腰椎退變時椎體形態和骨密度的變化

脊柱的形態結構是脊柱生物力學的基礎。相關的研究表明,椎間盤的退變所導致的生物力學的改變明顯影響椎體的生物力學結構,而椎體的內部結構的變化對椎體的整個形態和內部結構都會有很重要的影響,目前國內外對椎間盤的退變對椎體變化影響的研究報道不多。1數據和方法1.1病例選擇選擇描述u2004/l對照組選擇2000年2月～2005年3月間我院收治首次發作的腰痛或者腿痛患者,且經腰椎X線檢查已排除腰椎畸形、骨質增生、骨質疏松等其他疾患,MRI檢查發現在其椎間盤部位T2加權像上呈現低信號的患者。對照組患者椎體的形態在數字X線成像下顯示為正常,L4椎體指數>1.10者。本組共計有患者31例,其中男性14例,女性17例,男∶女=1∶1.21,年齡19～52歲,平均38.26歲。退變組收集2000年2月～2005年3月止,在我院收治的術前X線及其腰椎MRI檢查發現L4/L5椎間盤退變的腰椎間盤突出癥和(或)腰椎管狹窄的患者,共94例。其中部分患者同時伴有L5/S1或L3/L4的椎間盤退變。退變組患者在數字X線成像下顯示椎體的形態異常,L4的椎體指數<1.10者。此組患者中男性43例,女性51例,男∶女=1∶1.19,年齡20～60歲,平均39.24歲。1.2有骨對比與mri信號改變椎體指數和椎體相對高度及其相對矢狀徑和對角距的測量所有患者均采用數字X線成像檢查。放大倍數為1∶0.75,將所有的X線檢查資料通過掃描儀等比輸入計算機,采用Adobe-Photoshop7.0軟件進行處理,分別測量X線側位片上L1、L4、L5椎體的前高、后高,上、下矢狀徑和對角距,如果椎體邊緣有骨贅形成則按照Evans等的方法將其排除在測量之外。椎體骨密度的測定采用雙能X線骨密度儀來檢測患者L4及L5椎體的骨密度。椎體指數的計算使用計算機按照以下公式計算椎體指數:椎體指數=(椎體上矢狀徑+后高+椎體下矢狀徑+前高)/(兩條對角距之和)椎體相對高度、相對矢狀徑和相對對角距的計算L4及L5椎體的前高、后高;上、下矢狀徑;相應的對角距與自身L1椎體相應的徑線的比值就是椎體相對的高度、相對的矢狀徑和相對的對角距。所有的測量數據均為兩次測量結果的平均值(間隔周期為1～2周,平均1.35周)退變的椎間盤相鄰椎體的骨髓MRI信號改變的觀察標準按照Modic標準,I型的信號改變:T1加權像上椎體骨髓信號減低而T2加權像上信號增高;II型信號改變:T1加權像上信號增高而T2加權像上信號不變或者增高。數據處理和統計學分析所有數據均采用SPSS11.0統計軟件進行分析,男女組別間采用t檢驗,兩組間的比較采用單因素方差分析及其q檢驗,率的比較采用卡方檢驗,P<0.05為差異有顯著性。2腰椎斷裂率2.①對照組L4及L5椎體指數在男女間比較差異無顯著性(P>0.05,見表1)。提示X線側位片上男、女L4及L5椎體的形態相似。②L4及L5椎體指數在對照組明顯大于退變組,之間比較有顯著性差異(P<0.05,見表2)③.L4及L5椎體相對前高、后高在對照組均較退變組高,而椎體的上下矢狀徑對照組較退變組減小,對角距差別不大;比較具有統計學上的差異顯著性(P<0.05,見表3)④椎體骨密度測定結果顯示兩組間有顯著性差異(P<0.05,見表4)。我們觀察,退變組94例患者退變的L4/L5椎間盤中有35個伴隨椎體骨髓的信號改變,均為II型信號改變,信號改變的區域主要在外周終板及其下方。