胸腰椎压缩性骨折椎间盘形态学观察及临床意义

陈曦，孙旭，陈忠辉，张子韬，王斌，刘臻，朱泽章，邱勇

(南京医科大学鼓楼临床医学院 脊柱外科，江苏 南京　210008)



胸腰椎压缩性骨折椎间盘形态学观察及临床意义

陈曦，孙旭，陈忠辉，张子韬，王斌，刘臻，朱泽章，邱勇

(南京医科大学鼓楼临床医学院 脊柱外科，江苏 南京210008)

[摘要]目的：观察胸腰椎非骨质疏松性压缩性骨折邻近椎间盘MR影像学特征，分析其与终板损伤和椎体骨折之间的相关性。方法:选择96例胸腰椎非骨质疏松性压缩性骨折患者为研究对象，其中男69例，女27例，年龄20～50岁，平均31.7岁。行MR检查判断患者伤椎上位椎间盘和终板的损伤程度，行CT检查判断伤椎骨折范围。测量术前胸腰椎侧位X线片骨折节段后凸Cobb角、椎间隙高度、伤椎楔变角和前缘高度，比较不同程度椎间盘损伤组影像学指标的差异性，分析终板损伤程度、椎体骨折范围与椎间盘损伤程度之间相关性。结果：96例患者中椎间盘损伤Ⅰ型20例，Ⅱ型29例，Ⅲ型30例，Ⅳ型17例；终板损伤Ⅰ型23例，Ⅱ型29例，Ⅲ型27例，Ⅳ型17例；椎体骨折Ⅰ度32例，Ⅱ度40例，Ⅲ度24例。终板损伤程度、椎体骨折范围与椎间盘损伤程度呈显著正相关(分别r=0.973、0.884，均P<0.01)。ANOVA结果显示：术前不同程度椎间盘损伤组的后凸Cobb角和伤椎楔变角差异均无统计学意义；而椎体前缘高度和椎间隙高度差异均有统计学意义(P<0.05)。在不同程度椎间盘损伤组中椎体前缘高度分别为Ⅰ型0.73±0.072、Ⅱ型0.65±0.084、Ⅲ型0.51±0.085、Ⅳ型0.36±0.061，SNK两两比较提示，各组间差异有统计学意义(P<0.05)；椎间隙高度分别为Ⅰ型0.32±0.049、Ⅱ型0.28±0.057、Ⅲ型0.25±0.053、Ⅳ型0.24±0.041，SNK两两比较提示，椎间隙高度Ⅲ、Ⅳ型比Ⅰ型、Ⅱ型显著降低(P<0.05)。结论：在胸腰椎非骨质疏松性压缩性骨折中，终板损伤、椎体的骨折程度与伤椎上位椎间盘的损伤程度密切相关。

[关键词]胸腰椎骨折； 椎间盘损伤； 终板损伤； 磁共振

胸腰椎非骨质疏松性压缩性骨折由高能量垂直压缩性暴力或垂直压缩合并屈曲压缩暴力导致，是引起脊柱生物力学不稳定、神经功能受损并导致功能残疾的最常见脊柱损伤类型，常伴随骨折椎体邻近椎间盘和终板的损伤[1- 5]。椎间盘损伤是脊柱稳定性受损的重要原因之一[2]。我们通过对胸腰椎非骨质疏松性压缩性骨折患者术前椎间盘、终板损伤形态和骨折压缩程度进行观察，探讨终板损伤及椎体骨折程度与伤椎上位椎间盘损伤的相关性，以便更好地综合评估创伤的严重程度。

