腰痛患者腰椎小关节退变与椎间盘退变的MRI比较

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.46.005

摘要/Abstract

摘要：

背景：研究脊柱退变的过程时发现椎间盘与小关节相互关联同时也相互影响，并将影响脊柱的正常功能及稳定，从而引起腰痛，而关于椎间盘和小关节的退变顺序一直存在争议。
目的：分析腰痛患者中腰椎小关节退变与椎间盘退变之间的关系。
方法：回顾性分析186例腰痛患者的腰椎MRI，对每例患者的L2-S1四个运动节段的小关节及椎间盘的退变进行评估。按年龄将入选人群分为3组(< 40岁，40-60岁，>60岁)。
结果与结论：腰椎小关节及椎间盘退变比率均随年龄增长而增加，二者退变均在L4-5、L5-S1节段退变最明显。在小关节与椎间盘的退变比率比较中，在各年龄段的各节段中椎间盘退变比率均大于小关节退变比率，除了年龄< 40岁及40-60岁的抽样人群中L2-3小关节退变多于椎间盘退变，但差异无显著性意义(P > 0.05)。腰椎小关节退变与椎间盘退变之间的相关性呈弱相关(χ2=100.9，P < 0.001，gamma=0.22 )。结果提示椎间盘退变与小关节退变均随年龄增长而增加，二种退变间呈弱相关，而二者在腰椎退变中的退变顺序仍不明确，需进一步研究。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 组织构建, 软骨组织工程, 腰椎, 小关节, 椎间盘, 退变, MRI

Abstract:

BACKGROUND: During spinal degeneration process, the intervertebral disc and facet joints are interrelated and interacted to impact the normal function and stability of the spine, thereby resulting in low back pain. Moreover, there is always a controversy on the degeneration order of the intervertebral disc and facet joint.

OBJECTIVE: To explore the relationship between lumbar facet joint degeneration and intervertebral disc degeneration in patients with low back pain.

METHODS: A retrospective analysis was made on the clinical data of 186 patients with low back pain. The facet joint degeneration and intervertebral disc degeneration at L₂-S₁ motion segments of each patient were evaluated. Enrolled patients were divided into three age groups: < 40 years old, 40-60 years old and ≥ 60 years old.

RESULTS AND CONCLUSION: The incidence of lumbar facet joint and intervertebral disc degeneration was increased with age, and degeneration of the lumbar facet joint and intervertebral disc were the most obvious at L_4-5 and L₅-S₁ segments. The incidence of intervertebral disc degeneration was more than that of facet joint degeneration at each segment in all age groups, except groups of < 40 years old and 40-60 years old at L₂_-₃ segments, but there was no significant difference (P > 0.05). There was a weak correlation between facet joint degeneration and intervertebral disc degeneration (χ²=100.9, P < 0.001, gamma=0.22). These findings show that the incidence of intervertebral disc degeneration and facet joint degeneration is increased with age, and there is a weak correlation between them. However, the lumbar degenerative order is still unclear and further research is needed.
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Lumbar Vertebrae, Intervertebral Disk, Magnetic Resonance Imaging, Tissue Engineering

付长林，张斌，刘远，戴闽，周鑫，傅小星. 腰痛患者腰椎小关节退变与椎间盘退变的MRI比较[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(46): 7401-7405.

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图/表（结果） 4

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引言

腰痛(low back pain，LBP)是临床中患者就诊最为常见的原因之一。根据流行病学统计，在美国约80%的人一生中至少经历一段时间的腰痛，并且腰痛的发病率仅次于呼吸道感染排第2位^[1-2]，而其中有8%-12%的患者病程可能持续超过3个月，而转变为慢性腰痛^[3-4]。目前腰痛常见原因主要包括以下3种：肌肉及韧带的紧张牵拉、椎间盘退变及小关节退变导致的小关节骨性关节炎^[5]，其中椎间盘和后方的两个关节突关节共同构成三关节复合体，组成脊柱运动节段，使得各椎体得以接合，维持脊柱的稳定性。

Kirkaldy-Willis等^[6]在总结脊柱退变的过程时指出椎间盘与小关节相互关联同时也相互影响，任何一个关节的异常将影响其他两个关节的正常功能，并将影响脊柱的正常功能及稳定，从而引起腰痛，而退变的起始不仅可源于椎间盘也可源于小关节。关于椎间盘和小关节的退变顺序一直存在争议。

