磁共振常规序列在结核性脊柱炎诊断中的应用

艾琪勇　罗越　蔡林

磁共振常规序列在结核性脊柱炎诊断中的应用

艾琪勇罗越蔡林

目的 探讨磁共振 （magnetic resonance imaging，MRI）常规序列在脊柱结核诊断的主要特征，评估 MRI 在该病的应用价值，为临床诊断与鉴别诊断提供依据。方法 回顾性分析 2011 年 1 月至 2014 年2 月的符合入组标准的 113 份病例。其中脊柱结核 36 例，对照组 77 例。平均年龄 （61±13）岁。对所有病例的年龄、性别、症状、体征、病史及初次检查 MRI 特征进行诊断脊柱结核的灵敏度和特异度及准确度分析。结果 发病年龄、性别和神经障碍的组间差异无统计学意义。脊柱结核组中差异有统计学意义的 MRI 特征准确度：相邻节段受累 （77.9%）、终板破坏 （72.6%）、脊柱周围脓肿 （80.5%）、短时反转恢复 （short time inversion recovery，STIR）序列病变累及椎体前部 （70.8%）等。结论 在结核性脊柱炎的诊断中，MRI 具有重要的作用。相邻节段受累、终板破坏、脊柱周围脓肿以及 STIR 序列病变累及椎体前部等特征对结核性脊柱炎的诊断具有重要意义。疾病既往史是诊断脊柱疾病的重要特征之一。

核磁共振；结核，脊柱；脊柱炎；诊断

结核病由结核杆菌感染引起，好发于儿童以及老人。因为人免疫缺陷病毒 （human immunodeficiency virus，HIV）的高感染率和结核化疗的不规范等原因，结核的发病率日益增高［1］。骨结核中尤以脊柱结核常见，占结核病的约 30%～50%，多为继发性。结核病潜伏时间长，发病时难被发现，早期诊疗难度大，加之患者治疗依从性低而形成耐药菌的出现等原因导致脊柱结核发病率随之上升［2］。临床症状除了结核中毒的全身症状以外，背部疼痛、神经症状、脊柱骨折及畸形等严重影响患者生活质量，也是患者就诊的主要原因［3］。磁共振 （magnetic resonance imaging，MRI）技术对组织的高分辨率和高灵敏度以及多序列成像技术使得该技术在脊柱结核上得到广泛的应用。目前 T1、T2以及短时反转恢复 （short time inversion recovery，STIR）序列都是脊柱疾病中基本的核磁序列。回顾性分析 2011 年 1 月至2014 年 2 月符合病例收集入组标准的患者 113 例，对 MRI 诊断脊柱结核的灵敏度和特异度及准确度进行分析，报告如下。

材料与方法

一、入组与排除标准

1. 入组标准：（1）符合伦理学纳入标准者；（2）治疗前 MRI 资料齐全，包括 T1WI、T2WI 和 STIR 序列；（3）经活组织病理学明确诊断者或经针对性 （抗结核菌 / 抗广谱细菌 / 抗骨质疏松）治疗后 1 个月复查 MRI 提示原病变处好转者。

2. 排除标准：（1）治疗前 MRI 资料不全者；（2）活组织病理学检查无法明确诊断者；（3）经针对性治疗后 1 个月复查 MRI 提示原病变无好转甚至有进展者；（4）不符合医学伦理学纳入标准者。

二、一般资料

本组共纳入 113 例，其中男 61 例，女 52 例，年龄 21～89 岁，平均 （63±13）岁；脊柱结核36 例，非脊柱结核 77 例。非脊柱结核组患者中包括脊柱转移瘤 42 例，化脓性脊柱炎 16 例，良性压缩性骨折 19 例。脊柱结核患者中 32 例经病理检查明确诊断，4 例经抗结核菌感染治疗后多次随访病变治愈；脊柱转移瘤患者均经活组织病理检查明确诊断病变为其它肿瘤转移；化脓性脊柱炎患者中 7 例经病理学检查明确为非结核性细菌性感染，9 例经广谱抗生素治疗后多次随访病变治愈；良性压缩性骨折患者中 1 例经活组织检查明确诊断为骨质疏松，且治疗后多次随访病变治愈，18 例经抗骨质疏松治疗及常规保守治疗后多次随访病变治愈。

