腰腿痛患者Modic改变的相关因素分布情况及分析

刘加元，魏东，葛行新，曹贞国，佟磊

(徐州医学院第二附属医院骨科，江苏 徐州 221000)

腰腿痛患者Modic改变的相关因素分布情况及分析

刘加元，魏东，葛行新，曹贞国，佟磊

(徐州医学院第二附属医院骨科，江苏 徐州 221000)

目的 调查腰腿痛患者腰椎MRI椎间盘相邻终板Modic改变分布情况，并探讨其相关机制。方法 选择2012年7月至2013年6月因腰腿痛在我院行腰椎MRI检查的患者，排除肿瘤、感染、退变性侧凸等，入选患者1 287 例。调查腰椎MRI椎间盘相邻终板Modic改变在其相关因素(包括性别、年龄、椎间盘退变程度、椎间盘节段)中的分布情况。结果 1 287 例腰腿痛患者6 435个腰椎间盘中，450 例(34.97%)675个椎间盘(10.49%)邻近终板发生Modic改变，其中Ⅰ型103 例(8.0%)116个椎间盘(1.80%)、Ⅱ型313 例(24.32%)519个椎间盘(8.01%)、Ⅲ型34 例(2.64%)40个椎间盘(0.62%)。男182 例(28.09%)，女268 例(41.94%)，男女差异有统计学意义(P<0.05)。<40 岁者56 例(14.32%)，≥40 岁者394 例(43.97%)，两组差异有统计学意义(P<0.05)。正常椎间盘86个(2.29%)，退变椎间盘589个(21.97%)，两组差异有统计学意义(P<0.05)。上腰椎285个(7.38%)，下腰椎390个(15.15%)，两组差异有统计学意义(P<0.05)。结论 腰腿痛患者腰椎终板Modic改变女性多于男性，40 岁及以上多发，与椎间盘退变程度呈正相关，下腰椎多见。

Modic改变；腰腿痛；腰椎间盘；终板

Modic改变是指腰椎终板及终板下骨质在MRI上的信号改变。Roos[1]于1987年率先报道，Modic[2]于1988年对此进行系统描述并分型。此后，国内外学者对其进行了广泛研究，但大样本调查少见，作者选择1 287 例腰腿痛患者、6 435个腰椎间盘进行调查，分析其在性别、年龄、椎间盘退变程度及椎间盘节段的分布情况，并分析其可能的发生机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料 入选本组研究标准：a)年龄≥20 岁；b)均有不同程度的腰痛和/或腿痛；c)排除外伤手术史和肿瘤病史；d)排除骨质疏松性椎体骨折、椎体肿瘤、退变性侧凸、感染等。选择2012年7月至2013年6月在我院行腰椎MRI检查并符合上述标准的腰腿痛患者1 287 例6 435个腰椎间盘为研究对象。其中男648 例，女639 例；年龄20～91 岁，平均年龄47.2 岁。应用GE Signa CⅤ/Ⅰ型1.5T磁共振扫描行腰椎检查，选择其中的矢状面(右侧、正中、左侧各一)T1WI、T2WI共6幅图像作为研究对象。

1.2 腰椎MRI分析标准

1.2.1 腰椎间盘相邻终板Modic改变分型标准 以每个椎间盘一对终板中较严重侧进行评定。正常：椎体终板信号正常，无改变；Ⅰ型(又称炎症期或水肿期)：在T1加权像上提示为低信号，T2加权像为高信号(见图1)；Ⅱ型(脂肪期或黄骨髓期)：在T1加权像上提示为高信号，T2加权像为等信号或轻度高信号(见图2)；Ⅲ型(骨质硬化期)：在T1加权像及T2加权像上均表现为低信号(见图3)。

图1 L3～4终板Modic改变Ⅰ型：T1加权像上提示为低信号，T2加权像为高信号

1.2.2 腰椎间盘退变程度分级标准 椎间盘退变程度按Pfirrmann分级标准[3]分为5级(见表1)，其中Ⅰ、Ⅱ级为正常椎间盘，Ⅲ～Ⅴ级为退变椎间盘。

图2 L4～5终板Modic改变Ⅱ型：T1加权像上提示为高信号，T2加权像为高信号

图3 L3～4终板Modic改变Ⅲ型：T1加权像及T2加权像上均表现为低信号

表1 椎间盘退变程度Pfirrmann分级标准

1.2.3 腰椎间盘节段划分 腰椎间盘共有5个节段，分别为L1～2、L2～3、L3～4、L4～5和L5S1，其中L1～2、L2～3、L3～4为上腰椎，L4～5和L5S1为为下腰椎。

1.3 统计学方法 所有影像学资料均由一位磁共振诊断师与一位骨科医师独立双盲分析，对两人的评估结果进行Kappa一致性检验。数据采用SPSS 16.0分析软件进行统计学分析，Modic改变在性别、年龄、椎间盘退变程度、椎间盘节段中的发生率的比较采用χ2检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

