老年下腰痛Modic改变致病机制

薛 鲁 武 汉 李宏伟 张子言 李文选

(吉林大学中日联谊医院，吉林 长春 130033)

Modic改变(MC)是指椎体终板和终板下骨质病变，最早由de Roos等〔1〕报道，可导致下腰痛，对非特异性下腰痛的诊疗、预后评价及椎体融合术后的疗效评价等方面有重要意义。在MC与腰椎间盘退变程度的相关性研究中，有单纯采用腰椎间盘核磁信号强度作为间盘退变评价标准的〔2〕，也有采用Pfirrmann分级来评估的〔3，4〕。Pfirrmann分级〔5〕评价指标包括椎间隙高度、髓核与纤维环分界是否清楚、纤维环是否撕裂、髓核的信号强度等。本文探讨4种不同病理类型的腰椎退行性病变与MC的相关性。

1 资料与方法

1.1一般资料 2015年10月至2017年9月因腰腿痛就诊于吉林大学中日联谊医院的502例(共2 510个节段)60～70岁老年患者，男225例，女277例。排除标准：既往腰椎手术史，结核、感染、肿瘤等可以引起终板发生信号改变的疾病，腰椎外伤，腰椎滑脱。

1.2影像学检查 患者均行腰椎正侧位及腰椎磁共振成像(MRI)检查。X 线片检查采用 GE Advantx 线机，电压：正位75 kV，侧位85 kV，电流为 500 mA，自动曝光控制系统。MRI检查采用1.5T MRI 检查(GE Signa HD)相应扫描参数如下：(1)腰椎矢状面和横断面T2WI扫描，TR/TE：3 000 ms/100 ms，层厚/层间隔：4 mm/1 mm，矩阵：480/256，NEX：3，可变带宽：31.2 kHz，矢状面视野：28×28，横断面视野：20×20；(2)腰椎矢状面T1WI扫描，TR/TE：560 ms/12 ms，层厚/层间隔：4 mm/1 mm，矩阵：320/256，NEX：3，可变带宽：15.6 kHz，矢状面视野：28×28。

1.3影像学诊断标准 MC分型：根据终板病变类型及核磁表现分类。Ⅰ型：T1WI为低信号，T2WI为高信号，压脂序列为高信号；Ⅱ型：T1WI为高信号，T2WI呈等信号或轻度高信号，压脂序列为低信号；Ⅲ型：T1WI、T2WI上均为低信号；混合型：T1WI、T2WI均为混杂信号，提示以上某两型并存。4种腰椎间盘退行性病变：①腰椎间盘膨出，纤维环膨出在其附着于相邻椎体髓环之间，纤维环呈环状凸起，纤维环完整，均匀膨出。②腰椎间盘突出，纤维环局限性或整体突出明显，但仍有外层纤维环约束，椎间盘呈局限性非对称性超出相邻椎体边缘，超出椎体边缘部分的最长长度小于基底部的长度；③腰椎间盘脱出，髓核穿过完全破裂的纤维环，超出椎体边缘部分的最长长度大于基底部的长度，或与原椎间盘无相连；④许莫氏结节，椎间盘髓核通过终板突入椎体内部。

1.4资料统计及处理 由两位骨科医师采取独立双盲的方法，对终板MC和腰椎间盘退行性病变的影像学资料进行评估记录。采用Kappa检验验证其一致性，两位医生对MC、腰椎间盘膨出、腰椎间盘突出、腰椎间盘脱出、许莫氏结节诊断结果的Kappa值分别为0.839，0.892，0.691，0.723，0.863，P<0.001(Mcnemar-test)，表明诊断具有可靠的一致性。

1.5统计学方法 采用SPSS22.0软件进行χ2检验、Fisher确切检验法、χ2分割P值行Bonferroni校正。

2 结 果

2.1MC的分布特点 502例患者2 510个椎间盘节段中有257例(51.20%)388个(15.46%)椎间盘邻近终板发生MC。其中男性发病率53.78%(121/225)与女性〔49.10%(136/277)〕差异无统计学意义(χ2=0.291,P>0.05)。MCⅠ型76个节段，Ⅱ型232个节段，Ⅲ型28个节段；混合型52个节段(2.72%)，Ⅱ型发病率最高。发生于L1～2、L2～3、L3～4、L4～5、L5～S1的MC节段数分别为28个、43个、52个、126个、139个，差异具有统计学意义(χ2=158.910，P<0.001)。

2.2MC与不同病理类型腰椎间盘退变的相关性 不同病理类型腰椎间盘MC阳性率分别为：正常间盘9.06%(102/1 126)、间盘膨出15.40%(97/630)、间盘突出17.28%(85/492)、间盘脱出39.84%(98/246)、许莫氏结节37.50%(6/16)，不同病理类型的腰椎间盘退变MC阳性率差异显著(χ2=154.359，P<0.001)。腰椎间盘膨出、腰椎间盘突出、腰椎间盘脱出及许莫氏结节与正常间盘之间MC阳性率差异均有统计学意义(χ2=16.151，P<0.001；χ2=22.621，P<0.001；χ2=153.594，P<0.001；Fisher确切概率法，P=0.001)；腰椎间盘膨出与腰椎间盘突出MC阳性率差异无统计学意义(χ2=0.718，P=0.397)；腰椎间盘脱出与许莫氏结节MC阳性率差异无统计学意义(χ2=0.034，P=0.853)；腰椎间盘突出与腰椎间盘脱出MC阳性率差异具有统计学意义(χ2=44.764，P<0.001)。

