腰椎CT矢状面屈曲角、终板屈曲深度和双侧腰大肌横断面积差值诊断腰椎间盘突出症(LDH)的价值及与退变程度的关系

王少锋，孟小庆，吴占勇*，高 峰

1.华北医疗健康集团邢台总医院，河北 邢台 054000；2.河北省眼科医院，河北 邢台 054000

腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)是临床发病率较高的腰椎退行性疾病，患者主要临床症状包括腰痛和神经根症状[1]。研究表明[2,3]，衰老、肥胖、吸烟、终板损伤、腰椎负荷和骨密度都是LDH的危险因素。椎体终板是一个重要结构，其形态呈向心性凹陷，终板是腰椎退行性变化和LDH的重要解剖因素，当椎间盘退变时，椎骨终板上的压力分布发生变化，改变了椎体结构。以往对于LDH患者终板的结构、厚度、最大矢状直径等的研究较多，但是关于终板的另一个重要特征——屈曲深度的报道较少[4]，对LDH患者腰部肌肉支撑系统、双侧腰大肌横断面积差值和基于LDH的成像数据也缺乏系统性研究[5-8]。本研究探讨了腰椎矢状面屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值对LDH的诊断价值，旨在为临床诊断及治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月～2020年7月的LDH患者120例作为观察组，其中男性67例、女性53例；年龄31～75岁，平均年龄(50.02±9.88)岁；体质量指数19.30～24.80 kg/m2，平均(22.10±2.43)kg/m2；L3～4患者21例，L4～5患者60例，L5～S1患者39例。纳入标准：诊断符合《实用骨科学》中的标准[9]；均为单发腰椎间盘突出，病变部位在L3～S1；临床影像资料保存完整。排除标准；有强直性脊柱炎、脊柱恶性肿瘤、风湿疾病、椎体骨折、骨质疏松等；既往有脊柱手术史；长期服用激素类药物。同时选取体检健康者100例作为对照组，其中男性60例、女性40例；年龄30～71岁，平均(49.18±10.12)岁；体质量指数(19.10～24.92) kg/m2，平均(22.01±2.70)kg/m2。观察组和对照组一般资料比较见表1。

表1 观察组和对照组一般资料

1.2 CT检查

腰椎的CT检查使用德国西门子64层螺旋CT扫描，层厚度为1 mm。受试者仰卧，扫描范围从T1椎体的上边缘到S1上终板平面。扫描完成后，使用CT工作站软件执行三维重建并处理图像。本研究测量了从L3下终板到S1上终板的6个终板，利用三维重建软件对CT正中矢状面图像进行重建。根据病例资料中核磁数据，按照Pfirrmann分级方式，确定L3到S1的3个椎间盘退化等级[10]。排除由于终板损伤、严重骨赘形成和Schmorl结节而导致的不规则终板。成像测量指标：终板屈曲深度和矢状面屈曲角。测量方法：在CT矢状面重建图像上将终板的前缘定义为A，将后缘定义为P，以l mm间距作AP连线的垂线，与终板间最长的线段记为CD，定义CD长度为终板屈曲深度，定义AC和CP组成的夹角为矢状面屈曲角[11]。腰大肌横断面积及CT值测量：利用医院构建的医学图像存档与传输系统(picture archiving and communications system,PACS)系统存储的图像，选取L3～S1椎间盘层面，绘制感兴趣区，测量两侧腰大肌横断面积(单位mm2)，并计算两侧差值。

1.3 图像分析

数据录入EpiData3.1(EpiData Association，丹麦)建立数据库，所有数据均由2名主治医师独立测量，各自分析之后再整合分析结果及意见。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 观察组和对照组终板屈曲深度、矢状面屈曲角等比较

观察组L3～S1平均终板屈曲深度明显低于对照组(P<0.05)，而L3～S1平均矢状面屈曲角、L3～S1平均腰大肌横断面积差值明显高于对照组(P<0.05)。见表2。

表2 观察组和对照组终板屈曲深度、矢状面屈曲角等比较

2.2 观察组不同病变部位患者的终板屈曲深度、矢状面屈曲角等比较

观察组L4～5、L5～S1及L3～4病变患者的L3～S1平均终板屈曲深度、L3～S1平均矢状面屈曲角、L3～S1平均腰大肌横断面积差值相比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 观察组不同病变部位患者的终板屈曲深度、矢状面屈曲角等比较

2.3 观察组不同椎间盘退变程度患者的终板屈曲深度、矢状面屈曲角等比较

观察组Pfirrmann分级Ⅳ～Ⅴ级患者的L3～S1平均终板屈曲深度明显小于Ⅱ～Ⅲ级患者(P<0.05)，而L3～S1平均矢状面屈曲角、L3～S1平均腰大肌横断面积差值明显高于Ⅱ～Ⅲ级患者(P<0.05)。见表4。

