腰椎椎体终板改变与椎间盘退变的相关性研究

石祥龙，刘吉华，权琳，庞婧，郝大鹏

（青岛大学附属医院，山东 青岛 266003 1 放射科； 2 东区普外科）

腰椎椎间盘退变是引起腰痛的原因之一［1］。椎体终板被认为是椎体和椎间盘之间的压力传递装置，在压力传递过程中具有分散压力的作用。当腰椎椎间盘退变时终板也会发生相应的改变。既往研究大多关注终板的结构、厚度、最大矢状径及横径等指标的改变［2］，而对椎体终板的形态改变研究较少。本文主要探讨腰椎终板的形态变化与椎间盘退变的关系。现将结果报告如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

2012年3月－2014年6月，于本院行腰椎MRI检查的病人316例，除外脊柱手术、先天性畸形、创伤、肿瘤、感染以及可导致骨异常的全身性疾病的病人。316例病人中，男186例，年龄（40.0±11.3）岁；女130例，年龄（37.0±12.5）岁。

1.2 MR 检查方法

检查采用GE公司1.5THDX SIGNA超导型MR扫描仪、脊椎表面线圈、快速自旋回波（FSE）序列，病人取仰卧位、头先进。扫描包括矢状位T1WI（TR 450ms，TE 10.1ms）、T2WI（TR 2 140ms，TE 108ms）、脂肪预饱和 T2WI（TR 2 140ms，TE 108ms），横轴位T2WI（TR 3 260ms，TE 106ms）。矢状位扫描层厚为4mm，层间隔为0.5mm，FOV 32cm×32cm，矩阵320×224；横轴位扫描层厚4mm，层间隔1mm，FOV 20cm×20cm，矩阵320×224。

1.3 研究参数及其界定

选取L3－5椎间盘和相邻椎体终板，观察、测量椎体终板角和椎间盘退变情况。

1.3.1 椎体终板角测量 腰椎 MRI正中矢状位（显示完整棘突轮廓）T2WI上，椎体骨性终板呈弧形，自弧形最凹点向弧的前后端点作直线，两直线夹角即为椎体终板角（图1）。终板因SCHMORL结节等出现局部性缺失时，先根据相邻终板弧度完善整个终板弧线，再确定终板最低点。

图1 椎体终板角的测量

1.3.2 腰椎椎间盘退变分级 按PFIRRMANN等［3］的分级标准进行分级，Ⅰ级为正常椎间盘，Ⅱ～Ⅴ级椎间盘退变逐渐加重。

1.4 统计学处理

采用SPSS 13.0软件进行统计处理，男女间椎体终板角比较采用t检验，椎间盘退变程度与相邻椎体终板角的相关性检验采用spearman秩相关分析，以P＜0.05为差异有显著性。

2 结 果

2.1 男女间椎体终板角比较

男女间L3－5椎间盘相邻椎体终板角差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2 L3－4椎间盘退变与相邻椎体终板角的关系

随着L3－4椎间盘退变程度的加重，其相邻L3下终板角和L4上终板角逐渐增大。L3－4椎间盘相邻椎体终板角与椎间盘退变程度呈显著正相关（r＝0.976、0.977，P＜0.01）。见表2。

2.3 L4－5椎间盘退变与相邻椎体终板角的关系

随着L4－5椎间盘退变程度的加重，其相邻的L4下终板角和L5上终板角逐渐增大。L4－5椎间盘相邻椎体终板角与椎间盘退变程度呈显著正相关（r＝0.952、0.971，P＜0.01）。见表3。

3 讨 论

椎体终板由骨性终板和软骨终板组成，呈均匀圆弧状。中央凹陷部分骨性终板由软骨终板覆盖，周边部有纤维环附着。软骨终板是透明软骨，覆盖在骨性终板的表面。终板与椎间盘紧密相贴，其主要作用是防止椎间盘组织疝入椎体，并使应力均匀传导，其中央凹陷是长期压力作用的结果，可以向周围分散轴向力。因此，当腰椎椎间盘退变时终板会发生相应的改变。

