腰椎退变时椎体形态和骨密度的变化

腰椎退变时椎体形态和骨密度的变化

脊柱的形态结构是脊柱生物力学的基础。相关的研究表明,椎间盘的退变所导致的生物力学的改变明显影响椎体的生物力学结构,而椎体的内部结构的变化对椎体的整个形态和内部结构都会有很重要的影响,目前国内外对椎间盘的退变对椎体变化影响的研究报道不多。1数据和方法1.1病例选择选择描述u2004/l对照组选择2000年2月～2005年3月间我院收治首次发作的腰痛或者腿痛患者,且经腰椎X线检查已排除腰椎畸形、骨质增生、骨质疏松等其他疾患,MRI检查发现在其椎间盘部位T2加权像上呈现低信号的患者。对照组患者椎体的形态在数字X线成像下显示为正常,L4椎体指数>1.10者。本组共计有患者31例,其中男性14例,女性17例,男∶女=1∶1.21,年龄19～52岁,平均38.26岁。退变组收集2000年2月～2005年3月止,在我院收治的术前X线及其腰椎MRI检查发现L4/L5椎间盘退变的腰椎间盘突出症和(或)腰椎管狭窄的患者,共94例。其中部分患者同时伴有L5/S1或L3/L4的椎间盘退变。退变组患者在数字X线成像下显示椎体的形态异常,L4的椎体指数<1.10者。此组患者中男性43例,女性51例,男∶女=1∶1.19,年龄20～60岁,平均39.24岁。1.2有骨对比与mri信号改变椎体指数和椎体相对高度及其相对矢状径和对角距的测量所有患者均采用数字X线成像检查。放大倍数为1∶0.75,将所有的X线检查资料通过扫描仪等比输入计算机,采用Adobe-Photoshop7.0软件进行处理,分别测量X线侧位片上L1、L4、L5椎体的前高、后高,上、下矢状径和对角距,如果椎体边缘有骨赘形成则按照Evans等的方法将其排除在测量之外。椎体骨密度的测定采用双能X线骨密度仪来检测患者L4及L5椎体的骨密度。椎体指数的计算使用计算机按照以下公式计算椎体指数:椎体指数=(椎体上矢状径+后高+椎体下矢状径+前高)/(两条对角距之和)椎体相对高度、相对矢状径和相对对角距的计算L4及L5椎体的前高、后高;上、下矢状径;相应的对角距与自身L1椎体相应的径线的比值就是椎体相对的高度、相对的矢状径和相对的对角距。所有的测量数据均为两次测量结果的平均值(间隔周期为1～2周,平均1.35周)退变的椎间盘相邻椎体的骨髓MRI信号改变的观察标准按照Modic标准,I型的信号改变:T1加权像上椎体骨髓信号减低而T2加权像上信号增高;II型信号改变:T1加权像上信号增高而T2加权像上信号不变或者增高。数据处理和统计学分析所有数据均采用SPSS11.0统计软件进行分析,男女组别间采用t检验,两组间的比较采用单因素方差分析及其q检验,率的比较采用卡方检验,P<0.05为差异有显著性。2腰椎断裂率2.①对照组L4及L5椎体指数在男女间比较差异无显著性(P>0.05,见表1)。提示X线侧位片上男、女L4及L5椎体的形态相似。②L4及L5椎体指数在对照组明显大于退变组,之间比较有显著性差异(P<0.05,见表2)③.L4及L5椎体相对前高、后高在对照组均较退变组高,而椎体的上下矢状径对照组较退变组减小,对角距差别不大;比较具有统计学上的差异显著性(P<0.05,见表3)④椎体骨密度测定结果显示两组间有显著性差异(P<0.05,见表4)。我们观察,退变组94例患者退变的L4/L5椎间盘中有35个伴随椎体骨髓的信号改变,均为II型信号改变,信号改变的区域主要在外周终板及其下方。