磁共振诊断师与骨科医师对腰椎终板Modic改变评估的Kappa检验中k=0.85，对椎间盘退变程度的评估k=0.79，说明两位评判者的判断结果具有很强的一致性。

2.1 基本分布情况 1 287 例腰腿痛患者6 435个腰椎间盘中，450 例(34.97%)675个椎间盘(10.49%)邻近终板发生Modic改变，其中Ⅰ型103 例(8.0%)116个椎间盘(1.80%)、Ⅱ型313 例(24.32%)519个椎间盘(8.01%)、Ⅲ型34 例(2.64%)40个椎间盘(0.62%)。Modic改变各型在腰腿痛人群中的发生率见表2。

表2 Modic改变各型在腰腿痛人群中的发生率

2.2 在性别中的分布情况 1 287 例腰腿痛患者中男性648 例，女性639 例。450 例发生Modic改变的患者中男182 例(发生率28.09%)，女268 例(发生率41.94%)。女性发病率较男性高，两组间差异有统计学意义(χ2=21.157，P<0.05)。Modic改变在性别中的分布情况见表3。

2.3 各年龄阶段的分布情况 1 287 例腰腿痛患者平均年龄47.2 岁，其中<40 岁者56 例(14.32%)，≥40 岁者394 例(43.97%)，40 岁及以上患者Modic改变发病率较40 岁以下明显增高，两组差异有统计学意义(χ2=105.2，P<0.05)。Modic改变在各年龄段的分布情况见表4。

表3 腰椎终板Modic改变性别分布情况

表4 腰椎终板Modic改变在各年龄段的分布情况

2.4 在椎间盘退变程度中的分布情况 椎间盘退变程度按Pfirrmann分级标准分为5级，其中Ⅰ、Ⅱ级为正常椎间盘，Ⅲ～Ⅴ级为退变椎间盘。1 287 例腰腿痛患者6 435个腰椎间盘中，Ⅰ、Ⅱ级共3 754个，Ⅲ～Ⅴ级共2 681个。450 例675个椎间盘发生Modic改变，其中正常椎间盘86个(2.29%)，退变椎间盘589个(21.97%)，两组差异有统计学意义(χ2=645.3，P<0.05)。Modic改变分型与椎间盘退变Pfirrmann分级分布情况见表5。

表5 Modic改变分型与椎间盘退变Pfirrmann分级分布情况

2.5 在椎间盘节段中的分布情况 腰椎间盘根据部位分为上腰椎(L1～2～L3～4)和下腰椎(L4～5～L5S1)。发生Modic改变的675个椎间盘中上腰椎285个(7.38%)，下腰椎390个(15.15%)，下腰椎发生率较上腰椎高，两组差异有统计学意义(χ2=99.306，P<0.05)。Modic改变在腰椎间盘各节段中的分布情况见表6。

表6 Modic改变在腰椎间盘各节段中的分布情况

3 讨 论

3.1 Modic改变的分型和引起腰腿痛的机制 根据腰椎MRI的信号改变，将Modic改变分为三型[2]，Ⅰ型(炎症期)：T1加权像上呈现低信号，T2加权像上呈现高信号；病理学变化表现为炎症水肿期，认为与骨性终板破裂后，肉芽组织长入以及骨髓血管化增加等有关；Ⅱ型(脂肪期)：T1加权像呈现为高信号，T2加权像上表现为等信号或低度高信号；病理学改变表现为脂肪化期，为骨髓脂肪变性，红骨髓被黄骨髓取代，同时在终板及终板下区域有大量脂肪细胞沉积等有关；Ⅲ型(骨质硬化期)，T1及T2加权像上均呈现低信号；病理学表现为终板及终板下被硬化骨所代替，此型多见于老年脊柱椎体。

目前，关于Modic改变的发病机制仍不确切，多数学者认为主要有四个方面的因素导致Modic改变。a)生物力学因素：正常椎间盘是由纤维环、髓核及软骨终板组成。软骨终板主要成分是软骨细胞、蛋白多糖、胶原和水。终板是椎间盘的薄弱环节，是对力学损伤很敏感的部位。椎间盘—椎体界面是一个动力性的区域，椎间盘的退变迫使终板承受更大的轴向负荷和应力。脊柱负荷尤其是轴向负荷可以导致软骨终板和骨性终板及终板下骨小梁的弯曲变形。因此，有学者认为反复的力学负荷所导致的终板显微损伤是形成Modic改变的主要原因[4]。b)生物化学因素：Crock[5]提出的“椎间盘内部破裂”的定义认为椎间盘重复的创伤可能导致髓核内部炎症物质的产生，这些有毒化学物质通过椎体终板的扩散可以引起局部的炎症反应，导致腰痛并在MRI上表现为Modic Ⅰ型改变。Burke等[6]发现，有Modic Ⅰ型改变者的白细胞介素6、白细胞介素8以及地诺前列酮水平显著高于Ⅱ型改变的患者，因此认为炎性介质是引起Modic改变的因素之一。c)基因学因素：腰部疾病最初可能是由遗传因素所决定的。Karppinen等[7]应用聚合酶链反应技术分析Modic改变患者的基因变异情况，同时行MRI检查明确椎体终板Modic改变的分型，结果发现白细胞介素1A基因族和基质金属蛋白酶3基因与Modic Ⅱ型改变显著相关。d)感染因素：厌氧菌的低毒感染也可能是发生Modic改变的原因之一[8]。