表1 男女间椎体终板角比较（θ／（°），）

表1 男女间椎体终板角比较（θ／（°），）

性别 L3下终板角 L4上终板角 L4下终板角 L5上终板角男 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椎间盘退变与相邻椎体终板角的关系（θ（°），）

表2 L3－4椎间盘退变与相邻椎体终板角的关系（θ（°），）

级别 n L3下终板角 L4上终板角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椎间盘退变分级与椎体终板角的关系（θ／（°），）

表3 L4－5椎间盘退变分级与椎体终板角的关系（θ／（°），）

级别 n L4下终板角 L5上终板角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，椎间盘退行性变的机制尚未完全明了。有研究显示，椎间盘内部营养下降和承受压力增加是导致其退变的两个主要因素，二者均可导致椎间盘内部水分和蛋白多糖逐渐减少，椎间盘组织损伤，髓核组织受压外突［4］。软骨终板为椎间盘提供结构和营养支持，其形态及结构改变，会引起椎间盘发生相应变化。LEE等［6］证实，软骨终板内营养通道的改变（阻塞、变窄等）引起了髓核细胞营养障碍及基质合成减少，最终导致退变。

本研究结果显示，随腰椎椎间盘退变的加重，其相邻椎体终板角逐渐增大，椎体终板角与腰椎椎间盘退变程度呈正相关。生物力学研究表明，椎间盘正常时，其应力传导主要集中在终板的中央区；当椎间盘退变时，髓核发生流体力学改变，应力向周围转移，导致外周终板的应力增加。如此长期作用，外周终板及其下方的椎体松质骨将发生吸收和重建，促使终板外周趋向平坦化［6－7］。JANG 等［8］研究显示，随着椎间盘退变的加重，椎体高度逐渐降低，椎体上下矢状径逐渐增大，椎体终板平坦化。上述研究结果与本研究结果一致。刘耀升等［9］通过终板凹陷角变化对腰椎运动节段生物力学影响的有限元分析显终板凹陷程度减小可导致终板－椎间盘界面应变减小，椎间盘刚度及髓核内压增加，进而加速椎间盘退变。因此，腰椎椎间盘退变致使终板凹陷角增大，同样，终板凹陷角逐渐增大，终板－椎间盘界面应变减小，进一步加重腰椎椎间盘退变。本文不同性别间的比较结果显示，同节段椎体终板角差异无显著性，提示性别未对终板凹陷程度产生显著影响。

众多学者研究认为，椎体终板的改变导致椎间盘退变，终板形态学改变以后，失去了缓冲能力，进而参与或加重椎间盘退变。但也有学者研究认为，终板退变更像是腰椎椎间盘退变的结果，而不是原因［10］。结合本研究，作者认为椎体终板和腰椎椎间盘相互作用，终板的平坦化（椎体终板角增大）可能是椎体适应生物力学变化的一种自我保护机制，有助于减少外周终板上的应力集中和椎体的损伤。

总之，腰椎椎间盘退变与椎体终板形态变化存在密切关系，临床上可通过MRI正中矢状位T2WI椎体终板角的变化来判断椎体的形态改变，评估椎间盘退变的严重程度。

［1］李春林，李放，张志成.腰椎间盘退变性疾患下腰椎终板形态的 MRI观察［J］.中国脊柱脊髓杂志，2012，22（5）：393－397.

［2］薄冉，杨庆国，段文，等.软骨终板形态与椎间盘退变的相关性［J］.中国组织工程研究，2012，16（24）：4413－4416.

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［4］西永明，胡有谷.椎间盘退行性改变的病因及发病机制［J］.齐鲁医学杂志，2003，18（1）：100－102.

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［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.

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［10］苗胜，沙广钊，王永东，等.不同程度退变的软骨终板的影像学变化及其临床意义［J］.中国骨伤，2008，21（6）：414－417.