1资料与方法

1.1一般资料

本研究纳入2008年1月至2014年1月在我科收治的新鲜胸腰椎非骨质疏松性压缩性骨折患者。入选标准：(1) 年龄20～50岁；(2) 胸腰段椎体骨折AO分型A1或A3型骨折[2]；(3) 骨折节段为T11～L2；(4) 均有伤椎正侧位X线片，术前骨折部位CT平扫加三维重建和MR。排除标准：(1) 伤椎下位椎间盘损伤(Oner分型Ⅱ～Ⅳ型)和终板完整性破坏(Oner分型Ⅱ～Ⅳ型)[2]；(2) 骨质疏松性椎体骨折；(3) 胸腰椎病理性骨折；(4) 脊柱其他部位骨折。共96例纳入本研究，其中男69例，女27例；年龄20～50岁，平均31.7岁；椎体骨折AO 分型：A1型49例，A3型47例；伤椎位于T11 7例，T12 29例，L1 44例，L2 16例。

1.2影像学资料

1.2.1椎间盘损伤评估按照Oner等[2]提出的方法对所有患者的伤椎上位椎间盘行MR观察并评估，Ⅰ型椎间盘无明显损伤，Ⅱ型椎间盘前1/2破裂，Ⅲ型椎间盘破裂累及达后1/2，Ⅳ型整个椎间盘破裂或疝入椎体。

1.2.2终板损伤评估按照Oner等[2]提出的方法对所有患者的伤椎上终板行MR观察并评估，Ⅰ型终板无明显损伤，Ⅱ型终板损伤累及前1/2，Ⅲ型终板损伤累及达后1/2，Ⅳ型整个终板破碎。

1.2.3伤椎骨折评估通过CT平扫和三维重建观察骨折累及范围。将椎体在CT矢状位上等分为上、中、下3部分，骨折累及椎体上部为Ⅰ度，累及椎体中部为Ⅱ度，累及椎体下部为Ⅲ度[2]。

1.2.4伤椎骨折的X线评估采用Surgimap Spine软件(Version: 1.1.2.293，NemarisInc，New York)对以下指标进行测量，(1) 后凸Cobb角：伤椎上位邻近椎体上终板和下位邻近椎体下终板的Cobb角；(2) 伤椎楔变角：伤椎上终板和下终板平行线夹角；(3) 伤椎前缘高度：伤椎前缘高度/伤椎上下相邻椎体前缘平均高度×100%；(4) 椎间隙高度：(伤椎上位椎体前下角到伤椎的距离+伤椎后上角到伤椎上位椎体的距离)/(2×伤椎上位椎体矢状面横径)[3]。

1.3统计学处理

采用SPSS 13.0软件进行数据处理，采用Spearman相关检验分析终板损伤、椎体骨折范围与椎间盘损伤程度之间的相关性。ANOVA比较Ⅰ～Ⅳ型椎间盘损伤组影像学指标之间差异性，进一步采用SNK

法进行两两比较。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1椎间盘、终板损伤和椎体骨折的影像学观察

96例患者椎间盘、终板及椎体骨折损伤程度情况见表1。Spearman相关检验显示，终板损伤与椎间盘损伤程度显著正相关(P<0.01，r=0.973)，伤椎骨折程度与椎间盘损伤也呈显著正相关(P<0.01，r=0.884)，见表1。

表1椎间盘损伤与终板及椎体损伤程度的相关性分析

例

2.2不同程度椎间盘损伤组影像学评估

ANOVA结果显示：术前不同程度椎间盘损伤组的后凸Cobb角和伤椎楔变角差异均无统计学意义；而椎体前缘高度和椎间隙高度差异均有统计学意义(P<0.05)。SNK两两比较提示，Ⅲ型和Ⅳ型椎间隙高度与Ⅰ型和Ⅱ型比较显著降低(P<0.05)，见表2。

表2不同椎间盘损伤组影像学参数比较

椎间盘损伤椎体前缘高度椎间隙高度伤椎楔变角/°后凸Cobb角/°Ⅰ型0.73±0.0720.32±0.04912.7±3.619.4±5.1Ⅱ型0.65±0.0840.28±0.05714.8±5.417.4±4.5Ⅲ型0.51±0.0850.25±0.05314.4±6.420.5±7.4Ⅳ型0.36±0.0610.24±0.04111.0±3.718.1±6.4P值<0.010.010.210.44

