颈椎间盘损伤影像学诊断的可靠性和一致性分析

管恩超 蒋盛旦 王宇仁 李波 郑新峰蒋雷生

（上海交通大学医学院附属新华医院，上海200092）

急性颈椎外伤是骨科急诊的常见疾病，近年来随着快速交通建设和城市的发展，以车祸伤、坠落伤而造成的颈椎损伤日益增多[1]。而颈椎损伤常常伴有颈椎不稳，甚至脊髓损伤，从而导致患者不同程度的神经功能症状，对患者的生活质量产生巨大的影响[2,3]。颈椎间盘是颈椎软组织结构中十分重要的结构，对于维持颈椎的正常力学特性至关重要[4]。

目前对于急性颈椎间盘损伤并没有统一明确的影像学诊断标准，且对于X线、CT和MRI在诊断脊柱软组织损伤中的优劣作用依然存在争议[5]。此前的研究多数只是将MRI与CT或X线相比较，而将影像学诊断椎间盘、韧带损伤的结果与手术中证实的结果进行比较来判断其可靠性的研究非常少，且很少有研究单独将某一个影像学表现作为诊断标准，来评价其判断椎间盘损伤的可靠性和一致性。故本研究想通过对颈椎过伸伤患者的影像学资料进行研究及评估，明确X线、CT和MRI中的某些影像学特征在诊断颈椎间盘损伤中的作用，最终降低颈椎间盘损伤的漏诊率，减少继发性颈椎不稳以及神经症状的发生。

1 资料与方法

1.1 研究对象

采用回顾性研究方法，选取2013年11月至2016年7月因颈椎过伸伤就诊于上海交通大学医学院附属新华医院并行颈椎前路手术治疗的患者。

1.2 纳入标准

①有明确的头颈部外伤史；②临床诊断符合颈椎过伸伤；③有完整的术前影像学资料（颈椎正侧位X线、颈椎CT、颈椎MRI检查）；无明显的颈椎骨折脱位征象；④行颈椎前路手术治疗。

1.3 排除标准

①影像学资料为受伤后72 h拍摄；②既往有任何颈椎手术史、颈椎外伤史的患者；③未行手术或非颈椎前路手术的患者；④多节段的脊柱骨折或颈椎严重的折脱位；⑤合并其他脏器严重损伤。

1.4 影像学检查及诊断

收集纳入患者的术前颈椎正侧位X线、颈椎CT和颈椎MRI的结果。由两位不参与临床诊断治疗过程的高年资脊柱外科医师（A和B）和1位高年资放射科医师（C）单独进行阅片。分别根据影像学诊断标准，判断每个病例有无颈椎间盘损伤。

X线诊断颈椎间盘损伤的标准：①椎前软组织影增厚（C2-C4水平＞7 mm，C5-C7水平＞21 mm）；②椎间隙前缘增宽。

CT诊断颈椎间盘损伤的标准：①椎前软组织影增厚（C2-C4水平＞7 mm，C5-C7水平＞21 mm）；②椎间隙前缘增宽；③关节突关节脱位＞50%、分离＞2 mm。

MRI诊断颈椎间盘损伤的标准：① 矢状位T1加权像上椎体前方纵形低信号带的连续性中断（discontinuity on sagittal T1-weighted image,T1D）；②矢状位T2加权像上椎体前方的纵形高信号影（longitudinal high signal intensity on sagittal T2-weighted image,T2L）；③矢状位T2加权像上椎间隙横形高信号或中等信号带（transversal high or intermediate signal intensity on sagittal T2-weighted image,T2T）。

1.5 手术记录

所有患者均行颈椎前路手术。术者为能熟练掌握术式的资深主任医师或副主任医师。术中仔细观察每例患者的颈椎间盘，术后由术者详细记录椎间盘的损伤情况，纤维环或髓核破裂均认为有损伤。

1.6 统计学方法

以术中探查直视结果作为颈椎间盘损伤的金标准。影像学诊断颈椎间盘损伤且术中发现颈椎间盘损伤者为真阳性，术中未发现颈椎间盘损伤者视为假阳性；影像学诊断颈椎间盘无损伤而术中发现有损伤者视为假阴性，术中也未发现损伤者视为真阴性。分别计算各影像学标准诊断椎间盘损伤的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值及阴性预测值。

