椎間融合術后Modic改變對預后的影響及其預防與治療研究進展

李 琛，孫崇毅

哈爾濱醫科大學附屬第二醫院骨科，哈爾濱 150001

終板炎的概念于1987年由De Roos等［1］首先提出，Modic等［2］于1988年對其進行了系統闡述，故又稱Modic改變。Modic改變是以慢性炎癥、高骨轉換、纖維化為特征的受挫再愈合反應［3］。Modic改變往往伴隨術后融合器沉降、不融合及鄰近節段Modic改變等一系列并發癥，也是節段不穩的間接標志［1］。本文通過查閱國內外Modic改變的相關文獻并加以梳理，從Modic改變發生過程及診斷、對預后的影響、外科預防、圍手術期處理等方面展開分析，綜述如下。

1 發生過程及診斷

由于軟骨終板緊鄰椎間盤，因而Modic改變與椎間盤退行性變（IDD）密不可分。損傷及炎性刺激是誘發或加重Modic改變的因素，在椎體終板發生破壞后，存在于血液中的低毒力細菌擴散到椎間盤中并在椎間盤內的厭氧環境中滋生，引起低級別椎間盤炎和血管滲透性增加，進而導致椎間盤周圍骨髓的病理改變，即骨髓病變［4］。Thompson等［3］的研究顯示，Modic改變是椎體骨髓病變的一個亞型，且骨髓病變與ModicⅠ型椎體終板變化具有明顯相關性，推斷ModicⅠ型改變應繼發于終板微損傷或椎間盤損傷。顯微鏡下ModicⅠ型改變終板標本可見，在增厚的骨小梁空隙內，纖維結締組織取代了正常骨髓，終板輕度斷裂，椎體-椎間盤交界處被肉芽組織填充，這些均為炎性表現；在ModicⅡ型改變終板標本中，骨髓成分大多為脂肪性骨髓，椎間盤-終板交界處亦可見增生的纖維肉芽組織，且可見破碎的椎間盤成分［5］。以上研究均表明終板微損傷在誘發Modic改變中的重要性。

無論是終板周圍炎性介質的趨化作用，還是低級別感染的不斷疊加，亦或是這些過程的混合，均是椎間盤及終板損傷的原因［6］，進而導致Modic改變的發生。這些過程其本質是聯系在一起而非相互獨立的；對病理活檢的病變組織進行計量學分析發現，發生ModicⅠ型改變的終板其骨性增長活躍，發生ModicⅡ型改變的終板其骨形成減少，發生ModicⅢ型改變的終板有穩定的骨質硬化狀態，表明Modic改變中椎體和骨髓之間存在動態的相互依隨關系［7］。此外，骨質硬化癥也可出現在的Modic Ⅰ/Ⅱ或ModicⅡ/Ⅲ混合型改變中［8］。上述研究均表明，3種不同的Modic分型本質上代表了同一病理過程的不同階段，所有的Modic改變均可伴隨出現ModicⅠ/Ⅱ型或ModicⅡ/Ⅲ混合型改變。

2 對預后的影響

2.1 融合器沉降

術后融合器向上或向下陷入椎體超過2 mm即可定義為融合器沉降，通常伴隨術后椎間高度指數（IHI）的降低。IHI降低普遍被認為是椎間盤、關節突關節及椎弓根三者受力增加而共同作用的結果［9-10］；劉耀升等［11］、Galbusera等［12］和Tanaka等［13］的研究均表明，IHI降低會導致相應脊柱節段軸向剛度與屈伸剛度出現統計學意義上的增大。由于IHI在生物力學方面的重要意義，加之患者合并Moidc改變的病情特殊性，IHI與Modic 改變的相關性研究具有重要的臨床意義和預測預后的參考性。