3讨论

3.1椎间盘损伤术前评估必要性

在胸腰椎骨折术前影像学评估中，X线和CT对椎间盘损伤的评估只能通过间接影像学表现如椎间隙高度改变作初步判断[2，6]。本研究结果也同样提示，局部后凸畸形和伤椎楔变角在不同程度椎间盘损伤患者中无显著区别。在胸腰椎骨折分类中，无论是Denis的三柱理论还是AO分型都较少关注椎间盘损伤[1- 2]。Oner等[7]观察了63例75处胸腰椎骨折合并椎间盘损伤的患者，根据伤椎MR的形态学和信号改变，将椎间盘损伤分为6种亚型，并认为AO和Denis分型不能精确描述胸腰椎骨折所合并的椎间盘损伤情况，胸腰椎骨折类型和椎间盘损伤严重程度之间无明确的相关性。随后Vaccaro等[8]制定的胸腰椎严重程度评分系统以脊柱损伤机制、后纵韧带复合体完整性和神经功能状态评估胸腰椎骨折，此种评分同样忽略了椎间盘的重要性。椎间盘作为前中柱的重要组成部分，能有效缓冲暴力负荷，对脊柱的稳定性有重要作用。本研究中我们通过对96位胸腰椎骨折患者进行影像学观察，证实了使用MR观察胸腰椎骨折中椎间盘损伤情况的可行性。因此，应将脊柱骨折分类与MR的检查结果相结合，以有利于对胸腰段骨折后脊柱的稳定性、治疗方案的选择和预后做出更为准确的判断。

3.2椎间盘损伤与终板损伤及椎体骨折之间相关性

Zehra等[9]发现，终板外周为密质骨环，中央为一个多孔凹陷区与髓核连接，在轴向载荷作用下，终板中央及其下的骨小梁会发生相应的变形。Oxland等[10]对62例腰椎终板进行压力负载刻穴试验，结果显示，终板中央是刚度和强度最薄弱区域。在轴向负荷加载情况下，椎体终板中央会发生变形，向椎体内膨胀，且明显的终板膨凸常是不可逆的终板损伤征象。Holmes等[11]在17具人体腰椎标本上进行了体外负荷加载实验，并对每个压力阶段拍摄X线片，用传感器记录终板的膨凸情况，结果显示，在压力作用下所有椎体的终板均向椎体内移位，其中9例椎体终板出现损伤。Holdsworth[12]发现，椎间盘瞬间承受较大轴向压力加上不同程度的屈曲和(或)旋转力时，椎间盘的髓核组织会通过终板中央的薄弱区疝入椎体，从而引起椎体自中心向四周爆裂而形成骨折。本研究结果证实，终板损伤、椎体骨折程度均与椎间盘损伤呈显著正相关，这与上述研究结果相一致，表明轴向压力负荷通过髓核时会在椎体终板中央产生很大压力，其下松质骨则承受着最大的压应力，因而终板中央下方的松质骨最易发生骨折。

3.3不同程度椎间盘损伤的临床意义

通过对损伤的椎间盘进行观察，我们发现Ⅰ型和Ⅱ型椎间盘损伤时纤维环未完全破坏，破损的椎间盘和髓核未完全疝入椎体。但Ⅲ型和Ⅳ型椎间盘损伤时，由于破损的椎间盘和髓核组织通过薄弱的终板而疝入椎体，导致Ⅲ型和Ⅳ型椎间盘损伤患者椎间隙高度较Ⅰ型和Ⅱ型显著降低。骨性终板遭到损伤后，大团的髓核进入椎体形成急性许莫结节，影响椎体骨愈合，表现为椎体内“空壳样”改变[13]。椎间盘和终板的损伤区域术后需要依赖瘢痕修复来弥补，其强度远不能承受生理负荷[3,11]。Defino等[3]发现，椎体骨折术后发生矫正丢失的部位主要集中在椎间隙而非椎体，具体表现为术后伤椎上位椎间隙高度塌陷和椎间隙前凸角度的丢失。Jeanneret等[14]认为，由于椎间盘损伤后椎间隙塌陷和伤椎局部残留的后凸畸形，可使椎弓根螺钉的负荷显著增加，从而导致矫正丢失和内固定失败率增高。因此，术前对椎间盘损伤严重情况进行评估是非常必要的，椎间盘形态和信号的改变应作为选择治疗方式的一个重要参考依据。

