Ⅰ型Modic改變的體積測量及其與腰椎退變性不穩關系的研究

羅科鋒等

[摘要] 目的 對腰椎MRI上的Ⅰ型Modic改變進行量化分析，分析其與腰椎退變性不穩的相關性。方法 回顧性分析我院2011年1～7月間有腰痛且伴Ⅰ型Modic改變但無椎體間不穩的30例患者，對其進行Modic改變的體積測量，按體積值大小分為兩組，以及有腰痛不伴Modic改變、椎體間不穩的30例患者列為對照組，隨訪6、12個月后再次評估各組腰椎不穩的發生率，分析Ⅰ型Modic改變與腰椎退變性不穩的關系。結果 隨訪6、12個月后Ⅰ型Modic改變組中發生腰椎不穩分別有7例和9例，其中體積較大組分別有4例和6例，體積較小組分別有3例和3例，無Ⅰ型Modic改變組中發生腰椎不穩分別有1例和2例。統計分析得出，Ⅰ型Modic改變患者的不穩發生率均高（P<0.05），但Ⅰ型Modic改變的體積值大小與不穩發生率高低無明顯相關性（P > 0.05）。結論 Ⅰ型Modic改變與腰椎退變性不穩之間具有相關性，但Ⅰ型Modic改變的體積大小尚不能用來預測腰椎退變性不穩的發生率高低。

[關鍵詞] Ⅰ型Modic改變；量化分析；腰椎退變性不穩

[中圖分類號] R681.53[文獻標識碼] B[文章編號] 1673-9701（2012）31-0031-03

Modic改變是1988年由Modic等首先對這一現象進行系統的描述，并對其進行分類、分型，同時研究其組織病理學變化[1，2]。目前對于Modic改變與腰椎退變性不穩的研究多是在定性的基礎上進行，即絕大多數研究先對Modic改變進行分型，然后評價各型Modic改變與腰椎退變性不穩的關系。先對Modic改變進行量化，然后研究量化后的Modic改變與腰椎退變性不穩的關系的研究相對較少。通過縱向研究，一般認為Ⅰ型Modic改變處于早期活躍相對不穩定的狀態，而Ⅱ或Ⅲ型Modic改變意味著退變后期相對穩定的狀態[3]，因此筆者通過Mimics軟件回顧性分析30例Ⅰ型Modic患者的定量測定，來探討其與腰椎退變性不穩之間的相關性，現總結如下。

1資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析我院2011年1～7月間，因下腰痛伴或不伴坐骨神經痛，于我院行腰椎核磁共振檢查（MRI）發現有椎間盤退變伴Ⅰ型Modic改變但不伴腰椎退變性不穩的患者30例為A組；有椎間盤退變，無Modic改變且無腰椎退變性不穩的患者30例為B組；對首診時Ⅰ型Modic改變的體積值結果按中位數分組，≥中位數患者15例為C組，<中位數患者15例為D組。排除結核、腫瘤、感染、外傷、先天畸形以及強直性脊柱炎等明確病理改變的疾病，平均年齡（46.03±8.63）歲（30～65歲），其中男22例，女38例。A、B、C、D各組間性別、年齡及職業等因素差異無統計學意義（P > 0.05），具有可比性。

1.2腰椎MRI檢查

腰椎MRI掃描采用美國GE公司提供的Signa Excite型1.5 T核磁共振掃描儀，腰椎表面線圈，行腰椎矢狀面 T1WI、T2WI掃描以及橫斷面T2WI掃描。相應參數如下：T1WI采用TR/TE=380/16 ms掃描，T2WI采用TR/TE=3100/120 ms掃描，層厚3 mm，矩陣256×192。

1.3腰椎X線檢查

腰椎X線檢查采用美國GE公司提供的Advantx RFX90型X光機，正位70 kV/側位80 kV，500 mA，運用自動曝光控制系統。

1.4數據處理

將A組患者腰椎MRI資料以DICOM格式導入計算機后，利用Mimics 10.01軟件完成腰椎Modic改變的體積測定。

將60例患者首診及隨訪6、12個月后的腰椎動力位片資料在醫院的Pacs View 4.2系統工作站直接進行椎體間位移距離的測量，保存數據。

1.5Ⅰ型Modic改變的診斷標準

Ⅰ型表現為T1加權像低信號，T2加權像高信號[1]。

1.6 腰椎不穩的診斷標準

本研究中診斷腰椎退變性不穩時采用測量矢狀面椎間位移﹥3 mm。

1.7 Ⅰ型Modic改變的體積測量

分別由兩位醫師將DICOM格式的腰椎MRI數據導入Mimics軟件，通過閾值分析，選定Modic改變區的原始蒙罩，利用區域增長技術，及蒙罩編輯功能選取Modic改變區域，提取Modic改變區域并計算Modic改變區域的體積。