每个影像学诊断标准均在3名诊断医师间相互比较，两者间的一致性采用Kappa检验，Kappa值愈大，表示一致程度愈好。采用SPSS 19.0统计软件分析。

2 结果

2.1 患者资料

2013年11月至2016年7月共有116例患者因颈椎过伸伤于我院住院治疗，最终纳入本研究44例。其中男26例，女18例，年龄19～83岁，平均58.9岁。所有患者均存在上肢放射性疼痛、麻木、肌力下降等神经损害等表现。

2.2 手术节段

44例患者中，共行前路手术探查93个运动节段，最终发现16例患者的16个运动节段存在颈椎间盘损伤，具体的节段损伤位置见表1。

表 1 术中发现颈椎间盘损伤的节段分布

2.3 可靠性分析

X线、CT各项诊断指标的可靠性总体上均低于MRI，尤其在敏感性上，X线、CT各项诊断指标敏感性为25.0%～68.8%，而MRI各项诊断指标的敏感性为43.8%～87.5%。但X线、CT对椎前软组织增厚的特异性非常高（89.6%～94.8%），甚至高于MRI中T1D和T2L的特异性（74.0%～76.6%和74.0%～80.5%）。无论X线、CT还是MRI，各项诊断指标的阳性预测值均较高（80.8%～96.1%）。另外，MRI中T2T的可靠性明显高于其他诊断指标的可靠性。详见表2～4。

表 2 3名医师根据不同 X线表现诊断颈椎间盘损伤的可靠性（%）

2.4 一致性分析

X线、CT和MRI的各项诊断指标的一致性差异变化较大，椎间隙前缘增宽在X线和CT分别为差和尚可的一致性，MRI中T1D的一致性也仅为尚可，X线和CT中椎前软组织影增厚和关节突关节脱位以及MRI的T2L均为中等的一致性，而MRI中T2T则有着较好的一致性。详见表5。

3 讨论

近年来随着对脊柱损伤研究的深入，软组织结构在维持脊柱稳定性中的作用越来越受到重视，并有学者认为软组织结构的完整性是鉴别稳定性和不稳定性脊柱损伤的重要特征[6]。19世纪80年代，学者们将颈椎的韧带软组织结构称为间盘韧带复合体（disco-ligamentous complex,DLC），包括颈椎间盘、前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、棘间及棘上韧带和关节突关节囊。其中，颈椎间盘是颈椎重要的内源性稳定因素，相较于其他组织更加难以愈合[7]。1948年，Taylor和Blackwood[8]在一例颈椎过伸性损伤的尸体解剖中发现颈椎间盘呈水平性撕裂，具体表现为颈椎间盘从上位椎体的下终板水平横断性撕裂，并首次阐述了颈椎间盘水平性撕裂伤为颈椎过伸伤的特征性损伤。颈椎过伸伤所致的椎间盘破裂损伤可引起颈椎不稳定性损害，未及时发现与正确治疗即有可能引起严重神经损害或因慢性疼痛致畸。

本研究中，手术共探查93个节段，术中发现颈椎间盘损伤16个节段，其中C4/5节段6例，C5/6节段5例，共占损伤节段的68.8%。这可能是因为C5椎体位于颈椎生理前凸的最顶端，当发生急性过伸伤时，暴力支撑点一般以C5椎体为中心，C5椎体附近的前纵韧带和颈椎间盘所受牵张力最大，故最易引起C4/5、C5/6椎间盘损伤[9,10]。

