腰椎間盤突出與腰椎小關節不對稱及退變的關系研究

唐 銳，敖瑩盈，楊雨蒙，張瑞珂,郭 亮，李曉蘭△

(1.重慶醫科大學附屬大學城醫院放射科，重慶 401331；2.重慶醫科大學附屬大學城醫院骨科，重慶 401331；3.重慶醫科大學附屬第一醫院放射科，重慶 400016)

腰椎小關節是由腰椎中上一椎體的下關節突與下一椎體的上關節突所構成，也稱為關節突關節[1]，左右兩側腰椎小關節和前方的椎間盤共同構成三關節復合體，是脊柱穩定和活動的功能單位。腰椎間盤突出(LDH)是臨床引起腰腿痛的最主要原因，而腰椎小關節退變導致的腰椎小關節骨性關節炎(LFJOA)源性腰痛也占整個腰痛患者的15%～45%[2]。

許多現有研究認為，LDH是椎間盤退變的放射學表現或病理后果[3]，而最近證據表明，LDH在臨床和放射學上可能與椎間盤退變不同[4]。雖然腰椎間盤退變與LFJOA之間的關系已經得到了很好的證實，但對LDH和LFJOA之間的關系卻研究甚少。同時，臨床上對于腰椎小關節不對稱和LDH的關系仍存在爭議。本研究即用磁共振成像(MRI)對LDH和腰椎小關節不對稱及退變之間的相關性進行評估。

1 資料與方法

1.1研究對象 選取2017年6月1日至2021年2月28日在重慶醫科大學附屬第一醫院行腰椎MRI平掃的309例患者，其中男142例，女167例，年齡20～70歲，平均(46.47±12.89)歲。納入標準:(1)明確診斷為LDH的患者，即具有LDH相應的病史、癥狀、體征及影像學表現，且影像學與神經定位相符;(2)既往無腰椎手術史的患者;(3)臨床資料完整的患者。排除標準:(1)腰椎滑脫患者;(2)Cobb角大于10°的腰椎側彎畸形患者；(3)合并有脊柱腫瘤、脊柱感染性病變、強直性脊柱炎和其他系統性疾病患者;(4)急性暴力損傷導致LDH患者。

1.2掃描方法 使用德國西門子公司MAGNETOM Avanto和美國GE公司SIGNA這兩臺固定的1.5 T磁共振掃描儀。所有患者均接受仰臥位“L”型脊柱常規MRI檢查。行常規矢狀位T1WI、T2WI及橫軸位T2WI掃描。采用矢狀位T2加權快速自旋回波脈沖序列作為定位器，采用4層4 mm厚的切片，在L2～3至 L5～S1平行椎間盤水平采集軸向T2加權快速自旋回波脈沖序列(重復時間為2 000～6 000 ms；回波時間為80～130 ms；層厚為4 m；間隙為0～0.5 mm)。

1.3MRI圖像分析

1.3.1腰椎間盤突出位置和程度評判 在橫軸位T2WI圖像上根據密歇根州立大學(MSU)分型[5](圖1)評估L3～4、L4～5、L5～S1腰椎間盤突出節段相應LDH的位置和程度。在這一分類中，LDH的程度表示為1～3級，LDH的位置表示為A、AB、B、C，大致對應于“中央、旁中央、外側和遠外側”，這種分組方法基于一條橫跨腰椎管的小關節內線，即兩側關節突關節間隙連線，1級指椎間盤突出距離小于椎體后緣到小關節內線距離的50%，2級指椎間盤突出超過該距離的50%，而3級指LDH延伸到超出小關節內線。沿小關節內線做3個點，將其分成4等份。然后，通過這些點繪制3條垂直線，并創建4個象限。“A”代表左右中心象限，“B”代表左右側方象限，“C”代表側方象限以外的區域，“AB”表示最遠的突出在左右兩側垂直線上，且在A、B象限交界處。2名有10年以上肌骨影像學診斷經驗的醫生在MRI橫軸位圖像上獨立評估LDH的位置和程度，有分歧時共同商議決定。

a.椎間盤突出程度；b.椎間盤突出位置。

1.3.2腰椎小關節退變評判 采用WEISHAUPT等[6]總結的分級標準分別對右側和左側腰椎小關節退變程度進行分級(圖2)。分級大于或等于2級被認為是實質性的FJOA。由以上2名相同的醫生在MRI橫軸位圖像上分別對左、右兩側腰椎小關節退變程度進行分級，有分歧時共同商議決定。