有研究［14］報道，腰椎后路融合術后，ModicⅠ型改變患者臨床癥狀改善最佳，ModicⅡ型及無Modic改變的患者改善情況相似，但ModicⅠ型和Ⅱ型患者發生IHI降低的比例較無Modic改變患者高。王牧一等［15］的研究表明，術前 Modic 改變可顯著增加經椎間孔入路腰椎椎間融合術（TLIF）后融合器沉降風險，尤其是ModicⅠ型和Ⅱ型改變，但對椎間融合效果沒有明顯影響。王云清等［16］和Steffen等［17］認為，融合器輕度沉降會增加融合器穩定性，或許有利于術后融合。Liu等［18］的研究表明，斜外側入路腰椎椎間融合術（OLIF）中無Modic改變組的融合器沉降率明顯高于Modic改變組。以上研究表明，Modic改變對融合器沉降的影響可能與術式選擇及術中操作有關，其相關性值得進一步探究。

2.2 融合率

一般認為，前屈后伸位X線片上融合節段的相鄰節段椎間角度的差異小于5°、棘突間活動軌跡無反常、融合節段椎體與融合器之間無透亮區域或X線片上透亮區小于融合器表面的1/2、融合器位置無偏移即表明植骨融合［19］。Modic改變引起的終板鈣化導致軟骨終板通透性下降50% ~ 60%，使終板不能為植骨融合區提供營養和血供［20］。馬輝［14］的研究顯示，融合術后Modic改變者的融合率較無Modic改變者低，且植骨區與椎體間的融合周期及融合效果均較無Modic改變者差，證明Modic改變可能在一定程度上抑制了融合過程；繼續觀察2組患者術后6個月融合率，有無Modic改變對融合率均無明顯影響，Modic改變組的融合效果也令人滿意，且分型對照（ModicⅠ型和ModicⅡ型）差異亦無統計學意義。Kwon等［21］的研究比較了所有分型的Modic改變對采用椎間融合術治療的患者術后融合率及臨床療效的影響，結果表明，ModicⅢ型改變患者的椎間融合率及臨床療效均較ModicⅠ型和Ⅱ型改變者差。

2.3 疼痛

Modic改變患者的主訴為疼痛，在終板發生Modic改變早期時，疼痛的主要來源可能是受損終板附近的傷害性感受器受到化學和機械刺激［6］。目前，以Modic改變患者為研究對象對比手術前后疼痛情況的相關文獻較少。王牧一等［15］的研究顯示，TLIF治療前后，Modic改變組與無Modic改變組疼痛視覺模擬量表（VAS）評分及Oswestry功能障礙指數（ODI）差異均無統計學意義。Modic改變累及椎體面積的大小在ModicⅠ型改變中有重要意義，莊汝杰等［22］的研究表明，ModicⅠ型改變累及椎體面積與VAS評分呈正相關；Han?mo?lu等［23］的研究以ODI為因變量，以年齡、平均Pfirrmann分級、ModicⅠ型改變累及椎體總面積、性別為自變量，在多元線性回歸模型中僅ModicⅠ型改變累及椎體總面積與ODI呈顯著正相關。同ModicⅠ型改變類似，ModicⅡ型改變患者慢性下腰痛的程度同樣隨椎體終板Modic改變累及面積增加而加重［24］。盡管相關研究較少，但為以后的研究提供了思路，未來以手術為側重點對Modic改變患者的疼痛情況進行觀察研究，或將有更具臨床意義的發現。

