颈椎Modic改变的研究进展

李崟坤，谢鑫荟，2，戚天旭，吴小涛，2

(1.东南大学 医学院，江苏 南京 210009； 2.东南大学附属中大医院 脊柱外科，江苏 南京 210009)

椎体软骨终板分为骨性终板和软骨终板，其对维持脊柱整体及椎间盘的功能有非常重要的意义。有研究[1- 3]表明，终板的生物力学和生物化学特性发生改变易引起椎间盘退变等疾病。Modic改变是指椎体终板及终板下骨质在影像学上的信号异常改变。1987年De Roos等[4]对41名患者203个腰椎椎体进行观察后首次发现，在MRI上退变节段腰椎终板附近存在信号改变。而后1988年，Modic等[5- 6]对这种改变的分型及组织学变化进行了系统描述。这种异常信号改变因此被称为Modic改变。这之后关于腰椎Modic改变的研究广泛展开，但对于颈椎Modic改变的研究开展得较晚。2007年，Peterson等[7]观察了133例颈椎Modic改变并报道了其流行病学特征。此后，关于颈椎Modic改变的研究也如火如荼展开。现就颈椎Modic改变的研究进展作一综述。

1 Modic改变分型

Modic等[5]根据在影像学上这种改变的不同特征将其分为3型：Ⅰ型，T1加权像上低信号，T2加权像上高信号，反映骨性水肿及炎症；Ⅱ型，T1加权像上高信号，T2加权像上高或等信号，反映骨及骨髓的脂肪替代；Ⅲ型，T1及T2加权像上均为低信号，反映骨性硬化。Fayad等[8]在此基础上补充了2种混合型，即Modic Ⅰ- Ⅱ型(兼有水肿及脂肪变性，以水肿为主)和Modic Ⅱ- Ⅰ型(兼有水肿及脂肪变性，以脂肪变性为主)。Weishaupt等[9]则根据在MRI上Modic改变的严重程度分了4类：正常，T1和T2加权像上无异常；轻度，信号改变不超过椎体高度的25%；中度，信号改变在椎体高度的25%～50%；重度，信号改变等于或大于椎体高度的50%。这些分型方式在颈椎及腰椎Modic改变中均适用。

2 颈椎Modic改变流行病学特征

2.1 颈椎Modic改变的发病率

纳入人群、年龄等因素的不同，导致颈椎Modic改变的发病率在不同研究中跨度较大，为3%～40.4%。3%的发病率(4/133)由Matsumoto等[10]报道，可能因为研究纳入的是挥鞭伤患者，而非大多数研究的无症状或颈痛患者。40.4%的发病率由Mann等[11]报道，共纳入426例患者，其发病率较高可能与纳入对象年龄在50岁以上有关。其他研究报道颈椎Modic改变发病率多在此范围内。Tsuji等[12]前瞻性对193名无症状志愿者随访20年后，于近期报道颈椎Modic改变的发病率为16.1%(31/193)。

2.2 颈椎Modic改变的类型和节段

2007年Peterson等[7]报道颈椎Modic改变类型以Ⅰ型最多，Ⅲ型其次，Ⅱ型最少(只有3例)。但之后的绝大多数研究则观察到颈椎Modic改变以Ⅱ型为主，Ⅰ型其次，Ⅲ型最少。一项随访20年的前瞻性研究[12]纳入了193名患者共1 158节段，47个节段出现Modic改变，其中30个节段为Ⅱ型(63.8%)，15个节段为Ⅰ型(31.9%)，2个节段为Ⅲ型(4.3%)。这与文献[13]的研究结果一致[1 023例存在颈部不适或症状的患者共6 138个节段中颈椎Modic改变以Ⅱ型为主(1.14%)，Ⅰ型其次(0.57%)，Ⅲ型最少(0.05%)]。

颈椎Modic改变最常发生的节段是C5/6，其上下相邻节段的发病率也较其他节段高。Tsuji等[12]对193名无症状志愿者随访20年后发现，共47个节段出现颈椎Modic改变，其中C5/6有19例(40.4%)，其次是C6/7及C4/5[分别为13例(27.7%)和9例(19.1%)]，C2/3、C3/4和C7/T1例数均较少。这与文献[13]的研究结果基本一致。颈椎，尤其是C5/6节段，活动性最大，并且是颈椎承重节段，力传导于C5/6，使得此节段机械应力及不稳定性更高，因此C5/6节段更易发生退变，这可能是C5/6节段更易发生Modic改变的原因。