LDH分類：MSU-2(程度)和左側MSU-B(位置)；左側FJOA：2級(G2)，右側FJOA：1級(G1)。

1.3.3腰椎小關節角度測量 用NOREN等[7]描述的方法，在腰椎間盤的軸位MRI圖像上，測量兩側椎小關節相對于矢狀面的角度。椎小關節角定義為棘突底部的參考線與連接上關節突前內側緣與后側緣的連線間的夾角。取左、右兩側椎小關節角的絕對差值為最終值，按照VANHARANTA 等[8]對小關節不對稱的分類，左、右小關節角差值大于7°定義為小關節不對稱。由2名醫生各自測量左、右兩側椎小關節角度，測量結果取平均值。

1.4統計學處理 使用SPSS26.0軟件進行統計學分析。計數資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗；采用有序多分類logistic回歸分析影響FJOA嚴重程度的因素，分別對左、右兩側腰椎小關節進行數據分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1LDH患者FJOA的分布 腰椎間盤突出節段FJOA(椎小關節退變分級大于或等于 2)的患病率為55.3%(342/618)。FJOA的患病率在MSU-1、MSU-2和MSU-3 LDH段分別為55.1%(141/256)、56.2%(191/340)和45.5%(10/22)，在MSU-A、MSU-AB、MSU-B和MSU-C LDH段分別為42.1%(112/266)、61.8%(68/110)、63.8%(120/188)和77.8%(42/54)。見表1。

表1 LDH患者FJOA的分布

2.2腰椎間盤突出程度與年齡及性別的關系 腰椎間盤突出程度分級在年齡上差異無統計學意義(χ2=0.76,P=0.38)，見表2。在L4～5、L5～S1節段腰椎間盤突出程度與性別之間具有相關性(P<0.05)；其中女性組L4～5、L5～S1節段LDH程度MSU-1級的占比要明顯高于男性組，男性組L4～5節段LDH程度MSU-2級的占比要明顯高于女性組，男性組L5～S1節段LDH程度MSU-3級的占比要明顯高于女性組，差異均有統計學意義(P<0.05)。然而，男性組和女性組L3～4節段LDH程度比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表2 椎間盤突出程度與年齡之間的關系[ n(%)]

表3 腰椎間盤突出程度與性別的關系[ n(%)]

2.3LDH位置與小關節不對稱的關系 L4～5、L5～S1節段LDH位置與腰椎小關節對稱具有相關性(P<0.05)，小關節對稱組L4～5、L5～S1節段LDH位置MSU-A的占比要明顯高于小關節不對稱組，小關節不對稱組L4～5、L5～S1節段LDH位置MSU- C的占比要明顯高于小關節對稱組，差異均有統計學意義(P<0.05)。然而，小關節對稱組和不對稱組L3～4節段LDH位置各型比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 LDH突出位置與椎小關節不對稱的關系[ n(%)]

2.4影響FJOA嚴重程度的多因素分析 年齡與左、右兩側FJOA的嚴重程度相關(P<0.05)，而性別、節段、小關節角度差和LDH程度與雙側FJOA的嚴重程度無相關性(P>0.05)。與其他型比較，MSU-B型和MSU-C型LDH患者患側FJOA較嚴重率較大，差異均有統計學意義(P<0.05)。而LDH在其他位置與FJOA的嚴重程度無關(P>0.05)。見表5。

表5 各項潛在因素與FJOA嚴重程度的相關性

3 討 論

全世界有6.0%～15.7%的人口伴有慢性腰痛，嚴重影響患者生活及加重經濟負擔[9]，因此許多學者都對腰痛進行了研究，但既往對于腰痛的研究重點大多數關注于腰椎間盤退變，對于LDH和腰椎小關節間的關系卻研究甚少。椎間盤和后方成對椎小關節構成一個脊柱活動功能單位，表明它們之間的密切關系。

劉湘等[10]在腰椎側位 X 線上測量腰椎曲度的不同衡量指標，發現隨著LDH嚴重程度的逐漸加重，腰椎曲度的各測量值逐漸變小，李嘉欣等[11]在仰臥位的 MRI上測量腰椎曲度指標，發現LDH患者中男性的腰椎曲度較女性明顯偏小。本研究結果顯示，女性患者L4～5、L5～S1節段LDH程度明顯低于男性患者，其原因可能為LDH患者中男性腰椎曲線較女性平直，而腰椎間盤在人體直立位置時所受的合力可分為平行于椎間盤的應力和垂直于椎間盤的應力，男性患者較小的腰椎曲度使之垂直于椎間盤的應力增大，腰椎間盤負荷增加，容易造成更嚴重的LDH程度。此外，推測男性從事的體力活動較多，使椎間盤的積累性損傷更嚴重，使得男性更易患LDH，突出的程度更重。而在L3～4節段兩組比較差異無統計學意義(P>0.05)，可能與腰椎活動節段主要為L4～S1節段有關。

