大骨節病對下頸椎椎間隙高度及形態的影響

吳學元，易智，馬宏偉，凌鳴，靳占奎，孫正明

(1.陜西省人民醫院骨科，陜西 西安 710068；2.寧縣第二人民醫院骨一科，甘肅 慶陽 745201)

大骨節病(Kashin-Beck disease，KBD)是一種致殘率很高的慢性、地方性骨關節病，病變主要侵犯處于骨發育階段兒童及青少年骺軟骨、骺板軟骨和關節軟骨，導致原發性變性、壞死，以及繼發性退行性骨關節病[1-2]。隨著年齡增大、病程延長，KBD患者關節炎反復加重，臨床表現為多關節、對稱性關節疼痛、粗大、活動受限，重者伴有肌萎縮、短指(趾)及關節畸形、步履蹣跚，運動障礙、身材矮小，患者的運動能力受到限制并嚴重影響其生活質量[3]。在對KBD患者臨床檢查過程中，筆者發現部分患者存在頸部疼痛、頭暈、上肢麻木、感覺減退，甚至出現了四肢肌力下降、肌張力增高、行走不穩等典型的脊髓受壓或神經刺激癥狀。2017年筆者報道了1例KBD患者伴有寰樞關節脫位并有脊髓受壓及神經刺激癥狀[4]。除了引起寰樞椎脫位外，KBD是否對下頸椎椎間盤退變有一定影響？頸椎間盤的高度對于維持頸椎完成屈伸、側屈、旋轉等功能起著重要的作用。隨著年齡的增長，椎間盤髓核含水量下降、體積萎縮，導致椎間隙高度丟失，出現頸椎退變[5-6]。X線片檢查簡單易行、價格便宜，可直觀觀察頸椎椎間隙的影像學形態并對其高度進行測量[7]。從2019年8月至2019年12月，筆者對募集至甘肅寧縣第二人民醫院的92例KBD患者及98例非KBD人群行下頸椎X線檢查，測量椎間隙高度并觀察椎間隙影像學形態，以明確大骨節病對下頸椎椎間盤退變的影響，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標準 選擇甘肅寧縣KBD病區的KBD患者作為KBD組，同時選擇長期生活在該病區非KBD的人群作為對照組。

KBD組納入標準：(1)參考中華人民共和國衛生部發布的《大骨節病臨床診斷標準(WS/T207-2010)》[2]結合患者癥狀、體征、右手X線片、病區居住史等資料進行大骨節病的診斷；(2)告知實驗情況、同意參與本實驗者作為研究對象，并獲得陜西省人民醫院醫學倫理委員會批準；(3)年齡：40～70歲；(4)側位X線片上能清楚顯示C2～7及椎間隙者。排除標準：(1)有類風濕性關節炎、克汀病以及家族性矮小體型、原發性侏儒、干骺端骨發育障礙、軟骨發育不全、假性骨骺發育不良、多發性骨骺發育不良等無智力或性發育障礙的矮小體型疾病；(2)既往有頸椎手術及外傷史者；(3)存在先天性頸椎畸形、腫瘤、結核等導致椎體破壞病變者。有頸椎神經、肌肉炎性疾病史者；(4)側位X線片上椎間隙顯影不清者。

對照組納入標準：(1)年齡：40～70歲；(2)無頸椎先天性畸形、椎體增生明顯、后縱韌帶明顯鈣化、頸椎曲度明顯異常者；(3)X線影像照射標準且圖像顯示清晰。排除標準：同KBD組排除標準。

1.2 一般資料 從2019年8月至2019年12月，將KBD病區兩組人群募集至甘肅省寧縣第二人民醫院。本研究共收集中老年KBD患者92例，其中男38例，女54例；年齡47～70歲，平均(58.89±7.67)歲。對照組人數98例，其中男42例，女56例；年齡49～69歲，平均(58.35±7.38)歲。比較兩組不同性別研究對象的年齡、身高、體重、身體質量指數(body mass index，BMI)。結果KBD組及對照組男、女性的年齡、BMI差異均無統計學意義(P>0.05)。KBD組患者女性身材矮小，身高、體重均較同組男性小，差異有統計學意義(P<0.05)，KBD組及對照組男、女性的身高、體重比較差異有統計學意義(P<0.05，見表1)。

