X射线九分法评估腰椎间盘退变

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0046

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (3): 450-455.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0046

• 骨与关节图像与影像 bone and joint imaging • 上一篇下一篇

X射线九分法评估腰椎间盘退变

赵寅，周盛源，苑博，许国峰，许政，吕碧涛，贾连顺，陈雄生

解放军第二军医大学附属上海长征医院脊柱外科，上海市 200003

出版日期:2018-01-28 发布日期:2018-01-28
通讯作者: 陈雄生，博士，主任医师，解放军第二军医大学附属上海长征医院脊柱外科，上海市 200003
作者简介:赵寅，男，1986年生，河南省三门峡市人，汉族，解放军第二军医大学在读博士，医师，主要从事脊柱外科专业研究。
基金资助:
上海市科委实验动物项目(15140903800)：脊柱黄韧带骨化模型的建立及实验研究

Lumbar intervertebral disc degeneration assessed by the nine-point system with X-ray

Zhao Yin, Zhou Sheng-yuan, Yuan Bo, Xu Guo-feng, Xu Zheng, Lv Bi-tao, Jia Lian-shun, Chen Xiong-sheng

Department of Spine Surgery, Shanghai Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200003, China

Online:2018-01-28 Published:2018-01-28
Contact: Chen Xiong-sheng, M.D., Chief physician, Department of Spine Surgery, Shanghai Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200003, China
About author:Zhao Yin, Studying for doctorate, Physician, Department of Spine Surgery, Shanghai Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200003, China
Supported by:
the Experimental Animal Project of Shanghai Science and Technology Commission, No. 15140903800

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

Pfirrmann分级系统：由瑞士学者Pfirrmann CW于2001年提出。根据椎间盘在核磁共振 T2像中的形态学表现(髓核信号改变、髓核与纤维环分界清晰程度以及椎间高度改变)将椎间盘退变分为5级，其中1至2级为正常椎间盘，3-5级为退变椎间盘。Pfirrmann评估系统科学简便，组间一致性Kappa值为0.69-0.81，组内一致性Kappa值为0.84-0.90，为目前使用最广泛的椎间盘退变核磁共振评估系统。

X射线九分法评估系统：Walraevens等基于X射线矢状位颈椎的相关参数(椎间盘高度缺失，椎体前缘骨赘形成，终板硬化程度)提出了颈椎间盘退变的“X射线九分法评分系统”，其具有良好的组间、组内协议一致性，且相较于核磁共振，X射线检查更加便利、快捷，更适用于普遍筛查及随访评估工作。

摘要

背景：X射线九分法评分系统基于颈椎间盘退变建立，其是否适用于腰椎间盘退变评估尚未验证。

目的：验证X射线九分法评估腰椎间盘退变的可行性，探讨其临床应用价值。

方法：借助核磁共振Pfirrmann 分级系统进行验证，统计学分析X射线九分法与Pfirrmann评分法的相关性。回顾性分析2013年6月至2016年6月在上海长征医院诊治的172例腰椎退变或单纯腰痛患者的影像学资料。所有患者退变椎间盘的核磁共振表现按Pfirrmann评估标准进行评价，X射线表现按九分法评估标准进行评价。评价得出的2组评分数据借助SPSS软件，经Spearman秩和检验进行相关性及回归分析。

结果与结论：①核磁共振Pfirrmann评分(自变量X)：1分2例，2分8例，3分55例，4分84例，5分23例；X射线九分法评分(因变量Y)：0分2例，1分6例，2分21例，3分43例，4分40例，5分26例，6分16例，7分8例，8分7例，9分3例；②经Spearman相关性检验证明Pfirrmann评分和九分法评分呈显著正相关(P < 0.01)。对相关系数进行显著性检验，得出Pfirrmann评分与九分法评分的线性相关关系显著。进一步的回归分析结果显示Pfirrmann评分与九分法评分有直线回归关系；③结果表明，X射线九分法与Pfirrmann评分法评估腰椎间盘退变一致性好；X射线九分法作为一种科学、快捷、有效的评估手段，对腰椎间盘退变性疾病的诊断具有一定的参考价值。

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
ORCID: 0000-0003-3089-8977(赵寅)

关键词: 椎间盘退变, X射线评分, 核磁共振Pfirrmann分级系统, 相关性分析, 邻近节段退变, 影像学检查, Spearman秩和检验, 回归分析

Abstract:

BACKGROUND: The X-ray 9-point grading system is established based on cervical disc degeneration and its suitability for evaluation of lumbar disc degeneration has not been validated.