三、检查方法

所有病例采用德国 Simens 1.5 T 磁共振成像仪行 MRI 检查。线圈使用 6 通道的颈胸腰椎联合脊柱相控阵线圈。矩阵有 256×256 和 256×192。检查的序列包括矢状面的 T1WI 序列和 T2WI 序列、轴位的 T2WI、STIR 序列，84 例还进行了静脉注射增强扫描。矢状面的 T1WI 序列的扫描参数为：TR 530～600 ms，TE 9.4～10.2 ms，厚度 3.5～4.0 mm；矢状面 T2WI 序列的扫描参数为：TR 3000～3500 ms，TE 105～120 ms；厚度 3.0～5.0 mm；轴位 T2WI 序列的扫描参数为：TR 4000～4300 ms，TE 108～120 ms；STIR 序列的扫描参数为：TR 2800～4000 ms，TE 54～62 ms，TI 120 ms。所有病例都包含上述序列。

四、资料分析

本研究的病史资料分析通过查阅患者入院时的相关病历记录，然后对病例中的年龄、性别、入院时是否存在背部疼痛、是否存在神经功能障碍、是否存在发热以及既往史进行统计。

所有病例影像学资料在未知诊断结果的情况下，由 1 位有经验的临床影像学医师、1 位有 20 余年经验的脊柱外科医师和第一作者对同一个病例的影像学资料进行阅片诊断，诊断意见不一致时，3 人通过协商讨论后最终达成一致。对各病例在MRI 影像学资料上所表现出来的影像学特征进行记录，包括：病变部位、相邻节段受累、终板破坏、薄壁脓肿、椎旁肿物、椎管狭窄、脊椎附件破坏、椎体信号改变部位、椎间盘信号改变、椎间盘破坏、脊柱后凸和椎体塌陷等。

影像学特征：病变部位包括颈段、胸段、腰段及骶尾段，各病例可出现不同的节段受累，并分别进行记录；相邻节段受累是在出现多节段椎体受累的情况下，所受累的椎体必须相邻；终板破坏是指终板在 MRI 的各序列上确定有缺如或塌陷；脊柱周围脓肿包括椎前脓肿、椎间脓肿、椎旁脓肿以及软组织间脓肿，在静脉注射增强扫描下可见脓肿壁强化或未强化扫描时已能观察到完整脓肿壁；椎旁肿物是在静脉注射增强扫描下可见受累椎体不均匀强化或未行增强扫描就可见肿物呈分叶状、混合信号状；椎管狭窄是指由于肿物、脓肿或椎体骨折后凸向椎管内造成椎管管径减小；脊椎附件破坏是在各序列上可见脊椎附件破坏；椎体信号改变部位分为前部、后部以及全部，主要是指在 STIR 序列上异常信号所占椎体的程度；椎间盘信号改变是指受累椎体相邻的椎间盘在 STIR 序列信号异常；椎间盘破坏是指椎间盘信号缺如、畸形、椎间隙狭窄；脊柱后凸是指椎体受损后脊柱向后凸起。椎体塌陷是指椎体高度因各种原因导致变低，可有楔形压缩性骨折、中心性压缩性骨折等。

进行资料分析时，根据上述的特征，对各病例的影像学特征进行统计并诊断，当出现诊断分歧时，最后通过讨论达成一致。

五、统计学分析

使用 SPSS 19.0 软件进行统计学处理。对各病例的病史以及影像学资料进行统计分析，以了解每个特征的灵敏度和特异度。组间比较通过 χ2检验和t 检验完成，P＜0.05 为差异有统计学意义。

结　果

本组中脊柱结核组共 36 例，其中男 21 例，女15 例，平均年龄 （61±11）岁；对照组 77 例，其中男 40 例，女 37 例，平均年龄 （64±13）岁。χ2检验和 t 检验得出脊柱结核的发病率与性别 （χ2=0.403，P＞0.05）差异无统计学意义；两组之间年龄差异无统计学意义 （t=-0.988，P＞0.05）；所有病例均有背部疼痛症状；体温＞38 ℃ 的共 22 例，其中脊柱结核占 9 例；体检发现神经功能障碍的共 65 例，其中脊柱结核 25 例。典型病例见图1。