表1 大骨節病組一般資料比較

1.3 儀器與影像采集方法 每位受檢者行頸椎側位X線片檢查時，雙肩下垂，聽鼻線平行于水平面，左側身體靠近X線膠片，光束聚焦C4椎體水平，采用Philips digital diagnost VR型X線數字診斷機(digital radiography，DR)，X線源距離片夾150 cm，曝光強度為85 kV、20 mA，獲得標準側位攝片。

1.4 指標選取及測量方法 將受檢查者拍攝的影像學數據以DICOM格式存儲，輸入計算機后，由2名脊柱外科主治及以上職稱醫師通過RadiAnt DICOM Viewer軟件測量相關指標。

1.4.1 椎間隙高度測量方法 頸椎中立位側位X線片上分別測量C2～7椎間盤高度。由于在影像資料上測量頸椎間盤參數面臨著圖像精度、圖像失真等新的問題，故對椎間盤相關參數的測量充分借鑒了Kolstad等[8]及Choi等[9]提出的方法，定義椎間盤的前緣高度、中間高度、后緣高度。

如圖1所示，確定椎間隙上位椎體前下頂點(A’)、后下頂點(A)及下位椎體前上頂點(B’)、后上頂點(B)；確定AB連線的中點O及A’B’連線中點O’，過O及O’的連線為椎間隙中線，即二等分線(C線)。a、b分別為上位椎體下緣及下位椎體上緣中點；椎間隙前緣高度為A’至C線的垂直距離+B’至C線的垂直距離；椎間隙中間高度為a至C線的垂直距離+b至C線的垂直距離；椎間隙后緣高度為A至C線的垂直距離+B至C線的垂直距離。

圖1 椎間隙高度X線片測量方法示意圖

1.4.2 形態表現 觀察椎間隙及椎體終板的形態，并進行分類。

2 結 果

2.1 下頸椎椎間盤高度測量 KBD組及對照組所測量的C2～7椎間盤前緣、中間、后緣高度值見表2。統計分析結果顯示，KBD組及對照組男、女C2～7椎間隙中間高度最高，均高于前緣和后緣，差異均有統計學意義(P<0.05)；椎間隙前緣高于后緣，差異均有統計學意義(P<0.05)。KBD組男、女C4～7椎間隙中間高度均低于C2～4，差異有統計學意義(P<0.05)。

表2 兩組不同性別各頸椎椎間隙前、中、后高度比較

KBD組男性患者C2～7椎間隙中間高度均大于女性患者；男、女患者C2～4椎間隙中間高度相比，差異有統計學意義(P<0.05)，而兩性別C4～7椎間隙中間高度相比，差異無統計學意義(P>0.05)。

對照組男、女兩組C2～7椎間隙中間高度最高，均高于前緣和后緣，差異均有統計學意義(P<0.05)；椎間隙前緣高于后緣，差異均有統計學意義(P<0.05)。對照組男、女C4～7椎間隙中間高度均低于C2～4，差異有統計學意義(P<0.05)。對照組中男性患者C2～7椎間隙中間高度均大于女性患者，差異無統計學意義(P>0.05)。KBD組男、女性C2～4椎間隙中間高度較對照組低，但差異無統計學意義(P>0.05)，C4～7椎間隙中間高度較對照組低，差異均有統計學意義(P<0.05)。

2.2 下頸椎間隙影像學表現 大骨節病患者下頸椎間隙X線表現多樣，分為正常型27例(29.35%)，表現為各節段椎間隙均勻，無明顯增寬或變窄，椎體前、后緣無明顯骨贅形成，無明顯退行性表現(見圖2)。椎間隙增寬型11例(11.96%)，表現為椎間高度增寬，而椎體高度減小，椎體前、后伴或不伴有骨贅形成，伴有終板硬化、不平整(見圖3)。椎間隙狹窄型42例(45.65%)，表現椎體邊緣骨質增生，椎間隙狹窄、椎間高度降低，頸椎終板硬化改變、不平整，為椎間盤退行性改變(見圖4)。椎間隙橢圓型12例(13.04%)，表現為椎體終板上下面凹陷、凹凸不平、硬化，椎間盤呈橄欖球狀，周邊窄、中央高(見圖5)。而對照組僅分為間隙正常型53例及間隙狹窄型45例。