OBJECTIVE: To investigate the feasibility of the evaluation of lumbar intervertebral disc degeneration using the 9-point grading system with X-ray, and to explore its clinical application value.

METHODS: The correlation between 9-point grading system and Pfirrmann system was statistically analyzed. Magnetic resonance imaging (MRI) and X-ray images of 172 cases with lumbar disc degeneration or simple lumbago, who were treated in the Shanghai Changzheng Hospital from June 2013 to June 2016, were retrospectively analyzed. The MRI scores of lumbar disc degeneration were evaluated according to Pfirrmann standard, and the X-ray scores were evaluated according to 9-point grading system. The two groups of scores were respectively analyzed by the correlation and regression tests via Spearman rank sum test with SPSS software.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) MRI scores (the independent variable X): 2 cases scored 1; 8 cases scored 2; 55 cases scored 3; 84 cases scored 4; 23 cases scored 5. X-ray scores (the dependent variable Y): 2 cases scored 0; 6 cases scored 1; 21 cases scored 2; 43 cases scored 3; 40 cases scored 4; 26 cases scored 5; 16 cases scored 6; 8 cases scored 7; 7 cases scored 8; 3 cases scored 9. (2) The Spearman correlation test showed that significant positive correlation was found between Pfirrmann system and 9-point grading system (P < 0.01). Significance test of correlation coefficient proved that there was significant linear correlation between Pfirrmann system and 9-point grading system. Further regression analysis showed the linear regression between Pfirrmann system and 9-point grading system. (3) These findings suggested that Pfirrmann system and X-ray 9-point grading system had a good consistency in evaluating lumbar disc degeneration. As a scientific, fast and effective evaluation method, the X-ray 9-point grading system has a certain reference value in the diagnoses of lumbar degenerative diseases.

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

Key words: Intervertebral Disk Degeneration, Radiography, Regression Research, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

赵寅，周盛源，苑博，许国峰，许政，吕碧涛，贾连顺，陈雄生. X射线九分法评估腰椎间盘退变[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(3): 450-455.

Zhao Yin, Zhou Sheng-yuan, Yuan Bo, Xu Guo-feng, Xu Zheng, Lv Bi-tao, Jia Lian-shun, Chen Xiong-sheng. Lumbar intervertebral disc degeneration assessed by the nine-point system with X-ray[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(3): 450-455.

图/表（结果） 2

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引言

核磁共振成像技术是目前临床上最常用的评估椎间盘病理变化的手段，磁共振T2加权像中椎间盘信号特征可以在一定程度上反映其退行性改变^[1-4]。Pfirrmann评分系统是学术界目前使用最为广泛的腰椎间盘退变核磁共振成像评估方法^[5-7]，其从髓核信号改变、髓核与纤维环分界清晰程度以及椎间高度改变进行评价，将腰椎间盘退变评为1-5级，其中1，2级为正常椎间盘，3-5级为退变椎间盘。Pfirrmann评分系统科学直观、易于掌握，但是核磁共振检查的费用高、预约时间长，对于无神经功能障碍的腰椎退变初诊患者，以及无神经功能恶化的腰椎手术后患者，核磁共振不列为常规检查项目，故难以广泛应用于这部分患者的椎间盘退变评估以及术后邻近节段退变的连续随访当中^[8-11]。

实际上，因椎间盘退变评估相关临床与科研需求而开具的无诊疗帮助的核磁共振检查数量庞大，极大浪费了稀缺资源，耽搁了重要疾病的诊疗进程，严重损害了部分患者权益。目前，大量文献报道邻近节段退变的发生日益增多，且多数仅限于影像学改变，临床表现并不明显^[12-20]。因此，为节省开支和提高诊疗效率，多数脊柱融合术后患者随访仅需复查X射线，除非神经功能恶化，一般无需复查核磁共振。故脊柱融合术后邻近节段退变的连续随访无法依赖核磁共振，而如何提出一种节支、高效的评估手段，已逐渐成为脊柱外科学者亟待解决的重要课题。

