国人腰椎间盘疾病探索：MRI大数据观察

本文作者简介

张军硕士 主治医师宝鸡市中心医院脊柱外科陕西保健协会骨创伤微创修复专业委员会委员

近5年发表国内核心期刊论文9篇，SCI论文3篇，实用新型专利2项，获陕西省科技进步三等奖2项，宝鸡市科技进步奖一等奖1项。2016年《椎体成形术》获陕西省医学会脊柱学会年会基层优秀病例二等奖。

获宝鸡市科学技术协会优秀学术论文二、三等奖各1项。

2017年被推荐为宝鸡市“三五人才工程”第二层次人选。

• 腰椎间盘疾病（Lumbar disc disease），包括腰椎间盘退变（LDD）和腰椎间盘突出(LDH)，主要表现为腰痛和/或坐骨神经痛——下肢放散痛，对患者的工作、日常生活和生命质量有一定影响度，其自然病史乐观；也有严重而出现永久神经功能缺损者，极少数者马尾神经综合征而导致大小便失禁[1]。

图1 腰椎间盘的解剖

• 值得注意的是，在2000至2009年间，美国有超过38万名患者因腰椎间盘疾病而手术治疗，这仅是冰山一角[2]。大多数腰椎间盘突出症患者接受保守治疗，2013年在美国超过100万的患者接受了硬膜外类固醇注射（尽管为超说明书应用）[3]，此外还有大量患者寻求其他的治疗手段。
  

• 人群中，腰椎间盘最早何时开始出现退变、突出？大样本人群中有何分布特征和规律呢？遗憾的是腰椎间盘疾病的发生和分布特征仍然没有明确定义。
  

• 既往20年，学界以MRI为评估腰椎间盘退变的标准；椎间盘临床分级（此外尚有组织学分级与大体分级）的金标准，仍是基于2001年Pfirrmann等人[4]对60例患者300个腰椎间盘的研究。迄今为止,用MRI来解决腰椎间盘病变的特征,最大样本量的横断面研究不到2600例。

  

  图2 腰椎间盘退变MRI分级

• 基于上述原因，为探寻大样本人群中腰椎间盘疾病特征和规律，为推动脊柱学界对腰椎疾病认知的提升，亦为圆满完成国家自然科学基金项目（81572182），张军主治医师、赵飞医师、王峰亮主治医师等[5]在王海强老师指导下，奋发向上；依据2014年北美脊柱学会联合美国脊柱、神经放射学会最新发布的《腰椎间盘命名法》第二版[6]，对26440个腰椎间盘核磁影像逐一分类、整理、分析，辛勤付出诸多时间与精力

• 在诸位脊柱甘露语林（Spine Truth）团队成员的协助下，结果得以公布于众，研究成果2016年11月发表在《SpringerPlus》杂志上。

  

图3 北美脊柱学会：腰椎间盘疾病定义第二版

• 回顾性分析2008年1月-2010年12月期间在同一所国内某教学医院行腰椎MRI检查的连续5280例（共26440个腰椎间盘），男性2727例（51.57%），女性2561例（48.43%），平均年龄43.73岁。分别从核磁共振MRI矢状面对T1、T2加权像从L1/2—L5/S1椎间盘进行了深入分析。

• 我们结合2014年北美脊柱协会联合美国脊柱、神经放射学会发布的《腰椎间盘命名法》第二版[6]和Pfirrmann分级[4]，对腰椎核磁上椎间盘形态特点做如下组合命名：A（正常）、B（混杂信号，LDD早期）、C（黑间盘），D（黑间盘+椎间盘膨出），E（椎间变窄+椎间盘突出），F（单纯椎间盘膨出），G（单纯突出），H（椎间盘挤出），I（游离椎间盘），J（许莫氏结节，Sn）、K（I型Modic变）、L（II型Modic变）、M（III型Modic变）、N（椎体增生），O（单纯椎间变窄），P（椎间盘后缘HIZ高信号）。见图4和图5所示。

图4. MRI上椎间盘形态命名：A（正常）、B（混杂信号，LDD早期）、C（黑间盘），D（黑间盘+椎间盘膨出），E（椎间变窄+椎间盘突出），F（单纯椎间盘膨出），G（单纯突出），H（椎间盘挤出），I（游离椎间盘），J（许莫氏结节）

图5. MRI上椎间盘特殊形态的命名：K（I型Modic变）、L（II型Modic变）、M（III型Modic变）、N（椎体增生），O（单纯椎间变窄），P（椎间盘后缘HIZ高信号）

• 对性别、年龄、磁共振上椎间盘形态特点进行记录、统计、分析。正常椎间盘、椎间盘退变（LDD）、椎间盘突出（LDH）的定义方法见表1。

• 纳入研究者5,288例（26,440个椎间盘），男性2727例（51.57%），女性2561例（48.43%），平均年龄43.73±18.69岁（1-91岁，见表1）。

