 等［21］的研究證實，真空征與Pfirrmann 分級顯著相關(guān)，在PfirrmannⅤ級椎間盤中，線性和島型真空征的比例明顯更高，經(jīng)髓核分布于纖維環(huán)前側(cè)至纖維環(huán)后側(cè)區(qū)域，這與椎間盤內(nèi)部塌陷及破裂的結(jié)構(gòu)有關(guān)［25］。真空征與Modic改變互為因果，終板病變阻礙椎間盤的營養(yǎng)轉(zhuǎn)運，加劇椎間盤病變；而真空征會改變椎體應力負荷分布，反過來加速終板退行性變；真空征與Modic 改變的相關(guān)疾病關(guān)系密切，且女性患者居多，但激素水平對真空征的影響尚不清楚。此外，椎間盤真空征還會導致椎管、側(cè)隱窩及椎間孔狹窄等退行性畸形，臨床以椎管狹窄最為常見，一般認為椎間盤真空征引起的腰椎節(jié)段性不穩(wěn)是椎管狹窄的主要發(fā)生機制［26-27］。

3.2 椎間盤源性腰痛

椎間盤源性腰痛是臨床常見的慢性疾病，發(fā)生率為26% ～ 42%［28］。目前，椎間盤源性腰痛的發(fā)生機制尚未形成統(tǒng)一共識。有學者［29］認為，退行性變引起的椎間盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)的病理改變是導致下腰痛的主要原因。而作為椎間盤退行性變的重要標志，真空征對于椎間盤源性下腰痛的診斷具有重要意義。Miyagi 等［30］的研究證實，真空征引起炎性細胞因子和生長因子表達上調(diào)，這些因子也參與了椎間盤源性腰痛的病理過程，真空征可以引起椎間盤軸向負荷和機械應力，上調(diào)降鈣素基因相關(guān)肽、微粒體前列腺素E 合酶-1、神經(jīng)生長因子等疼痛相關(guān)分子水平，產(chǎn)生椎間盤源性下腰痛。此外，真空征對于椎間盤源性腰痛患者的預后具有一定的指導意義。姜棚菲等［31］在探討退行性腰椎滑脫患者真空征對腰椎骨盆矢狀位形態(tài)的影響后提出，伴有椎間盤真空征的退行性滑脫患者椎間隙顯著塌陷，是滑脫椎體復位不佳的預測指標。

4 手術(shù)治療

4.1 穿刺抽吸

經(jīng)皮CT 引導下的穿刺抽吸侵襲小、恢復快，但氣體不易完全抽出，不能使受壓神經(jīng)根徹底松解，術(shù)后有復發(fā)可能，適用于輕度椎間盤退行性變患者。Bang 等［32］對1 例椎間盤真空征患者進行了2 次穿刺抽吸，術(shù)后2 周患者腰腿痛完全消失，隨訪半年未復發(fā)，認為穿刺抽吸是治療椎間盤真空征的有效方法。Park 等［33］經(jīng)皮穿刺抽吸治療1 例L5/S1椎間盤突出伴真空征的患者，術(shù)后真空征椎間盤體積減小了25%，患者神經(jīng)根性癥狀消失，術(shù)后隨訪6個月未復發(fā)。Lee 等［34］對1 例出現(xiàn)腰腿痛的硬膜外積氣患者進行了CT 引導下穿刺抽吸，術(shù)后2 d 復發(fā)且氣體明顯增多，遂對患者進行了硬膜外氣態(tài)囊腫切除，術(shù)后患者癥狀消失，CT 顯示硬膜外腔氣體消失，但相應的椎間盤切除術(shù)對年輕患者的脊柱生物力學影響尚缺乏長期的隨訪研究。

4.2 椎間盤成形術(shù)

椎間盤成形術(shù)治療椎間盤真空征目前仍存在較大爭議。2015 年，Camino 等［35］首次報道經(jīng)皮骨水泥椎間盤成形術(shù)治療伴有真空征的退行性腰痛患者，術(shù)后患者癥狀顯著改善，并發(fā)癥發(fā)生率相對較低，此后，骨水泥注射逐漸被眾多臨床醫(yī)師認為是治療椎間盤真空征的有效方法?？紤]到椎間盤真空征與垂直不穩(wěn)定性的動態(tài)椎間孔和側(cè)隱窩狹窄有關(guān)，Nakamae 等［36］以聚甲基丙烯酸甲酯作為填充物注射于真空椎間盤中以恢復椎間盤高度，實現(xiàn)對受壓神經(jīng)根的間接減壓，術(shù)后患者坐骨神經(jīng)痛得到顯著緩解。但也有報道［37-38］指出，將骨水泥注入真空椎間盤會明顯增加脊柱軸向僵硬的發(fā)生，易導致相鄰節(jié)段的椎體骨折，所以在高齡及骨質(zhì)疏松癥患者的治療中存在很大的風險。Yang等［39］提出，成骨礦化膠原蛋白粒徑小，可注射性及親水性強，具有更好的骨整合性能，而且注射后所引發(fā)的免疫系統(tǒng)反應有限，剛性較低，可以降低骨折風險。Lewin等［40］的研究發(fā)現(xiàn)，退行性變椎間盤模型中，當亞油酸達到一定含量時，機械應力降低，可作為聚甲基丙烯酸甲酯的有效替代品。筆者認為，雖然在臨床報道中椎間盤成形術(shù)在恢復椎間盤高度、改善患者腰腿痛等方面療效確切，填充材料也不斷優(yōu)化，但填充物注入后如何作用于椎間盤的生物力學研究較少，術(shù)后脊柱活動度的生物力學變化、對相鄰終板的影響、神經(jīng)根應力仍有待進一步研究。