3腰椎退变与腰椎骨密度椎间盘的退变不仅是纤维环和髓核的改变,许多的研究结果证实椎体的内部结构也发生了很大的改变。关于这种内部结构的改变是否影响椎体外部形态的相关研究很少。关于骨密度与椎间盘退变关系的研究是近年来刚刚兴起的一个热点内容。有作者认为骨质疏松形成的微型骨折使椎体变形,椎间盘退变及后关节肥大,内聚,应力不稳,三者共同导致脊柱的力学特性失常,加速脊柱退变。Weber等采用X线侧位片上椎体的高度比(前高、中高与后高的比值及后高与相邻椎体后高的比值)作为椎体形态描述的参数来描述椎体的形态。其缺点在于没有能够反映出椎体的矢状径和对角径对椎体的形态的影响。有作者提出将椎体近似看做是一个矩形,以矩形指数来反映椎体的形态,矩形指数越小,则矩形越扁平,即椎体越扁平。矩形指数与上述高度比一样,为比值星参数,不受X线放大率及其个体差异的影响,而且可以同时反映椎体高度和矢状径的变化对椎体形态的影响。但是其也是有缺陷的,它不能反映椎体对角径对椎体形态的影响。对此,我们提出椎体指数,综合考虑椎体的前高,后高,上下矢状径和椎体的对角径对椎体的形态的综合影响,可以更加全面地评价椎体的形态。本研究的结果显示,L4/L5椎间盘退变发生时L4及L5椎体的椎体指数均较正常椎体指数有不同程度地减少。此结果显示随着椎间盘的退变,椎体的退变也难以避免。此时椎体的对角径和椎体的上下矢状径增加明显,而椎体的前后高减低,单纯的矩形指数和椎体高度比有很大的误差。我们提出的椎体指数从三维立体的角度来综合考虑椎体的形态的改变,可以克服这方面的误差。通过测定椎体的骨密度,退变组的骨密度值相对于对照组的骨密度值要低,两者统计学上有显著的差异性,提示椎间盘退变时可以同时伴发有椎体的退变。结合腰椎影像学检查可以发现椎体的退变以椎体的骨质疏松为主要的表现,椎体的骨质疏松可以形成微型的骨折,从而使椎体变形,椎间盘退变及后关节肥大,内聚,应力不稳,三者共同导致脊柱的力学特性失常,加速脊柱退变。通过生物力学的研究发现,正常的椎间盘传递应力的部位主要位于终板的中央。当髓核的流体静力学性质逐渐消失,应力开始逐步由终板中央向外周转移,外周终板上的应力相对集中。这种应力作用机制的改变使得椎体的结构发生改变。Modic提出椎间盘退变时椎体的MRI信号可以分为I型和II型改变,其改变的基础都是终板及其下方的松质骨的损伤和改建修复过程。本研究患者中94个椎间盘退变,其中35个椎间盘相邻的椎体出现信号异常的改变,其主要位于外周终板及其下方区域。而在椎间盘退变时主要的应力作用也是集中在这个区域,这个结果进一步证实了椎间盘退变时外周终板及其下的松质骨的改建过程是确实存在的,且与椎间盘的退变程度相关。我们认为在椎间盘退变和椎体退变的共同作用下,作用于终板上的应力由终板中央向外周转移,在此过程中,隆起的外周终板及其下方的松质骨结构在长期的应力下,发生了以吸收和改建为主要表现的改变过程。这个过程是椎体形态发生的始动因素。由于椎体的形态改变是一个三维立体的综合的改变,单纯从二维的角度去评价椎体的形态难免有失全面。对此,我们有针对性地改良了椎体矩形指数的计算方法,进一步考虑椎体的对角径在椎体的长宽高对椎体形态的影响。以前对于椎间盘退变的认识是基于纤维环、髓核及其三关节复合体的继发病理改变,其实椎体的改变也是椎间盘退变的一个重要的组成部分。椎体的改变尤其以椎体的形态和椎体的骨密度改变为主要的表现。4腰椎间孔狭窄临床上腰腿疼痛患者发病的一个重要因素是伴随椎体和椎间盘的退变,椎间隙高度的丢失,椎间孔的