骨质疏松与腰椎间盘退变的相关性

孙俊辉，范道洋，肖阳，王卫东

（郑州大学第一附属医院 骨科，河南 郑州 450052）

超过一半的成年人遭受过腰痛的困扰，而腰椎间盘退变和骨质疏松症均会导致腰痛［1-3］。腰椎间盘退变可继发腰椎间盘突出、腰椎滑脱、退行性脊柱侧凸等脊柱疾病，进而导致相应的症状，给患者造成极大的痛苦和经济负担。骨质疏松症是一种骨组织骨密度下降导致骨组织强度降低的全身性骨病，临床主要表现为脊柱畸形、疼痛，并且容易发生骨折。我国居民骨质疏松的发病率越来越高。流行病学调查结果显示，65岁以上的人口中有32.0%的人患有骨质疏松［4］。骨质疏松和腰椎间盘退变疾病均多发于中老年人，并且会出现类似的临床症状，明确两者之间的关系将有助于这两种疾病的临床治疗。双能X线吸收法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）为诊断骨质疏松的金标准，但是腰椎退变患者的椎间盘与关节突关节退变、骨赘、硬化的终板和血管丛等组织的密度也会计算在内，会使骨密度测量值高于实际值。计算机断层扫描（computed tomography，CT）在评估腰椎退变患者骨质疏松情况方面具有明显的优点。根据Pickhardt等［5］的报道得知，临床专业医生可以在不需要额外的检查、不增加患者经济负担的情况下使用腰椎的CT值简单快速地评估患者的骨质疏松情况。目前较少有研究利用腰椎常规平扫CT分析骨质疏松与腰椎间盘退变之间的关系。本研究旨在利用腰椎CT探讨骨质疏松与腰椎间盘退变的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性收集2019年10月至2021年3月于郑州大学第一附属医院骨科就诊的腰腿痛患者的资料。（1）纳入标准：①原发性骨质疏松症；②具备腰椎平扫CT及MRI影像资料。（2）排除标准：①各种疾病或药物引起的继发性骨质疏松，如患有甲状旁腺功能亢进、糖尿病或需要长期使用糖皮质激素；②腰椎骨折、感染、肿瘤等导致腰椎骨质破坏的疾病；③6个月内曾使用过维生素D、钙剂、双磷酸盐、雌激素等影响骨代谢药物；④伴有严重的心脑血管疾病。共纳入258例患者，统计患者年龄、性别、身高、体质量、体质量指数（body mass index，BMI）等基本资料以及患者腰椎常规平扫CT、磁共振影像资料。

1.2 观察指标及分组 CT值的测量：CT值是指单位容积内组织的X线衰减系数，单位是亨氏单位（HU）。CT扫描目标区域后进行三维重建，在L1椎体中层轴位图像上选取椎体上终板的下一层、中间层、下终板的上一层，选择尽可能大的感兴趣区（region of interest，ROI），避开椎体骨皮质、局部的骨质增生区域以及血管丛，使用图像存档和通信系统（picture archiving and communication system，PACS）软件分别自动算出3个层面ROI的CT值（图1）［6］，取3个层面的平均值记作该椎体的CT值。椎体的主体是松质骨，所以测得的椎体CT值代表了松质骨的骨密度。根据Pickhardt等［5］研究结果进行骨质疏松程度的分组：L1CT值＜100 HU为骨质疏松组，L1CT值为100～160 HU为骨量减少组，L1CT值＞160 HU为骨量正常组。腰椎间盘退变程度的评估：由2名脊柱外科医生在MRI图像上采用国际公认的Pfirrmann［7］椎间盘5级分级标准对L1～S1椎体区域的椎间盘进行协商评判，根据椎间盘高度、椎间盘纤维环和髓核的信号强度及两者的界限将椎间盘退变程度划分为Ⅰ～Ⅴ级，分别代表评分1～5分，分级越高退变越重。椎间盘退变平均评分是指该患者全部腰椎间盘退变评分的平均值。

图1 基于CT扫描图像的ROI选取与定量测量

1.3 统计学方法 使用SPSS 21.0统计软件进行分析。计数资料以频数和率（%）表示，用χ2检验进行比较；使用均值±标准差（±s）表示计量资料并用方差分析检验组间差异；使用方差分析比较不同CT值组间的腰椎间盘退变程度，两两比较采用LSD-t法；采用Spearman相关性分析检验椎体CT值与腰椎间盘退变的关系。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本情况 纳入的258例患者年龄为49～72（57.86±4.98）岁，BMI为17.37～33.03（24.60±2.65）kg·m-2。3组性别、年龄、身高、体质量、BMI比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 3组基本资料比较

2.2 各节段椎间盘退变评分 除L2/3节段外，其余节段腰椎间盘退变评分组间比较差异有统计学意义（P＜0.05）；除L2/3节段外，骨质疏松组腰椎间盘退变评分高于骨量正常组和骨量减少组（P＜0.05）；骨量减少组腰椎间盘退变评分与骨量正常组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 3组腰椎间盘退变评分比较（±s，分）

表2 3组腰椎间盘退变评分比较（±s，分）

组别 例数 L1/2 L2/3 L3/4 L4/5 L5/S1 L1～S 1.08±0.79 2.85±0.31骨量减少组 91 2.52±0.52 2.75±0.68 2.92±0.40 3.19±0.50 3.15±0.77 2.91±0.32骨质疏松组 82 2.72±0.65 2.78±0.52 3.09±0.36 3.31±0.54 3.47±0.74 3.10±0.28 F骨量正常组 85 2.49±0.50 2.66±0.75 2.90±0.45 3.09±0.53 3 4.085 0.962 4.968 3.813 6.197 15.283 P 0.018 0.384 0.008 0.023 0.002 ＜0.001

