Modic 改变在腰椎后路椎间融合术后变化的对比研究

孙凯 常青 刘瑞*赵建民

下腰痛(low back pain, LBP)是临床经常见到的脊柱类病症，诊治下腰痛已成为脊柱外科医生的重中之重。腰椎的退行性改变、椎体骨折及椎体肿瘤等均可导致下腰痛，这不仅严重影响患者的生活质量，同时还大大增加了社会负担[1]。

随着核磁共振技术（MRI）的出现，20 世纪末，由DeRoos A 等[2]首次提出腰椎退行性改变患者的MRI 影像结果显示在沿着椎体终板和相邻的椎体内有条带状或片状的异常信号。随后Modic MT 等[3]医生于1988 年研究病历后证实在退变的椎体终板的MRI 影像学信号改变，并在国际期刊发表，同时用他的名字对这种信号改变进行命名（即Modic 改变），并认为引起下腰痛的一个重要原因可能是终板Modic 改变。根据腰椎MRI 信号的不同，将Modic 改变划分为3 种类型：ModicⅠ型又称炎症期或水肿期；ModicⅡ型又称脂肪期或黄骨髓期；Modic Ⅲ型又称骨质硬化期。

现在针对Modic 改变的研究认为其与下腰痛的发生有相关性，且关系密切；大多研究是针对Modic 改变发生的原因进行的，而对Modic 改变术后的转归情况涉及不多，鉴于此，笔者主要针对伴有不同类型的Modic 改变的下腰痛患者术后转归情况进行研究，了解腰椎后路椎间融合术对不同类型的Modic 改变术后的转归，以提高临床医生对下腰痛的认识，从而提高治愈效果，以期更好地服务于临床工作。

1 资料与方法

1.1 一般资料

对2015 年1 月至2017 年12 月就诊于本院骨科的86 例伴有Modic 改变的下腰痛患者进行回顾性分析，纳入所有患者的病变责任节段均为L4/5间隙。根据术前已完善的腰椎MRI 检查，对86 例患者进行分组，分为三组：A 组为Ⅰ型Modic 改变30 例，男19 例，女11 例；B 组Ⅱ型Modic 改变52 例，男24 例，女28 例；C 组Ⅲ型Modic 改变4 例，男3 例，女1 例。出院后末次随访共完成77 例，A 组26例，男18 例，女8 例，年龄29 ～68 岁，平均年龄（52.23±11.37）岁；B 组49 例，男22 例，女27 例，年龄28 ～67 岁，平均年龄（58.58±4.37）岁；C 组2 例，男1 例，女1 例，年龄54 ～55 岁，平均年龄（54.5±0.71）岁。本研究已经获得本院伦理委员会的批准。

观察指标：所有患者术前均进行腰椎MRI 检查，确定术前即存在终板Modic 改变；术前评价其腰痛VAS 及ODI评分；术后末次随访时再次对VAS 及ODI 评分进行评估，并要求患者复查腰椎MRI，经对影像学结果进行查看，对手术节段终板Modic 改变的转归情况进行分析研究。随访半年到一年，平均随访7 个月。

临床表现：所有患者均因下腰痛入院，均经过至少3 个月的正规保守治疗，但效果一般，症状未见明显缓解；所有患者均具备明确的手术指征，且所有患者及家属均有手术意愿并同意手术，所有手术均由同一组主刀医师完成，且行相同手术方式。

1.2 影像学检查

1.2.1 MRI 检查

应用GE 公司HDXT 型1.5T 磁共振扫描仪器，行腰椎矢状位T1WI、T2WI 扫描及横断位T2WI 扫描。扫描参数如下所示：所有患者扫面范围均为L1-S1节段；腰椎矢状位和横断位T1WI 扫描，TR380 ms，TE Min Full ms；层厚4 mm，层间隔0.5 mm；矩阵为320×192；腰椎矢状位T2WI 扫描，TR2780 ms，TE120 ms。

