正常人群胸腰段椎体楔变指数的MRI测量

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.22.016

摘要/Abstract

摘要：

背景：虽然MRI在脊柱创伤中广泛应用，但国内尚未建立正常人群胸腰段椎体的MRI形态学参数。

目的：利用MRI观测健康人群胸腰段椎体的楔变指数，为胸腰段压缩骨折和正常人楔形变的鉴别诊断提供MRI形态学依据。

方法：征集2011年11月至2013年8月20-50岁健康志愿者120名，利用1.5T磁共振成像仪对志愿者行胸腰段扫描。在快速自旋回波T2WI正中矢状位上测量T₁₁-L₂椎体前缘高径、后缘高径，并计算楔形变指数。

结果与结论：T₁₁-L₂椎体楔形变指数分别为0.91±0.05，0.91±0.05，0.88±0.08，0.91±0.08。T₁₁-L₂椎体存在楔形变的椎体个数分别为103个(23.52%)，112个(25.57%)，115个(26.26%)，108个(24.66%)。各年龄组间楔形变指数值差异无显著性意义，但年龄较大者楔形变指数较小。男性志愿者楔形变指数值小于女性志愿者。重体力劳动者T₁₁、L₂楔变指数小于非重体力劳动者。楔形变指数与身高及体质量指数呈负相关。结果可见正常人群胸腰段椎体存在不同程度的楔形改变，并且楔变程度与多种因素有关。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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关键词: 植入物, 脊柱植入物, 楔形变, 楔形变指数, 胸腰段骨折, MRI

Abstract:

BACKGROUND: MRI was extensively used in spinal trauma, but morphological parameters of MRI on thoracolumbar segments of normal persons were not established in China.

OBJECTIVE: To measure wedging index of thoracolumbar vertebra in healthy population using MRI, and to proved MRI morphology data for differentially diagnosing thoracolumbar vertebra fracture and wedging of normal persons.

METHODS: 120 healthy volunteers aged 20-50 years old were recruited from November 2011 to August 2013. All volunteers underwent 1.5T MRI scan for thoracolumbar vertebra. Heights of leading and trailing edges of T₁₁-L₂ vertebrae were measured using sagittal fast spin-echo T2WI and wedging index was calculated.

RESULTS AND CONCLUSION: Wedging indexes of T₁₁-L₂ vertebrae were respectively 0.91±0.05, 0.91±0.05, 0.88±0.08 and 0.91±0.08. Numbers of wedging of T₁₁-L₂ vertebrae were respectively 103 (23.52%), 112 (25.57%), 115 (26.26%) and 108 (24.66%). No significant difference in wedging indexes was detected among groups, but wedging index was small in older volunteers. Wedging indexes were smaller in males than females. Wedging indexes of T₁₁ and L₂ were smaller in heavy manual workers than in non-heavy manual workers. Wedging indexes were associated with height and body mass index. Results indicated that wedging changes to different degrees existed in thoracolumbar vertebrae of normal persons, and the degree of wedging was correlated with many factors.

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Key words: spine, body height, body mass index, magnetic resonance imaging

中图分类号:

R318

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Zhang Bin, Wu Guang-zhong, Wu Peng. Wedging index of thoracolumbar vertebrae in healthy persons measured by magnetic resonance imaging[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(22): 3532-3536.

图/表（结果） 2

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引言

脊柱胸腰段是胸椎后凸与腰椎前凸的交汇点，极易发生损伤^[1]。椎体压缩骨折常由高空坠落、交通事故、运动损伤等因素所致，年轻人及老年人均可发病，主要发生在胸腰段椎体，占脊柱压缩性骨折的90%，在侧位X射线片或重建矢状位CT或矢状位MRI图像中观察到椎体呈楔形改变^[2]。这是由于椎体前柱在压力下发生塌陷而中柱保持相对完整，所以椎体呈楔形改变。但是，楔形变并不是椎体压缩骨折的特异性征象，因为椎间盘软骨终板异常、休门氏病、Kummel病、转移性骨肿瘤等病均可引起椎体的楔形变^[3-7]。此外，有研究发现在无外伤史及上述疾病的人群中，胸腰段椎体同样存在楔形变^[8-9]。应力性楔形变就是其中的一种，它是正常人群中椎体因长期应力过载渐行发生了病理适应性变化，多见于重体力劳动者^[10]。

