胸腰椎骨折伴发椎间盘损伤的研究进展

王前 田纪伟

（上海交通大学附属第一人民医院骨科，上海 200080）

胸腰椎骨折伴发椎间盘损伤的研究进展

王前 田纪伟*

（上海交通大学附属第一人民医院骨科，上海 200080）

胸腰椎骨折常伴发椎间盘损伤，但这一损伤在临床上并未受到充分的重视。通过临床观察发现，椎间盘高度的丢失是胸腰椎骨折后凸畸形进展以及后路复位固定术后后凸畸形再发的主要原因[1]。目前，对于受损椎间盘的转归及其影响因素的研究结论尚不统一，影响了临床上对于此类损伤的治疗选择。

1 流行病学

胸腰椎骨折常伴发椎间盘损伤，但其发生率并无确切的统计数据。在快速冲击的作用下，椎间盘的部分液态生物力学性能将表现为固体的生物力学性能[2]，因此在胸腰椎骨折中，椎间盘损伤是不可避免的。多数学者认为，胸腰椎骨折伴发椎间盘损伤的发生率很高。Jeaneret等[3]认为，如果腰椎爆裂骨折的骨折线通过骨折椎体上方椎间盘的软骨板，该椎间盘即受损；在爆裂-劈裂及完全爆裂骨折发生时,骨折椎体上、下方椎间盘同时受到损伤，不过这种损伤似乎仅限于L3、4椎体的爆裂-剪力骨折，其损伤机制为屈曲、压缩和后柱过牵暴力。单纯椎体上部爆裂骨折的骨折线未经过下位椎间盘，经椎间盘造影可以证明下位椎间盘未受损。袁明远和肖湘生[4]对 67例胸腰椎骨折行MRI发现爆裂骨折椎体的上位椎间盘大多伴有损伤。郝勇等[5]对 61 例胸腰椎骨折患者研究发现其中 41 例（67.2%）患者合并上或下位椎间盘损伤。这一现象在严重屈曲或垂直暴力损伤患者中尤为明显，这些患者多合并有相应节段上位或下位的椎间盘损伤，其中以上位椎间盘损伤为主（63.4%），远多于其他两种情况（P＜0.05）。然而也有学者的研究显示了不同的结果，Oner等[6]在对 63 例胸腰椎骨折患者的随访中发现，末次随访时约59%的骨折椎体上位椎间盘正常或接近正常，而尾侧的椎间盘以前方塌陷、椎间盘中央性突出及椎间隙狭窄为主 要 表 现 。 Wang 等[7]将 保 守 治 疗 及 手 术 治 疗 相 对比，手术组的下位椎间盘表现为退行性改变的比例更高。他们的另一项研究则显示，胸腰椎爆裂骨折椎体相邻的椎间盘均有损伤，而下位相间隔的椎间盘比上位的更容易受损。由此可见，胸腰椎骨折伴发椎间盘损伤并不少见，但对其发生率和发生部位并无统一的认识。

2 形态学分型

目前，国际上没有关于椎间盘损伤的专门分型，应用较为广泛的胸腰椎骨折分型中，AO分型及载荷分 担 分 型（Load-Sharing Classification,LSC）对 椎 间盘损伤有所涉及。AO分型将椎间盘和韧带损伤作为胸腰椎骨折分型的重要判别因素，强调软组织损伤对患者长期预后的影响。其中，一些完全或主要发生在软组织（包括椎间盘）的损伤类型被囊括于分型系统之中。LSC则包括了对终板破裂程度的定量判断，从侧面提示严重的椎间盘损伤需要前柱额外的支撑与融合。Oner等[8]对胸腰椎骨折伴发的椎间盘损伤分为：①椎间盘从前、中、后1/3 处撕裂；②髓核从终板处疝入；③椎间隙中有碎片。并将MRI与组织学相比较，提示MRI可以作为对椎间盘损伤进行分型的依据。但该实验材料为尸体标本，微观损伤 在大体 解 剖及 MRI上看不 出 ，以 前 的病 变 如Schmorl结节、椎间盘病变在该试验中可以清楚的分清，而在临床中分清可能有些困难，且尸体标本实验看不到出血及水肿。他们在另一个也是利用MRI进行椎间盘损伤分型的研究中将椎间盘损伤分为：1类，损伤椎间盘与未损伤椎间盘相比较无明显变化；2类，椎间盘膨出或终板破裂；3类，椎间盘损伤并移位至椎体或椎间盘疝入终板。并将椎间盘在MRI T2加权像信号的改变分为4类：降低、正常、升高、信号“真空”即信号缺失[9]。不过尚缺乏这种分类方法与临床治疗及预后关系的研究，目前并不具备对治疗的指导意义。

