腰椎椎體終板改變與椎間盤退變的相關性研究

石祥龍，劉吉華，權琳，龐婧，郝大鵬

（青島大學附屬醫(yī)院，山東 青島 266003 1 放射科； 2 東區(qū)普外科）

腰椎椎間盤退變是引起腰痛的原因之一［1］。椎體終板被認為是椎體和椎間盤之間的壓力傳遞裝置，在壓力傳遞過程中具有分散壓力的作用。當腰椎椎間盤退變時終板也會發(fā)生相應的改變。既往研究大多關注終板的結構、厚度、最大矢狀徑及橫徑等指標的改變［2］，而對椎體終板的形態(tài)改變研究較少。本文主要探討腰椎終板的形態(tài)變化與椎間盤退變的關系。現將結果報告如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2012年3月－2014年6月，于本院行腰椎MRI檢查的病人316例，除外脊柱手術、先天性畸形、創(chuàng)傷、腫瘤、感染以及可導致骨異常的全身性疾病的病人。316例病人中，男186例，年齡（40.0±11.3）歲；女130例，年齡（37.0±12.5）歲。

1.2 MR 檢查方法

檢查采用GE公司1.5THDX SIGNA超導型MR掃描儀、脊椎表面線圈、快速自旋回波（FSE）序列，病人取仰臥位、頭先進。掃描包括矢狀位T1WI（TR 450ms，TE 10.1ms）、T2WI（TR 2 140ms，TE 108ms）、脂肪預飽和 T2WI（TR 2 140ms，TE 108ms），橫軸位T2WI（TR 3 260ms，TE 106ms）。矢狀位掃描層厚為4mm，層間隔為0.5mm，FOV 32cm×32cm，矩陣320×224；橫軸位掃描層厚4mm，層間隔1mm，FOV 20cm×20cm，矩陣320×224。

1.3 研究參數及其界定

選取L3－5椎間盤和相鄰椎體終板，觀察、測量椎體終板角和椎間盤退變情況。

1.3.1 椎體終板角測量 腰椎 MRI正中矢狀位（顯示完整棘突輪廓）T2WI上，椎體骨性終板呈弧形，自弧形最凹點向弧的前后端點作直線，兩直線夾角即為椎體終板角（圖1）。終板因SCHMORL結節(jié)等出現局部性缺失時，先根據相鄰終板弧度完善整個終板弧線，再確定終板最低點。

圖1 椎體終板角的測量

1.3.2 腰椎椎間盤退變分級 按PFIRRMANN等［3］的分級標準進行分級，Ⅰ級為正常椎間盤，Ⅱ～Ⅴ級椎間盤退變逐漸加重。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計處理，男女間椎體終板角比較采用t檢驗，椎間盤退變程度與相鄰椎體終板角的相關性檢驗采用spearman秩相關分析，以P＜0.05為差異有顯著性。

2 結 果

2.1 男女間椎體終板角比較

男女間L3－5椎間盤相鄰椎體終板角差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 L3－4椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系

隨著L3－4椎間盤退變程度的加重，其相鄰L3下終板角和L4上終板角逐漸增大。L3－4椎間盤相鄰椎體終板角與椎間盤退變程度呈顯著正相關（r＝0.976、0.977，P＜0.01）。見表2。

2.3 L4－5椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系

隨著L4－5椎間盤退變程度的加重，其相鄰的L4下終板角和L5上終板角逐漸增大。L4－5椎間盤相鄰椎體終板角與椎間盤退變程度呈顯著正相關（r＝0.952、0.971，P＜0.01）。見表3。

3 討 論

椎體終板由骨性終板和軟骨終板組成，呈均勻圓弧狀。中央凹陷部分骨性終板由軟骨終板覆蓋，周邊部有纖維環(huán)附著。軟骨終板是透明軟骨，覆蓋在骨性終板的表面。終板與椎間盤緊密相貼，其主要作用是防止椎間盤組織疝入椎體，并使應力均勻傳導，其中央凹陷是長期壓力作用的結果，可以向周圍分散軸向力。因此，當腰椎椎間盤退變時終板會發(fā)生相應的改變。

表1 男女間椎體終板角比較（θ／（°），）

表1 男女間椎體終板角比較（θ／（°），）

性別 L3下終板角 L4上終板角 L4下終板角 L5上終板角男 性 165.1±5.5 166.6±4.2 167.7±3.6 169.6±2.7女 性 165.8±4.6 167.3±3.5 168.7±2.4 170.5±2.6

表2 L3－4椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系（θ（°），）

表2 L3－4椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系（θ（°），）

級別 n L3下終板角 L4上終板角Ⅰ 47 158.2±4.1 159.6±3.4Ⅱ 53 162.7±6.4 163.7±5.3Ⅲ 83 165.9±1.7 168.0±2.2Ⅳ 57 171.3±2.8 172.4±5.1Ⅴ 76 179.8±2.5 180.3±2.4