综上所述，胸腰椎骨折中，终板损伤及椎体的骨折程度与伤椎上位椎间盘的损伤程度密切相关。对于胸腰椎压缩性骨折患者，不仅应该考虑椎体的骨折类型、局部后突畸形程度及神经功能状态，术前还应认真评估受损椎体相邻椎间盘损伤情况。

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Morphological observation for intervertebral disc in thoracolumbar compression fractures and clinical relevance

CHEN Xi，SUN Xu，CHEN Zhong- hui，ZHANG Zi- tao，WANG Bin，LIU Zhen，ZHU Ze- zhang，QIU yong

(DepartmentofSpineSurgery，DrumTowerHospital,AffiliatetoNanjingMedicalUniversity，Nanjing210008，China)

[Abstract]Objective： To observe the morphological characteristics of the intervertebral disc in thoracolumbar non- osteoporotic compression fractures and to analyze its correlation with endplate injury and vertebra fracture. Methods: Ninety-six patients with thoracolumbar non-osteoporotic compression compression fractures were retrospectively reviewed， including 69 males and 27 females， with the average age of 31.7 (20- 50) years old. MR were underwent to evaluate the injury degrees of the superior intervertebral discs and endplates. CT were performed to assess the severity of vertebrae fracture. Local kyphosis angle (LKA)， disc height (DH)， vertebral wedge angle (VWA) and anterior vertebral body height (AVH) were measured on preoperative X- ray images. The difference in radiographic indexes between type Ⅰ- Ⅳ disc injury groups were compared， and correlation of endplate injury， vertebral fracture and disc injury analyzed. Results:Among the 96 patients， 20 patients were type Ⅰ disc injury， 29 were typeⅡ， 30 were type Ⅲ and 17 were type Ⅳ. With regard to endplate injury， 23 patients were categorized to type Ⅰ， 29 patients were typeⅡ， 27 were type Ⅲ and 17 were type Ⅳ. With respect to vertebra fracture， 32 patients were ranked with degree Ⅰ， 40 were degree Ⅱ and 24 were degree Ⅲ. The degree of endplate injury， severity of vertebrae fracture were strongly correlated with the degrees of disc injury (r=0.973， r=0.884， respectively， P<0.01). ANOVA results revealed there were no significant difference in LKA and VWA between type Ⅰ- Ⅳ disc injury group but there were significant difference in AVH and DH (all P<0.05). The AVH in type Ⅰ- Ⅳ disc injury group were 0.73±0.072， 0.65±0.084， 0.51±0.085 and 0.36±0.061 respectively， with significant difference between each other among all types as demonstrated in SNK test. The DH in type Ⅰ- Ⅳ disc injury group were 0.32±0.049， 0.28±0.057， 0.25±0.053 and 0.24±0.041 respectively， with significantly lower DH in types Ⅲ and Ⅳ than types Ⅰ and Ⅱ. Conclusion:In thoracolumbar non- osteoporotic compression fracture， the degree of superior endplate injury and the severity of vertebrae fracture are highly correlated with injury of the superior intervertebral discs．

[Key words]thoracolumbar fracture； disc injury； endplate injury; magnetic resonance

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.02.003

[中图分类号]R683.2

[文献标识码]A

[文章编号]1671- 6264(2016)02- 0176- 05

[通信作者]朱泽章E- mail：zhuzezhang@126.com

[作者简介]陈曦(1989-)，男，安徽霍邱人，在读硕士研究生。E- mail：chenxsky@126.com

[基金项目]国家自然科学基金项目(81401795)

[收稿日期]2015- 11- 03[修回日期] 2015- 12- 23

[引文格式] 陈曦，孙旭，陈忠辉，等.胸腰椎压缩性骨折椎间盘形态学观察及临床意义[J].东南大学学报:医学版，2016，35(2)：176- 180.

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