许多学者认为椎间盘是脊柱退变的初始。小关节退变多伴随着椎间盘的退变，且晚于椎间盘退变^[7-10]。但是也有学者提出大约有20%小关节退行性改变领先于椎间盘退变，并推测这可能与年龄及体质量指数(BMI)的增加、女性等因素有关^[10-11]，甚至有学者提出二者的退变并没有相关性^[12]。比较以上研究，不难发现以上各研究间的纳入人群、检查方法及评估标准均各不相同，这才使得各研究结果大相径庭。并且之前的影像学研究中椎间盘退变早于小关节退变均是就人群整体进行比较得出的结论^[7^，^9-10]，但是由于椎间盘是纤维软骨关节，而小关节是典型的滑膜关节，二者的退变过程不尽相同，而就不同年龄段二者间的退变比较至今罕有报道。早前Eubanks等^[13]通过对647具腰椎骨骼标本进行形态学评价比较，并按年龄段进行分组比较，发现在年轻人群中小关节退变早于椎间盘退变，但当小关节随着年龄逐渐加重时，椎间盘退变就会逐渐超过小关节退变。但相关的临床影像学相关研究至今尚未见报道。

基于以上认识，本研究从临床出发，以门诊慢性腰痛患者为研究对象，运用临床中常见的MRI检查对腰椎小关节及椎间盘退变进行评价，并按年龄对研究对象进行分组比较，分析比较其各年龄段中同节段二者的退变比率，并探究二者退变的相关性。
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材料方法

1.1 设计分组对照分析。

1.2 时间及地点收集2014年6至10月因腰痛至南昌大学第一附属医院门诊的腰痛患者520例。

1.3 对象回顾性收集2014年6月至10月期间因腰痛至本院门诊就诊并行腰椎MRI及正侧位X射线检查的患者520例。

1.3.1 纳入标准 ①年龄>18岁。②腰痛>3个月。③行腰椎MRI及正侧位X射线检查者。

1.3.2 标准排除既往腰椎手术史、腰椎骨折、脊柱肿瘤、感染和畸形、明显腰椎间盘突出、腰椎管狭窄、滑脱等疾病后。

1.3.3 剔除标准 ①不符合纳入标准，或符合排除标准者。②病历资料记录不完整者。

根据纳入排除标准186例患者纳入研究。对每位患者L₂_-₃、L₃_-₄、L₄_-₅、L₅-S₁节段的椎间盘及小关节退变进行评估分级。按年龄将入选的186例患者分为3组(小于40岁，40-60岁，> 60岁)，按节段比较每组患者小关节及椎间盘的退变比率。

1.4 方法

椎间盘和小关节的影像学评估：按Pfirrmann^[14]分级方法对椎间盘进行评估(评估标准详见表1)，并将Ⅰ、Ⅱ级计为正常，Ⅲ-Ⅴ级计为退变。按Weishaupt^[15]分级方法对小关节进行评估(评估标准详见表2)，并将0、1级计为正常，2、3级计为退变。

所有的影像学评估均由2名骨科医生在本院的PACS系统上(Picture Archiving and Communication Systems)单独完成，且每个患者的椎间盘评估与小关节评估分开进行。小关节的分级选择严重的一侧作为最终结果。而当2名评估者的结果不一致时，他们将对该患者进行重新评价，并讨论得出一致的结果。

1.5 主要观察指标椎间盘和小关节退变比率与年龄的相关性。

1.6 统计学分析所有数据均采用SPSS 15.0软件进行统计学分析，运用卡方检验比较各年龄段同阶段椎间盘与小关节退变比率的差异性，运用秩和检验比较不同节段间椎间盘或小关节的退变差异，有序等级变量的相关性用相关系数gamma值表示。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

3.1 腰椎椎间盘与小关节退变的影像学评价标准临床中脊柱疾病常用的影像学诊断方法有X射线、CT、MRI^[16]。先进的CT、MRI技术具有较高的组织敏感度，可提供精确的横断面解剖细节。并且CT对骨骼具有显像能力，而MRI则对软组织具有较高的敏感度^[17-18]。椎间盘本质是一个纤维软骨关节，由于MRI对其优越的显影效果，运用MRI评价椎间盘退变已得到大家的公认，并广泛用于临床。

2001年Pfirrmann等^[14]综合椎间盘在MRI上的信号强度、椎间盘结构、髓核与纤维环的分界及椎间高度提出了自己的椎间盘退变分级方法，并证实其具有较高的可靠性(kappa，0.69-0.90)。而小关节是典型的滑膜关节，由关节软骨、滑膜、关节囊等结构组成^[19]。小关节退变包括多种组织的改变，首先表现为软骨的退变，进而发展为骨性关节炎。其主要的病理学改变包括：软骨的损伤、软骨下骨的暴露、骨赘形成、软骨下囊肿、关节囊钙化等^[20]。所以在进行小关节退变评估时，目前还没有一种评估方法像椎间盘退变那样在MRI上获得广大学者的一致认可。

1999年Weishaupt等^[15]根据小关节的关节间隙、软骨破坏、软骨下骨硬化、骨赘增生等分别运用CT和MRI对腰椎小关节退变进行评价，发现CT和MRI相近的中等的可靠性(weighted kappa 0.70)，基于此结果，作者认为当已行MRI检查时，无需再加行CT检查。2006年Kettler等^[21]根据评级方法的可靠性和临床可行性等指标对颈/腰椎椎间盘和小关节的退变评级方法就行比较后，对上述两两种方法均予以了推荐使用。基于以上事实，本研究选择Pfirrmann^[14]分级方法对椎间盘进行评估，Weishaupt^[15]分级方法对小关节进行评估。