2005年Benneker等^[21]报道了X射线评价椎间盘退变的可行性，通过X射线的某些特征如椎间隙高度、椎前骨赘、椎间隙前后缘高度对比、终板信号改变等间接评估椎间盘退变程度。Walraevens等^[22]在前人基础上提出了椎间盘退变的X射线定量评估方法，其基于颈椎X射线矢状位的相关参数(椎间盘高度缺失，椎体前缘骨赘形成，终板硬化程度)提出了“X射线九分法评分系统”，统计分析具有良好的组内及组间协议一致性。X射线检查费用低、无需预约，对于无神经功能障碍的腰椎退变初诊患者，以及无神经功能恶化的腰椎术后患者，X射线可列为常规检查；且九分法评分系统首次将椎间盘退变X射线评估提升到了可量化高度，加快了解决上述课题的步伐。

然而X射线九分法评分系统基于颈椎建立，其是否同样适用于腰椎，尚缺乏循证依据。因此研究通过分析腰椎间盘退变X射线九分法评分与Pfirrmann核磁共振评分之间的相关性，验证九分法评估腰椎间盘退变程度的可行性，并探讨其临床价值。

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

材料方法

1.1 设计 自身对照试验。

1.2 时间及地点 试验于2013年6月至2016年6月在解放军第二军医大学附属长征医院脊柱三科及影像科完成。

1.3 对象 选取在解放军第二军医大学附属长征医院脊柱三科诊疗的腰椎退变或单纯腰痛的患者。临床表现包括：腰痛，腰椎活动受限，下肢酸胀、牵拉感或放射痛，下肢麻木或无力等神经功能障碍。

入选标准：核磁共振平扫T2加权像矢状位L_1/2-L₅/S₁仅单一椎间盘退变或无退变的患者。

排除标准：腰椎滑脱、骨肿瘤、严重骨质疏松、脊柱韧带骨化病、腰椎骨折、外伤所致腰椎间盘破裂、弥漫性特发性骨肥厚病、强直性脊柱炎、腰椎侧凸畸形、腰椎后凸畸形等。

最终纳入172例患者为研究对象，其中男性93例，女性79例，平均年龄47岁(24-56岁)。

腰椎退变及单纯腰痛患者影像学资料的获取及试验目的均已向患者详细告知并均签署知情同意书，研究已获得第二军医大学伦理委员会的批准。

1.4 方法

1.4.1 影像学资料所有患者腰椎核磁共振平扫(Signa 3.0T)和X射线检查的设备均由Philips(荷兰)公司提供。其中核磁共振扫描(T2WI，TR 2 000 ms，TE 90 ms)层厚4 mm，层距1 mm，矩阵320×192。172例患者核磁共振及X射线影像学资料均借助Angell-DF(990)医用胶片扫描仪扫描存档，并采取双盲法，分别由1名影像科主任医师及1名脊柱外科主任医师独立进行腰椎间盘退变评估，最后综合对比分析。

1.4.2 椎间盘退变评估方法

(1)腰椎间盘退变核磁共振评估以Pfirrmann评分为判断标准^[23]。Ⅰ级：髓核呈均匀的高信号(白)，信号同脑脊液，纤维环与髓核分界清晰，椎间盘高度正常；Ⅱ级：髓核呈不均匀的高信号(白)，信号同脑脊液，髓核内有或无水平状信号带，纤维环与髓核分界清晰，椎间盘高度正常；Ⅲ级：髓核呈不均匀的中等信号(灰)，纤维环与髓核分界不清晰，椎间盘高度正常或轻度下降；IV级：髓核呈不均匀的中等或低信号(灰或黑)，髓核与纤维环不能区分，椎间盘高度正常或中度下降；V级：髓核呈不均匀的低信号(黑)，髓核与纤维环不能区分，椎间隙重度狭窄。得出的核磁共振评分计作自变量X。

(2)X射线评分采用九分法为判断评估标准。借助专业制图软件CAD对X射线矢状位中“椎间隙高度”以及“椎体前缘骨赘”相关参数进行测量(图1)。椎间盘高度缺失评分e =(a-b)/b计算；椎体前缘骨赘退变评分f=c/d计算。对终板硬化的评估(g)，按X射线矢状位上退变节段终板密度的高低将终板硬化评为0-2级：0分代表无明显硬化，1分代表轻度硬化，2分代表重度硬化(图2)。腰椎间盘退变X射线总评分(因变量Y=e+f+g，表1)。