以往对胸腰段椎体的楔形变的研究是在尸体解剖和X射线片进行的。Masharawi等^[3]解剖了240具尸体并使用3D数字化仪器测量T₁-L₅椎体，发现T₁-L₁₂椎体均存在不同程度的前楔形变，T₇椎体最为显著，L₃椎体无楔形变, L₄_-₅椎体存在向后楔形变。Lauridsen等^[11]测量了T₈-L₃椎体前后缘的高度比，发现男性椎体的楔变程度大于女性，但与年龄无关。国人利用X射线研究正常成人椎体形态学中得出与之相似的结论，并且还发现一些特殊人群的T₁₁-L₁椎体的前后缘高度均小于非特殊人群^[12-15]。以上研究证实生理因素以及多种非外伤性病理因素均可以导致胸腰段椎体呈楔形改变。因此，在临床工作中应对该区域椎体给予高度的重视，做到不漏诊不误诊。

对于传统X射线与CT来说陈旧性轻度压缩骨折和应力性楔形变仍是其鉴别的难点，尚缺乏有效的客观依据，所以如何鉴别陈旧性轻度压缩骨折和应力性楔形变对于影像学诊断及法医学的伤残评定尤为重要^[10,16-18]。随着MRI的广泛应用，它已经成为评价脊柱脊髓病变的重要手段。它不仅能够在形态学上显示椎体的外形变化，而且能够敏感地显示椎体内骨髓的异常表现，最重要的是对脊髓病变的显示是其他影像手段无法比肩的^[19-28]，这充分说明了MRI在评价脊柱脊髓创伤性病变的重要作用。因此，利用MRI观察正常人群胸腰段椎体楔形变为影像医师及法医学提供MRI形态学参考具有重要的现实意义。

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材料方法

设计：测量性实验。

时间及地点：于2011年11月至2013年8月在河北北方学院附属第一医院完成。

对象：

入选标准：为了使实验能够准确完成，为达到预期结果，现规定如下标准：①随机选取不同职业、不同年龄段，职业工龄5年以上。②身体匀称，发育良好，无脊柱侧弯，近期无脊柱手术外伤史。③腰、背部近期无损伤及感染等。

排除标准：①有外伤、殴打等病史，临床已确诊脊柱损伤患者。②近期参加过重体力劳动者。③近期已参与其他实验或同时进行其他实验者。④志愿者有先天性脊柱侧弯、遗传及代谢性疾病等。⑤影像学检查发现异常者。

根据以上标准征集2011年11月至2013年8月本地20-50岁健康志愿者120名。其中男68名，女52名，平均年龄43.7岁，身高1.58-1.85 m，体质量指数16.4-29.2 kg/m²。志愿者职业：在校大学生16名、高校教师39名、本院医生44名、建筑工人18名、农民3名。按照年龄段分为3组，即21-30岁、31-40岁、41-50岁。

方法：应用西门子NOVUS 1.5T超导磁共振成像仪进行扫描。采用快速自旋回波采集矢状位T1WI(TR 475 ms，TE 10 ms)、T2WI(TR 4 000 ms，TE 116 ms)、层厚4.0 mm，层间距0.4 mm、STIR T2WI(TR 4 330 ms，TE116 ms，TI 150 ms)图像。FOV=30-35 cm，矩阵=256×256，NEX=3。扫描范围：所得图像包括T₁₁-S₁椎体。

在所有扫描图像上观察胸腰段椎体形态、部位及邻近椎间盘和椎板情况。认真观察以排除急性期压缩骨折与几何伪影等计入阳性数，对于极少数分辨不了的，亦不计入阳性数减小统计误差。后由本科室两名高年资医生进行评定，在正中矢状位T2WI测量T₁₁-L₂椎体前、后缘最高径，重复测量3-5次，其结果取平均值(图1)。然后进行前、后缘最高径比值，称为楔形变指数(The ratio of the anterior vertical height to posterior vertical height，APR)。测量标准：当其小于1时，认为椎体存在楔形变，同时观察相邻近椎间盘有无退变、突出，终板有无异常，包括Schmorl’s结节，终板不规则。

主要观察指标：T₁₁-L₂椎体前、后缘最高径及前后缘最高径比值(APR)。

统计学分析：利用SPSS 13.0对所得数据进行方差分析、独立样本t 检验及相关性分析。P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