2.3 CT值与不同节段腰椎间盘退变的关系 L1/2、L3/4、L4/5、L5/S1及L1～S1椎间盘退变评分均与L1CT值呈负相关（P＜0.05）；L2/3椎间盘退变评分与L1CT值无关（P＞0.05）。见表3。

表3 L1 CT值与不同节段腰椎间盘退变的关系

3 讨论

腰腿痛的发病率呈逐年升高的趋势，已成为成年人普遍存在的健康问题［8］。骨质疏松症和腰椎退行性疾病均为临床常见的慢性病，在影响患者生活质量的同时，还间接增加了社会的负担。广泛被使用并且被众人接受的用来测量骨密度和诊断骨质疏松的方法是DXA。但是DXA测量的是目标区域内所有骨组织的面积密度，不仅不能区分松质骨和皮质骨，还会将腰椎退变患者退变的椎间盘与关节突关节、骨赘、硬化的终板等结构和椎弓等正常结构的骨密度计算在内，所以DXA测量的骨密度值会高于实际值，使松质骨骨量减少的事实被忽略，导致骨质疏松的漏诊［9］。定量CT（quantitative computed tomography，QCT）是一种可以测量骨组织空间分布体积骨密度的方法，可以选择性地测定骨松质的骨密度，提高骨质疏松的诊断率。但是QCT技术需要专业的软件、体模和人员支持，并且QCT测量骨密度的检查费用更高、辐射剂量更大的缺点导致QCT临床应用有限［10］。使用腰椎平扫CT评估腰椎退变性疾病患者的骨质疏松情况具有很多优点。CT可以完整扫描目标区的全部结构，通过在重建图像上自行选定ROI测量松质骨的CT值，规避椎体骨皮质、骨赘、压缩骨折区域、骨岛及血管丛，这样可以大大提高腰椎退变性疾病患者骨质疏松的诊断率。腰椎退变性疾病患者常规需要进行腰椎CT检查，所以不需要额外的时间、费用和检查就能获得想要的CT值，且CT值是在PACS软件上对ROI自动读取的，不需要对临床医生进行专业的学习和培训，操作简单、方便，结果直观易于评判，基层医院也可以广泛开展。

目前国内外医生已经逐渐认识到使用CT值评估患者骨质疏松的价值。CT值与骨密度存在正相关的关系已经得到了证明，L1～L4椎体的相关系数r2为0.38～0.77，这意味着如果骨含量下降，椎体CT值也会降低［6，11-12］。L1～L4均可以被用来评估骨质疏松，诊断率无明显差异［5，13］。Pickhardt等［5］提出的以增强CT获取的L1CT值＜110 HU和以平扫CT获取的L1CT值＜100 HU来作为诊断骨质疏松的标准，并被其他研究［14-19］采用。因此，本研究使用L1CT值＜100 HU诊断骨质疏松具有研究基础及临床意义。但是，使用CT值评估骨质疏松的情况尚存在一些不足之处。首先，椎体CT值的测量结果可能与CT机种类、扫描参数、ROI选择等有关。其次，测量椎体的CT值是一种新的评估骨密度的方法，还未确立公认的诊断骨质疏松的标准。另外，CT检查相比DXA具有更高的辐射剂量和费用，DXA更适用于一些缺乏CT检查指征的高危人群的筛查和诊断。

既往有研究认为骨质疏松与腰椎间盘退变呈正相关［20-21］，部分研究显示两者呈负相关［22-23］，但也有研究认为两者并无关系［24］。两者之间的关系目前还无定论，矛盾的观点使得临床治疗策略难定，治疗结果不确切。本研究通过测量L1椎体的CT值间接评估患者骨密度的情况，并以此为依据将患者分为3组，进行统计分析，结果显示除L2/3节段椎间盘外，骨质疏松组的其他节段腰椎间盘退变评分高于其他两组。这表明骨质疏松患者的腰椎间盘退变更加严重。本研究还显示除L2/3椎间盘外，其他腰椎间盘节段退变评分与L1CT值呈负相关，表现为随着CT值的降低，腰椎间盘退变分级越来越高，这也就意味患有骨质疏松患者的腰椎间盘退变可能更严重。

椎间盘是由纤维环、髓核以及软骨终板构成的。髓核是一个无血管的组织，所以它主要通过软骨终板和纤维环的弥散作用来获取营养，微循环的紊乱会影响髓核的营养获取，导致椎间盘的营养供应不足而发生退变［25］。骨密度降低会引起椎体骨板的微小骨折，微小骨折会破坏椎体的微血管，不仅影响椎体和椎间盘的营养供给，还影响椎间盘水分子扩散运动，导致椎间盘营养供应不足，进而加快了腰椎间盘退变的进展［26］。已有研究表明骨质疏松的病情进展过程中，椎间盘基质的合成与分解的平衡会被骨髓和骨细胞产生的大量炎症因子打破［27］。这不仅会加快骨组织分解，降低骨密度，同时也会促进椎间盘的退变。

本文使用既往文献中使用较多的诊断骨质疏松的CT值标准，但尚无公认的诊断骨质疏松的CT值标准，可能会影响骨质疏松分组的准确性。本研究只收集了来院就诊的腰腿痛患者的资料，样本数量较少。另外CT值的测量与腰椎间盘退变的评分可能存在人为误差。

综上所述，腰椎CT值与腰椎间盘退变呈负相关，表现为腰椎CT值越小，骨质疏松越严重，椎间盘退变可能越严重。但需要注意的是，虽然本研究发现骨质疏松和腰椎间盘退变具有正性相关关系，但是并不能证明两者具有因果关系，两者可能同时发生从而导致腰痛。治疗骨质疏松并不意味着腰椎间盘退变就会减缓或改善。因此，两者之间的关系需要进一步的临床研究。