Modic改变与下腰椎三关节复合体退变相关性的回顾性分析

刘曦，孔凡君，姚利兵

(巨野县人民医院脊柱外科，山东巨野 274900)

三关节复合体(three-joint complex,TJC)由脊柱椎间盘和相应节段的2个椎小关节共同构成，具有衔接椎体、维持脊柱稳定性和运动功能的作用，是组成脊柱的运动节段，TJC任何组成部分病变均可对其他部分造成影响，进而影响脊柱整体的生物力学特性[1]。Modic改变(modic changes,MCs)是腰椎终板磁共振成像的信号改变，根据腰椎MRI不同,MCs分为Ⅰ型(炎症期或水肿期)、Ⅱ型(脂肪期或黄骨髓期)和Ⅲ型(骨质硬化期)[2]。研究显示，MCs与腰背痛密切相关[3]，但小关节或椎间盘退变与MCs的关系仍存在争议。本研究通过对2016年3月～2020年6月在本院就诊的腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)患者进行回顾性分析，旨在评估LDH患者的MCs发生率、MCs对LDH的影响及MCS与腰椎小关节退变的关系，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 病例选择标准

纳入标准：符合LDH的诊断标准；患者接受MRI检查，影像资料保存完整；既往无脊柱手术史；年龄30～70岁，性别不限；患者病历资料完整，可供分析。排除标准：合并腰椎滑脱、脊柱侧凸、腰椎感染、脊柱肿瘤等疾病者；合并糖尿病、高血压等病史者；有吸烟或酗酒史者；合并心理障碍、精神障碍或吸毒史者；体质量指数<18 kg/m2或>28 kg/m2者；合并先天性脊柱畸形、完全或不完全移行椎者；合并腰椎外伤或手术史者。

1.2 一般资料

选择2016年3月～2020年6月在本院住院治疗的231例LDH患者资料进行回顾性分析，其中男123例，女108例；年龄42～70岁，平均(55.48±9.73)岁。

1.3 MRI检查

采用GE公司3.0T核磁共振扫描仪，采用全脊柱阵列线圈，扫描序列及参数：FSET1WI序列：TR/TE440/9 ms，层厚4 mm，层间距1 mm；T2WI-IDEa序列矢状位：TR/TE2360/87s，层厚4 mm，层间距1 mm；FSET2WI序列轴位：TR/TE2780/123 ms，层厚3 mm，层间距0.5 mm。患者仰卧位，尽可能平常呼吸，保持腰部静止。由1名放射科副主任医师和脊柱外科副主任医师共同对其椎间盘退变、小关节退变、MCs进行观察。

1.3.1 MCs分类方法

根据Modic系统分型标准[4]：Ⅰ型定义为T1WI呈低信号T2WI呈高信号，表现为骨髓水肿和炎症(见图1a)；Ⅱ型定义为T2WI呈高信号等信号或稍高信号，与骨髓缺血后正常红骨髓向黄色脂肪骨髓转化有关(见图1b)；Ⅲ型定义为T1WI和T2WI表现为低信号，与软骨下骨硬化相关(见图1c)。

图1 MRI图像上的Modic改变示意图(a：Ⅰ型，b：Ⅱ型，c：Ⅲ型)

1.3.2 椎间盘退行性变的MRI表现

采用矢状位和轴位T2WI进行椎间盘形态学评估，椎间盘退变分级采用改良Pfirrmann分级[5](modified pfirmann classification,MPC)进行评估，共分为8级，其中1～4级=Ⅰ级，5级=Ⅱ级，6级=Ⅲ级，7级=Ⅳ级，8级=Ⅴ级。

1.3.3 小关节退变评估

采用Weishaupt标准[6]对腰椎小关节进行MRI分级，0级指小关节间隙正常(2～4mm宽度)；Ⅰ级指小关节间隙变窄(<2mm)，小骨赘和/或关节突轻度肥大；Ⅱ级指小关节间隙变窄，中度骨赘，关节突中度肥大，和/或轻度软骨下骨侵蚀；Ⅲ级指小关节间隙变窄，大骨赘，关节突严重肥大，严重软骨下骨侵蚀。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 MCs发生率及分布

231例患者的MCs总发生率为45.31%(296/693)，L3-4、L4-5、L5-S1节段MCs发生率分别为25.11%(58/231)、54.11%(125/231)和48.92%(113/231)，差异存在统计学意义(P<0.05)；L3-4节段MCs发生率显著低于L4-5和L5-S1节段(P<0.05)。L3-4、L4-5、L5-S1节段的MCsⅡ型发生率均显著高于Ⅰ型和Ⅲ型(P<0.05)；L4-5和L5-S1节段的MCsⅠ型和Ⅱ型发生率均显著高于L3-4节段(P<0.05)；见表1。

