腰椎椎體終板改變與椎間盤退變的相關性研究

石祥龍，劉吉華，權琳，龐婧，郝大鵬

（青島大學附屬醫院，山東 青島 266003 1 放射科； 2 東區普外科）

腰椎椎間盤退變是引起腰痛的原因之一［1］。椎體終板被認為是椎體和椎間盤之間的壓力傳遞裝置，在壓力傳遞過程中具有分散壓力的作用。當腰椎椎間盤退變時終板也會發生相應的改變。既往研究大多關注終板的結構、厚度、最大矢狀徑及橫徑等指標的改變［2］，而對椎體終板的形態改變研究較少。本文主要探討腰椎終板的形態變化與椎間盤退變的關系。現將結果報告如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2012年3月－2014年6月，于本院行腰椎MRI檢查的病人316例，除外脊柱手術、先天性畸形、創傷、腫瘤、感染以及可導致骨異常的全身性疾病的病人。316例病人中，男186例，年齡（40.0±11.3）歲；女130例，年齡（37.0±12.5）歲。

1.2 MR 檢查方法

檢查采用GE公司1.5THDX SIGNA超導型MR掃描儀、脊椎表面線圈、快速自旋回波（FSE）序列，病人取仰臥位、頭先進。掃描包括矢狀位T1WI（TR 450ms，TE 10.1ms）、T2WI（TR 2 140ms，TE 108ms）、脂肪預飽和 T2WI（TR 2 140ms，TE 108ms），橫軸位T2WI（TR 3 260ms，TE 106ms）。矢狀位掃描層厚為4mm，層間隔為0.5mm，FOV 32cm×32cm，矩陣320×224；橫軸位掃描層厚4mm，層間隔1mm，FOV 20cm×20cm，矩陣320×224。

1.3 研究參數及其界定

選取L3－5椎間盤和相鄰椎體終板，觀察、測量椎體終板角和椎間盤退變情況。

1.3.1 椎體終板角測量 腰椎 MRI正中矢狀位（顯示完整棘突輪廓）T2WI上，椎體骨性終板呈弧形，自弧形最凹點向弧的前后端點作直線，兩直線夾角即為椎體終板角（圖1）。終板因SCHMORL結節等出現局部性缺失時，先根據相鄰終板弧度完善整個終板弧線，再確定終板最低點。

圖1 椎體終板角的測量

1.3.2 腰椎椎間盤退變分級 按PFIRRMANN等［3］的分級標準進行分級，Ⅰ級為正常椎間盤，Ⅱ～Ⅴ級椎間盤退變逐漸加重。

1.4 統計學處理

采用SPSS 13.0軟件進行統計處理，男女間椎體終板角比較采用t檢驗，椎間盤退變程度與相鄰椎體終板角的相關性檢驗采用spearman秩相關分析，以P＜0.05為差異有顯著性。

2 結 果

2.1 男女間椎體終板角比較

男女間L3－5椎間盤相鄰椎體終板角差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 L3－4椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系

隨著L3－4椎間盤退變程度的加重，其相鄰L3下終板角和L4上終板角逐漸增大。L3－4椎間盤相鄰椎體終板角與椎間盤退變程度呈顯著正相關（r＝0.976、0.977，P＜0.01）。見表2。

2.3 L4－5椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系

隨著L4－5椎間盤退變程度的加重，其相鄰的L4下終板角和L5上終板角逐漸增大。L4－5椎間盤相鄰椎體終板角與椎間盤退變程度呈顯著正相關（r＝0.952、0.971，P＜0.01）。見表3。

3 討 論

椎體終板由骨性終板和軟骨終板組成，呈均勻圓弧狀。中央凹陷部分骨性終板由軟骨終板覆蓋，周邊部有纖維環附著。軟骨終板是透明軟骨，覆蓋在骨性終板的表面。終板與椎間盤緊密相貼，其主要作用是防止椎間盤組織疝入椎體，并使應力均勻傳導，其中央凹陷是長期壓力作用的結果，可以向周圍分散軸向力。因此，當腰椎椎間盤退變時終板會發生相應的改變。

表1 男女間椎體終板角比較（θ／（°），）

表1 男女間椎體終板角比較（θ／（°），）

性別 L3下終板角 L4上終板角 L4下終板角 L5上終板角男 性 165.1±5.5 166.6±4.2 167.7±3.6 169.6±2.7女 性 165.8±4.6 167.3±3.5 168.7±2.4 170.5±2.6

表2 L3－4椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系（θ（°），）

表2 L3－4椎間盤退變與相鄰椎體終板角的關系（θ（°），）

級別 n L3下終板角 L4上終板角Ⅰ 47 158.2±4.1 159.6±3.4Ⅱ 53 162.7±6.4 163.7±5.3Ⅲ 83 165.9±1.7 168.0±2.2Ⅳ 57 171.3±2.8 172.4±5.1Ⅴ 76 179.8±2.5 180.3±2.4