4.3 減壓及融合術(shù)

腰椎融合術(shù)是治療退行性椎間盤疾病最常用的術(shù)式，但腰椎融合術(shù)治療真空征的預后目前尚存在爭議。有學者認為，真空征與垂直不穩(wěn)定性和塌陷有關(guān)，應該進行減壓融合［41］。姜棚菲等［31］采用TLIF 治療滑脫伴真空征的患者，術(shù)后椎間高度和脊柱前凸角得到了有效重建，療效顯著。有研究［42］顯示，存在真空征的患者融合術(shù)后椎間盤高度恢復、脊柱穩(wěn)定性重建更好。An 等［43］認為，對于單節(jié)段椎間盤真空征，后路腰椎椎間融合術(shù)（PLIF）與后外側(cè)腰椎融合術(shù)（PLF）的臨床療效并無明顯差異，二者均可有效改善患者癥狀。但對于伴有真空征的腰椎滑脫患者，PLF 并不能取得良好的療效，術(shù)后假關(guān)節(jié)形成的發(fā)生率較高；PLIF 可提供較好的前柱支撐，有效重建前柱穩(wěn)定性，保持椎間盤高度，提高融合率［44］。Atici 等［45］的研究表明，對于伴真空征的腰椎滑脫患者，經(jīng)椎間孔入路腰椎椎間融合術(shù)（TLIF）對前凸角、滑脫程度和椎間高度的改善均顯著優(yōu)于PLF。開放手術(shù)雖療效確切，但創(chuàng)傷大、出血多。Chen 等［20］對硬膜外積氣所致神經(jīng)根性癥狀的患者進行了經(jīng)皮脊柱內(nèi)窺鏡下氣體囊腫切除術(shù)，認為經(jīng)皮內(nèi)窺鏡下減壓出血少、安全性高，是一種有效的微創(chuàng)治療方法。Zhu 等［46］采用經(jīng)椎間孔入路經(jīng)皮內(nèi)窺鏡下減壓術(shù)治療真空征引起的硬膜外含氣假性囊腫也取得了滿意的臨床療效。

5 結(jié)語與展望

真空征作為椎間盤退行性變的影像學征象，很少出現(xiàn)相關(guān)癥狀，極少數(shù)患者氣體可以自發(fā)吸收，臨床癥狀消失或改善。目前，椎間盤真空征的診斷主要依靠影像學。X線敏感度較低，檢出率為28.2%［47］，且多為老年患者，但特異度較高，主要表現(xiàn)為椎間盤中央或周圍低密度氣體影，過伸位表現(xiàn)明顯，屈曲位較模糊。CT被認為是真空征診斷的金標準，主要表現(xiàn)為圓形、橢圓形或不規(guī)則形片狀透亮區(qū)［48］。MRI 受體位、偽影等影響，檢出率低于CT［49］。但在定性分析方面，MRI 比CT 更具優(yōu)勢，可以清楚區(qū)分氣體、脫垂髓核及囊壁［50］。

隨著醫(yī)學技術(shù)的發(fā)展，椎間盤真空征的檢出率不斷提高，對其的組織學認識也不斷完善，臨床診療也取得了較為顯著的成果。雖然椎間盤真空征的臨床診療已經(jīng)相對成熟，但目前仍存在如下挑戰(zhàn)。①真空征的研究主要集中在影像學方面，而影像學尚不能完全解釋真空現(xiàn)象的形成機制、自然病程及轉(zhuǎn)歸等問題；有關(guān)椎間盤真空征解剖病理學、分子生物學、臨床相關(guān)性等仍需要大量的臨床及基礎(chǔ)研究進一步明確。②椎間盤真空征的治療目前仍缺乏相關(guān)共識及指南。③椎間盤真空征的手術(shù)治療多見于個案報道，臨床療效缺乏大樣本、長期隨訪的權(quán)威性研究及總結(jié)。此外，在椎間盤成形術(shù)中，骨水泥缺乏成骨活性且存在細胞毒性，成為阻礙手術(shù)治療的瓶頸，也是椎間盤成形術(shù)治療椎間盤真空征頗具爭議的重要原因，生物活性材料領(lǐng)域的飛速發(fā)展可能為其提供新的方向。