3 術后Modic改變的預防及治療

終板損傷是導致Modic改變的重要因素之一，減少終板損傷對預防Modic的發生和轉變有重要意義。融合術需要切除椎間盤組織后再行植骨融合，雖然術后穩定性較好，但在一定程度上影響了手術節段的生理狀態及運動能力，加快了鄰近節段的退行性變，從而增加了術后鄰近節段Modic改變的概率［25］。終板損傷不僅存在于術前，手術過程中對終板的過度處理同樣可引起醫源性終板損傷，預防術中融合間隙終板的醫源性損傷是減少融合術后并發癥的主要手段之一。融合器的融合效果與術中終板刮除程度相關［26］，一般認為，術中增加對病變位置終板的刮除，可提高術后融合效果；但過度刮除往往伴隨著醫源性終板損傷，導致術后復發或新發Modic改變。若為了盡可能保留終板附近骨質而減少對椎體病變區域的清理，同樣可增加Modic改變復發甚至向Ⅱ型、Ⅲ型轉變的潛在風險。因此，處理Modic改變的病變終板，在刮除軟骨終板去除部分病變的同時，應稍增加清理程度，使其少量滲血，促進植骨區的營養和血供，有助于融合［27］。

椎間盤內注射類固醇激素、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）抗體、抗生素和雙膦酸鹽等，可預防術后鄰近節段退行性變導致的繼發Modic改變，避免終板的退行性變及損傷。這些藥物在短期內緩解Modic改變的有效性已被證實，但長期療效尚不清楚；此外，誘導或促進軟骨終板之間潤滑素的產生可能會成為未來Modic改變和椎間盤退行性變治療的研究方向［6，28］。施強慧等［29］和Liu等［30］認為，椎體終板由透明軟骨終板和骨終板組成，軟骨終板與軟骨下骨的結構類似于滑膜關節的關節面，而椎間盤作為一類軟骨樣組織，其退行性變很可能與關節軟骨有相似之處。在滑膜關節中，潤滑素附著在關節表面，潤滑素表達受抑制時，終板中痤瘡假單胞菌開始出現，并最終促進巨噬細胞的進展和終板的退行性變［30］，因此，潤滑素在軟骨終板中的主要作用可能并不是潤滑，而是抗炎。Ohtori等［31］和Dudli等［32］的研究顯示，Modic改變與TNF誘導的炎性反應有關，椎間盤中的髓核細胞具有免疫原性，椎間盤破壞后髓核細胞暴露于椎間隙內并觸發炎癥的級聯反應，而TNF-α可能在該炎性反應中發揮核心作用。Walter等［33］的研究發現，發生IDD甚至Modic改變的椎間盤中，均有TNF-α的表達，TNF-α的表達觸發白細胞介素-1β（IL-1β）、IL-6和IL-8的釋放，而英夫利昔單抗可以在體外降低其表達從而抑制TNF。這為未來潤滑素及生物制劑對Modic改變的預處理等相關研究提供了方向。

4 總結與展望

盡管Modic改變的相關研究較多，但對于Modic改變的預防及治療，目前仍處于起步階段。近年來，有學者［34-35］發現，除了椎間盤損傷及低毒力細菌感染，痛風也是引起終板退行性變及Modic改變的原因之一，高尿酸血癥及痛風患者的椎間盤或終板中存在尿酸結晶，這些患者均有嚴重的IDD。在痛風急性發作期間，單鈉尿酸鹽（MSU）晶體會刺激并導致周圍組織發生水腫、充血、炎性反應及骨質破壞，引發椎體不穩，甚至出現痛風石壓迫脊髓神經根。若痛風石晶體在終板和椎間盤中積累，必然會加快IDD的發生。可以說，對Modic改變患者的治療過程中，忽視血液中尿酸水平的變化，很有可能導致高尿酸血癥與Modic改變形成惡性循環，因此，監測血液中尿酸水平對Modic改變也會起到一定的預防及治療作用；當下采用TNF抑制劑治療Modic改變逐漸形成趨勢，在對包括中軸性脊柱炎在內的幾種炎性疾病的治療中，TNF-α抑制劑療效顯著［36-37］。Gjefsen等［38］的研究表明，使用英夫利昔單抗抑制椎間盤炎癥可能是下腰痛和Modic改變的一種治療策略。這些研究提示，對于Modic改變，生物制劑的使用及免疫相關治療可能會成為趨勢，也是未來預防和治療Modic改變的新思路。