椎间融合术后Modic改变对预后的影响及其预防与治疗研究进展

李 琛，孙崇毅

哈尔滨医科大学附属第二医院骨科，哈尔滨 150001

终板炎的概念于1987年由De Roos等［1］首先提出，Modic等［2］于1988年对其进行了系统阐述，故又称Modic改变。Modic改变是以慢性炎症、高骨转换、纤维化为特征的受挫再愈合反应［3］。Modic改变往往伴随术后融合器沉降、不融合及邻近节段Modic改变等一系列并发症，也是节段不稳的间接标志［1］。本文通过查阅国内外Modic改变的相关文献并加以梳理，从Modic改变发生过程及诊断、对预后的影响、外科预防、围手术期处理等方面展开分析，综述如下。

1 发生过程及诊断

由于软骨终板紧邻椎间盘，因而Modic改变与椎间盘退行性变（IDD）密不可分。损伤及炎性刺激是诱发或加重Modic改变的因素，在椎体终板发生破坏后，存在于血液中的低毒力细菌扩散到椎间盘中并在椎间盘内的厌氧环境中滋生，引起低级别椎间盘炎和血管渗透性增加，进而导致椎间盘周围骨髓的病理改变，即骨髓病变［4］。Thompson等［3］的研究显示，Modic改变是椎体骨髓病变的一个亚型，且骨髓病变与ModicⅠ型椎体终板变化具有明显相关性，推断ModicⅠ型改变应继发于终板微损伤或椎间盘损伤。显微镜下ModicⅠ型改变终板标本可见，在增厚的骨小梁空隙内，纤维结缔组织取代了正常骨髓，终板轻度断裂，椎体-椎间盘交界处被肉芽组织填充，这些均为炎性表现；在ModicⅡ型改变终板标本中，骨髓成分大多为脂肪性骨髓，椎间盘-终板交界处亦可见增生的纤维肉芽组织，且可见破碎的椎间盘成分［5］。以上研究均表明终板微损伤在诱发Modic改变中的重要性。

无论是终板周围炎性介质的趋化作用，还是低级别感染的不断叠加，亦或是这些过程的混合，均是椎间盘及终板损伤的原因［6］，进而导致Modic改变的发生。这些过程其本质是联系在一起而非相互独立的；对病理活检的病变组织进行计量学分析发现，发生ModicⅠ型改变的终板其骨性增长活跃，发生ModicⅡ型改变的终板其骨形成减少，发生ModicⅢ型改变的终板有稳定的骨质硬化状态，表明Modic改变中椎体和骨髓之间存在动态的相互依随关系［7］。此外，骨质硬化症也可出现在的Modic Ⅰ/Ⅱ或ModicⅡ/Ⅲ混合型改变中［8］。上述研究均表明，3种不同的Modic分型本质上代表了同一病理过程的不同阶段，所有的Modic改变均可伴随出现ModicⅠ/Ⅱ型或ModicⅡ/Ⅲ混合型改变。

2 对预后的影响

2.1 融合器沉降

术后融合器向上或向下陷入椎体超过2 mm即可定义为融合器沉降，通常伴随术后椎间高度指数（IHI）的降低。IHI降低普遍被认为是椎间盘、关节突关节及椎弓根三者受力增加而共同作用的结果［9-10］；刘耀升等［11］、Galbusera等［12］和Tanaka等［13］的研究均表明，IHI降低会导致相应脊柱节段轴向刚度与屈伸刚度出现统计学意义上的增大。由于IHI在生物力学方面的重要意义，加之患者合并Moidc改变的病情特殊性，IHI与Modic 改变的相关性研究具有重要的临床意义和预测预后的参考性。

有研究［14］报道，腰椎后路融合术后，ModicⅠ型改变患者临床症状改善最佳，ModicⅡ型及无Modic改变的患者改善情况相似，但ModicⅠ型和Ⅱ型患者发生IHI降低的比例较无Modic改变患者高。王牧一等［15］的研究表明，术前 Modic 改变可显著增加经椎间孔入路腰椎椎间融合术（TLIF）后融合器沉降风险，尤其是ModicⅠ型和Ⅱ型改变，但对椎间融合效果没有明显影响。王云清等［16］和Steffen等［17］认为，融合器轻度沉降会增加融合器稳定性，或许有利于术后融合。Liu等［18］的研究表明，斜外侧入路腰椎椎间融合术（OLIF）中无Modic改变组的融合器沉降率明显高于Modic改变组。以上研究表明，Modic改变对融合器沉降的影响可能与术式选择及术中操作有关，其相关性值得进一步探究。

2.2 融合率

一般认为，前屈后伸位X线片上融合节段的相邻节段椎间角度的差异小于5°、棘突间活动轨迹无反常、融合节段椎体与融合器之间无透亮区域或X线片上透亮区小于融合器表面的1/2、融合器位置无偏移即表明植骨融合［19］。Modic改变引起的终板钙化导致软骨终板通透性下降50% ~ 60%，使终板不能为植骨融合区提供营养和血供［20］。马辉［14］的研究显示，融合术后Modic改变者的融合率较无Modic改变者低，且植骨区与椎体间的融合周期及融合效果均较无Modic改变者差，证明Modic改变可能在一定程度上抑制了融合过程；继续观察2组患者术后6个月融合率，有无Modic改变对融合率均无明显影响，Modic改变组的融合效果也令人满意，且分型对照（ModicⅠ型和ModicⅡ型）差异亦无统计学意义。Kwon等［21］的研究比较了所有分型的Modic改变对采用椎间融合术治疗的患者术后融合率及临床疗效的影响，结果表明，ModicⅢ型改变患者的椎间融合率及临床疗效均较ModicⅠ型和Ⅱ型改变者差。

