下腰痛患者终板Modic改变在腰椎上的分布特点

倪 婷，徐 磊，高 畅，邹月芬

（南京医科大学第一附属医院放射科，江苏 南京 210029）

腰椎终板改变即Modic改变，是指MRI上可见的邻近椎体终板退变引起的骨髓信号改变。Modic等［1］于 1988年将其分为Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型 3种类型，之后根据同一终板受累的不同类型及不同比例，又增加了 7 种混合型，如Ⅰ-Ⅱ型、Ⅱ-Ⅲ型等［2］。 下腰痛是临床常见症状，与许多因素相关，包括Modic改变及腰椎间盘退变，尤其是Modic改变Ⅰ型，但仍有争议。许多研究［3-8］侧重于分析下腰痛与Modic改变类型或椎间盘退变的关系，对下腰痛直接的生物学机制，包括力学作用及进一步发生的终板血供改变研究相对较少。

终板作为椎体与移植物的交界面，在压力性负荷分布方面起重要作用。薄弱的终板可增加椎间融合器沉陷的风险。了解终板完整性的改变可减少移植物沉陷的风险，改善椎间融合效果［9］。本研究探讨腰痛患者腰椎终板Modic改变的分布形式，并根据Modic改变在终板的分布特点阐述力学作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2016年10—12月间在我院接受腰椎MRI检查且合并Modic改变的118例（1 180个终板）下腰痛患者作为研究对象，男56例，女62例；年龄20～85岁，平均52.69岁。纳入标准：①年龄20～90岁，合并下腰痛；②已接受腰椎MRI检查；③腰椎终板存在Modic改变。排除标准：①年龄＜20岁或＞90岁；②既往有腰椎手术史；③合并腰椎骨折、肿瘤、感染；④合并腰椎严重的先天性异常、完全或不完全的移行椎、严重的脊柱侧弯等。

1.2 仪器与方法 使用GE Signa HDxt 1.5 T MRI扫描仪。患者取仰卧位，腰椎检查采用全脊柱阵列线圈（HD 8Ch CTL）。扫描序列及参数：FSE T1WI TR/TE 450 ms/9.4 ms；FSE T2WI TR/TE 2 560 ms/120 ms；T2压脂序列 FSFSE T2WI TR/TE 3 000 ms/102 ms；层厚 4mm，层距 0.5mm，矩阵 320×192（T1WI及 T2WI）、384×192（T2压脂序列），FOV 320 mm×320 mm。

1.3 图像分析

1.3.1 Modic改变分型 采用Modic等制订的原始标准，即依据MRI上终板及终板下骨质的信号改变对Modic改变分型：Ⅰ型，T1WI呈低信号，T2WI呈高信号；Ⅱ型，T1WI、T2WI 均呈高信号；Ⅲ型，T1WI、T2WI均呈低信号。混合型Modic改变也列入记录范围内。

1.3.2 终板位置 包括腰椎间盘上下的10个终板，即从L1椎体下终板至S1椎体上终板。记录合并Modic改变终板所在的腰椎水平、相对于邻近椎间盘的位置，以及Modic改变的类型、部位和程度。

1.3.3 终板分部 不同椎间盘的大小、纤维环与髓核比例不尽相同，而硬膜囊左右侧缘对应终板的位置相似。本研究每例患者取13幅图像，几乎能代表椎体全部横径。硬膜囊左右两侧距正中3～4个层面。终板分为硬膜囊左右两侧及正中矢状位3个层面；将椎体终板前后缘3等分，即前部、中部和后部。观察内容：①终板3个矢状位层面是否合并Modic改变及其类型；②Modic改变在每个层面中的发生部位；③Modic改变的程度，无、局限（＜25%椎体高度）、广泛（≥25%椎体高度），以层面最大程度为标准（图 1，2）。

1.4 统计学分析 采用SPSS 24.0统计学软件进行处理。Modic改变在腰椎终板的分布行χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

118例1 180个终板中，514个发生Modic改变，发生率43.56%。

2.1 Modic 改变在腰椎的分布 从 L1～2、L2～3、L3～4、L4～5、L5～S1，Modic 改变个数分别为 35 个（6.81%）、47个（9.14%）、88 个（17.12%）、145 个（28.21%）和 199个（38.72%）。各节段间Modic改变的发生率差异均有统计学意义（均P＜0.01）。合并Modic改变的终板中，344 个（66.93%）终板位于下腰段（L4～5和 L5～S1），明显高于上腰段（33.07%，170/514）。

2.2 Modic改变类型 Modic改变Ⅱ型110例（93.22%），Ⅰ型 39例（33.45%），Ⅲ型 4例（3.39%）。 7种混合型Modic改变作为一个整体统计，共48例（40.68%）可见。514个终板中Ⅰ型73个（14.20%），Ⅱ型 341 个（66.34%），Ⅲ型 4 个（0.78%），混合型 96个（18.68%）。

