MRI Modic改变与 CT成像椎间盘真空现象的关联研究

卢剑华 吴相阳 梁旺全

MRI Modic改变与 CT成像椎间盘真空现象的关联研究

卢剑华 吴相阳 梁旺全

目的探索腰椎椎间盘真空现象与Modic改变之间的相关性。方法回顾性分析2013年1月～2013年6月收治的72例患者，均进行MRI和CT辅助检查，共计扫描360个椎体节段（每位患者L1/2～L5/S15个节段），结果MRI检测结果显示Modic改变共108个节段，其中Ⅰ型20个节段，Ⅱ型81个节段，Ⅲ型7个节段。CT成像结果显示真空现象共120个节段，其中L1/2节段4个，L2/3节段5个，L3/4节段9个，L4/5节段24个，L5/S1节段78个。Modic改变多发生在L4/5节段，而真空变化多数发生在L5/S1节段。30个节段显示单纯有Modic改变而无真空现象，78个节段显示既有Modic改变又有真空现象。其中55个节段为Modic改变Ⅱ型同时有真空现象，而大部分同时有真空现象和Modic改变节段位于L4/5～L5/S1节段。结论 CT成像在诊断椎间盘真空现象方面有特异性。腰椎L4/5～L5/S1节段椎间盘真空现象与相邻终板Modic改变可能有相关性，但原因还需进一步探究。

Modic改变；真空现象；CT成像；关联性

1 材料与方法

1.1 一般材料

选取2013年1月～2013年6月，在我院同时进行腰椎CT与MRI检查并在MRI检查中诊断为Modic改变的腰痛患者72例，其中男41例，女31例。年龄50～78岁，平均(62±8)岁。

1.2 检查方法

MRI使用美国GE公司的SignaHDe型1.5T磁共振机，相位阵列为CTL脊柱线圈。矢状面采用相同的层数参数进行扫描，层厚4mm，层间距1mm，视野35cm×35cm，矩阵320×224，采用快速反转FSE序列。T1WI：TR420ms，TE 9.4ms，回波序列长度3，激励次数4；T2WI：TR3000ms，TE 117ms，回波序列长度25，激励次数4。脂肪抑制序列采用化学位移快速反转FSE序列 (FRFSE)，其余主要参数同T2WI。信号强度测量在ADW4.4平台进行。

CT检查使用德国西门子公司16排螺旋CT扫描装置，扫描厚度为1.0mm，腰椎扫描电压为120kv，管电流100～650 mA(根据患者情况和X线的衰变来自动调节)，有效毫安秒为200A。

1.3 影像分析

影像资料由一名放射科医师和一名骨科医师独立分析诊断，不一致时经两者讨论后再确定，若仍有分歧，由另一名更高资质的放射科医师诊断决定。根据 Modic的分型标准，Ⅰ型在T1WI表现为低信号，在T2WI为高信号(图1)，而Ⅱ型在T1WI表现高信号，在T2WI为等信号或轻度的高信号 (图2)，Ⅰ/Ⅱ混合型则同时有Ⅰ、Ⅱ型信号改变。Ⅲ型在T1加权像及T2加权像上均表现为低信号(图3)。Modic改变在MRI的5个正中矢状面进行判断。椎间盘真空现象是指椎间盘髓核、纤维环、上下方的软骨板退变，椎间盘纤维环水分减少，产生裂隙或断裂，髓核疝出，其所占的位置被气体所占据，这种气体是由于椎间盘内结构改变形成低压环境使细胞外液中的气体释放出来造成的 (气体组分90%以上为N2，还有少量O2和CO2)[3]，在影像学表现为明亮透光影，一般为类圆形的密度缺失影 (图4)。