1.2.2 影像资料分析

本组所有患者的腰椎正侧位X 线光片、腰椎过伸和过屈侧位X 线光、腰椎CT 及腰椎MRI 影像资料均由3 名影像科医师和3 名骨科医师分别阅读分析，各自确定责任节段的终板Modic 改变分型，最终最少影像科2 名医师及骨科2名医师结论一致时才可确定分型。按照腰椎MRI 终板信号的不同，将Modic 改变分成3 种类型[3]：Ⅰ型Modic 改变即水肿期或炎症期，T1 加权像低信号，T2 加权像高信号，脂肪抑制像高信号，代表骨髓水肿，是一种急性的过程。骨性终板的撕裂是其组织学的体现，其处于炎症修复期，主要表现为纤维组织的替代,大量新生肉芽组织在终板和邻近终板部位增殖，纤维组织替代邻近正常的骨髓（见图1）。Ⅱ型Modic 改变即黄骨髓期或脂肪期，是最常见的类型。T1加权像高信号，T2 加权像等信号或轻度高信号，脂肪抑制像低信号，代表软骨下骨髓的脂肪样变性，常归为一种慢性改变。Ⅱ型Modic 改变体现为终板的撕裂，黄骨髓出现在邻近的椎体中。黄骨髓的出现是该类型的主要表现,相当数量的脂肪细胞沉积在慢性受损的终板和终板邻近部位（见图2）。Modic Ⅲ型即骨质硬化期，少见。T1 加权像低信号，T2 加权像低信号，脂肪抑制像为等信号，与腰椎正侧位X 线所示的广泛骨质硬化相关。检查均表现为致密骨，故出现MRI中的相关影像表现。Ⅲ型Modic 改变主要体现为终板和终板邻近部位硬化骨替代（见图3）。

T2-weigthed T1-weigthed图2 Modic Ⅱ型

T2-weigthed T1-weigthed图3 Modic Ⅲ型

1.3 手术方案及术后处理

1.3.1 术前处理

患者入院后安排进行相关术前检查，包括：实验室血化验、心电图、心彩超、双下肢静脉彩超、腰椎正侧位及过伸过屈侧位X 光片、腰椎CT、腰椎MRI。由主刀医师及同组医师共同确定病变部位均为L4/5节段，并排查患者手术禁忌症。

1.3.2 手术方法

所有患者均采取在全麻下行腰椎后路椎板切除、间盘切除、椎间cage 植骨融合、椎弓根钉棒系统内固定术。使用超声骨刀切除责任节段上位椎体下椎板的1/3 和下位椎体上椎板的2/3，切除椎间隙的间盘，彻底刮除椎间隙的终板软骨，直至出现新鲜出血，将切除的终板骨用咬骨钳咬碎。在神经拉钩的保护下切除椎间盘，大量碘伏水和生理盐水进行冲洗，进行椎间植骨融合。氨甲环酸液浸泡切口5 min，再次大量生理盐水冲洗切口，放置1 根负压引流管，逐层缝合切口。

1.3.3 术后处理

术后每天静脉输注2 次抗生素以预防切口感染，常规应用3 d。同时给予患者雾化吸入，以利于患者排痰；给予输注甘露醇及地塞米松以减轻神经根水肿；给予非载体类药物以缓解切口疼痛；术后卧床2 ～3 d 待负压引流管拔出后佩戴腰部护具下床活动，去除引流管标准为24h 引流量＜50 mL。术后常规每3 天换药1 次或依切口具体情况进行换药，密切观察切口情况同时给予红光照射促进切口愈合。术后10 ～14 d 出院。

1.4 临床疗效观察及评定

完成所有患者手术前及手术后末次随访时的视觉模拟VAS 评分和Oswestry 功能障碍指数ODI 评分，末次随访后算出VAS 评分改善率=（术前VAS 评分-术后VAS 评分）/术前VAS 评分×100%和ODI 评分改善率=（术前ODI 评分-术后ODI 评分）/术前ODI 评分×100%；要求完成末次随访的全部患者复查腰椎MRI，由完成手术的主刀医师及同组医师对腰椎MRI 结果再次进行评估，确定手术节段Modic改变的分型，对比术前术后两次腰椎MRI 影像结果。

1.5 统计学方法

所有数据均采用SPSS 19.0 软件进行统计学处理，数据用均数±标准差表示，A、B、C 三组间术前术后VAS 评分及ODI 评分的比较采用独立样本秩和检验；术后腰椎MRI结果的转归率的比较采用卡方检验，＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