3 胸腰椎骨折伴发椎间盘损伤的转归

对于椎间盘损伤后椎间盘的转归，目前普遍认为有3种可能。

3.1 恢复

尽管胸腰椎骨折伴发的椎间盘损伤很常见，但胸腰椎骨折保守治疗后经长期观察可以发现，相邻椎间盘信号及形态并无明显改变[6,7]。手术治疗后，大部分胸腰椎骨折相邻椎间盘信号正常或增高，可至少持续至伤后 10 个月[9]。从影像学角度来看，椎间盘损伤并非不可逆转，一部分受损椎间盘最终可以恢复正常的信号[8]。Fürderer等[9]发现，在 MRI T2 加权相上，骨折当时信号正常者，大部分（81%）能维持正常；创伤后椎间盘信号增高者中 1/3 可以恢复正常；信号降低者恢复的比例则较小（11%）。

3.2 退变

Tschoeke 等[10]认为胸腰椎骨折引起的椎间盘损伤与自然退变时的凋亡相类似，都通过内源性线粒体通路或外源性受体通路引起凋亡，间接说明了椎间盘损伤可以引起椎间盘退变。但是 Oner等[6]的研究表明，椎间盘损伤后MRI信号的变化并非长久的改变，说明椎间盘损伤与退变之间并无直接联系。在另一项研究中发现，胸腰椎骨折后后凸畸形程度的长期随访并不比2年随访时更严重，说明椎间盘损伤并不能引起长期退变[11]。Lin 等[12]在对胸腰椎骨折的功能性影像学的研究中，提示急性损伤后的不稳定主要源于椎间盘，而源于椎体的少于40%。而且椎间盘与骨组织的修复过程不同，纤维环损伤不能完全修复，最终由疤痕组织所替代，不像骨组织一样可以完全修复并恢复原有的强度，因此椎间盘损伤后发生退变是慢性脊柱不稳的主要原因。但以上研究均未对椎间盘损伤进行分型，因此获得的结论较为笼统。

3.3 融合

损伤椎间盘的融合尽管使受损节段丧失了活动，但可使受损节段获得稳定，在受损椎间盘不能修复的情况下，椎节间的自发融合可以看作椎间盘损伤自限的 生 物 学行为。Korres[13]在对 207 例 胸 腰 椎骨折患者保守治疗的随访中，发现40.4%的椎间盘发生自发融合，11.5%部分融合，48.1%未融合。有研究发现椎间盘上、下位骺板都骨折比仅一侧的骺板骨折更容易发生自发性融合，并且发现移位性骨折中77.7%发生自发性融合，爆裂骨折有 60%发生自发性融 合 ，而 压 缩 性 骨 折 只 有 26.8%发 生 自 发 性 骨 折[14]。Korres等[15]在对自发性椎间融合的动物研究也证实了上述发现，并且通过组织学研究发现上、下位终板均破坏的椎间盘，6周时为成骨细胞产生的未成熟骨，周围是间充质细胞，随后分化为软骨细胞及生成透明软骨，10～12周时有新骨产生。怎样的情况下会发生自发融合还有待进一步研究。

4 影响转归的因素

4.1 损伤部位

4.1.1 终板：椎间盘终板损伤是否会导致椎间盘退变尚存 争 议。Kerttula 等[16]认为 终 板损伤与椎间 盘 退变密切相关，病例组中6例终板骨折的相邻椎间盘均发生退变。相反，Oner等[6]则认为单纯终板骨折并不能引起椎间盘退变。Kerttula 等[16]研究青少年时期的骨折病例发现，8～12岁时软骨终板的血供开始减少，本组病例发生骨折时平均年龄 11.8 岁，随访终止时平均年龄 15.5 岁，因此文中认为 这个研究时间可以很好的观察椎间盘损伤与终板损伤的关系，因为可以将退变的影响降至最低。本文认为出现两种不一样结论的最大原因是两个研究的平均年龄不一样，也有可能是因为选取病例的骨折类型不同。Haschtmann等[17]通过机械冲击尸体的脊柱运动节段制作出终板损伤模型，再对其进行分子生物学研究，发现椎间盘终板损伤可引起椎间盘髓核和纤维环细胞凋亡及坏死，提示可以引起椎间盘的退变。但该研究只是对损伤后短期的分子生物学研究，而退变是长期积累的过程，因此并不能作为最终退变的依据。因此终板损伤能否引起终板损伤还有待进一步研究。