1.8統計學方法

采用SAS 9.1.3分析軟件包進行數據統計學分析，體積測量的一致性采用Wilcoxon符號秩檢驗；A、B組率的比較采用χ2檢驗方法評價，C、D組率的比較采用χ2檢驗確切概率方法評價，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 體積測量的一致性評估

采用Wilcoxon符號秩檢驗評價Modic體積，測量得符號秩S=-77.5，差異無統計學意義（P > 0.05），即認為兩位醫師測量Ⅰ型Modic改變的體積一致性較好。

2.2各組不穩發生率比較（表1）

2.3 進行A、B、C、D組數據統計學分析

隨訪6個月后采用χ2檢驗分析A組與B組的不穩發生率的差異，χ2=5.19，差異有統計學意義，P < 0.05；隨訪12個月后，得χ2=5.45，差異有統計學意義（P < 0.05）。即Ⅰ型Modic改變與腰椎退變性不穩之間具有相關性，有Ⅰ型Modic改變患者的不穩發生率較無Modic改變患者要高。

隨訪6個月后采用χ2檢驗確切概率法分析C組與D組的不穩發生率的差異，得P > 0.05，差異無統計學意義；隨訪12個月后，得P > 0.05，差異無統計學意義。即Ⅰ型Modic改變的體積大小與腰椎退變性不穩的發生率之間無明顯相關性，尚不能用來作為腰椎退變性不穩發生的預測性指標。

3討論

功能位屈伸X線是診斷椎間不穩定的最常用影像學方法，然而其仍存在一定的缺陷。如當X線片質量不佳時，< 5 mm的移位會被不少測量者高估。還有一些學者認為在腰椎退變性不穩患者中，拍攝屈伸X線片時臥位比站立位顯示的椎體間活動更小。然而亦有學者推薦在臥位時拍攝X線片，認為站立位時可能誘發或加重疼痛癥狀，導致脊柱僵硬或異常的肌肉活動，從而限制了椎體間的活動度，導致真正的椎體間位移或成角被低估[4，5]。此外，腰椎動力位X線所測量的是二維空間上的不穩，但實際脊柱為三維立體結構，采用二維的測量方法來評估三維結構的穩定性，存在一定的缺陷。因此希望有一個無創和常規應用的參考標準來定義椎體間的不穩，而且其重復性要好，受影像學片質量及患者體位影響小，同時又能考慮到三維不穩的方法來進一步測量、評估腰椎退變性不穩。

腰椎退變性不穩的定義及影像學診斷標準一直存在爭議。1944年Knuttson最早描述了運用過伸過屈側位X線片診斷腰椎節段性不穩，同時測量X線片上相應節段椎體的矢狀面移位和旋轉，這種方法也是目前臨床上較常用的方法。之后Kowalski等[6]提出腰椎退變性不穩定義為不能維持正常的腰椎解剖結構的對合關系，為一種失平衡狀態。亦有學者提出了“臨床不穩定”概念：即在一般的生理負荷下，使椎間關節變形和受累節段運動的異常，并出現相應的臨床癥狀[7，8]。雖然不同學者對腰椎退變性不穩提出了不同的定義，但其共同特點是在生理負荷下腰椎失去控制異常活動的能力，從而引起相應的臨床表現。由于腰椎退變性不穩的臨床表現缺乏特異性，因此影像學對于診斷腰椎退變性不穩至關重要。不同的學者選擇不同的診斷標準，近年來大家較多采用的腰椎退變性不穩的影像學診斷標準為：矢狀面椎間位移﹥3 mm，或椎體間成交角﹥10°。本研究中診斷腰椎退變性不穩時采用測量矢狀面椎間位移﹥3 mm方法，主要是考慮到正常人動態椎間角度變化平均7.7°且最大可達27°[9]。例如從小得到訓練的體操運動員，其在站立位、中立位時的椎體終板間角度與其在極度過伸及/或過曲位時的椎體終板間角度變化異常顯著，但卻沒有存在不穩及相關的臨床癥狀，因此我們也認為椎體間的前后移位比椎體間成角與腰椎退變性不穩的相關性更大。

