腰腿痛患者Modic改變的相關因素分布情況及分析

劉加元，魏東，葛行新，曹貞國，佟磊

(徐州醫學院第二附屬醫院骨科，江蘇 徐州 221000)

腰腿痛患者Modic改變的相關因素分布情況及分析

劉加元，魏東，葛行新，曹貞國，佟磊

(徐州醫學院第二附屬醫院骨科，江蘇 徐州 221000)

目的 調查腰腿痛患者腰椎MRI椎間盤相鄰終板Modic改變分布情況，并探討其相關機制。方法 選擇2012年7月至2013年6月因腰腿痛在我院行腰椎MRI檢查的患者，排除腫瘤、感染、退變性側凸等，入選患者1 287 例。調查腰椎MRI椎間盤相鄰終板Modic改變在其相關因素(包括性別、年齡、椎間盤退變程度、椎間盤節段)中的分布情況。結果 1 287 例腰腿痛患者6 435個腰椎間盤中，450 例(34.97%)675個椎間盤(10.49%)鄰近終板發生Modic改變，其中Ⅰ型103 例(8.0%)116個椎間盤(1.80%)、Ⅱ型313 例(24.32%)519個椎間盤(8.01%)、Ⅲ型34 例(2.64%)40個椎間盤(0.62%)。男182 例(28.09%)，女268 例(41.94%)，男女差異有統計學意義(P<0.05)。<40 歲者56 例(14.32%)，≥40 歲者394 例(43.97%)，兩組差異有統計學意義(P<0.05)。正常椎間盤86個(2.29%)，退變椎間盤589個(21.97%)，兩組差異有統計學意義(P<0.05)。上腰椎285個(7.38%)，下腰椎390個(15.15%)，兩組差異有統計學意義(P<0.05)。結論 腰腿痛患者腰椎終板Modic改變女性多于男性，40 歲及以上多發，與椎間盤退變程度呈正相關，下腰椎多見。

Modic改變；腰腿痛；腰椎間盤；終板

Modic改變是指腰椎終板及終板下骨質在MRI上的信號改變。Roos[1]于1987年率先報道，Modic[2]于1988年對此進行系統描述并分型。此后，國內外學者對其進行了廣泛研究，但大樣本調查少見，作者選擇1 287 例腰腿痛患者、6 435個腰椎間盤進行調查，分析其在性別、年齡、椎間盤退變程度及椎間盤節段的分布情況，并分析其可能的發生機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 入選本組研究標準：a)年齡≥20 歲；b)均有不同程度的腰痛和/或腿痛；c)排除外傷手術史和腫瘤病史；d)排除骨質疏松性椎體骨折、椎體腫瘤、退變性側凸、感染等。選擇2012年7月至2013年6月在我院行腰椎MRI檢查并符合上述標準的腰腿痛患者1 287 例6 435個腰椎間盤為研究對象。其中男648 例，女639 例；年齡20～91 歲，平均年齡47.2 歲。應用GE Signa CⅤ/Ⅰ型1.5T磁共振掃描行腰椎檢查，選擇其中的矢狀面(右側、正中、左側各一)T1WI、T2WI共6幅圖像作為研究對象。

1.2 腰椎MRI分析標準

1.2.1 腰椎間盤相鄰終板Modic改變分型標準 以每個椎間盤一對終板中較嚴重側進行評定。正常：椎體終板信號正常，無改變；Ⅰ型(又稱炎癥期或水腫期)：在T1加權像上提示為低信號，T2加權像為高信號(見圖1)；Ⅱ型(脂肪期或黃骨髓期)：在T1加權像上提示為高信號，T2加權像為等信號或輕度高信號(見圖2)；Ⅲ型(骨質硬化期)：在T1加權像及T2加權像上均表現為低信號(見圖3)。

圖1 L3～4終板Modic改變Ⅰ型：T1加權像上提示為低信號，T2加權像為高信號

1.2.2 腰椎間盤退變程度分級標準 椎間盤退變程度按Pfirrmann分級標準[3]分為5級(見表1)，其中Ⅰ、Ⅱ級為正常椎間盤，Ⅲ～Ⅴ級為退變椎間盤。

圖2 L4～5終板Modic改變Ⅱ型：T1加權像上提示為高信號，T2加權像為高信號

圖3 L3～4終板Modic改變Ⅲ型：T1加權像及T2加權像上均表現為低信號

表1 椎間盤退變程度Pfirrmann分級標準

1.2.3 腰椎間盤節段劃分 腰椎間盤共有5個節段，分別為L1～2、L2～3、L3～4、L4～5和L5S1，其中L1～2、L2～3、L3～4為上腰椎，L4～5和L5S1為為下腰椎。

1.3 統計學方法 所有影像學資料均由一位磁共振診斷師與一位骨科醫師獨立雙盲分析，對兩人的評估結果進行Kappa一致性檢驗。數據采用SPSS 16.0分析軟件進行統計學分析，Modic改變在性別、年齡、椎間盤退變程度、椎間盤節段中的發生率的比較采用χ2檢驗，P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結 果

