引用本文： 周睿, 王一, 戴国钢. 青少年腰椎间盘突出症中终板形态的MRI观察. 华西医学, 2016, 31(9): 1561-1564. doi: 10.7507/1002-0179.201600425 复制
当前社会生活方式和工作方式与以前相比发生了巨大转变，青少年腰椎间盘突出症已经成为临床常见病，文献报道其发病率为0.4% ～ 3.8%[1]，其发病机制、临床表现与成人有明显区别，一般的临床检查和普通X线片不易确诊，治疗方法的选择以及发病机制尚存在争议[2-5]。椎间盘在脊柱承载系统中担任着重要角色，而终板在维持椎间盘生物力学传导、缓冲应力重新分布及椎间盘营养、代谢过程中发挥着重要作用[6]。本研究通过对青少年腰椎间盘突出症患者下腰段终板形态、分布规律、Modic改变以及椎间盘退变指数的观察，寻找与腰椎退行性改变的关系，并探讨其临床意义。
1 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析2011年1月－2015年4月间我科收治的青少年腰椎间盘突出症患者。纳入标准：① 年龄10 ～ 24岁；② 符合腰椎间盘突出症的诊断标准[7]；③ 患者本人签署或由其直系亲属代签知情同意书。排除标准：① 多发性腰椎间盘退变、发育性椎管狭窄、感染、骨折、骨质疏松、真性滑脱、严重侧弯、腰椎手术史及过度肥胖者；② 意识不清，简易智能状态检查量表[8]评价提示痴呆，合并精神障碍等疾患，不能配合检查及治疗的患者；③ 合并有癌症或心、肝、肾、造血系统等严重原发疾病者；④ 妊娠或哺乳期妇女；⑤ 不能完成基本检查，依从性可能不好者（即不能坚持完成基本3项检查者）。共纳入31例患者，其中男18例，女13例；年龄16 ～ 21岁，平均19.4岁；病程1 d ～ 3年。观察患者下腰段（腰3/4、腰4/5、腰5/骶1）3个节段椎间盘的终板形态，共计93个椎间盘及相应节段的93对终板。
1.2 检查方法
MRI扫描应用德国西门子0.35 T MRI机。选用脊柱线圈，患者仰卧，腿伸直位。腰3水平位于线圈中心。扫描序列包括：矢状面自旋回波（SE） T1加权像（T1WI），重复时间（TR）535 ms，回波时间（TE）15 ms；矢状面SE T2加权像（T2WI），TR 4 500 ms，TE 128 ms；短时反转恢复序列，TR 6 300 ms，TE 15 ms，反转时间160 ms；视野300 mm×250 mm，层厚3.5 mm，层间距0.35 mm；轴位SE T2WI，TR 4 500 ms，TE 101 ms。
1.3 影像学分析
椎间盘退变程度按Pfirrmann分级标准[9]判定并给予评分，Ⅰ级为1分，Ⅱ级为2分，Ⅲ级为3分，Ⅳ级为4分，Ⅴ级为5分。终板形态按Pappou等[10]的方法，将终板形态分为凹面形、平坦形、不规则形，即在MRI T1WI正中矢状位沿终板前后缘划一直线，如果终板边缘与直线重合，则为平坦型；终板曲线不光滑，有突起或赘生物超出直线为不规则型；终板曲线光滑并与直线之间出现半月形椎间盘影像则归为凹面型（图 1）。同一个节段椎间盘上下两个终板出现两种形态时按就重原则将该节段终板形态归为较重的一型。例如上位终板是凹面形，下位是平坦形或不规则形，则将该节段终板形态归为平坦型或不规则型；若上位终板为平坦型，下位为不规则型，则该节段终板形态归为不规则型。
图1
终板形态
图中的红线为终板前后缘的连线 a. 凹面形 b. 平坦形 c. 不规则形