两种椎间盘退变评估方法实例见图3。

1.5 主要观察指标 ①172例研究对象椎间盘退变程度的Pfirrmann评分及X射线九分法评分结果；②2种退变评分结果之间的统计学相关性及回归分析。

1.6 统计学分析 将评估得出的腰椎间盘退变Pfirrmann评分(自变量X)与X射线九分法评分(因变量Y)两组数据借助SPSS 17.0软件进行相关性检验和回归分析，α=0.05。因两组评分数据均为等级资料且均不服从正态分布(经K-S及Q-Q Plot检验)，采用Spearman秩和检验验证其相关性。

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讨论

目前，临床评价腰椎间盘退变主要还是依赖核磁共振检查，文献报道核磁共振评估方法不胜枚举^[24-32]。Pfirrmann分级方法使用简便、易于掌握，具备良好的组内、组间协议一致性，被广泛应用于临床与科研^[33]。然而在临床初诊或术后随访患者当中，术前不伴有下肢神经功能障碍表现或术后神经功能无明显恶化时，核磁共振不列为常规检查^[34]。此时，评价腰椎间盘退变程度或大致评估术后邻近节段退变，作为一种快速、节约资源、无创的检查手段，X射线检查不失为一种选择^[35-36]。当前研究选用的X射线九分法是基于颈椎退变提出，首次利用X射线技术定量评估椎间盘退变，但其是否同样适用于腰椎退变，尚无定论。

研究回顾性分析了172例腰椎间盘退变患者的影像学资料，首次进行了X射线九分法与Pfirrmann评估法的相关性检验以及回归分析，结果表明：两组数据呈显著正相关，且符合直线回归，相关系数r_s=0.670 (P < 0.01)，回归系数b=1.543(P < 0.001)。通过试验，首次证明了X射线九分法对椎间盘退变的定量评估同样适用于腰椎，在临时缺少核磁共振资料情况下，可借助X射线快速初步评估颈腰椎间盘退变。虽然X射线九分法不及核磁共振评价直观、准确，但对于一部分无神经功能缺陷患者，九分法可免除一些精力和财力上的无端浪费^[37]。虽然九分法评估需要一定的计算量，但经过多次运用、熟练掌握方法后，目前评估者仅需大致观察腰椎平片关键特征即可快速推算出总评分，推算结果与测量结果的误差通常≤|1|，实际应用无需耗费过多精力，总体来说利大于弊。

同时九分法的提出，为融合术后邻近节段的退变程度推出了新的量化指标。通过术后快速复查X射线，连续动态观察邻近节段退变的发展趋势，为邻椎病的早期诊断、二级预防提供及时、可靠的证据支持，同时也可灵活应用于邻椎病相关的科研工作当中。需要补充说明的是：在评估融合术后邻近节段椎间高度缺失程度时，正常椎间高度值可通过测量目标节段邻近的无退变椎间隙获得。以L_4/5融合术后为例：欲评估L₅/S₁椎间盘退变，益选择无明显高度缺失的L_3/4椎间高度作为正常椎间高度值；而评估L_3/4退变，应选择L_2/3椎间高度进行测量，其结果作为正常椎间高度值。

研究存在以下几点不足：首先，椎间盘退变评估由2名主任医师独立双盲完成，可信度虽高，但仍缺乏组内、组间协议一致性检验，此有待于后续报道；其次，若要进一步明确九分法的精确度，还需将研究深化至病理层面，探究九分法评分与椎间盘病理学退变的相关性是否密切；最后，目前临床上应用较广泛的椎间盘退变评估方法大多仅从影像学角度制定，若要更加科学地指导治疗，一套整合影像学、病理以及临床表现的综合性评估系统亟待提出。然而本研究通过Spearman秩和检验，首次验证了X射线九分法与Pfirrmann评分法的显著正相关以及直线回归关系，进而证明了九分法可广泛应用于颈腰椎退变疾病的诊疗以及融合术后邻近节段的退变的诊断、预防和科研当中，研究价值重大而意义深远。

综上所述，X射线九分法科学有效，与Pfirrmann评估标准一致性好，不仅适用于颈椎，同样适用于腰椎间盘的退变评估。虽然目前核磁共振仍是脊柱椎间盘退变评估的“金标准”，但X射线九分法具有信息采集简单、快速、节支的优势，更适用于颈腰椎椎间盘退变性疾病的普遍筛查和快速判断。熟练掌握和灵活运用X射线九分法，为脊柱外科医师提供一种新的选择，以期在不同场景下更好地应对脊柱退变疾病，值得推广。

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