3腰椎退變與腰椎骨密度椎間盤的退變不僅是纖維環和髓核的改變,許多的研究結果證實椎體的內部結構也發生了很大的改變。關于這種內部結構的改變是否影響椎體外部形態的相關研究很少。關于骨密度與椎間盤退變關系的研究是近年來剛剛興起的一個熱點內容。有作者認為骨質疏松形成的微型骨折使椎體變形,椎間盤退變及后關節肥大,內聚,應力不穩,三者共同導致脊柱的力學特性失常,加速脊柱退變。Weber等采用X線側位片上椎體的高度比(前高、中高與后高的比值及后高與相鄰椎體后高的比值)作為椎體形態描述的參數來描述椎體的形態。其缺點在于沒有能夠反映出椎體的矢狀徑和對角徑對椎體的形態的影響。有作者提出將椎體近似看做是一個矩形,以矩形指數來反映椎體的形態,矩形指數越小,則矩形越扁平,即椎體越扁平。矩形指數與上述高度比一樣,為比值星參數,不受X線放大率及其個體差異的影響,而且可以同時反映椎體高度和矢狀徑的變化對椎體形態的影響。但是其也是有缺陷的,它不能反映椎體對角徑對椎體形態的影響。對此,我們提出椎體指數,綜合考慮椎體的前高,后高,上下矢狀徑和椎體的對角徑對椎體的形態的綜合影響,可以更加全面地評價椎體的形態。本研究的結果顯示,L4/L5椎間盤退變發生時L4及L5椎體的椎體指數均較正常椎體指數有不同程度地減少。此結果顯示隨著椎間盤的退變,椎體的退變也難以避免。此時椎體的對角徑和椎體的上下矢狀徑增加明顯,而椎體的前后高減低,單純的矩形指數和椎體高度比有很大的誤差。我們提出的椎體指數從三維立體的角度來綜合考慮椎體的形態的改變,可以克服這方面的誤差。通過測定椎體的骨密度,退變組的骨密度值相對于對照組的骨密度值要低,兩者統計學上有顯著的差異性,提示椎間盤退變時可以同時伴發有椎體的退變。結合腰椎影像學檢查可以發現椎體的退變以椎體的骨質疏松為主要的表現,椎體的骨質疏松可以形成微型的骨折,從而使椎體變形,椎間盤退變及后關節肥大,內聚,應力不穩,三者共同導致脊柱的力學特性失常,加速脊柱退變。通過生物力學的研究發現,正常的椎間盤傳遞應力的部位主要位于終板的中央。當髓核的流體靜力學性質逐漸消失,應力開始逐步由終板中央向外周轉移,外周終板上的應力相對集中。這種應力作用機制的改變使得椎體的結構發生改變。Modic提出椎間盤退變時椎體的MRI信號可以分為I型和II型改變,其改變的基礎都是終板及其下方的松質骨的損傷和改建修復過程。本研究患者中94個椎間盤退變,其中35個椎間盤相鄰的椎體出現信號異常的改變,其主要位于外周終板及其下方區域。而在椎間盤退變時主要的應力作用也是集中在這個區域,這個結果進一步證實了椎間盤退變時外周終板及其下的松質骨的改建過程是確實存在的,且與椎間盤的退變程度相關。我們認為在椎間盤退變和椎體退變的共同作用下,作用于終板上的應力由終板中央向外周轉移,在此過程中,隆起的外周終板及其下方的松質骨結構在長期的應力下,發生了以吸收和改建為主要表現的改變過程。這個過程是椎體形態發生的始動因素。由于椎體的形態改變是一個三維立體的綜合的改變,單純從二維的角度去評價椎體的形態難免有失全面。對此,我們有針對性地改良了椎體矩形指數的計算方法,進一步考慮椎體的對角徑在椎體的長寬高對椎體形態的影響。以前對于椎間盤退變的認識是基于纖維環、髓核及其三關節復合體的繼發病理改變,其實椎體的改變也是椎間盤退變的一個重要的組成部分。椎體的改變尤其以椎體的形態和椎體的骨密度改變為主要的表現。4腰椎間孔狹窄臨床上腰腿疼痛患者發病的一個重要因素是伴隨椎體和椎間盤的退變,椎間隙高度的丟失,椎間孔的