青少年腰椎间盘突出症中未见有 Modic 改变

杜长志　孙旭　陈忠辉　李松　王斌　朱泽章　钱邦平　邱勇

青少年腰椎间盘突出症中未见有 Modic 改变

杜长志孙旭陈忠辉李松王斌朱泽章钱邦平邱勇

目的评估青少年腰椎间盘突出症 ( adolescent lumbar disc herniation，ALDH ) 患者的腰椎 MRI图像上是否存在 Modic 改变。方法回顾分析我院 2006 年 9 月至 2016 年 2 月收治的 68 例 ALDH 患者，其中男 51 例，女 17 例；年龄 11～20 岁，平均 ( 17.9±1.1 ) 岁，术前腰椎 MRI 评估有无 Modic 改变及类型，记录椎间盘突出发生的节段、类型及椎间盘退变程度。结果本组患者共 816 个椎体终板 ( T12/ L1～L5/ S1)均未发现 Modic 改变存在。共 408 个椎间盘，其中 87 个 ( 21.3% ) 椎间盘存在突出，其中单节段突出 49 例( 72.1% )，双节段突出 19 例 ( 27.9% )。在 87 个突出的椎间盘中，Pfirrmann II 级 27 个 ( 31.0% )，III 级 43 个( 49.4% )，IV 级 17 个 ( 19.6% )，未发现 V 级的椎间盘。结论ALDH 患者中未见 Modic 改变且椎间盘退变程度低，提示在青少年人群，椎间盘退变不是椎间盘突出症发病的主要病因。

椎间盘移位；椎间盘退行性变；青少年；腰椎；磁共振成像；Modic 改变

腰椎间盘突出症在青少年中较为少见，其发病率为 1%～5.42%[1]。由于腰椎终板与椎体的融合时间约在 21 岁左右，故将发生在 21 岁以下的腰椎间盘突出症称为青少年腰椎间盘突出症 ( adolescent lumbar disc herniation，ALDH )[2]。对于 ALDH 的病因，目前尚无明确结论。1988 年，Modic 发现在中老年腰椎间盘突出症患者的 MRI 图像上，椎体终板及终板下骨质可存在信号改变，并将其定义为 Modic改变[3]。而终板与椎间盘关系密切，终板的退变和损伤可诱发椎间盘的变化。既往学者也证实了在中老年腰椎间盘突出症人群中，Modic 改变与腰椎间盘退变[4]、腰椎节段不稳[5]和腰痛[6]密切相关。但迄今为止，尚无文献报道 ALDH 的 MRI 图像上是否存在 Modic 改变。对 2006 年 9 月至 2016 年 2 月，于我科接受椎间盘髓核摘除手术治疗且影像学资料完整的 ALDH 患者进行回顾性研究，明确 ALDH 是否存在 Modic 改变，并探讨 ALDH 的发病机制。

资料与方法

一、一般资料

本组所有患者腰椎间盘突出症均通过病史、体检及影像学检查 ( MRI、CT ) 获得证实；排除既往已接受腰椎手术治疗或合并有腰椎先天性 / 发育性畸形、滑脱、创伤、肿瘤、腰骶部移行椎以及骨代谢病的患者。最终有 68 例纳入本研究，其中男 51 例，女 17 例；年龄 11～20 岁，平均 ( 17.9±1.1 ) 岁；病程 1 个月至 3.5 年，平均 ( 6.4±3.2 ) 个月。男女患者的体质量指数 ( body mass index，BMI ) 中位数分别为26.2 kg / m2和 23.7 kg / m2。

所有患者均有腰部活动受限，尤以屈伸受限明显。45 例 ( 66.2% ) 有明确的腰部外伤史或剧烈运动史，48 例 ( 70.6% ) 有明显的腰背部疼痛，32 例( 47.1% ) 存在下肢疼痛或麻木不适，13 例 ( 19.1% ) 表现为典型的根性疼痛。体检：52 例 ( 76.5% ) 存在不同程度的功能性脊柱侧凸，36 例 ( 52.9% ) 腰部前屈活动受限，21 例 ( 30.8% ) 单侧下肢感觉减退，5 例( 7.4% ) 单侧下肢肌力减弱，46 例 ( 67.6% ) 直腿抬高试验阳性，所有患者直腿抬高加强试验均呈阳性。

