腰椎終板形態(tài)變化與椎間盤退變相關性的影像學研究

徐永立++趙小華　郝金華　潘劍巖　凌岳

[摘要] 目的 研究腰椎終板形態(tài)變化與椎間盤退變的相關性，探討二者之間的因果關系。 方法 回顧性分析2010年1月～2015年12月廣東省佛山市順德龍江醫(yī)院80例患者腰椎間盤MRI影像資料，觀察患者L1～2至L5～S1 5個節(jié)段前后兩次檢查終板形態(tài)的變化和腰椎間盤退變程度的變化，分析兩者的變化規(guī)律。 結果 所選80例患者共800個節(jié)段的終板和椎間盤，凹陷型終板對應的椎間盤退變程度大多在Ⅰ～Ⅱ級（79.9%），而不規(guī)則型終板多對應的椎間盤退變程度為Ⅲ～Ⅴ級（75.8%），平坦型終板對應的椎間盤退變程度無明顯分布規(guī)律。從凹陷型到平坦型再到不規(guī)則型終板形態(tài)對應的椎間盤退變程度逐漸加重，差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）。終板形態(tài)改變優(yōu)先于腰椎間盤退變程度改變者共25對（6.3%），而腰椎間盤退變程度改變先于終板形態(tài)變化者有207對（51.8%），剩余的168對相應的終板形態(tài)和腰椎間盤退變程度無法準確判定何種改變在先。腰椎間盤退變程度的改變占優(yōu)勢的節(jié)段明顯多于終板形態(tài)改變占優(yōu)勢的節(jié)段，兩者差異有高度統(tǒng)計學意義（P < 0.01）。 結論 腰椎終板形態(tài)與椎間盤退變程度存在一定的相關性，并且腰椎間盤退變程度的變化大多要早于終板形態(tài)的變化，腰椎間盤退變可能是導致終板形態(tài)改變的重要原因。

[關鍵詞] 終板形態(tài)；腰椎間盤退變；核磁共振成像；動態(tài)變化

[中圖分類號] R814.42 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）12（a）-0130-04

Imaging study of the correlation between the morphological changes of the lumbar end plate and the intervertebral disc degeneration

XU Yongli ZHAO Xiaohua HAO Jinhua PAN Jianyan LING Yue

Department of Radiology， Shunde Longjiang Hospital of Foshan City， Guangdong Province， Foshan 528318， China

[Abstract] Objective To study the correlation between morphological changes of lumbar end plate and intervertebral disc degeneration， in order to explore the causal relationship between them. Methods The lumbar disc MRI image data of 80 cases of patients from January 2010 to December 2015 in Shunde Longjiang Hospital of Foshan City were analyzed retrospectively. The changes of the morphology of the end plates and the lumbar intervertebral disc degeneration of L1-2 to L5-S1 segments in the two times detection were observed， and the change rule was analyzed. Results The 80 patients had a total of 800 segments of end plates and intervertebral disc. The intervertebral disc degeneration degree of depression type was mostly the Ⅰ-Ⅱ level （79.9%）， and the corresponding degree of intervertebral disc degeneration of irregular type was Ⅲ-Ⅴ level （75.8%）， the corresponding degree of intervertebral disc degeneration of flat type had no regularities of distribution. The degeneration degrees of intervertebral disc in the depression type， flat type and irregular type gradually increased， with statistically significant difference （P < 0.05）. The morphological changes of end plate prior to disc degeneration changes had 25 pairs （6.3%）， and there were 207 pairs （51.8%） the changes of intervertebral disc degeneration in advance of the morphological changes of end plate， the remaining 168 pairs could not unable to accurately determine the changes sequence of morphology of end plates and the intervertebral disc degeneration. The dominant segments of changes of intervertebral disc degeneration degree were more than the dominant segments of the morphological changes of end plate， with statistically significant difference （P < 0.01）. Conclusion There is a correlation between the morphology of lumbar end plate and intervertebral disc degeneration degree. The changes of lumbar disc degeneration are earlier than the end plate morphology. The lumbar disc degeneration may be an important cause of the endplate morphology change.