表4 观察组不同Pfirrmann分级患者的终板屈曲深度、矢状面屈曲角等比较

2.4 诊断价值分析

L3～S1平均终板屈曲深度、矢状面屈曲角、腰大肌横断面积差值诊断Pfirrmann分级Ⅳ～Ⅴ级的ROC曲线下面积分别为0.601、0.890和0.771(P<0.05)，截断值分别为1.80 mm、166.50°和1.35 cm2，灵敏性分别为75.00%、84.00%和78.00%，特异性分别为58.00%、79.00%和76.00%，见图1。

图1 ROC曲线图

3 讨论

腰椎是人体中轴骨骼的核心部分，是维持直立姿势、实现生理姿势和活动的结构基础。椎间盘的特定解剖结构使腰椎具有适当的活动度和承受负荷的能力[12]。腰椎间盘退行性改变伴有髓核、纤维环和终板的结构改变。椎体终板是椎间盘的重要组成部分，构成腰椎间盘与椎体之间的结构边界，其能将椎间盘因轴向负荷产生的压力传导到相邻椎体，分散并传递由腰椎轴向载荷产生的髓核中的静水压力，并防止具有较高压力的髓核突出到相邻的松动多孔椎骨松质骨中，对腰椎间盘的生理状态和病理变化具有重大影响[13,14]。

当前主流观点是，椎间盘退变引起的应力分布变化可导致椎体终板的形态变化，进而导致椎体松质骨吸收和重塑。相同的椎间隙中，上端椎下终板的屈曲程度大于下端，更严重的椎间盘退变对应于较小的终板屈曲程度[15,16]。本研究比较了LDH组和对照组中退变进展程度相同(终板屈曲深度、矢状面屈曲角等数据在相同区间内的)椎间盘的终板形态，结果显示观察组L3～S1平均终板屈曲深度明显低于对照组，而L3～S1平均矢状面屈曲角、L3～S1平均腰大肌横断面积差值明显高于对照组。L3～S1平均终板屈曲深度、L3～S1平均矢状面屈曲角、腰大肌横断面积差值的改变与受累椎体节段的不同无关。随着腰椎退行性改变的进展，腰椎矢状面屈曲角逐渐增大，终板趋向于平坦化。在相同程度的退变情况下，发生腰椎间盘突出的椎间隙具有更平坦的终板。先天性终板形态是LDH的解剖学因素之一，通过将轴向应力限制在椎间盘的中央部分，具有合适的矢状面弯曲角度有助于维持椎间盘的正常生物力学环境。终板屈曲深度的变化会影响软骨终板的营养途径，从而导致溶质向椎间盘的扩散减少，终板-髓核(CEP-NP)通路传导障碍和加速腰椎间盘退变。随着椎间盘退行性变的发展，脊柱的轴向应力从椎间盘的中心区域转移到外周区域，终板结构发生改变。腰椎间盘周围部分的负荷超过正常范围，这会导致纤维环撕裂和损伤，并加速LDH的发生。因此终板的退行性变化会显著影响椎间盘的正常生理功能[17]。

一些学者认为LDH病变常处于腰大肌萎缩及变窄的那一侧，腰大肌萎缩变细、疏松及两侧横断面积存在差异可导致腰部支撑系统不平衡或无力[18,19]。本研究结果显示，观察组L3～S1平均腰大肌横断面积差值显著较对照组高，说明双侧腰大肌不对称造成的腰椎受力不平衡现象可引起椎间盘受力变大，对腰椎间盘造成不良影响，因此可以推断腰大肌横断面积差值较高是LDH发生的重要因素。

本研究结果显示，观察组Pfirrmann分级Ⅳ～Ⅴ级患者的L3～S1平均终板屈曲深度明显低于Ⅱ～Ⅲ级患者，而L3～S1平均矢状面屈曲角、L3～S1平均腰大肌横断面积差值高于Ⅱ～Ⅲ级患者，上述参数诊断Pfirrmann分级Ⅳ～Ⅴ的效能较好。椎间盘退变能够引起椎体重建及椎体终板性质的变化。终板屈曲深度的增加应该是对椎间盘退变后生物力学发生改变的自适应过程，降低对椎体的压力及负荷，减轻椎体损伤。在椎间盘退变的发生及发展过程中，作用于终板的应力将会从其中心向外周转移，外周终板发生突出，外周终板下面的松质骨在上述影响下会进一步重建，导致锥体周边高度降低，矢状面屈曲角逐渐增大，终板屈曲深度减小。出现LDH后，同侧腰大肌发生萎缩，这仍与患者椎间盘退变程度有关。

既往少有研究对矢状面屈曲角度、终板屈曲深度和双侧腰大肌横断面积差值进行联合分析，本研究在一定程度上弥补了上述不足。本研究结果表明，矢状面屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值与LDH患者椎间盘退变程度有一定关系，在进行诊断时需要充分考虑上述解剖差异，可作为诊断及治疗LDH的重要参考依据。且本研究应用CT影像，显示出的终板的骨性边缘更易被识别，CT矢状位重建影像能够更准确地测量形态学参数。

综上所述，矢状面屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值与LDH患者椎间盘退变程度有一定关系，在诊断椎间盘退变程度方面有一定价值。