术后随访半年到一年，平均随访7 个月。三组所有患者术后切口均为Ⅰ期愈合，引流管去除时间：A 组平均（2.92±1.16）d，B组平均（2.86±1.14）d，C 组平均（2.50±0.71）d，三组中每两组之间比较差异均无统计学意义（＞0.05）；三组患者下地时间：A 组平均（3.85±1.57）d，B 组平均（3.80±1.53）d，C 组平均（4.00±1.41）d，三组中每两组之间比较差异均无统计学意义（＞0.05）。三组患者术后均无发热、切口感染等并发症。末次随访完成77 例（A 组26例，B 组49 例，C 组2 例），随访完成率为89.53%，末次随访下腰痛症状较术前明显缓解。末次随访时三组患者均行腰椎正位和侧位X 线及MRI（均在GE 公司HDXT 型1.5T磁共振扫描仪器下完成），三组所有患者的内固定系统均未见松动及断裂，椎间融合器位置良好，植入碎骨粒骨性融合良好，Modic 改变的类型有转归改变（见图4、图5）。

图4 术前腰椎MRI 显示已存在Modic 改变，T1 低信号，T2 高信号

图5 术后复查腰椎MRI 显示出现Modic 改变的转归，T1 高信号，T2 轻度高信号

A、B、C 三组患者术前VAS 评分分别为（7.23±1.37）分、（5.06±1.41）分、（3.50±0.71）分，A 组和B 组、A 组和C 组术前VAS 评分比较差异均有统计学意义（＜0.05），B 组与C 组术前VAS 评分差异无统计学意义（＞0.05）；A、B、C三组术前ODI评分分别为（34.73±4.59）分、（20.39±4.13）分、（11.00±2.83）分，三组之间两两术前ODI 评分差异均有统计学意义（＜0.05）（见表1）。

表1 术前VAS、ODI 评分比较（

A、B、C 三组患者术后末次随访VAS 评分分别为（0.92±0.74）分、（0.73±0.67）分、0 分，三组之间每两组比较术后VAS 评分差异无统计学意义（＞0.05）；A、B、C 三组术后末次随访ODI评分分别为（4.65±1.35）分、（3.65±1.70）分、（1.50±0.71）分，三组之间每两组比较术后ODI 评分差异有统计学意义（＜0.05）。A、B、C 三组术后末次随访VAS 评分改善率分别为（0.88±0.09）、（0.85±0.16）、（1.00±0），三组VAS 评分改善率比较差异无统计学意义（＞0.05）；A、B、C三组术后末次随访ODI评分改善率分别为（0.87±0.03）、（0.80±0.13）、（0.46±0.33），三组之间每两组比较ODI 评分改善率差异有统计学意义（＜0.05）（见表2、表3）。

表2 术后末次随访VAS、ODI 评分比较（ 分）

表3 VAS、ODI 评分改善率（%）

末次随访时患者复查腰椎MRI 显示，A 组26 例Ⅰ型Modic 改变患者，有4 例患者的终板信号部分向Ⅱ型Modic改变的终板信号转变，22 例病患终板信号未见明显改变，改变率为15.38%；B 组49 例Ⅱ型Modic 改变病患，1 例出现终板信号向正常终板转变，余48 例患者终板信号未见明显改变，转变率为2.0%；C 组2 例Ⅲ型Modic 改变患者，终板信号均未见显著改变（见表4）。