[Key words] End plate shape； Lumbar disc degeneration； MRI； Dynamic change

腰椎間盤退變是導致腰腿痛的常見原因，也是臨床常見病和多發(fā)病。腰椎終板包括骨性終板和軟骨終板，其與椎間盤緊密相鄰，是椎間盤生物力學的直接傳導部位。臨床工作中發(fā)現(xiàn)腰椎間盤退變常伴隨終板形態(tài)或信號的改變。目前對于腰椎終板形態(tài)和椎間盤退變的關系仍不十分清楚，對于兩者之間關系的動態(tài)研究還未見有明確報道。本研究觀察腰椎終板形態(tài)的變化情況與椎間盤退變程度的對應關系，探討兩者之間的動態(tài)變化規(guī)律及其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2010年1月～2015年12月于廣東省佛山市順德區(qū)龍江醫(yī)院行腰椎MRI檢查的患者的影像學資料，選取其中具有前后兩次或以上MRI檢查資料的患者80例進行縱向?qū)Ρ妊芯?，要求兩次檢查時間間隔為1～3年，排除外傷或腫瘤、發(fā)育異常等患者。其中男29例，女51例；年齡34～74歲，平均（56.4±12.5）歲。所有患者均有不同程度的臨床癥狀，主要為腰腿痛或下肢麻木。

1.2 方法

使用GE Signa HDi 1.5T磁共振成像掃描儀行腰椎間盤掃描，掃描范圍包括所有腰椎椎體和椎間盤。掃描序列包括矢狀位T1WI、T2WI、脂肪抑制T2WI及橫斷位T2WI。掃描參數(shù)T1WI為TR/TE 640 ms/12.7 ms，T2WI為TR/TE 2580 ms/105 ms，STIR為3100 ms/43.5 ms，層厚均為4 mm，層距為5 mm。掃描矩陣均為512*512。

1.3 觀察指標及評價標準

根據(jù)Pfirrmann等[1]方法在T2-MRI判定腰椎間盤的退變程度，見表1。終板形態(tài)按Pappou等[2]的方法在T1WI加權像將終板形態(tài)分為凹陷型、平坦型和不規(guī)則型，即在腰椎正中矢狀位上沿終板上部前后緣的最高點劃一條直線，如果直線與終板的邊緣之間出現(xiàn)椎間盤的影像則定為凹陷型；如果終板邊緣與所劃直線重合，則定為平坦型；如果終板有下陷或突起超出直線則定為不規(guī)則型。見圖1。若在腰椎的同一節(jié)段出現(xiàn)兩種終板形態(tài)則以遠離凹陷型終板的分型為標準。

1.4 統(tǒng)計學方法

使用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計數(shù)資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 各型終板對應的椎間盤退變程度

所選80例患者共800個節(jié)段的終板和椎間盤，凹陷型終板對應的椎間盤退變程度大多在Ⅰ～Ⅱ級（79.9%），而不規(guī)則型終板多對應的椎間盤退變程度為Ⅲ～Ⅴ（75.8%），平坦型終板對應的椎間盤退變程度無明顯分布規(guī)律。從凹陷型到平坦型再到不規(guī)則型終板形態(tài)對應的椎間盤退變程度逐漸加重，差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）。

2.2 腰椎間盤退變程度改變和終板形態(tài)變化

400對相應節(jié)段的終板和腰椎間盤進行對比研究發(fā)現(xiàn)，在終板形態(tài)改變與腰椎間盤退變程度改變的動態(tài)關系上，終板形態(tài)改變優(yōu)先于腰椎間盤退變程度改變者共25對（6.3%），而腰椎間盤退變程度改變先于終板形態(tài)變化者有207對（51.8%），剩余的168對相應的終板形態(tài)改變和腰椎間盤退變程度改變無法準確判定何者改變在先。通過觀察發(fā)現(xiàn)腰椎間盤退變程度的改變在先的總腰椎節(jié)段明顯多于終板形態(tài)改變在先的總節(jié)段，差異有高度統(tǒng)計學意義（P < 0.01）。