值得一提的是，MRI成像磁场强度对Modic改变的诊断和分类存在影响。Bendix等[14]比较了1.5T和0.3T的MRI对Modic改变的诊断和分类，发现1.5T较0.3T的Modic改变检出数更多，且1.5T比0.3T对Modic Ⅱ型检出率高，而0.3T比1.5T对Modic Ⅰ型检出率高。由此可见，不同MRI设备及磁场强度可能造成不同研究中Modic改变发病率和类型诊断的偏倚，在对颈椎Modic改变的研究中应予以注意。

2.3 颈椎Modic改变类型的相互转化

有一些学者发现，颈椎Modic改变类型之间可以发生转化。Mann等[15]对426名颈痛患者进行研究发现，63%由Modic Ⅰ型向Ⅱ型转化，Ⅱ型向Ⅲ型转化较Ⅰ型向Ⅱ型转化则明显少见，这可能是颈椎Modic Ⅲ型罕见的原因之一。但是，并没有发现Ⅱ型向Ⅰ型转化的病例，Matsumoto[16]等认为,Modic Ⅰ型向Ⅱ型转化更常见是因为Ⅰ型主要特征是椎体终板的炎症，Ⅱ型则主要为终板中的脂肪替代，Ⅱ型Modic改变生物力学更加稳定。而后Matsumoto等[10]则在研究中发现，有2个节段的I型Modic改变和5个节段的Ⅱ型Modic改变在随访11年后消失。然而，现阶段关于颈椎Modic改变类型转化的研究仍较少，需要更多的研究进一步探讨是否还存在其他转化方式及其相关因素。

3 颈椎Modic改变发生机制

3.1 低毒细菌感染

虽然此前对于该机制存在争议，但目前更多证据指向Modic改变与低毒细菌感染有关。Albert等[17]认为,无芽孢厌氧菌感染的椎间盘较未感染者其临近椎体更易发生Modic改变。动物实验发现低毒性厌氧菌可在椎间盘中生存并引起炎症，也进一步佐证了该机制。Li等[18]将兔椎间盘切开从而诱导椎间盘退变，并在术中将痤疮丙酸杆菌接种到兔的椎间盘内，6周后18个椎间盘中有11个培养到痤疮丙酸杆菌。Shan等[19]直接将痤疮丙酸杆菌注射到兔的椎体软骨下骨中，6月后兔的椎体在MRI成像上发生信号改变，而无细菌注射的对照组则没有信号改变。为了进一步研究颈椎Modic改变与低毒细菌感染的关系，一项前瞻性研究[20]显示，颈椎椎间盘中的低毒性细菌感染率为13.6%(9/66)，且凝固酶阴性葡萄球菌较痤疮丙酸杆菌更常见。该研究颈椎低毒性细菌感染在年轻患者中更加常见，除此之外颈椎低毒细菌感染率与颈椎椎间盘的突出种类有关，椎间盘脱出和游离者其低毒细菌感染率较椎间盘膨出及突出者明显更高，考虑少量的低毒细菌可能是通过血液并经由破裂的纤维环进入椎间盘从而引起感染。但此前也有研究[21- 22]报道，颈椎低毒细菌感染以痤疮丙酸杆菌为主。由此可见，关于低毒性细菌感染仍需更多大样本临床研究以期进一步明确其菌种及机制。

3.2 生物力学改变

椎间盘退变后，终板剪切力增加，使得终板骨小梁发生微骨折和塌陷，引起椎体终板不可逆形变。另外，若终板承受压力过大超过其最大负荷时，也会引起终板骨小梁微骨折，最终导致Modic改变[23- 24]。

3.3 生物化学改变

有研究[25- 27]表明，一些炎症介质与颈椎Modic改变的发生有关，如白介素(IL)、前列腺素E2、肿瘤坏死因子(TNF)等。Burke等[26]报道，Modic Ⅰ型IL- 6、IL- 8和前列腺素E2的水平明显高于Ⅱ型改变。Karppinen等[28]也发现，IL- 1与Ⅰ型Modic改变高度相关。考虑Modic Ⅰ型改变是炎性发展的急性活动过程，而Ⅱ型及Ⅲ型则较趋于稳定状态。然而，关于Modic改变的生物力学和生物化学机制，多数研究仍以腰椎为主，需要更多有关颈椎的该方面研究，进而佐证该机制。