表1 MCS发生率及分布[n(%)]

2.2 不同节段椎间盘MCs和椎间盘退变的关系

L3-4、L4-5和L5-S1节段发生MCs的节段椎间盘退变程度显著高于无MCs退变节段(P<0.05)，见表2。进一步分析显示，L3-4、L4-5和L5-S1节段的MCsⅠ型、Ⅱ型和Ⅲ型病变节段椎间盘退变程度均显著高于无MCs病变节段(P<0.05)。见表3。

表2 不同节段椎间盘MCs和椎间盘退变的关系(例)

表3 不同节段椎间盘不同MCs分型与椎间盘退变的关系(例)

2.3 腰椎小关节退变与MCs的关系

L3-4、L4-5和L5-S1MCs的发生与否，与节段小关节退变程度无统计学意义(P>0.05)；进一步分析显示，L3-4节段MCsⅢ型与无MCs患者小关节退变的差异存在统计学意义(P<0.05)；L4-5和L5-S1节段MCsⅡ型与无MCs患者的小关节退变差异存在统计学意义(P<0.05)。见表4和表5。

表4 腰椎小关节退变与MCs的关系(例)

表5 腰椎小关节退变与MCs分型的关系(例)

3 讨论

近年来，国内外学者对MCs与腰椎退变的关系进行了研究。研究显示，LDH患者MCs的发生率约为19%～59%，其中Ⅰ型和Ⅱ型最为常见，Ⅲ型和混合型较少见[7]。这与本研究中MCs45.31%的发生率基本一致。此外，有国外研究显示，严重椎间盘退变(Ⅳ级和Ⅴ级)与L2-L5节段Ⅱ型MCs相关[8]。一项包括3811例慢性下腰痛患者的研究显示，终板变形、椎间盘高度降低和椎间盘信号改变是MCsⅠ型加速进展的基本特征[9]。Hayashi等[10]研究显示，年龄、椎间盘退变、矢状面失衡等与腰椎MCs增加相关。但国外有研究[11]认为，MCs不会影响腰痛的临床病程，不是腰痛临床恢复的预后因素，这可能与该研究病例中Ⅱ型和Ⅲ型患者比例较大有关。基于这些研究，多数学者认为MCs与LBP等腰椎退行性病密切相关[8-10]，但较少见MCs与椎间盘和小关节退变相关性的研究。

本研究观察了MCs与下腰椎三关节复合体退变之间的相关性，结果显示，改良Pfirrmann腰椎间盘分级和小关节退变的Weishaupt分级与MCs存在一定相关性。国外一项研究也显示，MCs与椎间盘退变Pfirrmann分级相关[11]。另一项研究显示，严重椎间盘退变(Ⅳ或Ⅴ级)与Ⅱ型MCs相关[12]。本研究发现，不同节段MCs与椎间盘退变之间存在统计学意义，L4-5节段的MCs发生率最高。本研究显示，L3-4、L4-5和L5-S1节段均发现3种类型MCs与椎间盘退变分级增加相关，Ⅱ型MCs与椎间盘退变分级增加的相关度更高。既往研究认为，椎间盘长期损伤可引起终板局部炎症反应，导致MCs[13]，这可能部分解释了上述相关性。研究显示，LDH的退变程度与脊柱小关节退变显著相关，但较少见MCs与腰椎小关节退变相关性的报道[14]。本研究显示，MCs与小关节退变存在一定相关性，主要表现在MCsⅡ型改变与小关节退变程度增加相关。既往研究显示，Ⅰ型MCs易转变为Ⅱ型，而Ⅱ型很少转变为Ⅲ型[14]，因此临床上Ⅲ型MCs病变少见，且部分MCs并非由Ⅱ型转变而来，病因未明。有学者认为，Ⅱ型MCs是最稳定和最常见的MCs类型[15]，这可能部分解释了本研究中Ⅱ型MCs与腰椎小关节退变呈现相关性的原因，其详细机制尚需进一步研究探讨。

综上所述，本研究显示，MCs与三关节复合体退变存在相关性，主要表现在MCs不同类型均与腰椎间盘退变分级相关，Ⅱ型MCs与腰椎小关节退行性病变相关。