图1 患者，男，67 岁，因“背部疼痛伴双下肢麻木3 年，加重 2 周”入院。入院体检：体温 37.6 ℃。T7～8棘突压痛明显，脐以下平面麻木，感觉减退。双下肢麻木。否认结核病史。入院后 MRI 检查 a：T1WI 序列矢状位；b：T2WI 序列矢状位；c：STIR 序列矢状位；d：为 T1WI 增强扫描矢状位；e：为 T2WI 横断位。MRI 结果示：T7～8椎体压扁呈楔形，椎体骨质破坏，上下椎体终板及椎间盘明显破坏，椭圆形脓肿在 T1WI 和 T2WI 均呈均匀稍低信号，脓肿向椎管内及椎旁突出压迫脊髓，边缘在 T2WI 较脓肿呈均匀低信号；T2WI 中可见“环状死骨”较周围未坏死骨质呈低信号；T1WI 增强扫描可见脓肿呈边缘增强，脓肿内无明显增强信号且信号均匀；T2WI 横断面可见 T8椎体左侧有脓肿，椎体骨质信号混杂。未见肋骨及其它椎体附件破坏；f：活组织病理检查可见大量的淋巴细胞及炎性肉芽肿增生，考虑结核感染Fig.1 Male， 67 year-old， being hospitalized due to the back pain and the numbness of both lower limbs for 3 years， deteriorating for 2 weeks. Physical examination showed： temperature： 37.6 celsius degree； percussion pain at T7-8spinous processes； numbness and paresthesia at umbilicus and below； numbness of both lower limbs. Patient denied the history of tuberculosis infection. Pre-treatment MRI images　a-c： T1WI， T2WI， STIR and post-contrast sagittal images of thoracic vertebras； e： T2WI axial image of thoracic vertebra. MRI images showed： bodies of T7-8compressed to wedges； bone destruction； the endplates and discs destructed； oval abscess with low signal in T1WI and T2WI； oval extruding into canalis spinalis and compressing the spinal cord； the edge of abscess showing relatively lower signal comparing with the centric in T2WI； Circular necrotic bone showing relatively lower signal comparing with the normal bone in T2WI； the enhancement of the edge of abscess in T1WI post-contrast image but no enhancement signals in the central of abscess； no spinal accessories destruction； f： Pathological result showed： many lymphocytes and infammatory granuloma； tuberculosis infection is considered

所有统计特征中，差异有统计学意义且具有较高准确度 （＞50%）的特征有结核病史 （75.2%）、相邻节段受累 （77.9%）、终板破坏 （72.6%）、脊柱周围脓肿 （80.5%）、STIR 序列病变累及椎体前部（70.8%）等 （表1）。联合特征中差异有统计学意义且较高特异性 （50%）的特征有相邻受累+终板破坏+椎旁脓肿 （96.1%）、椎间盘破坏+终板破坏+ STIR 序列病变累及椎体前部 （96.1%）、终板破坏+椎旁脓肿 （94.8%）及终板破坏+STIR 序列病变累及椎体前部 （94.8%）等 （表2）。

表1 每个 MRI 特征诊断脊柱结核的灵敏度、特异度和准确率Tab.1 The sensitivity， specifcity and accuracy of each MRI feature of tuberculous spondylitis （TS）

表2 联合 MRI 特征诊断脊柱结核灵敏度、特异度和准确率Tab.2 Sensitivity， specifcity and accuracy of each combined MRI of tuberculous spondylitis

讨　论

一、脊柱结核的解剖特点

始于原发灶的结核杆菌在进入血流时容易形成大量的细菌栓子，大部分被机体的免疫系统消灭，但仍有少量的栓子外层有纤维组织包绕，病灶可呈静止状态，一旦机体免疫力下降，潜伏病灶会复燃并且迅速发展，随血流播散全身。脊柱椎体大量的骨松质、椎体承受力大、容易劳损以及椎体内许多终末血管等解剖特点，均是导致原发病灶的细菌栓子停留并扩散的原因。本研究中的脊柱结核组，病变累及腰椎最多 （22 / 36），其次是胸椎 （16 / 36），承重越大的椎体越容易继发结核感染。脊柱结核极少累及脊椎附件，本组中累及附件高达 22.2%，可能是由于来就诊多数为中晚期的脊柱结核病例。因为随着结核杆菌对供血丰富区域的破坏加重且波及到供给于椎间盘营养的边缘血管，椎间盘失去营养供应进而发生病变［4］，也就是说只有在脊柱结核感染较晚期时才会出现椎间盘破坏。本组中椎间盘破坏高达 86.1%，再次说明本研究中脊柱结核患者多为中晚期，符合结核感染具有隐匿性的特点。

二、脊柱结核的临床特点

本组 13 例在就诊时就已经存在背部疼痛的症状，虽然背部疼痛症状在进行脊柱病变的鉴别诊断时差异无统计学意义，但它是脊柱病变患者就诊的原因。在化脓性脊柱炎组中，体温＞38 ℃ 的灵敏度和特异度分别为 68.8% 和 79.4%，且差异有统计学意义。虽然脊柱结核的病例中也有 9 例，特异度（83.1%），但是差异无统计学意义。