4 颈椎Modic改变的相关因素

4.1 颈椎Modic改变与颈椎矢状位平衡的关系

颈椎Modic改变与颈椎矢状位平衡间存在联系。An等[29]观察了286名颈椎后凸畸形患者，其中102名患者存在颈椎Modic改变，结果显示颈椎后凸畸形且合并颈椎Modic改变的患者相较颈椎后凸畸形而无Modic改变患者其颈椎角运动更小，脊髓压迫及椎间盘变性更严重，提示颈椎Modic改变与颈椎平衡之间有一定联系。一项回顾性研究[30]显示，496名存在颈痛或神经症状的患者中颈椎Modic改变94例，颈椎Modic改变组与对照组相比，C3- 7节段更加不稳定，且颈椎曲度和节段活动度也明显小，提示颈椎不稳定、颈椎曲度和节段活动度小是颈椎Modic改变的危险因素。不少研究[31- 33]指出，颈椎Modic改变与颈椎T1倾斜角(T1S)、C7倾斜角(C7S)、Cobb角有关。Li等[34]报道，Modic改变组T1S明显高于对照照(25.8°±6.3°vs22.5°±6.8°，P<0.001)。这与Ma等[35]的研究结果一致。T1S作为颈椎矢状位平衡参数之一，反映了颈椎的平衡状况。另一方面，Ma等[35]发现，T1S>25°的颈椎Modic改变发生率明显高于T1S≤25°组，这说明T1S>25°是颈椎Modic改变的危险因素之一。大多学者[31- 32,35]认为，当T1S超过25°时，颈椎平衡即受到影响，颈椎的失衡使得颈椎椎体活动度扩大，力学负重造成椎间盘和终板的退变，并最终导致颈椎Modic改变的形成。

4.2 Modic改变与糖尿病的关系

糖尿病与Modic改变之间存在关联性。Eksi等[36]研究了48名患有糖尿病且行MRI成像的患者，并与对照组进行比较，发现Modic改变组患者血清糖化血红蛋白(HbA1c)和糖尿病病程明显高于无Modic改变组，此外，糖尿病组须接受胰岛素或口服药物治疗患者的Modic改变发病率明显高于无需药物治疗的糖尿病患者。糖尿病可使核因子- κB(NF- κB)、诱导性一氧化氮合酶(iNOS)、环氧合酶- 2(COX- 2)增加，并改变microRNAs的环境，造成蛋白质不可逆的糖基化、氧化应激增加和炎症反应，进而导致微血管和大血管病变，最终导致Modic改变的发生。虽然该研究仍未能明确糖尿病与颈椎Modic改变之间的效应关系，但基于糖尿病引起的生物化学改变理论，日后可行进一步研究以期论证糖尿病与颈椎Modic改变之间的关系。

4.3 颈椎Modic改变与年龄、性别的关系

高龄是颈椎Modic改变多发的因素之一。一项前瞻性研究[16]纳入无症状志愿者，发现年龄超过40岁是新发颈椎Modic改变的因素之一。Bai等[37]发现，年龄≥55岁(OR=1.91)是颈椎Modic改变有关的独立因素之一。Baker等[38]也发现，颈椎Modic改变与高龄有关(P<0.001)。然而，近期也有一项随访20年的前瞻性研究[12]显示，颈椎Modic改变与年龄无明显相关性，其具体机制不详。

关于颈椎Modic改变与性别的关系，研究结果不一。Matsumoto等[16]认为，与腰椎一样，颈椎Modic改变男性较女性更常见。然而，也有学者[32,39]认为,颈椎Modic改变与性别无明显关系。这可能是由于颈椎主要承受头部及颈椎运动时所产生的负荷，相较腰椎的承重负荷更小，因此不同性别颈椎Modic改变没有表现出明显差异。

4.4 颈椎Modic改变与椎间盘退变的关系

颈椎Modic改变更多地出现在椎间盘退变的节段，且与椎间盘退变有一定相关性。Park等[40]和Yang等[41]一致认为，椎间盘退变对颈椎Modic改变的发生有很大影响。一项前瞻性研究[16]显示，已经存在的椎间盘退变与新发颈椎Modic改变高度相关。Qiao等[42]通过研究颈椎病患者颈椎Modic改变的因素进一步列出回归方程，得出椎间盘退变的EXP=23.038，说明椎间盘退变与颈椎Modic改变具有明显相关性。另一方面，也有部分颈椎Modic改变发生在椎间盘退变的相邻节段[43]或者未发生退变的节段。