腰椎间盘突出和腰椎间盘退变的流行病学

• 腰椎间盘突出的平均发生率为14.18%（95% CI：13.76%，14.60%），从L1/2-L5/S1每一节段分别为：3.56%、6.22%、10.95%、26.08%和24.09%。

• 腰椎间盘退变的平均发生率为44.23%（95%可信区间：43.63%，44.83%）。从L1/2-L5/S1每一节段分别为：32.03%，35.91%，41.77%，56.09%，和55.33%。退变和突出的构成比见图6、图7所示。

图6. 腰椎间盘退变和突出在各个腰椎节段的发生率，由腰1/2到腰5/骶1发生率逐渐增高，退变率高于突出率。

图7. 腰椎间盘退变和突出在各节段构成比，腰4/5和腰5/骶1两节段退变和突出构成比最高，尤其以椎间盘突出的构成比最高。

年龄的影响

• 腰椎间盘正常者平均年龄为24.70（±14.81）岁，腰椎间盘退变者平均年龄49.76 (±14.95)岁；腰椎间盘突出者平均年龄37.01（±12.91）岁；兼备退变与突出者平均年龄51.31(±15.00)岁，各组间有统计学意义（P＜0.05）。

• 对于每个分类，正常椎间盘的平均年龄低于异常椎间盘，而B、C、D、E、G、H、L、N、O和P型患者的年龄比没有这些病变的患者年龄大（P＜0.05）。

特殊类型的椎间盘退变（Modic变、HIZ、Schmorl结节）在人群中的特点

• 研究结果表明：Modic变、椎间盘后缘高信号HIZ、椎体增生、椎间变窄，这些与年龄有关；而许莫氏结节（Schmorl结节）和腰椎间盘游离的发生与年龄无关（见表2）。

• 腰椎分为上腰椎（L1/2，L2/3和L3/4）和下腰椎（L4/5和L5/S1）。在一般情况下，正常的、椎间盘信号混杂为腰椎间盘退变早期，许莫氏结节更频繁地出现在上腰椎。其他类型的病变椎间盘发生在下腰椎的概率高于上腰椎（P＜0.05，表3）。

• 这项腰椎间盘疾病影像学研究是基于大样本的研究（样本量大于以往文献）。此外，椎间盘影像命名首次结合了经典的Pfirrmann分级与美国权威协会最新版的腰椎间盘命名法[ 4, 6]。

• 椎间盘表型：包括许莫氏结节、Modic改变，HIZ，在更新后的版本中已定义为椎间盘退变范畴。因此，以往MRI分级方案的研究可能不能准确反映腰椎间盘疾病的最新概念。

• 另一方面，应该强调的是，正常腰椎间盘的定义是一个相对的概念[7]。引人注目的是，腰椎椎间盘是身体早期的退化器官之一，甚至发生在10岁以内[8]。退化的标志从细胞表型上而言，体现为大而内容丰富的脊索细胞向小而圆的类软骨样髓核细胞转换，周围有巢（Nest）[9]。

图8. 研究中发现一14岁女孩出现腰4/5、腰5/骶1双节段椎间盘脱出

• 腰椎间盘退变和突出是腰椎疾病中最常见的形式，与腰痛紧密相连。尽管其对人们的日常生活有广泛的影响，但准确的患病率和与年龄的潜在联系仍然是难以捉摸的。在本研究中，腰椎间盘突出的患病率为14.18%，退变的发生率显然更高，为44.23%。腰椎间盘突出最常见的累及部位是L4/5和L5/S1，与以往报道一致。

• 在我们的研究中，许莫氏结节（Schmorl）发生率1.6%，与歌山脊柱研究Wakayama Spine Study结果一致[10]。以前，还不清楚许莫氏结节主要出现在上腰椎（L1/2，L2/3和L3/4）还是下腰椎（L4/5，L5/S1）。我们注意到，许莫氏结节在上腰椎比下腰椎发生率更高，且与年龄无关，为许莫氏结节提供了新的见解。

• 1988年椎间盘Modic变首次通过MRI描述报道，474例患者中I型Modic变（在T1WI上表现为低信号，T2WI上为高信号）的患病率为4%，而II型Modic变（在T1WI、T2WI上均表现为高信号）患病率为16%[11]。此后，报道有一定差异，在正常人群中发生率0-22%，患者中发生率从6.3%到60% [12,13]。在我们的研究中Modic变出现率为0.87%，与年龄密切相关，我们还发现ModicII型是Modic变的最常见类型。

• 尽管我们的大样本研究对腰椎间盘疾病（退变、突出）的发生和分布规律有了新的认识，但我们承认该研究仍存在一些局限性。今后，前瞻性研究、多中心研究及募集更多志愿者可能会更好地阐明腰椎间盘疾病的确切特征。

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