磁共振診斷師與骨科醫師對腰椎終板Modic改變評估的Kappa檢驗中k=0.85，對椎間盤退變程度的評估k=0.79，說明兩位評判者的判斷結果具有很強的一致性。

2.1 基本分布情況 1 287 例腰腿痛患者6 435個腰椎間盤中，450 例(34.97%)675個椎間盤(10.49%)鄰近終板發生Modic改變，其中Ⅰ型103 例(8.0%)116個椎間盤(1.80%)、Ⅱ型313 例(24.32%)519個椎間盤(8.01%)、Ⅲ型34 例(2.64%)40個椎間盤(0.62%)。Modic改變各型在腰腿痛人群中的發生率見表2。

表2 Modic改變各型在腰腿痛人群中的發生率

2.2 在性別中的分布情況 1 287 例腰腿痛患者中男性648 例，女性639 例。450 例發生Modic改變的患者中男182 例(發生率28.09%)，女268 例(發生率41.94%)。女性發病率較男性高，兩組間差異有統計學意義(χ2=21.157，P<0.05)。Modic改變在性別中的分布情況見表3。

2.3 各年齡階段的分布情況 1 287 例腰腿痛患者平均年齡47.2 歲，其中<40 歲者56 例(14.32%)，≥40 歲者394 例(43.97%)，40 歲及以上患者Modic改變發病率較40 歲以下明顯增高，兩組差異有統計學意義(χ2=105.2，P<0.05)。Modic改變在各年齡段的分布情況見表4。

表3 腰椎終板Modic改變性別分布情況

表4 腰椎終板Modic改變在各年齡段的分布情況

2.4 在椎間盤退變程度中的分布情況 椎間盤退變程度按Pfirrmann分級標準分為5級，其中Ⅰ、Ⅱ級為正常椎間盤，Ⅲ～Ⅴ級為退變椎間盤。1 287 例腰腿痛患者6 435個腰椎間盤中，Ⅰ、Ⅱ級共3 754個，Ⅲ～Ⅴ級共2 681個。450 例675個椎間盤發生Modic改變，其中正常椎間盤86個(2.29%)，退變椎間盤589個(21.97%)，兩組差異有統計學意義(χ2=645.3，P<0.05)。Modic改變分型與椎間盤退變Pfirrmann分級分布情況見表5。

表5 Modic改變分型與椎間盤退變Pfirrmann分級分布情況

2.5 在椎間盤節段中的分布情況 腰椎間盤根據部位分為上腰椎(L1～2～L3～4)和下腰椎(L4～5～L5S1)。發生Modic改變的675個椎間盤中上腰椎285個(7.38%)，下腰椎390個(15.15%)，下腰椎發生率較上腰椎高，兩組差異有統計學意義(χ2=99.306，P<0.05)。Modic改變在腰椎間盤各節段中的分布情況見表6。

表6 Modic改變在腰椎間盤各節段中的分布情況

3 討 論

3.1 Modic改變的分型和引起腰腿痛的機制 根據腰椎MRI的信號改變，將Modic改變分為三型[2]，Ⅰ型(炎癥期)：T1加權像上呈現低信號，T2加權像上呈現高信號；病理學變化表現為炎癥水腫期，認為與骨性終板破裂后，肉芽組織長入以及骨髓血管化增加等有關；Ⅱ型(脂肪期)：T1加權像呈現為高信號，T2加權像上表現為等信號或低度高信號；病理學改變表現為脂肪化期，為骨髓脂肪變性，紅骨髓被黃骨髓取代，同時在終板及終板下區域有大量脂肪細胞沉積等有關；Ⅲ型(骨質硬化期)，T1及T2加權像上均呈現低信號；病理學表現為終板及終板下被硬化骨所代替，此型多見于老年脊柱椎體。

目前，關于Modic改變的發病機制仍不確切，多數學者認為主要有四個方面的因素導致Modic改變。a)生物力學因素：正常椎間盤是由纖維環、髓核及軟骨終板組成。軟骨終板主要成分是軟骨細胞、蛋白多糖、膠原和水。終板是椎間盤的薄弱環節，是對力學損傷很敏感的部位。椎間盤—椎體界面是一個動力性的區域，椎間盤的退變迫使終板承受更大的軸向負荷和應力。脊柱負荷尤其是軸向負荷可以導致軟骨終板和骨性終板及終板下骨小梁的彎曲變形。因此，有學者認為反復的力學負荷所導致的終板顯微損傷是形成Modic改變的主要原因[4]。b)生物化學因素：Crock[5]提出的“椎間盤內部破裂”的定義認為椎間盤重復的創傷可能導致髓核內部炎癥物質的產生，這些有毒化學物質通過椎體終板的擴散可以引起局部的炎癥反應，導致腰痛并在MRI上表現為Modic Ⅰ型改變。Burke等[6]發現，有Modic Ⅰ型改變者的白細胞介素6、白細胞介素8以及地諾前列酮水平顯著高于Ⅱ型改變的患者，因此認為炎性介質是引起Modic改變的因素之一。c)基因學因素：腰部疾病最初可能是由遺傳因素所決定的。Karppinen等[7]應用聚合酶鏈反應技術分析Modic改變患者的基因變異情況，同時行MRI檢查明確椎體終板Modic改變的分型，結果發現白細胞介素1A基因族和基質金屬蛋白酶3基因與Modic Ⅱ型改變顯著相關。d)感染因素：厭氧菌的低毒感染也可能是發生Modic改變的原因之一[8]。

