腰椎Modic改变的发生机制及对腰椎间盘突出症手术疗效的影响

张晶博，王想福，李晨旭，石瑞芳，陈伟国，张万乾，桑廷瑞，杨焕莹，丁艳芳，王薛涛

(1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省中医院，甘肃 兰州 730050)

腰椎Modic改变指腰椎椎体终板及终板下骨质在MRI上的异常成像，临床常用于评估腰椎间盘的退变程度[1]。腰椎Modic改变可影响腰椎间盘的应力分布、加速腰椎间盘退变，因此可能与腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation，LDH)密切相关[2]。有腰椎Modic改变的LDH患者，其术后腰腿疼痛的症状可得到显著改善，但远期疗效差于无腰椎Modic改变者[3]。目前腰椎Modic改变的发生机制尚未完全明确，可能与炎症反应及生物力学异常等有关。本文就腰椎Modic改变的发生机制及对LDH手术疗效的影响综述如下。

1 腰椎Modic改变的分型及其分布特征

腰椎Modic改变可大致分为4种类型。Ⅰ型：T1加权像上椎体终板及终板下骨质呈低信号，T2加权像上椎体终板及终板下骨质呈高信号，提示炎性改变。Ⅱ型：T1加权像上椎体终板及终板下骨质呈高信号，T2加权像上椎体终板及终板下骨质呈等信号或略高信号，提示红骨髓被黄骨髓替代。Ⅲ型：T1加权像和T2加权像上椎体终板及终板下骨质均呈低信号，提示椎体终板及终板下骨质硬化[4]。混合型：包括混合Ⅰ-Ⅱ型和混合Ⅱ-Ⅰ型，均提示水肿兼脂肪变性，但混合Ⅰ-Ⅱ型以水肿为主、混合Ⅱ-Ⅰ型以脂肪变性为主，且两者在一定条件下可以相互转化[5]。

不同类型腰椎Modic改变在腰痛人群中的分布情况也不同，其中以Ⅱ型最为多见，其次是Ⅰ型，而Ⅲ型则最为少见[6-7]。腰椎Modic改变Ⅲ型多为椎体终板钙化期，MRI检查可能对其不敏感。Chen等[8]对153例腰痛伴腰椎Modic改变的患者进行了相关研究，发现腰椎Modic改变多发生在L4～L5和L5S1节段，其中腰椎Modic改变Ⅱ型占71.9%、Ⅰ型占22.9%、Ⅲ型占5.2%。张体栋等[9]对103例伴腰椎Modic改变的腰痛患者进行了相关研究，发现其中腰椎Modic改变Ⅱ型占80.6%、Ⅰ型占15.5%、Ⅲ型占3.9%。黄兆波等[10]研究发现，50岁以上人群更容易出现腰椎Modic改变，且女性较为多见。女性绝经后容易出现骨质疏松，加之腰椎退变，椎体易发生微小骨折，而椎间盘内的炎症因子可通过骨折裂隙进入椎体终板，引起炎症反应，从而导致腰椎Modic改变[11]。

2 腰椎Modic改变的发生机制

2.1 炎症反应Crockett等[12]研究发现，在腰椎Modic改变Ⅰ型者的腰椎间盘组织中，肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)表达增高。Ohtori等[13]对椎间盘源性腰痛患者进行了相关研究，发现伴腰椎Modic改变Ⅰ型和Ⅱ型者的TNF表达高于无腰椎Modic改变者，认为腰椎Modic改变可能与TNF诱导的炎症反应有关。Burke等[14]研究发现，腰椎Modic改变Ⅰ型者的椎间盘组织中白细胞介素6和前列腺素E2含量均高于腰椎Modic改变Ⅱ型者，认为腰椎Modic改变Ⅰ型为炎症反应的急性期、Ⅱ型为炎症反应的相对稳定期。