圖2 KBD頸椎間隙正常型，C2～7間隙高度平均6.68 mm 圖3 KBD頸椎間隙增寬型，C2～7間隙高度平均8.04 mm 圖4 KBD頸椎間隙變窄型，頸椎反曲，C2～7間隙高度平均4.27 mm 圖5 KBD間隙橢圓型伴有寰樞椎脫位，椎間盤周邊窄、中央高橄欖球狀，C2～7間隙高度平均6.13 mm

3 討 論

3.1 KBD患者下頸椎椎間隙高度測量的意義 目前，國內外大部分學者及機構主要針對KBD患者四肢及關節進行臨床和基礎研究，而尚無關于KBD患者脊柱(包括頸椎)影像學的臨床報道。KBD主要侵犯處于骨發育階段兒童骺軟骨、骺板軟骨和關節軟骨，導致原發性變性、壞死及繼發性骨關節炎的退行性改變[1]。自20世紀90年代，針對大骨節病的防控采取了一系列有效措施，新發KBD的病例逐漸減少，兒童或青少年患者罕見，目前現存的KBD患者為中老年，患者體重輕、身材矮小，是否對頸椎椎間盤的高度及退變有一定影響？另外，筆者在對KBD患者臨床檢查過程中，發現部分患者存在頸項部疼痛及雙上肢神經刺激的癥狀和體征。對于存在神經或脊髓受壓擬行髓核切除植骨融合或人工椎間盤置換術的患者，有必要建立KBD患者頸椎間盤相關參數數據庫，為應用或設計適合KBD患者的頸椎解剖特征的椎間融合器或人工頸椎間盤提供參數依據。

3.2 KBD患者頸椎間隙高度測量結果分析 對于同一間隙不同部位的比較，本研究結果顯示不同性別KBD及對照組頸椎間隙中間高度>前緣高度>后緣高度，形態為中間厚、邊緣窄的結構，此結果與既往研究一致[5，10]。姜錦鵬等[11]通過測量219例正常成人頸椎MRI數據，結果顯示C4～7椎間盤間隙平均前緣高度為(4.27±0.73)mm，中間高度為(5.63±0.83)mm，后緣高度為(3.24±0.59)mm。胡柳等[5]對同一個體不同年齡段之間的頸椎間隙比較，發現成人在40歲以后頸椎間隙高度開始隨年齡增長而下降，C5～6椎間隙中點及C4～7椎間隙后緣間隙丟失最明顯。中立位椎間隙前緣高度大于后緣高度，這是頸椎生理性前凸的解剖學基礎[12]。

對于不同節段中間部位的比較，王順民等[13]依據MRI椎間盤信號改變和退變程度，通過測量96例頸椎病患者頸椎X線片椎間盤高度，發現頸椎間盤退變過程中椎間盤高度存在解剖高度、自然高度(退變高度)和病理高度3種狀態。C2～7椎間盤解剖高度組、自然高度組和病理高度組平均高度值分別為(7.7±1.2)mm、(7.1±0.9)mm和(5.9±1.0)mm，三組差異有統計學意義(P<0.01)。C2～3和C3～4節段退變發生的概率較少，多處于解剖高度，可作為評估椎間盤其他退變的參考[9]。Tao等[10]通過對18～97歲不同年齡段的1 581受檢者側位X線片檢查發現，頸椎間隙高度丟失最常發生的部位為C5～6(33.6%)和C6～7(22.1%)，在18～29年齡組，8.3%患者存在椎間隙高度丟失，而40～49歲年齡段為57.9%，50～59為78.0%。本研究中，無論KBD組還是對照組，不同性別間C4～7中間高度均低于C2～4，差異有統計學意義(P<0.05)，說明KBD患者C4～7為退變最嚴重、最易發生的節段，與以上報道一致。從解剖學穩定方面來看，C5椎體及上下椎間盤作為頸椎生理性前凸的弧度頂點，承擔著最大的屈伸活動度及負荷，是退變最快、最容易出現椎間隙高度丟失的節段，而鄰近的C4～5及C6～7節段則次之，這與本研究觀察到的結果一致。