按Modic改变分级标准[11]判定各节段终板有、无Modic改变。在退变的腰椎间盘终板及终板下骨质MRI信号改变的类型、分型标准及组织学变化，并将其命名为Modic改变。
1.4 图像分析
所有MRI图像由3名有经验的放射科医师阅片。对椎间盘结构参数（腰椎终板形态、Modic改变以及椎间盘退变指数）进行判定，意见不一致时，以其中2名以上医师判定结果为准。均选取腰椎矢状面正中的图像作为判读图像，椎间盘突出程度按3名医师测量平均值判定。为了估计检测者的主观误差，对其中30例样本在初次测量1周后由另一放射科医师再次进行测量。
1.5 统计学方法
所有结果采用SPSS 17.0软件进行统计分析。终板形态与椎间盘退变程度的关系作秩和检验；终板形态与Modic改变、椎间盘突出情况之间关系作 χ2检验。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 不同节段终板分型情况
共31例患者93个腰椎节段，3种形态终板中凹面型终板最多，且主要分布于腰3/4和腰4/5节段；平坦型终板最少，在3个节段分布比较均匀。不规则型终板从腰3/4到腰5/骶1逐渐增多。见表 1。
表1
31 例患者不同节段终板分型情况（对）
2.2 椎间盘退变Pfirrmann分级情况
不规则型、平坦型、凹面型终板对应椎间盘退变程度逐渐加重（P＜0.05），说明不规则型终板对应椎间盘退变程度最高。各形态终板与对应椎间盘退变程度关系见表 2。
表2
1例患者椎间盘退变Pfirrmann分级情况
2.3 终板分型与椎间盘突出及Modic改变的关系
将93对终板按椎间盘是否突出分为有椎间盘突出节段组和无椎间盘突出节段组。有椎间盘突出节段组的终板形态分布以不规则型、凹面型终板占多数，无椎间盘突出组节段组的终板形态以分布凹面型占多数，见表 3。93对终板中伴有27个节段（29.0%）伴有Modic改变，伴有Modic改变节段的终板形态以不规则型为主，且有统计学意义（P＜0.05），而凹面型与平坦型之间差异无统计学意义（P＞0.05）。无椎间盘突出组节段中伴有Modic改变的终板形态三者均有，无统计学意义（P＞0.05）。
表3
31 例患者终板分型与椎间盘突出及Modic 改变的关系（对）
3 讨论
3.1 青少年腰椎退行性疾病病因的探讨
安胜军等[2]认为青少年腰椎间盘纤维环尚未开始退变，反复外伤是造成青少年腰椎盘突出症的主要原因，Baba等[12]调查的29例患者中25例与运动损伤有关，占86.2%。赵伟儿等[3]调查了25例青少年椎间盘突出症患者，其中19例有明显外伤史，占76.0%。说明在受频繁、异常挤压时，软骨终板易破裂、变性而形成终板骨坏死[13]，随后软骨终板下的坏死骨组织被纤维组织和纤维软骨所替代。
DeOrio等[14]认为青少年腰椎盘突出症的与脊柱的某些先天性发育异常有关。可因软骨板发育异常，即使轻微的暴力，也可发生髓核突出。正常人群中，软骨板发育异常的发生率为15%，而在青少年中，其发生率可达30%～70%[15]。赵伟儿等[3]从组织学上找到了终板发育异常可能是青少年腰椎盘突出症发病原因的证据，其发现在青少年椎间盘突出症患者的椎间盘组织学观察中可找到脊索细胞或脊索样细胞，从而提出脊索细胞性髓核向纤维软骨性髓核衍变过程中发生障碍导致的终板发育异常，导致可能诱发青少年腰椎间盘突出症。
也有学者认为椎间盘退变性疾病由于椎间盘退变后异常的应力负荷[11]、腰椎不稳定[16]、释放炎症因子等[17]导致椎体微小骨折、影响骨髓局部的微环境，导致其组织学上的改变，最终表现为终板MRI信号改变。