2.2 生物力学异常腰椎间盘退变和椎体终板钙化会引起椎体生物力学异常，使椎间盘的应力分布不均，可造成椎体终板微骨折，从而导致腰椎Modic改变[15-16]。Han等[17]研究发现，腰椎Modic改变与腰痛患者的体重和体力劳动强度有关，认为肥胖和重体力劳动是引起腰椎Modic改变的重要因素。

2.3 细菌感染痤疮丙酸杆菌是革兰氏阳性杆菌中的一种，多见于患者的皮肤和软组织内，可通过血液循环进入椎间盘，引起腰椎Modic改变[18]。Shan等[19]研究发现，向兔子的腰椎间盘内注入痤疮丙酸杆菌可引起腰椎Modic改变。Georgy等[20]研究发现，痤疮丙酸杆菌与椎体Modic改变Ⅰ型关系密切，认为这可能与椎间盘内相对无氧的环境适宜痤疮丙酸杆菌的生长有关。Najafi等[21]研究发现，痤疮丙酸杆菌是引起腰椎Modic改变Ⅰ型的重要因素。Senker等[22]研究发现，在腰椎Modic改变Ⅱ型者的椎间盘内凝固酶阴性葡萄球菌和痤疮丙酸杆菌最为多见，认为两者是引起腰椎Modic改变Ⅱ型的重要因素。对于痤疮丙酸杆菌引起腰椎Modic改变这一观点，Fritzell等[23]持相反意见，其认为在退变椎间盘组织中发现的痤疮丙酸杆菌可能由手术污染所致，不能仅通过一项研究就判定痤疮丙酸杆菌与腰椎Modic改变有关。

3 腰椎Modic改变与LDH的关系

椎体终板可为椎间盘提供营养，并平衡分散其应力，腰椎Modic改变可影响椎间盘的营养供应及应力分布，进而引起或加重椎间盘退行性改变。李朝晖[24]研究发现，同一节段椎间盘突出伴腰椎Modic改变时，若椎间盘呈不对称突出，则腰椎Modic改变呈不对称分布；若椎间盘呈对称突出，则腰椎Modic改变呈对称分布。Saukkonen等[25]研究发现，腰椎Modic改变与腰痛密切相关，认为这可能与腰椎Modic改变加速了腰椎间盘退变，并引起LDH等有关。

4 腰椎Modic改变对LDH手术疗效的影响

4.1 开放式手术

4.1.1椎板开窗术 椎板开窗术是治疗LDH的常用术式，主要通过摘除突出的髓核达到减压目的；但是术中需要切除部分椎板，且需要长时间牵拉椎旁肌肉和韧带组织，术后可因椎旁软组织损伤而出现椎体不稳定[26]。腰椎Modic改变是否影响椎板开窗术治疗LDH的效果，目前尚无定论。万安营等[27]采用椎板开窗术治疗114例伴或不伴腰椎Modic改变的LDH患者，术后随访发现伴腰椎Modic改变患者的LDH复发率高于不伴腰椎Modic改变的患者，且LDH病情随时间推移不断加重，认为腰椎Modic改变可影响手术效果。Lurie等[28]回顾性分析了187例采用椎板开窗术治疗的LDH患者的临床疗效，发现伴腰椎Modic改变患者的术后恢复情况较无腰椎Modic改变的患者差，且以腰椎Modic改变Ⅰ型患者的效果最差。Bostelmann等[29]通过一项前瞻性研究发现，腰椎Modic改变对椎板开窗术治疗LDH的疗效影响较小，认为LDH术后再次出现腰腿痛可能与术中突出的髓核摘除不彻底、术后患者未正确进行康复锻炼等有关。