3.2 Modic改变相关因素分布情况分析 多项研究表明[9-11]，正常人群腰椎终板Modic改变的发生率在7.4%～12.0%，而腰腿痛患者的发生率为18.0%～58.0%。本研究结果为1 287 例腰腿痛患者450 例(34.97%)邻近终板发生Modic改变。本研究对一较大样本进行系统的统计学分析，其结果与多数学者研究结果相似。根据分型，本研究结果显示Ⅱ型发生率最高(8.01%)，Ⅰ型次之(1.80%)，Ⅲ型最少(0.62%)。赵凤东等[12]对1 223 例腰腿痛患者进行研究，结果与本研究结果相似。在本项研究中，女性的发病率为41.94%，而男性发病率为28.09%，女性比男性明显增高。张锐等[13]选择1 040 例腰腿痛患者作为研究对象，其结果亦显示女性发病率高于男性。而且Modic改变多发生于40 岁以上人群，因此考虑女性在此年龄段体内激素水平改变而出现骨质疏松是产生这种性别差异的原因[13]。随着年龄增加，椎间盘退行性改变的发生不可避免。而腰椎间盘的退行性变，软骨终板的钙化、硬化，可使椎间隙变窄，日常生活和活动中终板承受的剪切应力和扭转应力增加，很容易引起微骨折的发生，最终软骨终板分离、凹陷、断裂、漂移和缺失，髓核组织释放的毒性物质可激发椎体内骨质的炎症反应，发生Modic改变。本研究结果显示40 岁及以上者Modic改变发生率显著高于40 岁以下者，与40 岁及以上人群椎间盘退变加重密切相关。相关研究表明，椎间盘退变是发生椎体终板Modic改变的最危险因素[14]。本研究显示随着椎间盘退变程度的升高，Modic改变发生率也增高。Modic改变多发于下腰椎，L5S1节段最多，L4～5次之。

总之，本项研究结果显示腰腿痛患者腰椎终板Modic改变Ⅱ型多见，女性多于男性，40 岁及以上人群多发，与椎间盘退变程度呈正相关，下腰椎多见。引起Modic改变的相关因素还较多，如病程长短、腰椎失稳、职业、体重等，本研究仅从性别、年龄、椎间盘退变程度和椎间盘节段进行调查，并选择其中6幅矢状面的MRI图像作为研究对象，因此具有一定的局限性，有待进一步研究。

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The Distribution of Modic Changes of Lumbar Endplate in Patients Suffering Low Back Pain or Radiculopathy and Its Related Factors

Liu Jiayuan，Wei Dong，Ge Xingxin，etal

(Department of Orthopedics，Second Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College，Xuzhou 221000，China)

Objective To evaluate the distribution of Modic changes of lumbar endplate in patients suffering low back pain or radiculopathy and its related factors.Methods 1287 patients suffering from low back pain without tumor，infection and degenerative scoliosis were examined by MRI scan from July 2012 to June 2013.According to the criteria of Modic changes，the features of distribution of Modic changes of lumbar endplate on age，segment and type of intervertebral disc degenemtion were analyzed retrospectively.Results Among 6435 intervertebral disc of the 1287 patients.450 (34.97%) cases and 675 (10.49%) intervertebral discs were invo1ved with Modic changes.Among them，103 (8.0%) cases and 116 (1.80%) discs were type Ⅰ；313 (24.32%)cases and 519 (8.01%) discs were typeⅡ；34(2.64%) cases and 40(0.62%) discs were type Ⅲ.There were 182 male cases (28.09%)，268 female cases (41.94%)，the difference was statistically significant from men and women (P<0.05).There were 56 cases(14.32%) less than 40 years old，394 cases (43.97%) greater than or equal to 40 years old.The difference was statistically significant (P<0.05).There were 86(2.29%) normal disc and 589(21.97%) degenerative disc，the difference was statistically significant (P<0.05).There were 285(7.38%) lumbar，390(15.15%) lower lumbar.The difference was statistically significant (P<0.05).Conclusion Endplate Modic changes happen more in women patients with low back pain，overe 40 years old and multiple degeneration.And it correlates with the degree of disc degeneration.

modic changes；low back pain；lumbar intervertebral disc；endplate

1008-5572(2015)05-0390-04

R681.5+7

B

2014-12-01

刘加元(1972- )男，主任医师，徐州医学院第二附属医院骨科，221000。