4.5 颈椎Modic改变的其他因素

颈椎Modic改变的发生可能与体质量指数(BMI)和甘油三酯(TG)水平有关。一项研究[32]显示，颈椎Modic改变的发生与血清TG水平高度相关，血清TG水平对评估颈椎矢状位平衡方面有一定价值。Bai等[37]报道，BMI≥25 kg·m-2(OR=2.41)是颈椎病患者颈椎Modic改变的重要独立因素之一，脂肪代谢和骨髓组成可能在颈椎Modic改变与BMI之间的关系中起到了一定作用。颈椎Modic改变与血清TG水平及BMI有关，可能因为高血脂水平造成血管病变及血流减少，最终导致退变及Modic改变的发生，但其具体机制不详。

综上，现阶段还需更多前瞻性大样本研究以进一步论证颈椎Modic改变的相关危险因素，为临床分析患者发病风险及指导预防提供重要依据。

5 颈椎Modic改变的临床及治疗

5.1 颈椎Modic改变与轴性症状关系

腰椎Modic改变与下腰痛之间的联系已被大多学者所接受，但颈椎Modic改变与颈肩痛等轴性症状的关系仍未得到证实。多数学者认为颈椎Modic改变与颈痛等轴性症状有关。An等[29]发现，颈椎后凸畸形患者中颈椎Modic改变与轴性颈痛高度相关。Li等[43]回顾性研究了248名行单节段颈前路椎间盘切除融合术患者，其中35名患者存在Modic Ⅱ型改变，Modic Ⅱ型改变会引起轴性症状。随后另一项研究[34]显示，存在颈椎Modic改变的患者更易发生轴性颈痛(P<0.001)。Zhou等[44]认为，行颈前路椎间盘切除融合术的患者其融合节段存在Modic改变与术后轴性症状的发生有关。Bai等[37]也认为，颈痛患者颈椎Modic Ⅰ型改变的发病率较无颈痛患者高(P=0.027)。但是，也有一些学者[41]认为，颈椎Modic改变与颈痛没有明显关系。颈椎Modic改变是否与颈痛等轴性症状有关还需大样本量临床研究进一步明确。

5.2 颈椎Modic改变的治疗

有研究[45]指出，一些非手术治疗方法如椎间盘内类固醇注射、抗TNF- α抗体、抗生素和双磷酸盐类药物可在短期内减少Modic改变，但其长期效益未知。脊柱推拿疗法对颈椎Modic改变的患者有一定疗效。Kressig等[46]行前瞻性研究得出，对于颈椎Modic患者行脊柱推拿疗法术后2周，50%的颈椎Modic Ⅰ型和83.3%的颈椎Modic Ⅱ型患者临床症状即得到改善(P=0.07)。

颈椎Modic改变的颈椎融合术的疗效取得了多数学者的认可，尤其对于颈椎Modic Ⅰ型改变，可能与颈椎融合术去除了存在炎症反应的终板，减少炎症因子的释放，阻断了对终板的进一步损伤有关。在此术式的基础上，一些学者也提出了一些改进。Li等[47]比较了颈前路椎间盘切除融合术和椎间盘置换术对颈椎Modic Ⅱ型改变患者的治疗效果，两者均取得了良好的疗效，但椎间盘置换术可保留更多的颈椎节段活动度。在经典对侧入路术式的基础上，Nakamura等[48]提出了由同侧入路行经皮内镜下颈椎间盘切除术的改良术式，并发现同侧入路颈椎Modic改变的发病率(26.7%vs72.2%)和椎间盘高度丢失(11.0%vs24.5%)均低于对侧入路，且同侧入路足够安全，推荐用于临床。

6 小 结

颈椎与腰椎相比，颈椎主要承受头部及颈椎各向运动所产生的负荷，与腰椎承重及活动度不同，因此Modic改变在颈椎和腰椎上的表现及特征不可能完全相同，对于腰椎Modic改变的研究也不能替代颈椎Modic改变的研究。虽然起步较晚，但是关于颈椎Modic改变的研究也已经取得了相当的成果，广大学者对于颈椎Modic改变也取得了一定的认识。然而，关于颈椎Modic改变的机制、影响因素及预防治疗等研究仍不够深入，缺乏大样本量及长期随访研究，还须不断深入钻研，以期明确颈椎Modic改变的机制等因素，为临床预防及治疗提供指导，为患者带来福音。