病例的疾病既往史也是明确诊断的重要因素。数年前的结核病史也可能为脊柱结核的诊断和鉴别诊断起到指向性的作用。病史在脊柱结核的诊断中灵敏度和特异度 （22.2%，100%）差异有统计学意义，在暴露于结核杆菌的环境中，仅有 1%～2% 的接触者会迅速发展为活动性结核病，约 1 / 3 的接触者成为隐性感染者，其他的多不会发生感染［5］，当免疫力下降或再次大量感染致病菌的情况下，才有可能变成活动性结核病，所以在脊柱结核组的研究中，结核病史的灵敏度仅为 22.2%。

三、结核性脊柱炎与实验室检查

结核菌素皮肤斑点实验、免疫色谱法检测、免疫组织化学分析法、酶联免疫吸附法、聚合酶链反应法等检测手段主要依靠结核杆菌与机体发生抗原抗体反应后，通过其表现，用结核杆菌基因或对相应的抗原和抗体进行定性或定量的方法，对结核病进行筛查或实验室辅助检查。但是每种方法各有其优缺点，临床上主要根据对比治疗前后的改变来评估抗结核的治疗效果［6］。所以，在对脊柱结核高度可疑的患者进行相关实验室检查时出现阴性结果也要结合临床特点和影像学资料进行诊断。

四、结核性脊柱炎与 MRI 特征

椎间盘是否有破坏，常用于鉴别诊断脊柱结核的特征性改变，其在本研究的脊柱结核组中灵敏度和特异度高达 86.1% 和 90.9%。发生椎间盘破坏的患者几乎都会出现终板破坏，本组终板破坏的灵敏度高达 94.4%，高于椎间盘破坏的灵敏度。虽然脊柱结核发病前 5 个月内椎间盘基本保持正常［14］，但是脊柱结核常呈慢性发病，并且由于结核杆菌侵犯累及到终板，破坏供给椎间盘营养的血管后引起椎间破坏［7］。发病过程中，感染的结核在对椎体进行破坏的同时，坏死组织和结核杆菌也刺激并激活免疫功能，对其进行包裹灭活等免疫活动，又将疾病控制在缓慢发展的水平。所以当出现较严重症状的时候，往往已经出现了椎间盘破坏，随之而来的则是椎间隙变窄。

本研究中，STIR 序列上病变累及椎体前部的19 例，椎体全累及的 15 例，仅累及椎体后部的3 例，脊柱结核主要累及椎体前部与供给椎体血液的血管终末端常位于椎体前部，而结核杆菌的细菌栓往往就会在终末部位停留并出现周围侵犯，直到脊柱结核晚期才会累及整个椎体。本组出现脊柱附件破坏的病例仅 8 例，且均有 STIR 序列中病变累及全椎体的特征，这与结核常发生于椎体前部，病变扩展相关［8］。

有研究表明，脊柱结核中出现脊柱周围脓肿的可能性高达 86%～98%［9］，本研究中，脊柱结核脊柱周围脓肿的灵敏度也高达 83.3%。当发生于脊柱的结核病灶干酪样物质发生液化，大量的多核巨细胞浸润形成脓疡汇聚与椎体一侧骨膜就会形成局限性脓肿，炎性刺激下骨膜增生和肉芽肿形成。脓液可能继续剥离椎体骨膜，脓肿继续增大，最后骨膜破溃巨大的脓肿经间隙流向不同的地方，如 C5以下病变的脓肿可形成食管后脓肿，腰椎病变的脓肿可流至大腿前内侧。除了病灶液化形成脓肿外，病灶组织还可能被肉芽组织取代最终骨化愈合，也有可能坏死区被纤维组织包裹后病灶呈静止状态。由于椎体骨松质中心距离周围软组织较远，侧枝循环少，血供差，病变多以坏死为主，所以脊柱周围脓肿多见［10］。本研究中，16 例在进行增强 MRI 扫描时，脓肿边缘明显呈环形强化，这与脓肿周围骨膜和增生的肉芽组织内有丰富的毛细血管，而脓肿内无血管有关，这也是鉴别脓肿与肿瘤的不可小觑的特征。

本研究中，椎体塌陷的灵敏度高达 83.3%，这与脊柱结核的病例特点有关，如上所说，椎体松质骨多，所以脊柱结核主要以坏死为主，再加上椎体终板容易受损，当骨质破坏严重时，压缩性骨折随之发生。虽然椎体塌陷的发生率较高，但是其特异度不高，在良性压缩性骨折组里的灵敏度高达100%，所以椎体塌陷不能单独作为脊柱结核的诊断和鉴别诊断。