表3 L4－5椎間盤退變分級與椎體終板角的關系（θ／（°），）

表3 L4－5椎間盤退變分級與椎體終板角的關系（θ／（°），）

級別 n L4下終板角 L5上終板角Ⅰ 39 161.1±5.6 159.4±6.7Ⅱ 63 161.3±3.8 162.9±5.2Ⅲ 91 166.2±4.4 168.3±4.8Ⅳ 72 172.3±3.9 173.9±4.3Ⅴ 51 178.5±2.1 178.4±1.6

目前，椎間盤退行性變的機制尚未完全明了。有研究顯示，椎間盤內部營養(yǎng)下降和承受壓力增加是導致其退變的兩個主要因素，二者均可導致椎間盤內部水分和蛋白多糖逐漸減少，椎間盤組織損傷，髓核組織受壓外突［4］。軟骨終板為椎間盤提供結構和營養(yǎng)支持，其形態(tài)及結構改變，會引起椎間盤發(fā)生相應變化。LEE等［6］證實，軟骨終板內營養(yǎng)通道的改變（阻塞、變窄等）引起了髓核細胞營養(yǎng)障礙及基質合成減少，最終導致退變。

本研究結果顯示，隨腰椎椎間盤退變的加重，其相鄰椎體終板角逐漸增大，椎體終板角與腰椎椎間盤退變程度呈正相關。生物力學研究表明，椎間盤正常時，其應力傳導主要集中在終板的中央區(qū)；當椎間盤退變時，髓核發(fā)生流體力學改變，應力向周圍轉移，導致外周終板的應力增加。如此長期作用，外周終板及其下方的椎體松質骨將發(fā)生吸收和重建，促使終板外周趨向平坦化［6－7］。JANG 等［8］研究顯示，隨著椎間盤退變的加重，椎體高度逐漸降低，椎體上下矢狀徑逐漸增大，椎體終板平坦化。上述研究結果與本研究結果一致。劉耀升等［9］通過終板凹陷角變化對腰椎運動節(jié)段生物力學影響的有限元分析顯終板凹陷程度減小可導致終板－椎間盤界面應變減小，椎間盤剛度及髓核內壓增加，進而加速椎間盤退變。因此，腰椎椎間盤退變致使終板凹陷角增大，同樣，終板凹陷角逐漸增大，終板－椎間盤界面應變減小，進一步加重腰椎椎間盤退變。本文不同性別間的比較結果顯示，同節(jié)段椎體終板角差異無顯著性，提示性別未對終板凹陷程度產生顯著影響。

眾多學者研究認為，椎體終板的改變導致椎間盤退變，終板形態(tài)學改變以后，失去了緩沖能力，進而參與或加重椎間盤退變。但也有學者研究認為，終板退變更像是腰椎椎間盤退變的結果，而不是原因［10］。結合本研究，作者認為椎體終板和腰椎椎間盤相互作用，終板的平坦化（椎體終板角增大）可能是椎體適應生物力學變化的一種自我保護機制，有助于減少外周終板上的應力集中和椎體的損傷。

總之，腰椎椎間盤退變與椎體終板形態(tài)變化存在密切關系，臨床上可通過MRI正中矢狀位T2WI椎體終板角的變化來判斷椎體的形態(tài)改變，評估椎間盤退變的嚴重程度。

［1］李春林，李放，張志成.腰椎間盤退變性疾患下腰椎終板形態(tài)的 MRI觀察［J］.中國脊柱脊髓雜志，2012，22（5）：393－397.

［2］薄冉，楊慶國，段文，等.軟骨終板形態(tài)與椎間盤退變的相關性［J］.中國組織工程研究，2012，16（24）：4413－4416.

［3］PFIRRMANN C W，METZDORF A，ZANETTI M，et al.Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration［J］.Spine，2001，26（17）：1873－1878.

［4］西永明，胡有谷.椎間盤退行性改變的病因及發(fā)病機制［J］.齊魯醫(yī)學雜志，2003，18（1）：100－102.

［5］BENNEKER L M，HEINI P F，ALINI M，et al.2004young investigator award winner：vertebral endplate marrow contact channel occlusions and intervertebral disc degeneration［J］.Spine，2005，30（2）：167－173.

［6］LEE Y P，GHOFRANI H，REGEV G J，et al.A retrospective review of long anterior fusions to the sacrum［J］.The Spine Journal：Official Journal of the North American Spine Society，2011，11（4）：290－294.

［7］SILVA M J，KEAVENY T M，HAYES W C.Load sharing between the shell and centrum in the lumbar vertebral body［J］.Spine，1997，22（2）：140－150.

［8］JANG I G，KIM I Y.Computational study on the effect of loading alteration caused by disc degeneration on the trabecular architecture in human lumbar spine［J］.Journal of Biomechanics，2010，43（3）：492－499.

［9］劉耀升，陳其昕，李方財，等.終板凹陷角變化對腰椎運動節(jié)段生物力學影響的有限元分析［J］.中國臨床解剖學雜志，2007，25（2）：207－211.

［10］苗勝，沙廣釗，王永東，等.不同程度退變的軟骨終板的影像學變化及其臨床意義［J］.中國骨傷，2008，21（6）：414－417.