3 讨 论

本研究结果提示，L5～S1节段处于腰椎前凸与骶椎后凸交界处，为应力转化的部位，终板及间盘受到剪切力较大，根据机械应力学说容易出现MC。MC多发生在椎体的前1/3部位〔6〕，可能与椎体前1/3在腰椎屈伸活动时活动度大有关，另外椎体前1/3血运缺少侧支循环，此处终板及终板下骨质受到微小创伤后容易出现骨折，其分布特点及机制与Kummell病相似。

MC在不同性别及年龄中的分布依然存在争议，有研究发现男性发生率高于女性，推测是由于排除纳入椎体骨折患者造成了选择偏倚〔7〕。也有研究得出女性发病率高于男性的结论，认为与女性激素水平改变引起骨质疏松有关〔8〕。本研究发现MC不同性别发病率相同。60岁之前，MC发病率随年龄增加而增加，60岁之后随着年龄增加而减少〔7〕，可能与老年人椎板内脂肪减少、免疫能力和炎症反应能力降低有关。肥胖、重体力劳动、维生素D缺乏被认为是MC的危险因素〔9，10〕，抽烟且肥胖更易出现MC〔11〕。重体力劳动与Ⅲ型MC具有极高相关性〔9〕。

本研究表明，MC与腰椎间盘退变具有相关性，且与腰椎间盘脱出及许莫氏结节的相关系数更高。腰椎间盘膨出或腰椎间盘突出时可引起邻近终板机械负荷增加，终板及终板下骨质发生微骨折机会增加；而当发生腰椎间盘脱出及许莫氏结节时，除了终板及终板下骨质机械应力增高外，因纤维环撕裂、终板缺损，可诱发局部免疫反应及炎症反应加强。

MC病因主要包括机械应力因素及生物化学因素。机械应力学说认为终板机械负荷增大时，终板及终板下骨质出现微骨折，骨折后局部血管及肉芽组织长入替代正常骨组织出现MC。当腰椎间盘退变时，间盘缓冲能力下降，椎间隙高度减低，出现腰椎不稳，终板对机械负荷的传递受到中断、终板间发生碰撞，随即发生骨折；终板骨折后，又可导致间盘机械应力集中，影响间盘内细胞代谢及物质转运。组织病理学研究发现在发生MC的终板处可发现微骨折裂隙，终板下骨髓被纤维血管组织长入替代〔12〕。Ⅰ型MC与膝关节特发性骨坏死(SONK)和髋关节速发骨质疏松(TOH)有相似核磁表现，而SONK及TOH均可由慢性创伤造成软骨下骨质不完全骨折所致，推测MC致病机制与其类似〔13〕。自身免疫或炎症反应学说认为MC主要是由于局部炎症反应或自身免疫反应加重造成的。髓核自胚胎时期起，便与自身循环系统隔离，当后天出现纤维环完全破裂后，髓核便可与自身循环及免疫系统接触，发生免疫排斥反应〔14〕。髓核具有免疫逃逸机制，分泌Fas可使T淋巴细胞凋亡。研究发现，MC处终板Fas受体表达明显增高，且出现了Fas介导的终板细胞凋亡〔15〕。邻近终板发生MC的脱出型髓核组织中白细胞介素(IL)-17 mRNA表达量明显高于突出型髓核〔16〕。发生MC的终板免疫反应性神经内生纤维及肿瘤坏死因子表达增多，而该处间盘组织内细胞活素明显增多〔13〕。

厌氧菌感染学说认为MC与隐匿性椎间盘炎有关。髓核处在缺氧环境下，适合厌氧菌生存，当纤维环出现撕裂后，血液中厌氧菌感染髓核的机会增大，发展成隐匿性椎间盘炎后，厌氧菌释放的内毒素及自身分泌的炎症介质会与终板及终板下骨质、细胞外基反应，出现MC〔17，18〕。一项证据等级为二级的系统综述指出不能排除椎间盘感染与椎间盘退变有关〔19〕；研究证实取出的脱出髓核组织可以培养出厌氧菌〔20〕；动物实验也表明丙酸杆菌感染兔子椎间盘后邻近节段可出现MC〔21〕；在一项纳入120例行腰椎间盘切除术患者的临床研究中，对切除组织进行细菌培养后，通过PCR技术扩增测量代表丙酸杆菌的16SrDna，结果46个患者标本可测量出含有丙酸杆菌，其中36例伴有MC〔18〕；一项双盲临床随机对照试验表明，抗生素治疗伴有Ⅰ型MC的下腰痛患者有效〔22〕。

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