大骨节病对下颈椎椎间隙高度及形态的影响

吴学元，易智，马宏伟，凌鸣，靳占奎，孙正明

(1.陕西省人民医院骨科，陕西 西安 710068；2.宁县第二人民医院骨一科，甘肃 庆阳 745201)

大骨节病(Kashin-Beck disease，KBD)是一种致残率很高的慢性、地方性骨关节病，病变主要侵犯处于骨发育阶段儿童及青少年骺软骨、骺板软骨和关节软骨，导致原发性变性、坏死，以及继发性退行性骨关节病[1-2]。随着年龄增大、病程延长，KBD患者关节炎反复加重，临床表现为多关节、对称性关节疼痛、粗大、活动受限，重者伴有肌萎缩、短指(趾)及关节畸形、步履蹒跚，运动障碍、身材矮小，患者的运动能力受到限制并严重影响其生活质量[3]。在对KBD患者临床检查过程中，笔者发现部分患者存在颈部疼痛、头晕、上肢麻木、感觉减退，甚至出现了四肢肌力下降、肌张力增高、行走不稳等典型的脊髓受压或神经刺激症状。2017年笔者报道了1例KBD患者伴有寰枢关节脱位并有脊髓受压及神经刺激症状[4]。除了引起寰枢椎脱位外，KBD是否对下颈椎椎间盘退变有一定影响？颈椎间盘的高度对于维持颈椎完成屈伸、侧屈、旋转等功能起着重要的作用。随着年龄的增长，椎间盘髓核含水量下降、体积萎缩，导致椎间隙高度丢失，出现颈椎退变[5-6]。X线片检查简单易行、价格便宜，可直观观察颈椎椎间隙的影像学形态并对其高度进行测量[7]。从2019年8月至2019年12月，笔者对募集至甘肃宁县第二人民医院的92例KBD患者及98例非KBD人群行下颈椎X线检查，测量椎间隙高度并观察椎间隙影像学形态，以明确大骨节病对下颈椎椎间盘退变的影响，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 纳入及排除标准 选择甘肃宁县KBD病区的KBD患者作为KBD组，同时选择长期生活在该病区非KBD的人群作为对照组。

KBD组纳入标准：(1)参考中华人民共和国卫生部发布的《大骨节病临床诊断标准(WS/T207-2010)》[2]结合患者症状、体征、右手X线片、病区居住史等资料进行大骨节病的诊断；(2)告知实验情况、同意参与本实验者作为研究对象，并获得陕西省人民医院医学伦理委员会批准；(3)年龄：40～70岁；(4)侧位X线片上能清楚显示C2～7及椎间隙者。排除标准：(1)有类风湿性关节炎、克汀病以及家族性矮小体型、原发性侏儒、干骺端骨发育障碍、软骨发育不全、假性骨骺发育不良、多发性骨骺发育不良等无智力或性发育障碍的矮小体型疾病；(2)既往有颈椎手术及外伤史者；(3)存在先天性颈椎畸形、肿瘤、结核等导致椎体破坏病变者。有颈椎神经、肌肉炎性疾病史者；(4)侧位X线片上椎间隙显影不清者。

对照组纳入标准：(1)年龄：40～70岁；(2)无颈椎先天性畸形、椎体增生明显、后纵韧带明显钙化、颈椎曲度明显异常者；(3)X线影像照射标准且图像显示清晰。排除标准：同KBD组排除标准。

1.2 一般资料 从2019年8月至2019年12月，将KBD病区两组人群募集至甘肃省宁县第二人民医院。本研究共收集中老年KBD患者92例，其中男38例，女54例；年龄47～70岁，平均(58.89±7.67)岁。对照组人数98例，其中男42例，女56例；年龄49～69岁，平均(58.35±7.38)岁。比较两组不同性别研究对象的年龄、身高、体重、身体质量指数(body mass index，BMI)。结果KBD组及对照组男、女性的年龄、BMI差异均无统计学意义(P>0.05)。KBD组患者女性身材矮小，身高、体重均较同组男性小，差异有统计学意义(P<0.05)，KBD组及对照组男、女性的身高、体重比较差异有统计学意义(P<0.05，见表1)。