本研究結果顯示,腰椎小關節不對稱最常發生在L5～S1段，其次為L4～5段，這和文獻[12]報道一致。腰椎小關節不對稱可以導致腰椎間盤的纖維環受力不均，大多數研究認為小關節的不對稱是與LDH相關的因素，但部分學者認為LDH與小關節是否對稱沒有明顯聯系[13-14]。盧定友等[15]研究表明，腰椎小關節形態方向的差異對腰椎間盤髓核的運動有重要的生物力學影響，從而導致LDH的位置差異。段文等[16]認為，關節突關節的不對稱會導致不對稱的軸向旋轉，使椎間盤承受額外的扭轉載荷，進而導致椎間盤損傷和退變。PARK等[17]的一項研究結論表明，不同類型LDH患者腰椎間盤受外力作用，雙側椎小關節不對稱的程度越大，椎間盤退變程度越大，優先導致椎管外纖維環撕裂，從而導致遠外側LDH而不是后外側LDH。本研究結果顯示，在L4～5、L5～S1節段，LDH患者中小關節對稱組LDH位置MSU-A的占比要明顯高于小關節不對稱組，小關節不對稱組LDH位置MSU-C的占比要明顯高于小關節對稱組，在L3～4節段椎小關節對稱與不對稱組與LDH位置之間并未發現顯著性差異，可能與腰椎活動節段主要為L4～S1段有關。根據生物力學原理，椎小關節提供后部機械支撐，在屈曲和伸展時穩定運動節段，保護椎間盤不受過度扭轉。在椎小關節對稱腰椎中，同一水平的2個小關節可能承受平行的載荷。而同一水平上的小關節不對稱會導致椎間盤的纖維環受力不均，以及該節段椎間盤更多的扭轉，加劇了纖維環一側的負荷并導致損傷，引起椎間盤內髓核更容易向纖維環勞損或破裂一側突出。

既往關于FJOA的研究似乎忽略了同一椎體水平左右FJOA在嚴重程度上的差異。例如，在評價一個運動節段中的不對稱FJOA時，一些研究人員使用較嚴重的等級作為該節段FJOA的代表性程度[18-19]，然而，不對稱的FJOA是一種不應忽視的常見影像學表現[20]。因此，為了對FJOA進行更準確的評價，作者分別對兩側椎小關節的退變等級進行評估。本研究結果發現，LDH的位置與FJOA的嚴重程度有關，LDH位置為MSU-B型和MSU-C型的患者在突出側有更嚴重的FJOA概率更大。有2種可能的假設來解釋這一點。首先，MSU-B型和MSU-C型腰椎間盤突出物比其他位置的腰椎間盤突出物更靠近同側椎小關節，這可能有利于椎間盤碎片對鄰近椎小關節的刺激。正如IGARASHI等[21]研究表明，椎小關節組織產生的炎癥因子可能通過腹側小關節囊外側滲入椎管內間隙。因此，有理由推測突出椎間盤釋放的炎性因子和化學物質可能滲入同側椎小關節組織，并可能影響FJOA的嚴重程度。此外，在MSU-A型和MSU-AB型病例中，后縱韌帶的存在可能有助于阻礙椎間盤源性刺激物的擴散。其次，從生物力學的角度來看，與MSU-A型和MSU-AB型相比，MSU-B型和MSU-C型更有可能導致雙側椎間盤間隙變窄的不對稱性，這可能會增加狹窄側椎小關節的應力，促進同側椎小關節的退變[22]。此外，性別、節段和小關節角度差與FJOA的嚴重程度無關，這與先前的研究一致[23]。本研究發現，LDH程度和FJOA的嚴重程度無關，作者推測這和目前LDH日益年輕化的趨勢有關，部分患者沒有長期的勞動及創傷史作為誘因。一項研究發現，與生理負荷和動態負荷相比，靜態超負荷會增加椎間盤后突的風險[24]，這可能是久坐不動的年輕人腰痛和LDH患病率增加的原因。

本研究的局限性：(1)該研究缺乏對照組，不能確定有LDH的患者是否比無LDH的患者更有可能患FJOA。(2)未評估受試者的社會人口狀況(體育活動和醫療信息)、職業信息(久坐不動、搬運重物)和體重指數對LDH和腰椎小關節退變的綜合影響。

綜上所述，腰椎小關節是否對稱對椎間盤的運動有重要的生物力學影響，導致椎間盤突出位置的差異，而LDH的位置(MSU-B型和MSU-C型)也會加重同側腰椎小關節的退變程度。因此，臨床醫生應當重視LDH與腰椎小關節的相互作用，在治療MSU-B型和MSU-C型LDH時，醫生需要更加注意突出側的FJOA，手術切除突出的椎間盤時注意糾正腰椎小關節的非對稱性，減少LDH術后復發，提高患者臨床預后。