目前对于颈椎过伸伤引起的颈椎间盘损伤最方便快捷的影像学检查方法仍然是X线和CT。虽然颈椎间盘损伤并不像骨损伤那样在X线和CT直观，但依然可以通过X线片和CT提示的骨性结构位置关系变化进行间接诊断。Holmes[11]提出通过椎体间、骨与关节的异常空间关系可推测出颈椎间盘的损伤。颈椎关节突关节是DLC中唯一的骨性关节结构，Vaccaro等[12]认为当高能量颈椎外伤造成关节突关节不稳定时，即关节突关节脱位＞50%、分离＞2 mm时，高度提示DLC组织尤其是颈椎间盘的断裂。出现关节突关节脱位时一般预示着高能量损伤，颈椎间盘则常常会因高能量的外伤而直接受损，或因关节突关节脱，椎间盘上下椎体终板发生移动从而撕裂纤维环导致间接损伤。颈椎过伸伤时，颈椎过度后伸会牵拉椎前的肌肉、韧带等软组织，导致椎前的软组织中血管破裂，而表现为在前纵韧带和椎前筋膜之间形成血肿或水肿，在X线和CT上表现为椎前软组织影增厚。有报道称在X线、CT上椎前软组织增厚对于颈椎间盘损伤的诊断有显著意义[13,14]。有学者[15,16]建议将颈椎动力位X线片作为基本检查，能准确排除颈椎不稳定。当动力位X线片出现椎体间成角≥11°、相邻椎体间水平位移＞3.5 mm，或椎间隙较相邻节段异常增宽，即所谓的“开口”现象均可提示存在颈椎间盘的损伤[17]。但在颈椎过伸伤早期行颈椎动力位X线检查可能会加重患者的脊髓损伤或产生更加严重的神经功能症状。Horn等[18]认为患者在颈部外伤早期，由于颈部周围肌肉保护性肌痉挛导致患者动力位摄片时并不能充分过伸或过屈。Vaccaro等[12]认为颈椎正侧位椎间隙的异常增宽即可判断患者存在颈椎不稳或颈椎间盘损伤。

表 3 3名医师根据不同CT表现诊断颈椎间盘损伤的可靠性（%）

虽然X线、CT具有方便快捷等优点，但仍有一部分因颈椎外伤导致的椎间盘、脊髓损伤在X线、CT上表现不明显。Burke[19]首次描述了无影像学异常的脊髓损伤（spinal cord injury without radiographic abnormality,SCIWORA）。Pang[20]将该损伤定义为X线片和CT影像上未发现骨折或脱位的脊髓损伤，即无骨折脱位型脊髓损伤。但随着影像学技术的发展以及MRI应用的普遍，越来越多的无骨折脱位型颈脊髓、椎间盘损伤得到确诊。MRI观察软组织较X线和CT有着巨大的优势，在MRI影像上可以观察到颈脊髓内信号、椎间盘信号改变以及韧带等软组织走形等现象[21]，进而借此评价颈椎的稳定性。Malham等[22]的可靠性研究显示，MRI诊断前纵韧带损伤与椎间盘损伤的准确性分别为48%、81%。然而，MRI对颈椎间盘破裂损伤诊断并非十全十美，Dai等[5]认为，对于在X线、CT上无明显异常的隐匿性韧带软组织损伤时，MRI并不能带来额外的收益。而且静态MRI也不能显示颈椎间盘撕裂导致的潜在颈椎失稳。但不可否认的是，MRI对于椎间盘、韧带等软组织的显像比X线、CT具有明显的优势，MRI的诊断对于急性颈椎外伤患者的临床治疗过程具有重要意义。Goradia等[23]认为应用MRI评价颈椎间盘损伤情况对选择何种临床手术方式非常重要。但目前并没有统一明确的MRI诊断颈椎间盘损伤的诊断标准，有学者采用T2加权像上损伤周围软组织的高信号带来判断颈椎间盘损伤[6]；也有学者以T1加权像上低信号带的连续性中断来诊断椎间盘损伤[24]。通过回顾以往文献，目前大部分研究报道选择T1D、T2L、T2T来判断颈椎间盘是否损伤[25,26]。