表4 Modic 改变转归率（%）

3 讨论

椎体上下面的外表面即称为终板，边缘比中央厚，形成一环形突起，颈胸腰椎的终板形态有所不同，颈椎的上下终板有较明显的凹陷[4]，而胸腰椎上下终板却较平整，Silva MT等[5]认为终板边缘是为皮质骨，而终板中央为薄膜样骨结构。目前有较多的学者认为，年龄越大椎体终板的厚度越薄、且椎体终板中央部的凹陷越明显，这可能和终板的退变具有相关性。下腰痛症状是脊柱骨科常见的临床症状，其发病原因具有复杂性和多样性，普通的X 线光片和CT 并不能清晰地显示腰部的解剖结构，因此无法给临床工作中的诊断和治疗提供切实的依据。随着医疗科技的进步，MRI 技术的问世极大提升了疾病诊断的准确性。1987 年，DeRoos A等[2]初次提出腰椎退行性改变患者的MRI 结果显示沿终板区及相邻椎体内片状或条带状信号异常，医学研究者对此信号异常的情况进行了研究，随后在1988 年，Modic MT 等[3]回顾性分析了大量伴有下腰痛患者的腰椎MRI 影像结果，系统地阐述了终板MRI 信号异常改变的情况并定义和描述了这种异常信号改变，即Modic 改变。3 种类型的Modic 改变中，发生率由高到低依次是：Ⅱ型最多，Ⅰ型次之，Ⅲ型最少；在下腰椎（L4-S1）的发生率较高，且较其他节段也更严重[6-7]。年纪越大，Modic 改变的出现率越高[8]，而Ⅱ型Modic 改变多见于50 岁以上患者[9]；性别差异也可导致Modic 改变的发生率存在较大的不同，在女性患者中的出现率明显比男性患者的高[10]，这可能与女性患者体内激素水平较易改变有关；肥胖患者腰椎承受更大的压力，故相比于正常体重的人群，腰椎Modic 改变的出现率较高[11]，这可能与腰椎力学的改变有关。相关文献显示，在下腰痛患者中Modic 改变的发生率在19%～59%[12-15]，而在无症状人群中平均发生率仅为6%[16]。Kappa E 等[17]发现伴有Modic 改变的下腰痛患者，疼痛程度和Modic 改变的分型有相关性，而和Modic 改变的体积、面积无关。越来越多的研究证据表明，伴有Modic 改变的下腰痛患者与不伴Modic 改变的下腰痛患者相比，具有不同的临床表现：前者下腰痛发作次数更为频繁、发作时间更持久[18]。

引起Modic 改变发生的原因有很多，大致可分为4 个方面[19-20]：生物力学、生物化学、微生物学及基因学，但目前都多处于假设阶段。生物力学的变化会导致终板和终板下松质骨出现微骨折，脊柱负荷尤其是轴向压力负荷会使得骨小梁和终板表面弯曲变形，当负荷大于一定程度时，则出现不可逆损伤，进而出现微骨折，一些主张生物力学因素占主导地位的学者认为，力学的改变是主要原因[21-22]。Ⅰ型Modic改变的产生和腰椎不稳定椎体间出现微动有很大的关联性[9]。相关医学实验证明：Modic 改变最常见于L4-5和L5-S1节段[3,6]，而根据腰椎受力我们可以知道上述节段是承受应力最集中的部位。终板最容易受到损伤的，故Modic 改变的这种分布规律也在一定程度上证明了终板微骨折对Modic 改变的影响。Burke 等[23]发现伴有Ⅰ型Modic 改变的下腰痛患者的椎间盘中IL-6、IL-8、PGE2、肿瘤坏死因子（TNF） 的指标明显高于Ⅱ型Modic 改变的患者。Ohtori S等[24]发现Modic 改变终板的免疫反应性细胞水平明显高于正常终板，且ModicⅠ型改变终板的免疫反应性细胞水平测定值比ModicⅡ型高。故推测ModicⅠ型改变可能是有验证介质引起的。Maatta JH 等[25]考虑低毒性厌氧菌感染与Modic 改变的发生具有相关性，于是对207 例腰椎间盘退行性改变的患者与27 例其他脊柱疾病的患者对比研究发现，37%的腰椎间盘退行性改变的患者中，培养切除的纤维环和髓核组织进行的细菌，培养出以疮疱丙酸杆菌为主的低毒性厌氧菌，而在其他脊柱疾病患者的细菌培养却未见，故认为下腰痛与低毒性厌氧菌感染之间具有相关性。Fisher TJ等[26]认为下腰痛与IL-1 基因编码多态性及IL-1 基因编码多态性具有显著的相关性。另Rollason J[27]的研究也表明：IL-6 基因的变异与下腰痛之间也具有相关性。