3.2 终板研究方法的评价
既往对软骨终板的研究主要应用尸体标本实测、X线平片与普通CT扫描等方法。尸体标本来源困难；X线片是二维影像，不能显示横断面软骨终板；普通CT三维重建因设备条件和患者的配合欠默契，结果常不满意。本研究所用方法可以很直观地定义出终板的形态，操作简便，易于施行。
3.3 Modic改变与青少年腰椎退行性疾病间的关系
目前MRI上终板形态与椎间盘退变程度之间的关系不十分清楚，终板形态与椎间盘突出及Modic改变之间的关系鲜有报道。关于Modic改变的病因及其与椎间盘退变的关系，Crock[18]首先提出“椎间盘内部破裂”的概念，认为椎间盘反复的微损伤可能会释放炎性物质，这些化学物质通过椎体终板扩散，引起局部炎症反应而致疼痛。Kjaer等[19]和Knisma等[20]指出终板MRI信号的Modic改变与椎间盘退变有很高的相关性，椎间盘退变性疾病中Modic改变占19% ～ 59%。本研究中青少年腰椎盘突出症中Modic改变占29.0%，不规则型终板伴发Modic改变明显比其他两型多。我们有理由推测Modic改变可能是终板经受长期异常应力，退变达到一定程度的结果。
据以上研究结果，我们认为反复外伤、脊柱发育异常以及椎间盘退变后局部微环境变化是造成青少年腰椎盘突出症的主要原因。可以通过MRI终板形态变化、Modic改变以及椎间盘退变、突出程度在一定程度上反映青少年腰椎的退行性改变。在下腰椎中凹陷型终板是最常见的，随着椎间盘退变程度的加重，软骨终板由凹陷型向平坦型及不规则型转变，由于下腰椎承受应力较大，故随着节段的下移，平坦型及不规则型终板所含比例逐渐增高。当终板应力由中央向边缘转移时，终板形态表现为趋于平坦型；当终板突破压力极限值时，终板可形成许莫结节或赘生物，其形态常表现为不规则型[21]。由于腰5/骶1节段在腰椎中受力最大，腰5/骶1分布不规则型终板最多，最容易出现椎间盘退变。
当前社会生活方式和工作方式与以前相比发生了巨大转变，青少年腰椎间盘突出症已经成为临床常见病，文献报道其发病率为0.4% ～ 3.8%[1]，其发病机制、临床表现与成人有明显区别，一般的临床检查和普通X线片不易确诊，治疗方法的选择以及发病机制尚存在争议[2-5]。椎间盘在脊柱承载系统中担任着重要角色，而终板在维持椎间盘生物力学传导、缓冲应力重新分布及椎间盘营养、代谢过程中发挥着重要作用[6]。本研究通过对青少年腰椎间盘突出症患者下腰段终板形态、分布规律、Modic改变以及椎间盘退变指数的观察，寻找与腰椎退行性改变的关系，并探讨其临床意义。
1 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析2011年1月－2015年4月间我科收治的青少年腰椎间盘突出症患者。纳入标准：① 年龄10 ～ 24岁；② 符合腰椎间盘突出症的诊断标准[7]；③ 患者本人签署或由其直系亲属代签知情同意书。排除标准：① 多发性腰椎间盘退变、发育性椎管狭窄、感染、骨折、骨质疏松、真性滑脱、严重侧弯、腰椎手术史及过度肥胖者；② 意识不清，简易智能状态检查量表[8]评价提示痴呆，合并精神障碍等疾患，不能配合检查及治疗的患者；③ 合并有癌症或心、肝、肾、造血系统等严重原发疾病者；④ 妊娠或哺乳期妇女；⑤ 不能完成基本检查，依从性可能不好者（即不能坚持完成基本3项检查者）。共纳入31例患者，其中男18例，女13例；年龄16 ～ 21岁，平均19.4岁；病程1 d ～ 3年。观察患者下腰段（腰3/4、腰4/5、腰5/骶1）3个节段椎间盘的终板形态，共计93个椎间盘及相应节段的93对终板。