2.3 Modic改变在同一终板的分布

2.3.1 同一终板矢状位层面分布（表1） 514个终板中454个（88.33%）终板正中受累，与硬膜囊左、右侧Modic改变的分布差异均有统计学意义（均P＜0.05），而硬膜囊左、右侧Modic改变数量差异无统计学意义（P＞0.05）。局限与广泛Modic改变的数量差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 矢状位层面不同程度Modic改变的数量 个

2.3.2 同一终板前、中、后部分布 514个终板中464个（90.27%）前部受累，175个（34.05%）中部受累，282个（54.86%）后部受累，三者差异均有统计学意义（均P＜0.05），且两两之间差异均有统计学意义（均P＜0.05）。终板前部Modic改变数量最多，其次为后部，中部受累较少。

2.4 Modic改变在同一椎间盘上下终板的分布（表2） 514个终板中发生在椎间盘上终板217个，下终板297个。同一椎间盘上下终板同时发生Modic改变376个，远高于仅累及单一上下终板数（138个）。Modic改变在L5～S1水平下终板显著多于上终板（P＜0.05）。

表2 Modic改变在同一椎间盘上下终板的分布 个

3 讨论

Modic改变为椎体终板在MRI上信号的改变，Ⅱ型被认为是骨髓的脂肪取代，Ⅰ型则为炎症反应阶段［10-11］，两者均与临床下腰痛有关。Ⅰ型是引起下腰痛的主要原因，但仍有争议［10］。3种Modic改变可相互转换，尤其是Ⅰ型与Ⅱ型的关系更为密切［2，7］。Modic 改变与机械负荷［10，12］和椎间盘退变［1，5-6］相关，终板营养通路破坏及髓核压力降低被认为是椎间盘退变的2个关键机制［12］。正常终板的中央椎体小梁间隙较宽，其内血管伸入骨质内，终板也相对较薄［13-15］。中央薄弱的终板易受损，血供及营养受阻，进而导致椎间盘退变。Dolan等［16］发现受损的终板突入椎体使得髓核内水分减少，压力降低，负荷逐渐转移至纤维环，使其所受压力增大。增大的终板和软骨下骨小梁压力进一步加重微骨折，导致更严重的终板损伤。推测这种恶性循环更易先起于薄弱的中央终板，而髓核内的压力对细微的容量变化很敏感，损伤越重，髓核压力越低，后期纤维环承受压力越大［16］。Liu等［9］发现，终板的弹性和承受力由中央向外周增加，作用于邻近椎间盘的压力也在中央髓核处最小，在外周纤维环最大，而当终板和椎间盘退变时，弹性和承受力均下降，外周甚于中央。原先外周纤维环可承受较大负荷的能力较中央髓核更明显下降，此时压力性负荷重新分配，终板整体损伤加重，尤其是中央终板。不同矢状位层面对Modic改变的程度并无影响，推测力学的改变可能并非唯一的影响因素，有待进一步研究。本研究发现，Modic改变更多发生在终板前部，其次为后部，中部累及较少。Hulme等［13］发现，前方和中央区域的终板最薄，后方最厚，且前方及中央区的小梁密度较低。终板前后部由于长期、反复的伸展和屈曲动作，承受负荷的机会更多，相较于中央更易受累。腰椎的伸展及骨折可使负荷转移至前部椎体皮质［16］，这也是老年人压缩性骨折更常见的部位。可以推断，退变发生后，终板中央区域由于髓核内压力降低致损伤加重更易受累，而其前后部，尤其是前部，因长期、反复的伸展和屈曲运动使承受的负荷较其他部位增长更显著。

椎体上终板较下终板更薄，且下终板随腰椎水平的降低而增厚［14］。邻近椎间盘上方终板的骨小梁密度比下方高，当邻近椎间盘压迫椎体时，下终板常较上终板先受损。终板在下腰段弹性和承受力增加，在椎间盘下终板亦如此［9，15］。 本研究发现，Modic 改变好发L5～S1水平，受累下终板数明显较上终板数多，而同时累及上下终板数较单一终板多。腰椎水平可能通过纤维环高度及髓核容量的降低产生影响［16］，在退行性椎间盘疾病中下腰段承受负荷最大［15，17］，这可能是Modic改变好发于下腰段的原因。

总之，Modic改变好发于下腰段，常同时累及邻近椎间盘上下终板。Modic改变以Ⅱ型为主。同一终板的不同区域对Modic改变程度无明显影响，力学的改变可能并非唯一的影响因素。