4.1.2经椎间孔腰椎椎间融合术 腰椎Modic改变对经椎间孔腰椎椎间融合术治疗LDH疗效的影响，目前有小部分学者进行了相关研究。王牧一等[30]研究发现，采用经椎间孔腰椎椎间融合术治疗的LDH患者，其术后融合器沉降的发生率由高到低为伴腰椎Modic改变Ⅰ型者、伴腰椎Modic改变Ⅱ型者、无腰椎Modic改变者，认为腰椎Modic改变可能增加术后融合器沉降的发生率。李欣等[31]研究发现，腰椎Modic改变Ⅱ型对经椎间孔腰椎椎间融合术治疗LDH的疗效无显著影响。

4.1.3后路腰椎间融合术 有关腰椎Modic改变对后路腰椎间融合术治疗LDH疗效影响的研究较为少见。Li等[32]研究发现，采用后路腰椎间融合术治疗的LDH患者中，伴腰椎Modic改变Ⅱ型者的融合率低于无腰椎Modic改变者，认为腰椎Modic改变Ⅱ型者的局部血液供应不良，不利于早期融合。

4.2 微创手术

4.2.1椎间孔镜下手术 随着内窥镜技术的不断发展，采用椎间孔镜下手术治疗的LDH患者逐渐增多[33]。葛灵等[34]对采用椎间孔镜下手术治疗的LDH患者进行了相关研究，发现术后3个月时伴腰椎Modic改变者的腰部疼痛视觉模拟量表(visual analogue scale，VAS)评分高于无腰椎Modic改变者，认为腰椎Modic改变可能是引起术后腰部疼痛的原因之一。贺宪等[35]研究发现，采用椎间孔镜下手术治疗的LDH患者中，伴腰椎Modic改变Ⅰ型、Ⅱ型者的LDH复发率高于无腰椎Modic改变者，而且伴腰椎Modic改变Ⅰ型、Ⅱ型者的腰部疼痛VAS评分均高于无腰椎Modic改变者，认为腰椎Modic改变可能会影响LDH患者术后远期腰痛的恢复程度。许标[36]采用椎间孔镜下手术治疗LDH患者127例，其中无腰椎Modic改变组82例、腰椎Modic改变Ⅰ型组20例、腰椎Modic改变Ⅱ型组25例，术后3个月时，3组患者的腰腿疼痛VAS评分和腰椎功能障碍指数均较术前降低；但术后12个月和末次随访时，腰椎Modic改变Ⅰ型组和Ⅱ型组患者的腰腿疼痛VAS评分和腰椎功能障碍指数均较术后3个月时增高，且腰椎Modic改变Ⅰ型组的上述指标高于腰椎Modic改变Ⅱ型组，认为腰椎Modic改变Ⅰ型可能会影响椎间孔镜下手术治疗LDH的远期疗效。

4.2.2显微镜下手术 显微镜下椎间盘切除术是治疗LDH的微创术式之一，具有手术出血量少、术后康复时间短等优点。Kumarasamy等[37]研究发现，采用显微镜下椎间盘切除术治疗的LDH患者中，伴腰椎Modic改变者的术后腰部疼痛VAS评分、腰椎功能障碍指数和椎间盘炎发生率均高于无腰椎Modic改变者，认为腰椎Modic改变可能是显微镜下椎间盘切除术后腰痛或椎间盘炎的重要影响因素。Barth等[38]对接受显微镜下椎间盘切除术治疗的LDH患者进行了相关研究，发现术后2年时伴腰椎Modic改变者的腰痛残余症状明显，且其总体恢复情况较无腰椎Modic改变者差，认为腰椎Modic改变可能是椎间盘切除术后腰痛原因之一。

5 小 结

腰椎Modic改变与LDH和腰痛的关系密切，但腰椎Modic改变的发生机制目前尚未完全明确，术中污染是否可引起腰椎Modic改变仍存在争议。对伴腰椎Modic改变的LDH患者，在选择合适手术方式的基础上，应注意术后腰腿疼痛的治疗和康复，以期提高总体治疗效果。未来我们可将术中污染作为研究方向之一，探讨腰椎Modic改变的发生机制，从而为临床实践提供理论基础。