本文对3 组伴随Modic 改变的下腰痛患者在手术半年到一年，平均7 个月后，进行腰椎MRI 的复查，观察研究相关节段的终板Modic 改变类型的转归，同时在末次随访时评估腰痛VAS 评分和ODI 评分。结果表明A 组与B 组、A 组与C 组相比较，术前VAS 评分差异有统计学意义，而B 组与C 组术前VAS评分差异无统计学意义，考虑Ⅱ型和Ⅲ型患者主观感受下腰痛症状均较Ⅰ型程度轻，且两者相比疼痛程度相近无差别；三组中每两组对比术前ODI 评分差异均有统计学意义，考虑三组患者虽疼痛程度不同，但均因下腰痛而影响正常工作和活动，Ⅰ型ODI 评分（34.73±4.59）为最高，影响程度最严重。三组中每两组比较术后VAS 评分差异无统计学意义，考虑手术对三组患者的下腰痛症状均可较好的缓解，三组患者术后VAS 评分的数值之间差异无统计学意义；三组患者每两组比较术后ODI 评分差异有统计学意义（＜0.05），考虑手术治疗均可缓解下腰部疼痛对日常生活的影响。三组患者术后VAS 评分改善率比较差异无统计学意义，考虑三组患者术前下腰疼症状较明显，术后下腰痛的症状均得到较好的缓解，疼痛改善情况无差别。三组患者术后ODI评分改善率每两组比较差异有统计学意义，考虑手术治疗均可缓解三组患者因下腰痛对生活和工作的影响。

已有的文献报道多针对于术前术后的VAS 评分及ODI评分对伴有Modic 改变的下腰痛进行研究，本研究在讨论上述评分的同时，主要针对Modic 改变的终板信号转归情况进行研究。患者末次随访时复查腰椎MRI，对比术前和术后的MRI 影像结果，发现A 组26 例Ⅰ型Modic 改变患者，有4 例患者的终板信号部分向Ⅱ型Modic 改变的终板信号进行转变，余22 例患者终板信号未见明显改变，转变率为15.38%；B 组49 例Ⅱ型Modic 改变患者，1 例出现终板信号部分向正常终板信号转变，余48 例患者终板信号未见明显改变，没有Ⅱ型向Ⅰ型转变的情况，转变率为2.0%；C 组2 例Ⅲ型Modic 改变患者，终板信号均未见明显改变。

长久以来，很多研究人员认为Ⅰ型Modic 改变属于炎症发展阶段，是不稳定改变，相当于处于活动期；而Ⅱ型Modic 改变是一个慢性改变，相当于处于稳定期，是从炎症水肿期发展至脂肪增生的时期。Modic MT 等[3]对Ⅰ型和Ⅱ型改变研究发现：6 例Ⅰ型改变，有5 例在1 ～3 年中转变为Ⅱ型，而10 例Ⅱ型改变在2 ～3 年内未见明显变化，仍然保持为稳定的Ⅱ型Modic 改变。Aghazadeh J 等[28]对Ⅰ型Modic 改变患者进行了为期12 ～72 个月的随访，发现48 例Ⅰ型改变，18 例完全转化为Ⅱ型，7 例部分转化为Ⅱ型，19 例在Ⅰ型改变中进一步加重，4 例未改变。Hutton MJ等[29]在对伴有Modic 改变的下腰痛患者的长期随访中发现，Ⅰ型改变中有13 例转变为Ⅱ型，3 例转变为Ⅲ型，2 例变为正常，18 例无明显变化；而Ⅱ型Modic 改变中有4 例转变为Ⅰ型。Ohtori S 等[30]发现在手术后，Ⅰ型Modic 改变可单向转归为Ⅱ型，从而说明Ⅱ型较Ⅰ型更稳定。而部分Ⅰ型、Ⅱ型Modic 改变可转归为正常信号，说明行腰椎后路融合术可增加腰椎相应节段的稳定性，促使发生退变的终板进行再生修复。因而得出结论Ⅰ型Modic 改变是一个相对动态变化的过程,在大多病例中可转归成较为稳定的Ⅱ型或Ⅲ型。上述通过临床研究得出的结论与本文观点相符合。

本研究存在一定的局限性，首先是随访期限有限，不能对远期效果进行研究分析；其次是研究的样本量较少，故对伴有Modic 改变的下腰痛患者术后的转归情况分析需要更长时间及更大样本量的评估，以便更好地用于临床诊治当中。

4 结论

伴Modic 改变的下腰痛患者在行手术治疗后，Modic 改变Ⅰ型的终板信号向较为稳定的Ⅱ型转变；Modic 改变Ⅱ型和Ⅲ型的终板信号的转归情况不明显，故Modic 改变Ⅰ型为不稳定型，可发生转变；Modic 改变Ⅱ型和Ⅲ型为相对稳定型。