二、影像学分析

所有 ALDH 患者术前均行腰椎 MRI 扫描，节段为 T12/ L1～L5/ S1，包括 T1和 T2加权像。记录椎间盘突出发生的节段、类型 ( 中央型、左后型、右后型 )、终板 Modic 改变及椎间盘退变程度。所有影像学资料均由 1 位经验丰富的放射科医师与 1 位脊柱外科医师进行独立双盲观察分析。

1. 终板 Modic 改变：根据 MRI 矢状面图像，观察终板是否存在 Modic 改变[3,7]，并对其进行分型：( 1 ) I 型：T1加权像终板及邻近骨为低信号，T2加权像相对正常终板为高信号；( 2 ) II 型：T1加权像比正常骨髓信号高，T2加权像也升高，但不如 T1加权像明显；( 3 ) III 型：T1加权像、T2加权像均呈低信号。

2. 椎间盘退变分级：观察 MRI 横断面 T2加权像，采用 Pfirrmann 分级[8]分析椎间盘退变程度( 表1 )。

三、统计学处理

对放射科医师与脊柱外科医师的影像分析结果，采用 SPSS 19.0 统计软件行 Kappa 一致性检验，计算其 K 值 ( K＞0.75 表示一致性好 )。

结　果

放射科医师与脊柱外科医师对终板 Modic 改变评估的 Kappa 检验中，K＝1.0；对椎间盘退变Pfirrmann 分级的评估中，K＝0.82。说明 2 位评判者的判断结果有很强的一致性。

本组患者共 408 个椎间盘 ( T12/ L1～L5/ S1) 纳入分析。对应地，共观察了 816 个椎体终板及终板下骨质，均未发现 Modic 改变存在。发现 87 个( 21.3% ) 椎间盘存在不同程度的突出。腰椎间盘突出类型分布为：中央型突出 48 个 ( 55.2% )，左后型突出 24 个 ( 27.6% )，右后型突出 15 个 ( 17.2% ) ( 图 1 )。其中单节段突出 49 例 ( 72.1% )，双节段突出19 例 ( 27.9% )，未发现 3 个及 3 个以上节段的椎间盘突出患者。在 49 例单节段突出患者中，L3～4椎间盘突出 3 例 ( 6.1% )，L4～5突出 18 例 ( 36.7% )，L5～S1突出 28 例 ( 57.2% ) ( 图 2 )。在 19 例双节段突出患者中，L3～4和 L4～5椎间盘同时突出 2 例 ( 10.5% )，L4～5和 L5～S1椎间盘同时突出 17 例 ( 89.5% ) ( 图 3 )。

图 1　椎间盘突出节段与类型Fig.1　The level and type of herniated discs

图 2　患者，女，17 岁，MRI 示 L5～S1椎间盘突出 ( 左后型 )，Pfirrmann III 级，T12/ L1～L5/ S1共 12 个椎体终板均未见Modic 改变　a：T1加权像；b：T2加权像；c：L5～S1椎间盘Fig.2　Female, 17 years old, MRI indicated L5- S1disc herniation ( left posterior type ), Pfirrmann III. There were no Modic changes of the endplates from T12/ L1to L5/ S1a: T1weighted image; b: T2weighted image; c: L5-S1disc

图 3　患者，男，18 岁，MRI 示 L4～5 ( 左后型 )、L5～S1 ( 中央型 ) 椎间盘突出，Pfirrmann III 级( L4～5 )，Pfirrmann II 级( L5～S1 )，T12 / L1～L5 / S1 共 12 个椎体终板均未见 Modic 改变　a：T1 加权像；b：T2 加权像；c：L4～5 椎间盘；d：L5～S1椎间盘Fig.3　Male, 18 years old, MRI indicated L4-5 ( left posterior type ) and L5 - S1 ( central type ) disc herniations, Pfirrmann III ( L4-5 ) and Pfirrmann II ( L5 - S1 ). There were no Modic changes of the endplates from T12 / L1 to L5 / S1 a: T1 weighted image; b: T2 weighted image; c: L4-5 disc; d: L5 - S1 disc