表1 大骨节病组一般资料比较

1.3 仪器与影像采集方法 每位受检者行颈椎侧位X线片检查时，双肩下垂，听鼻线平行于水平面，左侧身体靠近X线胶片，光束聚焦C4椎体水平，采用Philips digital diagnost VR型X线数字诊断机(digital radiography，DR)，X线源距离片夹150 cm，曝光强度为85 kV、20 mA，获得标准侧位摄片。

1.4 指标选取及测量方法 将受检查者拍摄的影像学数据以DICOM格式存储，输入计算机后，由2名脊柱外科主治及以上职称医师通过RadiAnt DICOM Viewer软件测量相关指标。

1.4.1 椎间隙高度测量方法 颈椎中立位侧位X线片上分别测量C2～7椎间盘高度。由于在影像资料上测量颈椎间盘参数面临着图像精度、图像失真等新的问题，故对椎间盘相关参数的测量充分借鉴了Kolstad等[8]及Choi等[9]提出的方法，定义椎间盘的前缘高度、中间高度、后缘高度。

如图1所示，确定椎间隙上位椎体前下顶点(A’)、后下顶点(A)及下位椎体前上顶点(B’)、后上顶点(B)；确定AB连线的中点O及A’B’连线中点O’，过O及O’的连线为椎间隙中线，即二等分线(C线)。a、b分别为上位椎体下缘及下位椎体上缘中点；椎间隙前缘高度为A’至C线的垂直距离+B’至C线的垂直距离；椎间隙中间高度为a至C线的垂直距离+b至C线的垂直距离；椎间隙后缘高度为A至C线的垂直距离+B至C线的垂直距离。

图1 椎间隙高度X线片测量方法示意图

1.4.2 形态表现 观察椎间隙及椎体终板的形态，并进行分类。

2 结 果

2.1 下颈椎椎间盘高度测量 KBD组及对照组所测量的C2～7椎间盘前缘、中间、后缘高度值见表2。统计分析结果显示，KBD组及对照组男、女C2～7椎间隙中间高度最高，均高于前缘和后缘，差异均有统计学意义(P<0.05)；椎间隙前缘高于后缘，差异均有统计学意义(P<0.05)。KBD组男、女C4～7椎间隙中间高度均低于C2～4，差异有统计学意义(P<0.05)。

表2 两组不同性别各颈椎椎间隙前、中、后高度比较

KBD组男性患者C2～7椎间隙中间高度均大于女性患者；男、女患者C2～4椎间隙中间高度相比，差异有统计学意义(P<0.05)，而两性别C4～7椎间隙中间高度相比，差异无统计学意义(P>0.05)。

对照组男、女两组C2～7椎间隙中间高度最高，均高于前缘和后缘，差异均有统计学意义(P<0.05)；椎间隙前缘高于后缘，差异均有统计学意义(P<0.05)。对照组男、女C4～7椎间隙中间高度均低于C2～4，差异有统计学意义(P<0.05)。对照组中男性患者C2～7椎间隙中间高度均大于女性患者，差异无统计学意义(P>0.05)。KBD组男、女性C2～4椎间隙中间高度较对照组低，但差异无统计学意义(P>0.05)，C4～7椎间隙中间高度较对照组低，差异均有统计学意义(P<0.05)。

2.2 下颈椎间隙影像学表现 大骨节病患者下颈椎间隙X线表现多样，分为正常型27例(29.35%)，表现为各节段椎间隙均匀，无明显增宽或变窄，椎体前、后缘无明显骨赘形成，无明显退行性表现(见图2)。椎间隙增宽型11例(11.96%)，表现为椎间高度增宽，而椎体高度减小，椎体前、后伴或不伴有骨赘形成，伴有终板硬化、不平整(见图3)。椎间隙狭窄型42例(45.65%)，表现椎体边缘骨质增生，椎间隙狭窄、椎间高度降低，颈椎终板硬化改变、不平整，为椎间盘退行性改变(见图4)。椎间隙椭圆型12例(13.04%)，表现为椎体终板上下面凹陷、凹凸不平、硬化，椎间盘呈橄榄球状，周边窄、中央高(见图5)。而对照组仅分为间隙正常型53例及间隙狭窄型45例。