3 討論

腰椎間盤退變疾病臨床多見，治療較復雜。隨著運動保留技術越來越多的應用，腰椎間盤退變性疾病的治療也越來越受到關注，其中人工髓核置換為治療椎間盤退變疾病提供了新的方向，在國內(nèi)外得到廣泛推廣。置換后的髓核可以保留椎體在正常生理狀態(tài)下的活動度，可使其受到的外力通過椎間盤得到充分緩沖。Bertagnoli等[4]認為髓核置換應盡量要求腰椎終板形態(tài)為凹陷型，以方便假體牢固嵌入。雖然隨著技術的進步和假體設計水平的提高，人工髓核置換已不再絕對要求終板形態(tài)為凹陷型，但因平坦型和不規(guī)則型終板在較大程度改變了正常椎體的生理形態(tài)和生物學機制，長期來看會出現(xiàn)椎間隙的高度下降、椎體假關節(jié)形成、相鄰腰椎節(jié)段應力較為集中以及加速相鄰腰椎節(jié)段椎間盤的退變等不良并發(fā)癥[5]，表明腰椎終板的形態(tài)對髓核置換存在較大的影響。因此，研究腰椎終板形態(tài)變化與椎間盤退變的關系可以為髓核置換提供一定的理論參考和實踐指導。

為探討腰椎終板形態(tài)與椎間盤退變之間的關系，很多學者做了相關方面的研究，但以往關于腰椎終板形態(tài)的研究大多集中在終板的解剖結構方面或利用現(xiàn)代影像學手段來觀察腰椎終板的橫徑、矢狀徑、周徑、面積或者測量終板凹陷角以及相對曲率等[6]。這些方法操作復雜并且誤差較大，實用性不強。目前，采用磁共振成像矢狀位定義出終板的形態(tài)，操作簡便，易于施行。用磁共振成像研究終板形態(tài)與椎間盤退變之間的關系受到很多學者的青睞。李春林等[7]對腰椎間盤突出癥患者矢狀位終板形態(tài)與椎間盤退變的關系進行了研究，認為腰椎終板形態(tài)變化與椎間盤退變存在相關性，并能在一定程度上反映腰椎間盤突出時椎間盤的退變程度，但未縱向研究終板形態(tài)變化與椎間盤退變的關系。目前，在MRI上研究腰椎終板的形態(tài)變化與椎間盤退變之間的相互關系仍不十分清楚。

腰椎終板在很多方面與腰椎間盤之間的關系十分密切。相關研究表明，腰椎終板在維持椎體的正常形態(tài)、腰椎間盤的生物力學傳導、緩沖應力的重新分布及椎間盤營養(yǎng)和代謝過程中起重要作用[8]。如果完全去除腰椎終板后，椎體的抗壓能力將下降約39%。腰椎終板的退變也必定與椎間盤退變緊密相關。有的學者認為，腰椎終板發(fā)生退變以后會逐漸產(chǎn)生終板形態(tài)方面的變化，從而使其失去正常的應力緩沖作用，進而會進一步參與或加重椎間盤的退變過程[9]。還有學者認為，軟骨終板細胞的凋亡會引起椎間盤營養(yǎng)和代謝途徑障礙，這有可能是導致椎間盤發(fā)生退變的重要因素。但也有一些學者持相反態(tài)度，他們更傾向于認為腰椎終板的退變是腰椎間盤退變的后果，而不是造成椎間盤退變的原因[10]。有大量研究表明，腰椎間盤退變會引起腰椎終板形態(tài)和信號的變化[11-13]。