1.2 检查方法
MRI扫描应用德国西门子0.35 T MRI机。选用脊柱线圈，患者仰卧，腿伸直位。腰3水平位于线圈中心。扫描序列包括：矢状面自旋回波（SE） T1加权像（T1WI），重复时间（TR）535 ms，回波时间（TE）15 ms；矢状面SE T2加权像（T2WI），TR 4 500 ms，TE 128 ms；短时反转恢复序列，TR 6 300 ms，TE 15 ms，反转时间160 ms；视野300 mm×250 mm，层厚3.5 mm，层间距0.35 mm；轴位SE T2WI，TR 4 500 ms，TE 101 ms。
1.3 影像学分析
椎间盘退变程度按Pfirrmann分级标准[9]判定并给予评分，Ⅰ级为1分，Ⅱ级为2分，Ⅲ级为3分，Ⅳ级为4分，Ⅴ级为5分。终板形态按Pappou等[10]的方法，将终板形态分为凹面形、平坦形、不规则形，即在MRI T1WI正中矢状位沿终板前后缘划一直线，如果终板边缘与直线重合，则为平坦型；终板曲线不光滑，有突起或赘生物超出直线为不规则型；终板曲线光滑并与直线之间出现半月形椎间盘影像则归为凹面型（图 1）。同一个节段椎间盘上下两个终板出现两种形态时按就重原则将该节段终板形态归为较重的一型。例如上位终板是凹面形，下位是平坦形或不规则形，则将该节段终板形态归为平坦型或不规则型；若上位终板为平坦型，下位为不规则型，则该节段终板形态归为不规则型。
图1
终板形态
图中的红线为终板前后缘的连线 a. 凹面形 b. 平坦形 c. 不规则形
按Modic改变分级标准[11]判定各节段终板有、无Modic改变。在退变的腰椎间盘终板及终板下骨质MRI信号改变的类型、分型标准及组织学变化，并将其命名为Modic改变。
1.4 图像分析
所有MRI图像由3名有经验的放射科医师阅片。对椎间盘结构参数（腰椎终板形态、Modic改变以及椎间盘退变指数）进行判定，意见不一致时，以其中2名以上医师判定结果为准。均选取腰椎矢状面正中的图像作为判读图像，椎间盘突出程度按3名医师测量平均值判定。为了估计检测者的主观误差，对其中30例样本在初次测量1周后由另一放射科医师再次进行测量。
1.5 统计学方法
所有结果采用SPSS 17.0软件进行统计分析。终板形态与椎间盘退变程度的关系作秩和检验；终板形态与Modic改变、椎间盘突出情况之间关系作 χ2检验。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 不同节段终板分型情况
共31例患者93个腰椎节段，3种形态终板中凹面型终板最多，且主要分布于腰3/4和腰4/5节段；平坦型终板最少，在3个节段分布比较均匀。不规则型终板从腰3/4到腰5/骶1逐渐增多。见表 1。
表1
31 例患者不同节段终板分型情况（对）
2.2 椎间盘退变Pfirrmann分级情况
不规则型、平坦型、凹面型终板对应椎间盘退变程度逐渐加重（P＜0.05），说明不规则型终板对应椎间盘退变程度最高。各形态终板与对应椎间盘退变程度关系见表 2。
表2
1例患者椎间盘退变Pfirrmann分级情况
2.3 终板分型与椎间盘突出及Modic改变的关系
将93对终板按椎间盘是否突出分为有椎间盘突出节段组和无椎间盘突出节段组。有椎间盘突出节段组的终板形态分布以不规则型、凹面型终板占多数，无椎间盘突出组节段组的终板形态以分布凹面型占多数，见表 3。93对终板中伴有27个节段（29.0%）伴有Modic改变，伴有Modic改变节段的终板形态以不规则型为主，且有统计学意义（P＜0.05），而凹面型与平坦型之间差异无统计学意义（P＞0.05）。无椎间盘突出组节段中伴有Modic改变的终板形态三者均有，无统计学意义（P＞0.05）。