表1　Pfirrmann 椎间盘退变的 MRI ( T2加权像 ) 分级标准Tab.1　The Pfirrmann classification criteria of disc degeneration on MRI ( T2weighted image )

在 87 个突出的椎间盘中，Pfirrmann II 级 27 个( 31.0% )，III 级 43 个 ( 49.4% )，IV 级 17 个 ( 19.6% )，未发现 Pfirrmann I 级和 V 级的椎间盘。其余非突出节段椎间盘均正常 ( I 级或 II 级 )。

讨　论

ALDH 由 Wahren 等[9]于 1944 年第一次报道，其临床表现多为腰痛或坐骨神经痛，但症状较轻，多数患者缺乏神经系统损害有关的阳性体征。既往研究认为腰椎间盘过早退变[10]、创伤[11]、遗传基因[12]及高 BMI[13]等可能与 ALDH 的发生有关。但迄今为止，ALDH 的病因学研究仍无明确定论。

Modic 最先在中老年腰椎间盘突出症患者的MRI 图像上系统地描述椎体终板及终板下骨质的异常信号，将其分为 I、II、III 型[3]，随后补充了其病理学分型[7]。Albert 等[14]对 166 例椎间盘突出引起的坐骨神经痛患者随访 14 个月，发现椎间盘完整者均无 Modic 改变。Kuisma 等[15]观察 60 例椎间盘突出患者 3 年，发现 Modic I 型见于椎间盘突出节段。因此，可以认为 Modic 改变与中老年腰椎间盘突出症存在密切关系。而目前尚无研究证实 ALDH 患者是否存在 Modic 改变。因此，研究 ALDH 是否存在Modic 改变具有重要意义，如能证实，则可为 ALDH的病因学探讨提供新的思路。

有学者对 Modic 改变在腰椎间盘突出发生发展机制中的作用作过如下探讨：腰椎间盘突出后，脊柱的负荷力重新分布，终板应力明显增加，引发终板微骨折[16-17]；髓核便有可能通过微骨折裂隙穿入上下终板而接触到循环系统[18-19]，大量的炎性因子聚集，新生毛细血管生成，终板周围水肿，从而诱发终板 Modic 改变形成[20]；而当终板发生 Modic 改变时，表明终板结构已遭受破坏，此时髓核通过破裂孔突入椎体终板，对脊柱应力负荷的缓冲作用减弱，从而导致应力负荷向邻近的纤维环及关节突关节转移；当纤维环承受的压力不断增大，局部纤维环破裂，最终髓核突破纤维环而进入椎管，形成椎间盘突出[21]。

与上述 Modic 改变诱导椎间盘突出的观点相反的是，Kokkonen 等[22]认为 Modic 改变更像是腰椎间盘退变的结果，而不是造成椎间盘退变的原因。腰椎间盘退变时，髓核内正常物质丢失会增加终板剪切力，终板对力学损伤十分敏感，反复的力学负荷导致的终板显微损伤，可能引起终板发生 Modic改变[23]。然而，该机制探讨的是中老年人群患者，迄今为止，尚无 ALDH 的 MRI 上是否存在 Modic 改变的文献报道。本研究中的 68 例 ALDH 患者均未发现 Modic 改变存在，为首个针对 ALDH 患者观察 Modic 改变的研究。Kumar 等[24]对 25 例 ALDH患者进行回顾性研究，其中仅 4 例存在明显的腰椎退变。Lee 等[25]通过组织病理学研究，进一步发现 ALDH 的突出椎间盘存在过早退变，但这两项研究均未观察有无 Moidc 改变存在。本研究中，突出椎间盘的退变程度多为 Pfirrmann II 级 ( 31.0% ) 和III 级 ( 49.4% )，未发现 Pfirrmann V 级的椎间盘，与上述研究结果一致，且椎间盘退变程度显著低于成人患者[5,22]。因此，ALDH 的椎间盘退变程度低，这可能是未见 Modic 改变的重要原因。