在腰椎間盤發(fā)生退變時，椎間盤中髓核的流體力學特征將會逐漸消失，所承受的應力將由終板中央向外周轉(zhuǎn)移，從而導致外周終板應力相對集中，這種應力的重新分布不僅使終板剪切力增加，進而使終板容易發(fā)生微骨折，也可能會激活腰椎終板和腰椎椎體的骨重建過程，最終會導致椎體周邊高度下降和椎體矢狀徑的增加，使腰椎終板的形態(tài)偏向平坦化[14-16]。研究發(fā)現(xiàn)，終板形態(tài)表現(xiàn)為平坦型的腰椎終板的數(shù)量隨著腰椎節(jié)段的下移而逐漸增多，L5～S1節(jié)段腰椎終板的應力負荷大，因此，L5～S1 節(jié)段上終板的形態(tài)會以平坦型為主。另外，所有的終板形態(tài)中不規(guī)則型終板所占比例最少且主要集中在L5～S1節(jié)段，不規(guī)則型終板數(shù)量和比例較少可能是因為患者的退變程度較輕，主要集中在L5～S1節(jié)段則可能是由于應力負荷長期作用的結果。L5～S1節(jié)段位于腰骶結合部，所承受的剪切力最大，所以其出現(xiàn)不規(guī)則型終板的可能性相對其他節(jié)段會更大[17]。本研究所選擇的腰椎間盤退變患者的影像資料中，終板形態(tài)由凹面型到平坦型再到不規(guī)則型逐漸演變，其所對應的椎間盤退變程度也逐漸加重，說明腰椎終板的形態(tài)變化與椎間盤退變的程度具有相關性，但尚不足以明確其中的因果關系。

本研究通過對同一患者前后兩次椎間盤的MRI資料進行對比分析，發(fā)現(xiàn)腰椎間盤的退變程度與終板形態(tài)存在一定的對應關系。凹陷型終板對應的椎間盤退變程度較輕，不規(guī)則型對應的腰椎間盤退變程度較重，從凹陷型到平坦型再到不規(guī)則型所對應的腰椎間盤的退變程度逐漸加重。而且在腰椎終板形態(tài)變化和腰椎間盤退變程度變化的動態(tài)關系上，經(jīng)過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)各節(jié)段腰椎間盤退變程度的變化大多要早于終板形態(tài)的變化。說明終板形態(tài)的改變可能是繼發(fā)于腰椎間盤退變程度的改變，或者說腰椎間盤退變程度的改變是導致終板形態(tài)變化的原因。結合腰椎終板形態(tài)與椎間盤退變程度的對應關系來看，可以認為腰椎間盤退變程度Ⅰ～Ⅴ級變化會導致相應節(jié)段的終板形態(tài)從凹陷型向不規(guī)則型轉(zhuǎn)變，因此可以推斷在腰椎間盤退變程度的改變和終板形態(tài)的改變兩者的動態(tài)對應關系上是腰椎間盤退變程度的改變占據(jù)主導地位，從而更傾向于認為腰椎間盤退變是終板形態(tài)變化的原因。另外從統(tǒng)計結果來看，下腰椎椎間盤退變程度的改變和終板形態(tài)的改變更為明顯，這是因為人體直立位時腰椎趨于前凸，由上而下壓力延續(xù)遞增[18]，接近骶尾部的椎間盤在日?；顒又谐惺芨蟮纳飸ψ饔?，使該部位椎間盤水分丟失更加嚴重[19]。

本研究選取的患者平均年齡偏大，因而可能會導致椎間盤的退變程度偏重，而且終板的形態(tài)也會以平坦型居多。但年齡較大患者較易于研究終板形態(tài)和椎間盤退變程度的變化規(guī)律，因為椎間盤的退變在年齡偏大人群中更為明顯。另外，因為人為確定的椎間盤的退變程度和終板形態(tài)，故而難免會有一定的誤差，并且終板形態(tài)與椎間盤的退變程度未能有一個確定的對應值，因此在確定何者優(yōu)先變化的結論時可能會存在一定的誤差，可以用來解釋研究中存在很少節(jié)段的腰椎終板形態(tài)改變先于腰椎間盤退變程度的改變。由于所選的患者資料是基于相隔一段時間的兩個靜態(tài)時間點上的圖像資料，所以并不能完全代表兩者的動態(tài)變化情況。而且只是通過對腰椎間盤和終板的信號和形態(tài)方面的觀察和統(tǒng)計，沒有對相應的改變作病理的對照研究，故而不能完全肯定其準確性，這有待于在今后的研究中完善。但是通過該研究至少可以發(fā)現(xiàn)終板形態(tài)和腰椎間盤退變程度具有一定的對應關系，而且腰椎間盤的退變程度的改變要早于終板形態(tài)的改變，可以提示腰椎間盤退變可能是其對應終板形態(tài)發(fā)生改變的原因，從而為臨床診療提供一定的參考。

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（收稿日期：2016-09-01 本文編輯：程 銘）