当上述两个或两个以上的特征同时发生时，诊断脊柱结核的特异度明显升高，如相邻椎体受累合并终板破坏的灵敏度和特异度分别为 94.4% 和92.2%；相邻椎体受累合并椎间盘破坏的灵敏度和特异度为 86.1% 和 93.5%；STIR 序列病变累及椎体前部合并终板破坏的特异度为 94.8%；椎间盘破坏、终板破坏合并病变累及椎体前部的特异度可高达96.1%。由于脊柱结核是一个慢性的破坏性疾病，出现症状时已处于较晚期，具有特征性的指标同时出现的可能性较高，所以灵敏度较高，且各特征之间具有密切的关联性，所以在本研究中，同时出现两种或两种以上特征的病例较多，对于脊柱结核的准确诊断更具有意义。

五、结论

MRI 对脊柱结核的诊断具有重要的辅助作用。脊柱结核在 MRI 中常表现为相邻椎体受累、终板破坏、脊椎周围脓肿、椎间盘破坏以及 STIR 序列中椎体前部受累等特点，当两个或者两个以上的特征同时出现时，对脊柱结核疾病的诊断与鉴别诊断的意义更大。

［1］Padyana M， Bhat RV， Dinesha M， et al. HIV-tuberculosis：a study of chest X-ray patterns in relation to CD4 count. N Am J Med Sci， 2012， 4（5）：221-225.

［2］张锐， 王娅菲. 脊柱结核的影像学诊断及病理对照分析. 实用放射学杂志， 2003， 19（1）：67-69.

［3］段承祥， 张火俊. 脊柱疾病影像鉴别诊断. 北京： 中国协和医科大学出版社. 2009： 200-204.

［4］Ansari S， Amanullah MF， Ahmad K， et al. Pott's spine：diagnostic imaging modalities and technology advancements. N Am J Med Sci， 2013， 5（7）：404-411.

［5］Reichler MR， Etkind S， Taylor Z， et al. Tuberculosis contact investigations. Int J Tuberc Lung Dis， 2003， 7（12 Suppl 3）：S325-327.

［6］Lee YM， Park KH， Kim SM， et al. Risk factors for falsenegative results of T-SPOT. TB and tuberculin skin test in extrapulmonary tuberculosis. Infection， 2013， 41（6）：1089-1095.［7］Pande KC， Babhulkar SS. Atypical spinal tuberculosis. Clin Orthop Relat Res， 2002， （398）：67-74.

［8］赵林伟， 董国礼， 张小明， 等. MRI对诊断脊柱结核的价值探讨. 实用放射学杂志， 2011， 27（6）：907-911.

［9］刘景亮， 金锋， 王成， 等. 脊柱结核256例临床分析. 中国现代医药杂志， 2008， 10（5）：99-100.

［10］胥少汀， 葛宝丰， 徐印坎， 等. 实用骨科学（下）. 北京： 人民军医出版社. 2012： 1589-1592.

（本文编辑：王萌）

A study on applications of general sequencing of conventional magnetic resonance imaging in tuberculous spondylitis

AI Qi-yong， LUO Yue， CAI Lin. Zhongnan Hospital of Wuhan University， Wuhan， Hubei， 430071， PRC

CAI Lin， Email： guke3559@aliyun.com

ObjectiveTo evaluate characteristics of tuberculous spondylitis on conventional magnetic resonance imaging （MRI）and their diagnosis value. MethodsOne hundred and thirteen cases， pathologically and clinically proven， including pyogenic spondylitis group （36 cases）and control group （77 cases）were retrospectively analyzed from January， 2011 to February 2014. The average age was （61±13）years old. Age， gender， symptoms，physical signs， history， sensitivity and specificity and accuracy in the initial inspection MRI diagnosis of spinal tuberculosis were analyzed. ResultsThere were no signifcant differences in age， gender and neurological disorders between 2 groups. Statistically significant accuracy of MRI existed in the spinal tuberculosis group. MR imaging accuracy： involvement of two adjacent vertebral bodies （77.9%）， endplate disruption （72.6%）， abscess around the spine （80.5%）， short time inversion recovery （STIR）sequence lesion and involvement of anterior vertebras （70.8%）and so on. ConclusionsConventional MRI is a significant technique in the diagnosis of tuberculous spondylitis. Involvement of adjacent vertebral bodies， endplate disruption， abscess around the spine， STIR sequence lesion and involvement of anterior vertebras are important characteristics on MRI for tuberculous spondylitis diagnosis. Besides，clinical history is important as well.

Magnetic resonance imaging；Tuberculous， spinal；Spondylitis；Diagnosis

10.3969/j.issn.2095-252X.2015.11.014

O441， R529.2

430071湖北，武汉大学中南医院骨科

蔡林，Email： guke3559@aliyun.com

2015-03-16）