2.3 疼痛

Modic改变患者的主诉为疼痛，在终板发生Modic改变早期时，疼痛的主要来源可能是受损终板附近的伤害性感受器受到化学和机械刺激［6］。目前，以Modic改变患者为研究对象对比手术前后疼痛情况的相关文献较少。王牧一等［15］的研究显示，TLIF治疗前后，Modic改变组与无Modic改变组疼痛视觉模拟量表（VAS）评分及Oswestry功能障碍指数（ODI）差异均无统计学意义。Modic改变累及椎体面积的大小在ModicⅠ型改变中有重要意义，庄汝杰等［22］的研究表明，ModicⅠ型改变累及椎体面积与VAS评分呈正相关；Hanımoğlu等［23］的研究以ODI为因变量，以年龄、平均Pfirrmann分级、ModicⅠ型改变累及椎体总面积、性别为自变量，在多元线性回归模型中仅ModicⅠ型改变累及椎体总面积与ODI呈显著正相关。同ModicⅠ型改变类似，ModicⅡ型改变患者慢性下腰痛的程度同样随椎体终板Modic改变累及面积增加而加重［24］。尽管相关研究较少，但为以后的研究提供了思路，未来以手术为侧重点对Modic改变患者的疼痛情况进行观察研究，或将有更具临床意义的发现。

3 术后Modic改变的预防及治疗

终板损伤是导致Modic改变的重要因素之一，减少终板损伤对预防Modic的发生和转变有重要意义。融合术需要切除椎间盘组织后再行植骨融合，虽然术后稳定性较好，但在一定程度上影响了手术节段的生理状态及运动能力，加快了邻近节段的退行性变，从而增加了术后邻近节段Modic改变的概率［25］。终板损伤不仅存在于术前，手术过程中对终板的过度处理同样可引起医源性终板损伤，预防术中融合间隙终板的医源性损伤是减少融合术后并发症的主要手段之一。融合器的融合效果与术中终板刮除程度相关［26］，一般认为，术中增加对病变位置终板的刮除，可提高术后融合效果；但过度刮除往往伴随着医源性终板损伤，导致术后复发或新发Modic改变。若为了尽可能保留终板附近骨质而减少对椎体病变区域的清理，同样可增加Modic改变复发甚至向Ⅱ型、Ⅲ型转变的潜在风险。因此，处理Modic改变的病变终板，在刮除软骨终板去除部分病变的同时，应稍增加清理程度，使其少量渗血，促进植骨区的营养和血供，有助于融合［27］。

椎间盘内注射类固醇激素、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）抗体、抗生素和双膦酸盐等，可预防术后邻近节段退行性变导致的继发Modic改变，避免终板的退行性变及损伤。这些药物在短期内缓解Modic改变的有效性已被证实，但长期疗效尚不清楚；此外，诱导或促进软骨终板之间润滑素的产生可能会成为未来Modic改变和椎间盘退行性变治疗的研究方向［6，28］。施强慧等［29］和Liu等［30］认为，椎体终板由透明软骨终板和骨终板组成，软骨终板与软骨下骨的结构类似于滑膜关节的关节面，而椎间盘作为一类软骨样组织，其退行性变很可能与关节软骨有相似之处。在滑膜关节中，润滑素附着在关节表面，润滑素表达受抑制时，终板中痤疮假单胞菌开始出现，并最终促进巨噬细胞的进展和终板的退行性变［30］，因此，润滑素在软骨终板中的主要作用可能并不是润滑，而是抗炎。Ohtori等［31］和Dudli等［32］的研究显示，Modic改变与TNF诱导的炎性反应有关，椎间盘中的髓核细胞具有免疫原性，椎间盘破坏后髓核细胞暴露于椎间隙内并触发炎症的级联反应，而TNF-α可能在该炎性反应中发挥核心作用。Walter等［33］的研究发现，发生IDD甚至Modic改变的椎间盘中，均有TNF-α的表达，TNF-α的表达触发白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6和IL-8的释放，而英夫利昔单抗可以在体外降低其表达从而抑制TNF。这为未来润滑素及生物制剂对Modic改变的预处理等相关研究提供了方向。

4 总结与展望

尽管Modic改变的相关研究较多，但对于Modic改变的预防及治疗，目前仍处于起步阶段。近年来，有学者［34-35］发现，除了椎间盘损伤及低毒力细菌感染，痛风也是引起终板退行性变及Modic改变的原因之一，高尿酸血症及痛风患者的椎间盘或终板中存在尿酸结晶，这些患者均有严重的IDD。在痛风急性发作期间，单钠尿酸盐（MSU）晶体会刺激并导致周围组织发生水肿、充血、炎性反应及骨质破坏，引发椎体不稳，甚至出现痛风石压迫脊髓神经根。若痛风石晶体在终板和椎间盘中积累，必然会加快IDD的发生。可以说，对Modic改变患者的治疗过程中，忽视血液中尿酸水平的变化，很有可能导致高尿酸血症与Modic改变形成恶性循环，因此，监测血液中尿酸水平对Modic改变也会起到一定的预防及治疗作用；当下采用TNF抑制剂治疗Modic改变逐渐形成趋势，在对包括中轴性脊柱炎在内的几种炎性疾病的治疗中，TNF-α抑制剂疗效显著［36-37］。Gjefsen等［38］的研究表明，使用英夫利昔单抗抑制椎间盘炎症可能是下腰痛和Modic改变的一种治疗策略。这些研究提示，对于Modic改变，生物制剂的使用及免疫相关治疗可能会成为趋势，也是未来预防和治疗Modic改变的新思路。