目前對于Modic改變定量測量方法改進的研究比較少。絕大多數研究只是對Modic改變進行簡單的肉眼定性，或采用肉眼估計Modic改變面積比的等級分類法來評價Modic改變的嚴重程度。Weishaupt等[10]根據脊柱MRI正中矢狀位上，終板信號改變所累及椎體的高度，將Modic改變分為4度，正常：T1、T2加權像上均沒有終板信號的改變；輕度：終板信號的改變達到或小于椎體高度的25%；中度：終板信號的改變介于椎體高度的25%～50%；重度：終板信號的改變范圍超過椎體高度的50%以上。此種方法較為粗略，因為Modic改變在不同矢狀位層面的信號高度存在差異，如何選擇矢狀位中的哪一層作為分度標準存在困難。Wang等[11]利用圖像分析軟件將其中一份T1及T2正中矢狀面像，分割腰椎椎體，同時完成定量測量。在另一份T1及T2正中矢狀面像上，Modic改變的區域被劃分出來，根據同樣的方法對分割區域修整，根據Modic改變累及區域與相應的整個椎體的一系列比例，以此來對Modic改變進行量化。此種測量方法相對準確，但測量過程較復雜。本實驗采用相對簡單準確的定量方法，使用Mimics軟件來測量Ⅰ型Modic改變的范圍大小，有助于研究Ⅰ型Modic改變的病因、病理機制以及和臨床癥狀之間的聯系。Ⅰ型Modic改變反映的是炎癥、出血、水腫，因此我們推測，Ⅰ型Modic改變的體積越大可能表示出血、水腫更為嚴重及更多的相關炎癥介質侵入，椎體間更加趨向于不穩定狀態，但本研究中尚未得出Ⅰ型Modic改變的體積與不穩發生率之間存在正相關可能與樣本量太小以及隨訪時間還不夠長等因素有關。此外，當女性患者有金屬節育環時，由于金屬物質特有的偽影干擾，在腰4/5及腰5/骶1節段，尤其是腰5/骶1節段的Modic改變體積測量會出現相對較大的誤差；當患者出現多節段Modic改變伴不穩時，依然缺乏有效的綜合評估辦法。

測量Ⅰ型Modic改變的體積可以從整體上評價Ⅰ型Modic改變的范圍及嚴重程度，對椎體終板炎癥反應的嚴重程度有一定的參考價值，相對于已有的通過肉眼估計具有較高的準確性。盡管定性分類較為簡單，在某些情況下較為實用，但定量測量的連續性特征可以增加測量的準確性及降低誤差，其對于病因學研究及Modic改變所導致的作用的研究至關重要。我們認為在縱向研究中，Modic改變的定量研究會比定性研究更為準確、敏感。

[參考文獻]

[1]Modic MT，Steinberg PM，Ross JS， et al. Degenerative disk disease：assessment of changes in vertebral body marrow with MR imaging[J]. Radiology，1988，166（1）：193-199.

[2]Modic MT，Masaryk TJ，Ross JS，et al. Imaging of degenerative disk disease[J]. Radiology，1988，168（1）：177-186.

[3]Vital JM，Gille O，Pointillart V，et al. Course of Modic 1 six months after lumbar posterior osteosteosynthesis[J]. Spine，2003，28（7）：715-720.

[4]Mc Gill SM，Karpowicz A，et al. Exercises for spine stabilization： motion/motor patterns，stability progressions，and clinical technique[J]. Arch Phys Med Rehabil，2009，90（1）：118-126.

[5]Rahme R，Moussa R. The Modic vertebral endplate and marrow changes pathologic signific-ance and relation to low back pain and segmental instability of the lumbar spine[J]. AJNR，2008，29（5）：838-842.

[6]Kowalski RJ，Ferrara LA，Benzel EC，et al. Biomechanics of the spine[J].Neurosurgery Quarterly，2005，15（1）：42-59.

[7]Ohmori K. Clinical application of a novel assessment for lumbosacral stability[J]. Neurosurg Spine，2010，13（2）：276-282.

[8]Hasegawa K， Kitahara K， Hara T，et al. Evaluation of lumbar segmental instability in degenerative diseases by using a new intraoperative measurement system[J]. Neurosurg Spine，2008，8（3）：255-262.

[9]Iguchi T，Kanemura A，Kasahara K，et al. Lumbar instability and clinical symptoms which is the more critical factor for symptoms sagittal translation or segment angulation[J]. Spinal Disord Tech，2004，17（4）：284-290.

[10]Weishaupt D，Zanetti M，Hodler J，et al. Painful lumbar disk derangement：relevance of endplate abnormalities at MR imaging[J]. Radiology，2001，218（2）：420-427.

[11]Wang Y，Videman T，Niemelainen R，et al. Quantitative measures of modic changes in lumbar spine magnetic resonance imaging：intra-and inter-rater reliability[J]. Spine，2011，36（15）：1236-1243.

（收稿日期：2012-08-02）