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图1 ModicⅠ型改变

图2 ModicⅡ型改变

图3 L4/5ModicⅢ型，L5/S1ModicⅡ型改变

图4 真空现象

1.4 统计分析

CT检测上真空现象在不同节段的分布采用描述性研究，并与MRIModic的关系进行统计分析，统计软件采用SPSS 13.0。

2 结果

2.1 腰椎Modic改变和椎间盘真空现象腰椎节段分布情况

本研究共计收集72名患者，共计检查360椎体节段；所有患者先行MRI检测，而后进行CT检测。

Modic改变共计108个节段，其中Ⅰ型20个节段，Ⅱ型81个节段，Ⅲ型7个节段。而在腰椎节段的分布上，L1/21个节段，L2/3节段1个，L3/4节段18个，L4/5节段48个，L5/ S1节段40个。

腰椎间盘真空现象共120个节段，其中 L1/2节段4个，L2/3节段5个，L3/4节段9个，L4/5节段24个，L5/S1节段78个。与Modic改变相比，多数发生在L5/S1节段，为78个椎体节段，其次是L4/5节段，为24个椎体节段。而L1/2～L3/4节段，都表现出较小的发生比例，见表1。

表1 腰椎Modic改变和椎间盘真空现象分布情况（个）

2.2 腰椎Modic改变和椎间盘真空现象类型分布情况

在所有椎间盘有真空现象的患者中，78个节段同时表现出椎间盘真空现象和Modic改变。其中Ⅰ型患者，18个椎体节段发现存在真空现象，占90.0%；Ⅱ型患者，55个节段发现存在真空现象，占68.0%；而在Ⅲ型患者，5个节段发现存在真空现象，占71.4%。三组分型中，CT显示真空现象在3种 Modic分型中均具有较高发生率，虽然差异较大，但其差异无统计学意义（2=3.9068,df=1,=0.142），见表2。同时结果也显示Modic改变Ⅱ型为最常见类型。

*Chi-square test,2=3.9068,df=1,=0.142

2.3 椎间盘真空现象与Modic改变的关联性

表1和表2的数据结果提示，Modic改变和椎间盘真空变化，多数发生在L4/5～L5/S1节段，而L1/2～L3/4节段，都表现出较小的发生比例，可能与该解剖位置的应力集中及不均衡受力情况有关。这表明椎间盘真空现象和Modic改变在L4/5节段和 L5/S1节段可能存在相关性，而在其他节段未显示出相关性。

3 讨论

3.1 Modic改变分型和机理探究

Modic将终板 Modic改变分为三型[2]：Ⅰ型，表现为T1加权像上提示为低信号，在T2加权像上为高信号，组织学表现为纤维血管组织替代（炎症修复期）[4,5]；Ⅱ型，在T1加权像呈高信号，T2加权像上表现为等信号或轻度高信号，组织学表现为黄骨髓替代，在慢性受损的终板及终板下区域，大量脂肪细胞沉积；Ⅲ型，在T1加权像及T2加权像上均表现为低信号，组织学表现为终板及终板下硬化骨替代[6,7]。关于 Modic改变发生的病理生理机制，目前主要观点有：第一种是生物力学观点，因椎间盘退变导致髓核内物质丢失，进而椎间盘高度和静水力压降低，使作用在终板的剪切力增加，导致微骨折的发生，所谓 Modic改变就是继发于骨折和相关炎症的水肿表现，也可看成是髓核内部的毒素从骨折处渗透出来导致的信号改变[8,9]。第二种是厌氧菌感染观点，其原理是纤维环破裂后，因椎间盘突出，新的血管形成，启动炎症反应，经由突出的椎间盘组织，厌氧菌得以进入椎间盘，造成低毒力感染，所谓 Modic改变就是这些感染继发的炎症发应所变现出的图像，因为这些厌氧菌在高需氧状态下不能大量繁殖[10]。