胸腰段椎体楔形变在脊柱X射线检查中是常见的征象，国内学者将椎体前后缘高度相差8 mm以上作为判断椎体有无压缩性骨折的标准^[19]，作者认为此标准值得商榷，因为X射线摄影过程中会产生放大误差^[20]，导致误判。而且当两个椎体的后缘高度与前缘高度之差相等时，各自椎体的楔形程度可以不同，而当两个椎体前后缘高度比值相同时，其椎体的楔形程度必定相同，所以采用楔变指数作为衡量椎体楔变程度更为准确^[14]。

不少学者虽然利用X射线评估了正常人胸腰段椎体的楔变指数，并对各径线进行了量化，但仍不能有效地对急性轻度压缩性骨折、陈旧轻度压缩骨折和应力性楔形变做出鉴别诊断^[11-14]。而MRI在评价脊柱创伤性病变中发挥着重要作用，它凭借多种序列能够发现传统放射线不能发现的微骨折，脊髓病变^[21-44]。MRI通过对病变椎体的形态学和信号改变以及病史，有可能将陈旧压缩骨折与椎体应力变形鉴别开来。因此有必要利用MRI对正常人群胸腰段椎体的形态学进行研究，建立相应的数据标准。

国内外研究证实MRI在测量椎体形态学参数具有较高准确性^[45-47]，却鲜有利用MRI研究胸腰段椎体楔变指数的相关报道^[48]。本研究测得T₁₁-L₂椎体楔形变指数值分别为0.91±0.05，0.91±0.05，0.88±0.08，0.91±0.08，与魏本和等^[12]所测得结果不完全一致。表1数据显示T₁₁-L₂椎体前缘高径、后缘高径及前后长径随椎体顺序下降呈递增趋势，并且楔形变指数值<1，说明在正常人群中胸腰段椎体在一定程度上呈楔形改变，通常影像上显示椎体楔形变成序列性改变，即几个椎体连续性楔形变，而陈旧性压缩骨折未见此种征象。本研究中将建筑工人、农民视为重体力劳动者并与其他志愿者比较发现重体力劳动者楔变指数值低于其他职业者，差异具有显著性意义，说明长期的重体力的应力作用使椎体发生了序列性楔形变。其物理原理为胸腰段椎体的活动度大，但力的分散较小，承受力几乎在该段序列纵轴上传导，加上长期应力作用使椎体发生楔形变。T₁₂、L₁椎体是胸椎后突与腰椎前突的移行区，此段椎体受力最大，所以L₁椎体楔形变指数最小。本研究还发现楔形椎体更多存在于男性志愿者、体型偏瘦志愿者，再者终板不规则或Schmorl’s结节者楔形变指数值较终板正常者明显偏小。魏本和等^[12]通过测量T₁₂、L₁椎体高度差和椎体楔变指数，指出正常中国人T₁₂、L₁椎体高度差、楔变指数男女之间显著差异，高度差平均值男比女大1.5 mm，可能与身高差异有关。而本研究发现身高、体质量指数与楔形变指数成负相关。另有学者还发现尼古丁及遗传等因素也可能导致胸腰段椎体的楔形变^[49]。因此，上述多种因素会影响胸腰段椎体的楔变程度，所以在诊断椎体轻度陈旧性压缩骨折时，楔形变指数应低于正常椎体楔变指数且应综合分析：①有无外伤史。②既往体检结果。③X射线/CT上椎体周缘皮质有无皱褶、嵌顿。④椎体周围有无碎骨片、骨髓有无水肿。⑤椎体有无骨折裂隙，横径是否增宽。⑥相邻椎体形态、位置有无变化。只有这样才能做出准确判断。

研究的优势与局限性：首先，所选研究对象为无症状、无外伤史的志愿者，年龄范围20-50岁，一定程度上排除了外力作用、骨质疏松等因素引起的压缩骨折^[50]，能够较准确的反映正常人群胸腰段椎体楔变指数变化范围；其次，利用MRI研究椎体的楔形变，它能全面地对脊椎、脊髓、椎间盘、韧带及其他软组织做出较为全面的影像学评价，能够发现X射线、CT不能发现终板异常，具有重要诊断意义^[51-52]。同时本研究也存在着局限性：首先，未将椎体急性轻度压缩骨折患者纳入研究进行对比研究，且未建立大样本的楔形变指数值测量标准；其次，终板异常的志愿者是否能代表正常人群作为研究对象存在争议，但本研究对象在接受研究时无胸腰部疼痛症状，故视为正常人群。

总之，本文通过对正常人群胸腰段椎体形态的测量及分析，得出正常人群胸腰段椎体楔形变指数值及其影响因素，为影像医师鉴别诊断与法医伤残评定提供了MRI形态学依据。

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