对比MRI的各项诊断标准，X线和CT各诊断标准的可靠性和一致性均较低，这可能是由于X线和CT并不能直接反应颈椎间盘等软组织的状态，只能通过X线、CT上骨与关节的位置形态以及软组织的大体轮廓间接判断颈椎间盘损伤的可能，然而当暴力作用于颈椎致颈椎间盘损伤时，并没有足够的能量使颈椎关节突关节脱位或使颈椎前肌肉等软组织广泛破裂出血导致椎前软组织影增厚，从而对诊断标准的可靠性产生了影响。并且，患者伤前颈椎生理曲度或退变程度等生理病理状态不一，也会影响诊断标准的可靠性和一致性。值得注意的是，X线和CT的椎前软组织影增厚——这一诊断标准有着较高的特异性和准确性：X线的特异性和准确性分别为90.9%～93.5%和80.6%～82.7%，CT的特异性和准确性分别为89.6%～94.8%和80.6%～83.9%。当发现颈椎X线或CT上颈椎前软组织影增厚时，应高度怀疑患者颈椎间盘可能存在损伤，即使患者目前暂无神经功能症状也要行进一步检查和治疗。Maeda等[27]认为，椎前软组织血肿面积大小与颈椎间盘损伤严重程度、颈椎节段不稳定程度呈高度相关。但遗憾的是，其一致性并没有我们预期的那么高（Kappa=0.401～0.555），主要原因可能是椎前软组织影增厚是在颈椎从上到下的某一个范围内增厚，其最厚处所对应的颈椎节段并不一定是颈椎间盘损伤的节段，因此3名医师在确定具体某个节段的颈椎间盘损伤时可能存在一定的偏差，故此诊断标准对确定手术治疗节段的指导作用并不理想。另外，X线、CT的各诊断标准的阴性预测值非常高（80.8%～89.0%），这可能是因为在本研究中，相对于总探查节段数93例，颈椎间盘损伤阳性的阶段数仅为16例（17.2%），即所谓的“患病率”很低。在诊断过程中假阴性节段数仅占阴性节段数很小的比例，假阴性节段数对最后的计算结果影响较小，导致阴性预测值的计算结果普遍偏高。MRI各诊断标准的阴性预测值（86.4%～97.3%）普遍高于X线、CT各诊断标准的阴性预测值，但差距并不是很大，这说明相对于X线和CT，MRI在排除颈椎间盘损伤时还是具有一定优势的。将X线与CT相比较，发现除椎前软组织影增厚外，CT的各项诊断标准各医师间的一致性均比X线的一致性高，这可能是CT相较X线可以更加清晰细致的表现出骨与关节的位置结构和软组织的大体轮廓[28]，更有利于病变定位、定量及定性的判断[29]。但在椎前软组织影增厚诊断标准中，X线各医师间的一致性在数值上要稍高于CT上的一致性，我们认为，椎前软组织影增厚在X线上比较直观，可直接观察到软组织最厚处，但在CT中，不同矢状位层面的椎前软组织影的厚度不同，这可能导致各医师在诊断过程中存在一定的偏差。

表 4 3名医师根据不同MRI表现诊断颈椎间盘损伤的可靠性（%）

表 5 3名医师的 X线、CT、MRI诊断标准的组间一致性

根据本研究结果，以T1D为标准诊断颈椎间盘损伤时，虽然其可靠性各数据较X线和CT各项诊断标准的可靠性高，但总体而言并不是很理想，特别是其敏感性和阳性预测值偏低（43.8%～62.5%和25.9%～33.3%），且各医师间的一致性均为尚可（Kappa=0.217、0.267、0.318）。我们认为可能与下述两点因素有关。首先，当颈椎间盘和韧带的不规则撕裂或前纵韧带不完全断裂时，在T1加权像上可能仅表现为低信号带的变细、上翘或迂曲，而不表现为“黑线”的连续性中断，造成假阴性；其次，过伸性损伤所致的椎间盘膨出或颈椎退变导致椎体前缘骨赘形成，都会向前压迫前纵韧带，使前纵韧带拉伸变薄，椎体前方的低信号带则会显示不清甚至“消失”，从而造成T1加权像上“黑线”连续性中断的假象，造成假阳性。Saifuddin等[24]对无头颈部外伤的颈椎间盘在MRI上表现的研究发现，当存在颈椎退变或颈椎间盘膨出时，颈椎间盘在MRI上的可见率显著降低。以上两种因素导致观察者间的一致程度不高，造成可靠性和一致性指标偏低。