3.2 椎间盘和小关节的退变特点先前的许多研究都已揭示了椎间盘及小关节的退变随年龄的增长而增加的现象^[7^，^9]，本研究按节段进行细化比较，得到的结果与之前的文献报道是一致的。本研究还发现二者退变在L₄_-₅和L₅-S₁节段最为显著，与L₂_-₃和L₃_-₄节段的退变差异有显著性意义(P < 0.05)。这与以往报道的结果是相同的^[7-8]。最近Ko等^[22]通过对韩国人群的腹部CT分析发现小关节退变在男性人群中表现为L₄_-₅节段最普遍，而在女性人群中表现为L₅-S₁节段最普遍。但不同节段间小关节退变比率不同的原因及机制尚不清楚。

3.3 椎间盘和小关节的退变相关性 1982年Kirkaldy- Willis^[6]在总结脊柱退变的3个阶段时指出椎间盘与小关节相互关联同时也相互影响，任何一个关节的异常将影响其他两个关节的正常功能。之前的许多生物力学研究也证实二者之间存在密切的功能关系^[23-25]，当椎间盘退变尤其是椎间隙高度降低时节段的活动度及生物力学将发生改变，使得小关节的活动及承受的压力增加^[23-24]。而小关节可以防止腰椎的活动，在过度的剪切力及扭转张力中对椎间盘予以保护^[25]。当小关节退变时，脊柱节段的稳定性将受到影响，小关节对椎间盘的这一保护作用将减弱，从而引起或加重椎间盘退变^[20]。大部分临床的影像学研究也证实椎间盘与小关节退变常伴随存在^[9^，^26]。但也有学者研究发现大约在20%的人群中仅有小关节的退变^[10-11]。而Gries等^[12]对15具40岁以下的下腰椎标本进行了组织学发面的观察和研究，结果发现：腰椎间盘退变程度和腰椎小关节骨性关节炎程度没有明显的相关性。1995年Swanepoel等^[27]发现在年轻人群中小关节关节软骨纤维化在椎间盘完好的情况下便有发生，并得出小关节退变与椎间盘退变存在一个较差的相关性(r²=0.29)。由于MRI对软骨的精确显像，可发现较早的软骨退变^[12]，所以本研究得到的结果与Swanepoel^[27]的相似，即二者退变的相关系数gamma值为0.22，呈弱相关。所以作者推测椎间盘退变与小关节退变二者虽然存在着相互影响的关系，但在一定的程度上可能是两个相对独立的过程。

在腰椎退变过程中，小关节与椎间盘的退变顺序尚存在争议。但目前大多学者均认为多数小关节退变均伴随着椎间盘的退变，且晚于椎间盘退变^[7-11]。Butler等^[8]收集了68例腰痛患者的影像学资料，发现当椎间盘正常时，相应的小关节均无退变，椎间盘退变时，经常无相应小关节退变，而在小关节退变时，均存在相应椎间盘退变，从而推断椎间盘退变早于小关节退变。Videman等^[10]研究结果表明，在脊柱退变中，大约有20%小关节退行性改变领先于椎间盘退变。但也有学者提出小关节退变早于椎间盘退变。Margulies等^[28]提出在消瘦的骨质疏松人群中由于骨质疏松导致的微骨折可在无明显椎间盘退变的情况下导致小关节的结构紊乱，使得软骨磨损、撕裂，引起小关节的退变早于椎间盘的退变。Eubanks等^[13]通过对647具腰椎骨骼标本进行形态学评价比较，发现在年轻人群中小关节退变早于椎间盘退变。但当小关节随着年龄逐渐加重时，椎间盘退变就会逐渐超过小关节退变。分析不难发现，造成结果各异的原因主要是各研究间评判退变的标准不一致，尤其是小关节退变的评价。本研究运用MRI检查，依据目前较被认可的两种评价方法^[21]，在不同年龄段中比较同节段间椎间盘退变与小关节退变的比率发现大多数节段的椎间盘退变比率都大于小关节退变比率，且存在统计学意义，除外在年龄小于40岁和40-60岁的人群中，L₂_-₃小关节退变比率多于椎间盘退变比率，但是差异并不具备统计学意义 (P > 0.05)。

本研究的缺点：①由于样本量不足，未能进行更小时间段的年龄分组。②本研究因为取样方便，仅选取了于本院就诊的腰痛患者，存在取样误差。③在分析二者退变关系时，未加入职业、体质量指数等因素。

总之，通过本研究作者发现：椎间盘退变与小关节退变均随年龄增长而增加，二者退变间呈弱相关，而二者在腰椎退变中的退变顺序仍不明确，需进一步研究。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程