與對照組相比，KBD患者男性與女性C2～4高度均低于對照組，但差異無統計學意義(P>0.05)，而C4～7高度低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。結果說明與對照組相比，KBD患者雖然身材矮小、體重較輕，但并不影響頸椎間盤的發育，且無性別差異；然而在頸椎退變易發節段更傾向于發生退變，且退變程度較對照組嚴重。KBD男性患者C2～7中間椎間隙高度均大于女性患者；而男、女患者C2～4椎間隙中間高度相比，差異有統計學意義(P<0.05)。說明KBD患者椎間隙的解剖高度存在性別差異。而兩性別C4～7椎間隙中間高度相比，差異無統計學意義(P>0.05)，說明性別對椎間隙退變程度的影響無明顯差異。

3.3 KBD患者發生頸椎退變的可能原因分析 椎間隙高度丟失及其繼發出現的椎體邊緣骨贅形成、終板硬化等頸椎退變可引發患者出現頸椎病的諸多癥狀[10]。本研究結果顯示，KBD患者下頸椎椎間隙在X線片上表現呈多樣性。KBD患者存在頸椎間隙正常型(各節段椎間隙均勻)、間隙狹窄型(椎間隙高度減小)、增寬型(椎間隙大于正常)和橢圓型(呈橄欖球狀)。其特征性改變為部分椎體終板上下面凹陷、凹凸不平、硬化，說明KBD頸椎退變節段較對照組嚴重。

脊柱方面，僅有莫東旭教授于1984年觀察了KBD椎體及椎間盤的病理改變：KBD椎間盤纖維軟骨內，可見點狀、灶狀或片狀軟骨組織壞死，與透明軟骨壞死一樣，壞死灶內有少量殘留的細胞影子，出現核固縮[14]。椎體近骨緣有多處深層帶狀壞死，伴薄層病理鈣化，壞死區發生成骨障礙，以致椎體上下面凹凸不平，椎體外周邊緣骨質增生，終板凹陷。研究表明椎體終板作為椎間盤的重要組成部分，參與椎間盤的機械穩定性、營養通路及椎體的發育[15]。終板內軟骨細胞、血管內皮細胞凋亡可誘發椎間盤退變、突出[15-16]。這種病理改變與部分KBD患者頸椎終板的影像學改變一致，提示KBD可能對椎間盤纖維軟骨及終板軟骨有一定的影響。

重度KBD患者四肢畸形嚴重，在行走時出現身體搖擺，從而導致頸部出現相對較大幅度的運動。患者雙下肢骨骼發育畸形，肌肉萎縮，肌力下降，更容易摔倒。這些原因導致頸椎應力增加，反復作用于隨年齡增長而出現退變的頸椎間盤及軟骨終板，加劇了頸椎的退變。因此，KBD患者更易誘發頸椎間盤退變、高度丟失。

3.4 本研究的不足 (1)KBD患者居住地分散，大多位于經濟及文化相對落后的鄉村和貧困山區，無法獲得足夠多的樣本；(2)本研究病例均為中老年KBD患者，兒童或青少年患者罕見，因而無法動態觀察不同年齡段KBD患者頸椎間盤高度及椎間隙影像學形態的變化情況。可通過建立KBD的合適的動物模型，研究KBD致病因子對發育期的椎間盤的影響；(3)雖然頸椎X線片檢查簡單易行，價格便宜，但因透照距離、放大率的不同影響了測量的數值，誤差較大，易受患者頸椎體位的影響，且不能了解椎間盤退變情況，因此在下一步的研究中，可結合頸椎CT或MRI檢查來評估KBD對頸椎椎間盤或終板退變的影響[17]。

綜上所述，本研究首次觀察到KBD患者頸椎間隙形態存在多樣性，特征性的改變為椎體終板上下面凹陷、凹凸不平、硬化。KBD患者身材矮小、體重輕，但并不影響頸椎間盤的發育。KBD患者C4～7間隙高度丟失最為明顯，且較一般人更易發生退變。本研究初步證實KBD與頸椎椎間盤退變發生可能具有一定相關性。