图2 KBD颈椎间隙正常型，C2～7间隙高度平均6.68 mm 图3 KBD颈椎间隙增宽型，C2～7间隙高度平均8.04 mm 图4 KBD颈椎间隙变窄型，颈椎反曲，C2～7间隙高度平均4.27 mm 图5 KBD间隙椭圆型伴有寰枢椎脱位，椎间盘周边窄、中央高橄榄球状，C2～7间隙高度平均6.13 mm

3 讨 论

3.1 KBD患者下颈椎椎间隙高度测量的意义 目前，国内外大部分学者及机构主要针对KBD患者四肢及关节进行临床和基础研究，而尚无关于KBD患者脊柱(包括颈椎)影像学的临床报道。KBD主要侵犯处于骨发育阶段儿童骺软骨、骺板软骨和关节软骨，导致原发性变性、坏死及继发性骨关节炎的退行性改变[1]。自20世纪90年代，针对大骨节病的防控采取了一系列有效措施，新发KBD的病例逐渐减少，儿童或青少年患者罕见，目前现存的KBD患者为中老年，患者体重轻、身材矮小，是否对颈椎椎间盘的高度及退变有一定影响？另外，笔者在对KBD患者临床检查过程中，发现部分患者存在颈项部疼痛及双上肢神经刺激的症状和体征。对于存在神经或脊髓受压拟行髓核切除植骨融合或人工椎间盘置换术的患者，有必要建立KBD患者颈椎间盘相关参数数据库，为应用或设计适合KBD患者的颈椎解剖特征的椎间融合器或人工颈椎间盘提供参数依据。

3.2 KBD患者颈椎间隙高度测量结果分析 对于同一间隙不同部位的比较，本研究结果显示不同性别KBD及对照组颈椎间隙中间高度>前缘高度>后缘高度，形态为中间厚、边缘窄的结构，此结果与既往研究一致[5，10]。姜锦鹏等[11]通过测量219例正常成人颈椎MRI数据，结果显示C4～7椎间盘间隙平均前缘高度为(4.27±0.73)mm，中间高度为(5.63±0.83)mm，后缘高度为(3.24±0.59)mm。胡柳等[5]对同一个体不同年龄段之间的颈椎间隙比较，发现成人在40岁以后颈椎间隙高度开始随年龄增长而下降，C5～6椎间隙中点及C4～7椎间隙后缘间隙丢失最明显。中立位椎间隙前缘高度大于后缘高度，这是颈椎生理性前凸的解剖学基础[12]。

对于不同节段中间部位的比较，王顺民等[13]依据MRI椎间盘信号改变和退变程度，通过测量96例颈椎病患者颈椎X线片椎间盘高度，发现颈椎间盘退变过程中椎间盘高度存在解剖高度、自然高度(退变高度)和病理高度3种状态。C2～7椎间盘解剖高度组、自然高度组和病理高度组平均高度值分别为(7.7±1.2)mm、(7.1±0.9)mm和(5.9±1.0)mm，三组差异有统计学意义(P<0.01)。C2～3和C3～4节段退变发生的概率较少，多处于解剖高度，可作为评估椎间盘其他退变的参考[9]。Tao等[10]通过对18～97岁不同年龄段的1 581受检者侧位X线片检查发现，颈椎间隙高度丢失最常发生的部位为C5～6(33.6%)和C6～7(22.1%)，在18～29年龄组，8.3%患者存在椎间隙高度丢失，而40～49岁年龄段为57.9%，50～59为78.0%。本研究中，无论KBD组还是对照组，不同性别间C4～7中间高度均低于C2～4，差异有统计学意义(P<0.05)，说明KBD患者C4～7为退变最严重、最易发生的节段，与以上报道一致。从解剖学稳定方面来看，C5椎体及上下椎间盘作为颈椎生理性前凸的弧度顶点，承担着最大的屈伸活动度及负荷，是退变最快、最容易出现椎间隙高度丢失的节段，而邻近的C4～5及C6～7节段则次之，这与本研究观察到的结果一致。