3.2 椎间盘真空现象原因分析

椎间盘真空现象早有报道，一般认为是椎间盘或椎体内裂隙的气体聚集。其形成原因多样，如骨创伤，感染，坏死，代谢疾病等均可导致真空现象出现，普遍认为是由椎间盘退变引起。随着椎间盘退变的发生和进展，髓核出现脱水干燥，在髓核和纤维环出现特征性的小圆形或者线性裂隙，进而形成局部低压环境，周围细胞间隙的气体注入到裂隙中形成真空现象。在CT检测的影响学上表现为矢状位图像上，椎间盘中出现一个或者多个水平、线性的透亮区；横断位上则表现为类圆形的密度缺失影。真空现象被认为是腰椎间盘退变的最后阶段，以下腰椎多见。

3.3 Modic改变和真空现象影像学检测差异及原因

本研对72名患者共计360个节段检查，发现真空现象与Modic改变可能有一定关联性，但不能区分Modic分型诊断。如某一患者在CT上表现为L5/S1椎间隙的真空现象(图4)在MRI上表现为同节段的ModicⅡ型改变。而另一患者在CT上表现为L4/5椎间隙的真空现象在MRI上表现为同节段的ModicⅢ型改变，在3种类型Modic改变中，真空现象的差异不具有统计学意义。笔者认为可能是只要是MRI显示 Modic改变，也就是只要终板发生了病理改变，无论哪一型改变，都可能导致椎间盘内成分和/或结构的改变，如纤维环、髓核结构和含水量的改变，当其改变到一定程度时在CT上即可表现为真空现象。同时这也可很好的说明MRI显示Modic改变和CT显示椎间盘真空现象都能反映椎间隙退变，而Modic改变可能会更好的反映椎间隙退变的程度。

造成CT和MRI在诊断Modic改变的差异原因可能是[11-13]：普通的X光平片只能提供椎体边缘和椎间小关节的骨质变化及椎间孔情况等，难以显示椎间盘和终板的具体结构。CT虽然弥补了普通X光的一些不足，能显示椎间孔和终板的结构，但CT具有放射性，且不能清晰的分辨椎间盘的组成部分。MRI则具有多参数而且不存在辐射，对于组织的病变能较好的进行对比，能呈现出骨小梁之间骨髓组织、造血组织、纤维血管的成分，所以也就能比较好的显示终板从炎症水肿到最终硬化的病变过程。

目前，MRI技术发展可以有效识别腰椎ModicⅠ型终板退行性病变[14]，而且进行三维立体重建时，MRI能更加清晰的显示出病变部位，对疾病的诊断起到决定性的作用。近年来，利用MRIT2*mapping成像技术还能为影像学量化诊断腰椎间盘退变提供依据[15]。MRI终板形态变化能在一定程度上反映椎间盘突出时间盘的退变情况，由凹面型到平坦型再到不规则型对应椎间盘退变程度逐渐加重，不规则型终板更容易伴发 Modic改变。本文结果提示，腰椎疾病患者在通过 CT检查时，如果发现存在真空现象，则存在腰椎Modic改变可能性较大；这可能是因为软骨终板的退变和椎间盘退变密切相关，且软骨终板退变早于椎间盘退变[16]。

3.4 Modic改变和真空现象关联性

本文结果显示真空现象与Modic改变可能具有关联性。笔者推测其应该是互为因果的过程。一方面，终板退变阻断终板的营养通路，从而加剧椎间盘干燥，脱水过程，促使椎间盘真空现象严重；另一方面，椎间盘真空现象导致椎体局部应力分布失衡，又反过来促进终板退变，二者之间似乎有互相促进的关系。但本文的不足是，第一，由于样本量不足，未能进行相关病理生理学方面的基础研究，无法完整的说明问题。第二，真空现象的严重程度与 Modic改变的严重程度是否有关联性?有待于在今后的研究中进一步扩大实验样本量继续进行观测和进行相关的病理生理学研究，提高研究结果的可靠性。

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R744

B

10.3969/j.issn.1672-5972.2016.06.19

swgk2015-03-00065

卢剑华（1975-）男，硕士，主治医师。研究方向：脊柱外科。

2015-03-27)

重庆市黔江中心医院，重庆409000