本研究中，75% 为男性，45 例 ( 66.2% ) 有明确的腰部外伤史或剧烈运动史，发生率显著高于成人患者[14,16]。突出节段主要发生在活动度较大的L4～5( 36.7% ) 和 L5～S1( 57.2% ) 2 个节段，另外患者BMI 也较大。这些发现更倾向支持创伤是 ALDH 发生的主要因素。然而，创伤为何不会导致 Modic 改变呢？笔者认为可能因为青少年正处于生长发育阶段，周边骺软骨环尚未与椎体融合，软骨终板弹性较好，长期应力负荷主要造成纤维环破裂，而椎体终板损伤不明显，从而未形成 Modic 改变；另外，ALDH 患者腰痛或坐骨神经痛较轻，常不会及时就诊，而年轻患者的终板局部微循环较好，即便早期可能出现 Modic I 型改变，也可以通过修复转化为正常终板[26]，故等到就诊时可不见 Modic 改变。而中老年人群终板局部微循环差，故终板损伤不容易修复，随着时间推移，Modic 改变逐渐向 II 级以上的方向发展[3,7,26]。

综上所述，本研究通过大样本的 MRI 研究，发现 ALDH 患者无 Modic 改变，而且椎间盘退变程度低，故退变不是 ALDH 发病的主要病因。结合ALDH 患者多有外伤史，提示创伤可能是 ALDH 发病的重要病因。诚然，本组病例中未见 Modic 改变存在，除与 ALDH 患者椎间盘退变程度低有关外，也可能是因为青少年腰椎终板自我修复能力强，即使终板受到损伤也可在短时期内恢复正常，因而在 MRI 检查时未能发现 Modic 改变。本研究为影像学观察，将来需要通过组织学实验来进一步探讨ALDH 的病因学。

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( 本文编辑：王萌 )

No Modic changes in adolescent patients with lumbar disc herniation

DU Chang-zhi, SUN Xu, CHEN Zhong-hui, LI Song, WANG Bin, ZHU Ze-zhang, QIAN Bang-ping, QIU Yong. Department of Orthopaedics, Nanjing Drum Tower Hospital Clinical College, Nanjing Medical University, Nanjing, Jiangsu, 210008, PRC Corresponding author: QIU Yong, Email: scoliosis2002@sina.com

Objective To evaluate if there are Modic changes in lumbar magnetic resonance ( MR ) images of the patients with adolescent lumbar disc herniation ( ALDH ). Methods A total of 68 patients with ALDH who12/ L1- L5/ S1) were reviewed in all the patients. No Modic changes were detected at any level of the lumbar spine. Eighty-seven discs ( 21.3% ) were identified with herniation in 49 patients ( 72.1% ) with single-level herniation and 19 patients ( 27.9% ) with double-level herniation. In terms of disc degeneration, 27 discs ( 31.0% ) were graded with Pfirrmann II, 43 discs ( 49.4% ) with Pfirrmann III and 17 discs ( 19.6% ) with Pfirrmann IV, but none with Pfirrmann V. Conclusions There isn’t any evidence of Modic changes in the patients with ALDH, despite a relatively lower grade of degeneration in the herniated discs. It is suggested that disc degeneration might not be the main cause of ALDH.

surgical intervention from September 2006 to February 2016 were included in this study. There were 51 males and 17 females, whose average age was ( 17.9 ± 1.1 ) years ( range: 11 - 20 years ). Sagittal MR images of the lumbar spine before the surgery were evaluated with regards to Modic changes. And meanwhile, the level and type of disc herniation as well as the grade of intervertebral disc degeneration were recorded. Results Totally, 408 lumbar discs and 816 vertebral endplates ( T

Intervertebral disc displacement; Intervertebral disc degeneration; Adolescent; Lumbar vertebrae; Magnetic resonance imaging; Modic changes

10.3969/j.issn.2095-252X.2016.11.004

R681.5, R445

国家自然科学基金资助项目 ( 81401848 )

210008 江苏，南京医科大学鼓楼临床医学院骨科 ( 杜长志、邱勇 )；210008 江苏，南京大学医学院附属鼓楼医院骨科 ( 孙旭、陈忠辉、李松、王斌、朱泽章、钱邦平、邱勇 )

邱勇，Email: scoliosis2002@sina.com

2016-04-26 )