与对照组相比，KBD患者男性与女性C2～4高度均低于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)，而C4～7高度低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。结果说明与对照组相比，KBD患者虽然身材矮小、体重较轻，但并不影响颈椎间盘的发育，且无性别差异；然而在颈椎退变易发节段更倾向于发生退变，且退变程度较对照组严重。KBD男性患者C2～7中间椎间隙高度均大于女性患者；而男、女患者C2～4椎间隙中间高度相比，差异有统计学意义(P<0.05)。说明KBD患者椎间隙的解剖高度存在性别差异。而两性别C4～7椎间隙中间高度相比，差异无统计学意义(P>0.05)，说明性别对椎间隙退变程度的影响无明显差异。

3.3 KBD患者发生颈椎退变的可能原因分析 椎间隙高度丢失及其继发出现的椎体边缘骨赘形成、终板硬化等颈椎退变可引发患者出现颈椎病的诸多症状[10]。本研究结果显示，KBD患者下颈椎椎间隙在X线片上表现呈多样性。KBD患者存在颈椎间隙正常型(各节段椎间隙均匀)、间隙狭窄型(椎间隙高度减小)、增宽型(椎间隙大于正常)和椭圆型(呈橄榄球状)。其特征性改变为部分椎体终板上下面凹陷、凹凸不平、硬化，说明KBD颈椎退变节段较对照组严重。

脊柱方面，仅有莫东旭教授于1984年观察了KBD椎体及椎间盘的病理改变：KBD椎间盘纤维软骨内，可见点状、灶状或片状软骨组织坏死，与透明软骨坏死一样，坏死灶内有少量残留的细胞影子，出现核固缩[14]。椎体近骨缘有多处深层带状坏死，伴薄层病理钙化，坏死区发生成骨障碍，以致椎体上下面凹凸不平，椎体外周边缘骨质增生，终板凹陷。研究表明椎体终板作为椎间盘的重要组成部分，参与椎间盘的机械稳定性、营养通路及椎体的发育[15]。终板内软骨细胞、血管内皮细胞凋亡可诱发椎间盘退变、突出[15-16]。这种病理改变与部分KBD患者颈椎终板的影像学改变一致，提示KBD可能对椎间盘纤维软骨及终板软骨有一定的影响。

重度KBD患者四肢畸形严重，在行走时出现身体摇摆，从而导致颈部出现相对较大幅度的运动。患者双下肢骨骼发育畸形，肌肉萎缩，肌力下降，更容易摔倒。这些原因导致颈椎应力增加，反复作用于随年龄增长而出现退变的颈椎间盘及软骨终板，加剧了颈椎的退变。因此，KBD患者更易诱发颈椎间盘退变、高度丢失。

3.4 本研究的不足 (1)KBD患者居住地分散，大多位于经济及文化相对落后的乡村和贫困山区，无法获得足够多的样本；(2)本研究病例均为中老年KBD患者，儿童或青少年患者罕见，因而无法动态观察不同年龄段KBD患者颈椎间盘高度及椎间隙影像学形态的变化情况。可通过建立KBD的合适的动物模型，研究KBD致病因子对发育期的椎间盘的影响；(3)虽然颈椎X线片检查简单易行，价格便宜，但因透照距离、放大率的不同影响了测量的数值，误差较大，易受患者颈椎体位的影响，且不能了解椎间盘退变情况，因此在下一步的研究中，可结合颈椎CT或MRI检查来评估KBD对颈椎椎间盘或终板退变的影响[17]。

综上所述，本研究首次观察到KBD患者颈椎间隙形态存在多样性，特征性的改变为椎体终板上下面凹陷、凹凸不平、硬化。KBD患者身材矮小、体重轻，但并不影响颈椎间盘的发育。KBD患者C4～7间隙高度丢失最为明显，且较一般人更易发生退变。本研究初步证实KBD与颈椎椎间盘退变发生可能具有一定相关性。