表3
31 例患者终板分型与椎间盘突出及Modic 改变的关系（对）
3 讨论
3.1 青少年腰椎退行性疾病病因的探讨
安胜军等[2]认为青少年腰椎间盘纤维环尚未开始退变，反复外伤是造成青少年腰椎盘突出症的主要原因，Baba等[12]调查的29例患者中25例与运动损伤有关，占86.2%。赵伟儿等[3]调查了25例青少年椎间盘突出症患者，其中19例有明显外伤史，占76.0%。说明在受频繁、异常挤压时，软骨终板易破裂、变性而形成终板骨坏死[13]，随后软骨终板下的坏死骨组织被纤维组织和纤维软骨所替代。
DeOrio等[14]认为青少年腰椎盘突出症的与脊柱的某些先天性发育异常有关。可因软骨板发育异常，即使轻微的暴力，也可发生髓核突出。正常人群中，软骨板发育异常的发生率为15%，而在青少年中，其发生率可达30%～70%[15]。赵伟儿等[3]从组织学上找到了终板发育异常可能是青少年腰椎盘突出症发病原因的证据，其发现在青少年椎间盘突出症患者的椎间盘组织学观察中可找到脊索细胞或脊索样细胞，从而提出脊索细胞性髓核向纤维软骨性髓核衍变过程中发生障碍导致的终板发育异常，导致可能诱发青少年腰椎间盘突出症。
也有学者认为椎间盘退变性疾病由于椎间盘退变后异常的应力负荷[11]、腰椎不稳定[16]、释放炎症因子等[17]导致椎体微小骨折、影响骨髓局部的微环境，导致其组织学上的改变，最终表现为终板MRI信号改变。
3.2 终板研究方法的评价
既往对软骨终板的研究主要应用尸体标本实测、X线平片与普通CT扫描等方法。尸体标本来源困难；X线片是二维影像，不能显示横断面软骨终板；普通CT三维重建因设备条件和患者的配合欠默契，结果常不满意。本研究所用方法可以很直观地定义出终板的形态，操作简便，易于施行。
3.3 Modic改变与青少年腰椎退行性疾病间的关系
目前MRI上终板形态与椎间盘退变程度之间的关系不十分清楚，终板形态与椎间盘突出及Modic改变之间的关系鲜有报道。关于Modic改变的病因及其与椎间盘退变的关系，Crock[18]首先提出“椎间盘内部破裂”的概念，认为椎间盘反复的微损伤可能会释放炎性物质，这些化学物质通过椎体终板扩散，引起局部炎症反应而致疼痛。Kjaer等[19]和Knisma等[20]指出终板MRI信号的Modic改变与椎间盘退变有很高的相关性，椎间盘退变性疾病中Modic改变占19% ～ 59%。本研究中青少年腰椎盘突出症中Modic改变占29.0%，不规则型终板伴发Modic改变明显比其他两型多。我们有理由推测Modic改变可能是终板经受长期异常应力，退变达到一定程度的结果。
据以上研究结果，我们认为反复外伤、脊柱发育异常以及椎间盘退变后局部微环境变化是造成青少年腰椎盘突出症的主要原因。可以通过MRI终板形态变化、Modic改变以及椎间盘退变、突出程度在一定程度上反映青少年腰椎的退行性改变。在下腰椎中凹陷型终板是最常见的，随着椎间盘退变程度的加重，软骨终板由凹陷型向平坦型及不规则型转变，由于下腰椎承受应力较大，故随着节段的下移，平坦型及不规则型终板所含比例逐渐增高。当终板应力由中央向边缘转移时，终板形态表现为趋于平坦型；当终板突破压力极限值时，终板可形成许莫结节或赘生物，其形态常表现为不规则型[21]。由于腰5/骶1节段在腰椎中受力最大，腰5/骶1分布不规则型终板最多，最容易出现椎间盘退变。