4.1.2 纤维环：目前普遍认为纤维环的损伤能够引起椎 间 盘 退 变 。 Osti等[18]的 研 究 将 纤 维 环 撕 裂 分 为 3类：横行损伤、环形损伤及放射状损伤，组织学研究发现放射状撕裂与椎间盘退变密切相关。由横行撕裂的组织学特点可以推断，这些撕裂不是由于生物化学退变引起的，而是由外伤引起的，因为在撕裂处有骨化组织形成，并且有肉芽组织形成。有学者观察到纤维环裂隙和骨赘形成的联系，认为纤维环裂隙 导 致 的 节 段 不 稳 是 骨 赘 形 成 的 始 动 因 素[19]。Lipson 和 Muir[20]和 Kääpä等[21]采用纤维环切开的动物模型进行研究发现椎间盘内硫酸盐的浓度降低，反映了椎间盘内外物质交换速率下降；6-硫酸软骨素与4-硫酸软骨素的比率下降、糖醛酸量下降，均为椎间盘退变的生物化学反应，同人类退变椎间盘退变的生化反应相似。同时进行的影像学检查证实了椎间盘退变的存在。组织学研究表明仅切开纤维环外层,而保持内层纤维环的完整,，也会导致整个椎间盘的进行性退变[22]。

4.2 损伤的严重程度

AO分型等目前应用比较广泛的分型系统不能帮助判断椎间盘损伤的严重程度，也没有专门的针对椎间盘损伤的分型，MRI可能有助于椎间盘损伤程度的判断，但由于缺乏与预后关系的研究，因此也无法说明椎间盘损伤程度对预后的影响。Korecki等[23]的研究表明，即使是针刺所引起的相对较小的破裂也会立即产生力学及生物学上的影响，并有远期影响。椎间盘纤维环即使受到很小的损伤，也会导致退变，说明损伤部位相较于损伤程度是椎间盘最终转归更重要的影响因素。

5 治疗

目前对于椎间盘损伤的治疗尚无统一的结论，笔者认为对于椎间盘损伤的治疗应该结合胸腰椎骨折的类型。目前对于胸腰椎骨折所伴发的椎间盘损伤的治疗主要依据临床医师的临床经验。Fürderer等[9]提出若椎间盘完整，可不予以椎间盘切除即椎间融合，即使伴有信号的改变也无需融合；对于轻度的信号及形态改变，可以考虑椎间融合，因为可能会引起后凸畸形退变，对于明显的信号改变及形态改变，是椎间融合的明确指征。Vornanen 等[24]通过临床随访观察和MRI证实，未受损伤的椎间盘通过哈氏棒系统固定11个月后不会出现退行性改变。从另一方面表明，椎间盘若无损伤，单纯制动的情况下不会引发退行性改变；而对于椎间盘相对完好的胸腰椎骨折，后路手术效果与前路无明显差别。马泽民等[25]的研究表明，合并肌肉、韧带及椎间盘撕裂的胸腰椎新鲜骨折伴脱位是一种严重的脊柱损伤类型，临床局部体征、MRI表现以及术中所见对手术方式的选择有十分重要的意义，经后路三节段椎根弓固定复位+椎间盘摘除+椎间植骨融合为治疗该种类型损伤的较好术式。目前，经腹融合被认为可以有效防止术后矫形的丢失，但目前尚未对该理论做系统性的研究 。Andress 等[26]的 研 究 表 明，自 体 松 质 骨 的移 植 不能预防后凸畸形的复发，研究还表明前部的骨性融合与是否与经椎弓根骨移植无关，因为在进行经椎弓根骨移植的29例中8例未形成融合，而在未行骨移植的21例中有10例形成了骨性融合。治疗方法的选择是个难题，因为现在对于手术方式的选择缺乏随机对照的循证依据，目前只能根据临床医生的临床经验。

综上，不少学者注意到，椎间盘损伤与胸腰椎骨折后椎间隙高度的丢失、后凸畸形和慢性脊柱不稳存在一定关系，但胸腰椎骨折伴发的椎间盘损伤在临床上并未受到充分的重视。出现上述情况的原因主要是对椎间盘损伤的发生率、发生机制、转归均尚无统一的认识，对其转归的影响因素更是知之甚少，临床的干预措施也缺少可靠的依据，需要进一步的大量研究。

[1]Leferink VJ,Zimmerman KW,Veldhuis EF,et al.Thoracolumbar spinal fractures:Radiological results of transpedicular fixation combined with transpedicular cancellous bone graft and posterior fusion in 183 patients.Eur Spine J, 2001,10(6):517-523.

[2]Iatridis JC,Weidenbaum M,Setton LA,et al.Is the nucleus pulposus a solid or a fluid?Mechanical behaviours of the nucleus pulposus of the human intervertebral disc.Spine, 1996,21(10):1174-1183.