3.2 Modic改變相關因素分布情況分析 多項研究表明[9-11]，正常人群腰椎終板Modic改變的發生率在7.4%～12.0%，而腰腿痛患者的發生率為18.0%～58.0%。本研究結果為1 287 例腰腿痛患者450 例(34.97%)鄰近終板發生Modic改變。本研究對一較大樣本進行系統的統計學分析，其結果與多數學者研究結果相似。根據分型，本研究結果顯示Ⅱ型發生率最高(8.01%)，Ⅰ型次之(1.80%)，Ⅲ型最少(0.62%)。趙鳳東等[12]對1 223 例腰腿痛患者進行研究，結果與本研究結果相似。在本項研究中，女性的發病率為41.94%，而男性發病率為28.09%，女性比男性明顯增高。張銳等[13]選擇1 040 例腰腿痛患者作為研究對象，其結果亦顯示女性發病率高于男性。而且Modic改變多發生于40 歲以上人群，因此考慮女性在此年齡段體內激素水平改變而出現骨質疏松是產生這種性別差異的原因[13]。隨著年齡增加，椎間盤退行性改變的發生不可避免。而腰椎間盤的退行性變，軟骨終板的鈣化、硬化，可使椎間隙變窄，日常生活和活動中終板承受的剪切應力和扭轉應力增加，很容易引起微骨折的發生，最終軟骨終板分離、凹陷、斷裂、漂移和缺失，髓核組織釋放的毒性物質可激發椎體內骨質的炎癥反應，發生Modic改變。本研究結果顯示40 歲及以上者Modic改變發生率顯著高于40 歲以下者，與40 歲及以上人群椎間盤退變加重密切相關。相關研究表明，椎間盤退變是發生椎體終板Modic改變的最危險因素[14]。本研究顯示隨著椎間盤退變程度的升高，Modic改變發生率也增高。Modic改變多發于下腰椎，L5S1節段最多，L4～5次之。

總之，本項研究結果顯示腰腿痛患者腰椎終板Modic改變Ⅱ型多見，女性多于男性，40 歲及以上人群多發，與椎間盤退變程度呈正相關，下腰椎多見。引起Modic改變的相關因素還較多，如病程長短、腰椎失穩、職業、體重等，本研究僅從性別、年齡、椎間盤退變程度和椎間盤節段進行調查，并選擇其中6幅矢狀面的MRI圖像作為研究對象，因此具有一定的局限性，有待進一步研究。

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The Distribution of Modic Changes of Lumbar Endplate in Patients Suffering Low Back Pain or Radiculopathy and Its Related Factors

Liu Jiayuan，Wei Dong，Ge Xingxin，etal

(Department of Orthopedics，Second Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College，Xuzhou 221000，China)

Objective To evaluate the distribution of Modic changes of lumbar endplate in patients suffering low back pain or radiculopathy and its related factors.Methods 1287 patients suffering from low back pain without tumor，infection and degenerative scoliosis were examined by MRI scan from July 2012 to June 2013.According to the criteria of Modic changes，the features of distribution of Modic changes of lumbar endplate on age，segment and type of intervertebral disc degenemtion were analyzed retrospectively.Results Among 6435 intervertebral disc of the 1287 patients.450 (34.97%) cases and 675 (10.49%) intervertebral discs were invo1ved with Modic changes.Among them，103 (8.0%) cases and 116 (1.80%) discs were type Ⅰ；313 (24.32%)cases and 519 (8.01%) discs were typeⅡ；34(2.64%) cases and 40(0.62%) discs were type Ⅲ.There were 182 male cases (28.09%)，268 female cases (41.94%)，the difference was statistically significant from men and women (P<0.05).There were 56 cases(14.32%) less than 40 years old，394 cases (43.97%) greater than or equal to 40 years old.The difference was statistically significant (P<0.05).There were 86(2.29%) normal disc and 589(21.97%) degenerative disc，the difference was statistically significant (P<0.05).There were 285(7.38%) lumbar，390(15.15%) lower lumbar.The difference was statistically significant (P<0.05).Conclusion Endplate Modic changes happen more in women patients with low back pain，overe 40 years old and multiple degeneration.And it correlates with the degree of disc degeneration.

modic changes；low back pain；lumbar intervertebral disc；endplate

1008-5572(2015)05-0390-04

R681.5+7

B

2014-12-01

劉加元(1972- )男，主任醫師，徐州醫學院第二附屬醫院骨科，221000。