表3 L4－5椎間盤退變分級與椎體終板角的關系（θ／（°），）

表3 L4－5椎間盤退變分級與椎體終板角的關系（θ／（°），）

級別 n L4下終板角 L5上終板角Ⅰ 39 161.1±5.6 159.4±6.7Ⅱ 63 161.3±3.8 162.9±5.2Ⅲ 91 166.2±4.4 168.3±4.8Ⅳ 72 172.3±3.9 173.9±4.3Ⅴ 51 178.5±2.1 178.4±1.6

目前，椎間盤退行性變的機制尚未完全明了。有研究顯示，椎間盤內部營養下降和承受壓力增加是導致其退變的兩個主要因素，二者均可導致椎間盤內部水分和蛋白多糖逐漸減少，椎間盤組織損傷，髓核組織受壓外突［4］。軟骨終板為椎間盤提供結構和營養支持，其形態及結構改變，會引起椎間盤發生相應變化。LEE等［6］證實，軟骨終板內營養通道的改變（阻塞、變窄等）引起了髓核細胞營養障礙及基質合成減少，最終導致退變。

本研究結果顯示，隨腰椎椎間盤退變的加重，其相鄰椎體終板角逐漸增大，椎體終板角與腰椎椎間盤退變程度呈正相關。生物力學研究表明，椎間盤正常時，其應力傳導主要集中在終板的中央區；當椎間盤退變時，髓核發生流體力學改變，應力向周圍轉移，導致外周終板的應力增加。如此長期作用，外周終板及其下方的椎體松質骨將發生吸收和重建，促使終板外周趨向平坦化［6－7］。JANG 等［8］研究顯示，隨著椎間盤退變的加重，椎體高度逐漸降低，椎體上下矢狀徑逐漸增大，椎體終板平坦化。上述研究結果與本研究結果一致。劉耀升等［9］通過終板凹陷角變化對腰椎運動節段生物力學影響的有限元分析顯終板凹陷程度減小可導致終板－椎間盤界面應變減小，椎間盤剛度及髓核內壓增加，進而加速椎間盤退變。因此，腰椎椎間盤退變致使終板凹陷角增大，同樣，終板凹陷角逐漸增大，終板－椎間盤界面應變減小，進一步加重腰椎椎間盤退變。本文不同性別間的比較結果顯示，同節段椎體終板角差異無顯著性，提示性別未對終板凹陷程度產生顯著影響。

眾多學者研究認為，椎體終板的改變導致椎間盤退變，終板形態學改變以后，失去了緩沖能力，進而參與或加重椎間盤退變。但也有學者研究認為，終板退變更像是腰椎椎間盤退變的結果，而不是原因［10］。結合本研究，作者認為椎體終板和腰椎椎間盤相互作用，終板的平坦化（椎體終板角增大）可能是椎體適應生物力學變化的一種自我保護機制，有助于減少外周終板上的應力集中和椎體的損傷。

總之，腰椎椎間盤退變與椎體終板形態變化存在密切關系，臨床上可通過MRI正中矢狀位T2WI椎體終板角的變化來判斷椎體的形態改變，評估椎間盤退變的嚴重程度。

［1］李春林，李放，張志成.腰椎間盤退變性疾患下腰椎終板形態的 MRI觀察［J］.中國脊柱脊髓雜志，2012，22（5）：393－397.

［2］薄冉，楊慶國，段文，等.軟骨終板形態與椎間盤退變的相關性［J］.中國組織工程研究，2012，16（24）：4413－4416.

［3］PFIRRMANN C W，METZDORF A，ZANETTI M，et al.Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration［J］.Spine，2001，26（17）：1873－1878.

［4］西永明，胡有谷.椎間盤退行性改變的病因及發病機制［J］.齊魯醫學雜志，2003，18（1）：100－102.

［5］BENNEKER L M，HEINI P F，ALINI M，et al.2004young investigator award winner：vertebral endplate marrow contact channel occlusions and intervertebral disc degeneration［J］.Spine，2005，30（2）：167－173.

［6］LEE Y P，GHOFRANI H，REGEV G J，et al.A retrospective review of long anterior fusions to the sacrum［J］.The Spine Journal：Official Journal of the North American Spine Society，2011，11（4）：290－294.

［7］SILVA M J，KEAVENY T M，HAYES W C.Load sharing between the shell and centrum in the lumbar vertebral body［J］.Spine，1997，22（2）：140－150.

［8］JANG I G，KIM I Y.Computational study on the effect of loading alteration caused by disc degeneration on the trabecular architecture in human lumbar spine［J］.Journal of Biomechanics，2010，43（3）：492－499.

［9］劉耀升，陳其昕，李方財，等.終板凹陷角變化對腰椎運動節段生物力學影響的有限元分析［J］.中國臨床解剖學雜志，2007，25（2）：207－211.

［10］苗勝，沙廣釗，王永東，等.不同程度退變的軟骨終板的影像學變化及其臨床意義［J］.中國骨傷，2008，21（6）：414－417.