[3]Jeaneret B,Ho PK,Magerl F.Burst-shear flexion-distraction injuries of the lumbar spine.J Spinal Disord,1993,6(6): 473-481.

[4] 袁明远,肖湘生.脊柱爆裂骨折的影像学评价.临床放射学杂志,1999,18(1):42-44.

[5] 郝勇,周跃,任先军,等.严重胸腰椎骨折合并椎间盘损伤的手术治疗.骨与关节损伤杂志,2003,18(1):14-17.

[6]Oner FC,van der Rijt RR,Ramos LM,et al.Changes in the disc space after fractures of the thoracolumbar spine.J Bone Joint Surg Br,1998,80(5):833-839.

[7]Wang JL,Panjabi MM,Kato Y,et al.Radiography Cannot Examine Disc Injuries Secondary to Burst Fracture.Spine, 2002,27(3):235-240.

[8]Oner FC,vd Rijt RH,Ramos LM,et al.Correlation of MR images of disc injuries with anatomic sections in experimental thoracolumbar spine fractures.Eur Spine J,1999,8 (3):194-198.

[9]Fürderer S,Wenda K,Thiem N,et al.Traumatic intervertebral disc lesion--magnetic resonance imaging as a criterion for or against intervertebral fusion.Eur Spine J,2001,10 (2):154-163.

[10]Tschoeke SK,Hellmuth M,Hostmann A,et al.Apoptosis of human intervertebral discs after trauma compares to degenerated discs involving both receptor-mediated and mitochondrial-dependent pathways.J Orthop Res,2008,26(7): 999-1006.

[11]Akbarnia BA,Crandall DG,Burkus K,et al.Use of long rods and a short arthrodesis for burst fractures of the thoracolumbar spine.a long-term follow-up study.J Bone Joint SurgAm,1994,76(11):1629-1635.

[12]Lin RM,Panjabi MM,Oxland TR,et al.Functional radio-graphs of acute thoracolumbar burst fractures.Spine,1993, 18(16):2431-2437.

[13]Korres DS.Fractures of the thoracic and lumbar spine.PhD thesis,University ofAthens,1977.

[14]Kauffer H,Hayes JT.Lumbar fracture-dislocation.Astudy of twenty-onecases.JBoneJointSurgBr,1967,48(4):712-730.

[15]KorresDS,BabisGC,ParaskevakouH,etal.Spontaneousinterbodyfusionaftercontrolledinjuriestothespine:anexperimentalstudyinrabbits.JSpinalDisord,2000,13(1):31-35.

[16]Kerttula LI,Serlo WS,Tervonen OA,et al.Post-traumatic findings of the spine after earlier vertebral fracture in young patients.Spine,2000,25(9):1104-1108.

[17]Haschtmann D,Stoyanov JV,Gédet P,et al.Vertebral endplate trauma induces disc cell apoptosis and promotes organ degeneration in vitro.Eur Spine J,2008,17(2):289-299.

[18]Osti OL,Vernon-Roberts B,Fraser RD.1990 Volvo Award in experimental studies.Anulus tears and intervertebral disc degeneration.An experimental study using an animal model.Spine,1990,15(8):762-767.

[19]Schmor lG,Junghanns H.The human spine in health and disease.Second Amrican edition.Translated by EF Beseman.New York and London,Grune&S tratton,1971.

[20]Lipson SJ,Muir H.1980 Volvo award in basic science.Proteoglycans in experimental intervertebral disc degeneration. Spine,1981,6(3):194-210.

[21]Kääpä E,Holm S,Inkinen R,et al.Proteoglycan chemistry in experimentally injured porcine intervertebral disk.J Spinal Discord,1994,7(4):296-306.

[22]Osti OL,Vernon-Roberts B,Fraser RD.1990 Volvo Award in experimental studies.Anulus tears and intervertebral disc degeneration.An experimental study using an animal model.Spine,1990,15(8):762-767.

[23]Korecki CL,Costi JJ,Iatridis JC.Needle puncture injury affects intervertebral disc mechanics and biology in an organ culture model.Spine,2008,33(3):235-241.

[24]Vornanen M,Bostman O,Keto P,et al.The integrity of intervertebral disks after operative treatment of thoracolumbar fractures.Clin Orthop Relat Res,1993,(297):150-154.

[25] 马泽民,李晶,吕国华,等.胸腰椎骨折-脱位合并肌肉韧带及椎间盘撕裂的临床特点和手术治疗.中南大学学报(医学版),2004,29(2):215-217.

[26]Andress HJ,Braun H,Helmberger T,et al.Long-term results after posterior fixation of thoraco-lumbar burst fractures.Injury,2002,33(4):357-365.

*通信作者：田纪伟，E-mail:tjw609@163.com