以T2L为标准诊断颈椎间盘损伤时，各可靠性指标较T1D稍好，但仍不理想，各医师间均为中等的一致性（Kappa=0.490、0.439、0.420），分析其原因可能是因为T2L是椎间盘损伤时伴发邻近组织小范围的出血水肿的表现，并不直接显示颈椎间盘的病理改变。当发生颈椎过伸伤时，椎间盘周围韧带软组织极易发生血管破裂和组织水肿，暴力较小时MRI即可有此表现，但此时颈椎间盘可能并无损伤。其次，当颈椎间盘损伤急性期后，软组织出血水肿会逐渐消退，当患者行MRI检查时，可因血肿或水肿已部分吸收而在T2加权像上表现不明显，导致假阴性结果。虽然本研究将伤后3 d的影像学检查作为排除标准，但仍不可完全避免血肿或水肿吸收对判断结果产生的影响。

采用T2T为标准诊断颈椎间盘损伤时，其敏感性、特异性、准确性、阳性预测值及阴性预测值均较高，各医师间的一致性较好（Kappa=0.669、0.656、0.614）。T2T表现通常与终板平行，呈条状，贯穿于椎间隙并常常超过椎体前缘。T2T被认为是椎间盘损伤后纤维环和髓核破裂出血或水肿形成等病理变化的直接MRI表现，其他干扰因素较少，较少出现假阳性或假阴性情况，因此在诊断颈椎间盘损伤时较为可靠。

3名医师在诊断过程中，各项诊断标准的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值和阴性预测值均无明显的差异，且两两之间的一致性均相似。但在统计过程中发现，在使用各项诊断标准在进行影像学判断时，影像科医师C判断为阳性的病例总数总是稍高于脊柱外科医师A和B，这说明影像科医师C更倾向于做到不漏诊，而脊柱外科医师在进行判断时更加“保守”。

目前对于颈椎过伸伤的治疗仍存在较多的争议，尤其是对颈椎过伸伤后是否需要手术以及采取什么样的手术目前存在较大分歧。传统观念认为，对于没有神经症状或神经症状较轻、不能耐受手术者应选择保守治疗。Gupta等[30]认为对于无骨折脱位的脊髓损伤（SCIWORA）不需要手术减压，手术反而会加重原有脊髓损伤，在正确、及时的保守治疗下神经功能多可自行恢复。Johnson等[31]同样认为对于老年SCIWORA患者在24 h内手术减压对患者神经功能恢复并无明显益处。然而目前大多数学者主张早期手术治疗，早期减压有助于解除脊髓压迫，减轻脊髓损伤加重，减少术后并发症以及缩短住院时间。Papadopoulos[32]在一项对照研究中发现，在脊髓损伤早期，手术减压组中有50%的患者神经功能有所改善，而在未减压组中仅有24%的患者神经功能有恢复。目前主流观点认为，对于不稳定的颈椎损伤原则上都应积极采取手术治疗[33]，手术治疗的目的在于恢复颈椎的解剖结构、解除脊髓神经的压迫、重建颈椎的稳定性。但要注意的是颈椎间盘损伤节段与脊髓受压节段不完全一致[34]。Song等[35]在其研究中发现，脊髓损伤平面多对应于后纵韧带骨化、黄韧带肥厚及椎管狭窄的部位，脊髓损伤平面与脊髓受压平面一致性达87%。因此在制定手术方案时，应同时注重颈椎间盘损伤节段稳定性的重建以及脊髓受压节段的减压。

综上所述，MRI上的T2T表现在诊断颈椎间盘损伤时具有较高的可靠性和一致性，我们有理由相信T2T在诊断颈椎间盘损伤时有着较高的诊断价值。MRI在排除颈椎间盘损伤、避免误诊的优势要高于X线和CT，但优势有限。X线和CT中各诊断标准的可靠性和一致性均低于MR，但当发现患者X线、CT椎前软组织影增厚时，要高度怀疑颈椎间盘损伤和颈椎不稳定。

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