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腰痛患者下腰椎MRI上Modic改变与高信号区的发生情况及意义
作者:黄东生[1] 贺宪[1] 梁安靖[1] 
单位:中山大学孙逸仙纪念医院(中山大学第二附属医院)[1]  
文章号:W089528  
2013/7/12 11:57:39    
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【摘要】目的:探讨腰痛患者下腰椎MRI 上Modic 改变与腰椎间盘局限性高信号区(high-intensity zone,HIZ)的发生情况及意义。方法:对511 例腰痛患者(男263 例,女248 例;年龄20~70 岁,平均48 岁)腰椎MRI 上L4/5 和L5/S1 节段的Modic 改变和HIZ 进行评估,统计两者及两者共存于同一节段的发生率。将有Modic 改变和/或HIZ 的椎间盘分为Modic 组、Modic-HIZ 组、HIZ 组,比较3 组的年龄、椎间盘高度、椎间盘退变程度、腰痛VAS 和ODI 评分。结果:511 例患者中,190 例(37.18%)209 个节段有Modic 改变,127 例(24.85%)142 个椎间盘有HIZ,18 例(3.52%)18 个节段出现Modic 改变和HIZ 共存的现象。HIZ 组、Modic-HIZ 组和Modic 组分别为89 例(124 个节段)、18 例(18 个节段)、152 例(191 个节段),患者平均年龄分别为46.0±11.0 岁、49.2±9.2 岁和53.5±10.6 岁,仅HIZ 组和Modic 组差异有统计学意义(P<0.05);椎间盘平均高度分别为9.93±2.46mm、8.73±2.45mm 和7.57±2.21mm,组间两两比较差异有统计学意义(P<0.05);3 组椎间盘退变分级均≥Ⅲ级,其中Ⅳ级+Ⅴ级退变率分别为48.39%、72.22%和75.92%, 仅HIZ 组与Modic 组、Modic-HIZ 组差异有统计学意义(P<0.05); 腰痛VAS 分别为8.39±0.32 分、8.45±0.30 分、8.61±0.54 分,ODI 评分分别为38.22±4.23 分、38.45±4.16分、39.18±3.53 分,3 组间无统计学差异(P>0.05)。结论:腰痛患者下腰椎Modic 改变和HIZ 的发生率较高,但两者共存于同一节段的发生率低,当两者共存于同一节段时腰痛并不会明显加重。

【关键词】腰痛;MRI;Modic 改变;高信号区

【摘要】目的:探讨腰痛患者下腰椎MRI 上Modic 改变与腰椎间盘局限性高信号区(high-intensity zone,HIZ)的发生情况及意义。方法:对511 例腰痛患者(男263 例,女248 例;年龄20~70 岁,平均48 岁)腰椎MRI 上L4/5 和L5/S1 节段的Modic 改变和HIZ 进行评估,统计两者及两者共存于同一节段的发生率。将有Modic 改变和/或HIZ 的椎间盘分为Modic 组、Modic-HIZ 组、HIZ 组,比较3 组的年龄、椎间盘高度、椎间盘退变程度、腰痛VAS 和ODI 评分。结果:511 例患者中,190 例(37.18%)209 个节段有Modic 改变,127 例(24.85%)142 个椎间盘有HIZ,18 例(3.52%)18 个节段出现Modic 改变和HIZ 共存的现象。HIZ 组、Modic-HIZ 组和Modic 组分别为89 例(124 个节段)、18 例(18 个节段)、152 例(191 个节段),患者平均年龄分别为46.0±11.0 岁、49.2±9.2 岁和53.5±10.6 岁,仅HIZ 组和Modic 组差异有统计学意义(P<0.05);椎间盘平均高度分别为9.93±2.46mm、8.73±2.45mm 和7.57±2.21mm,组间两两比较差异有统计学意义(P<0.05);3 组椎间盘退变分级均≥Ⅲ级,其中Ⅳ级+Ⅴ级退变率分别为48.39%、72.22%和75.92%, 仅HIZ 组与Modic 组、Modic-HIZ 组差异有统计学意义(P<0.05); 腰痛VAS 分别为8.39±0.32 分、8.45±0.30 分、8.61±0.54 分,ODI 评分分别为38.22±4.23 分、38.45±4.16分、39.18±3.53 分,3 组间无统计学差异(P>0.05)。结论:腰痛患者下腰椎Modic 改变和HIZ 的发生率较高,但两者共存于同一节段的发生率低,当两者共存于同一节段时腰痛并不会明显加重。

Prevalence and value of Modic change and high-intensity zone on MRI in lower lumbar spine of patients with low back pain

HUANG Dongsheng, HE Xian, PENG Yan, LIANG Anjing, et al.

【Abstract】Objectives: To investigate the prevalence and value of Modic change and high-intensity zone(HIZ) on MRI in lower lumbar spine of patients with low back pain (LBP). Methods: The lumbar MRI of L4/5 and L5/S1 from 511 patients(263 men and 248 women) presenting with LBP and with the age of 20 to 70 years were reviewed retrospectively. The prevalence of Modic change, HIZ and their coexistence were evaluated. All patients(discs) with Modic changes or HIZs were divided into Modic group, Modic-HIZ group and HIZ group. The parameters including age, disc height, disc degeneration and degree of LBP(VAS score and ODI score) were compared among three groups. Results: Of 511 patients with LBP, 190 patients(37.18%) and 209 segments showed Modic changes, 127 patients(24.85%) and 142 segments presented with HIZs, 18

patients(3.52%) and 18 segments had coexistence of Modic change and HIZ in one level. The number of cases in HIZ group, Modic-HIZ group and Modic group was 89(124 segments), 18(18 segments) and 152(191 segments) respectively, with the average age of 46.0±11.0, 49.2±9.2 and 53.5±10.6 years old for HIZ group, Modic-HIZ group and Modic group respectively, which sowed significant difference between HIZ and Modic group (P<0.05); the average disc height was 9.93±2.46mm, 8.73±2.45mm and 7.57±2.21mm for three groups respectively, which showed significant difference among three groups(P<0.05); the average degree of disc degeneration of 3 groups was over grade Ⅲ with the incidence of grade Ⅳ and grade Ⅴ degeneration of 48.39%, 72.22% and 75.92% respectively, which showed significant difference between HIZ and Modic group or Modic-HIZ group (P<0.05); VAS scores were 8.39±0.32, 8.45±0.30 and 8.61±0.54 and ODI scores were 38.22±4.23, 38.45±4.16 and 39.18±3.53 for 3 groups respectively, which showed no significant difference among three groups(P>0.05). Conclusions: The prevalence of Modic change and HIZ in lower lumbar spine of patients with LBP is very high, but their coexistence in one level is rare. When coexistence happens, LBP will not increase simultaneously.

【Key words】Low back pain; MRI; Modic change; High-intensity zone

【Author′s address】Department of Orthopedics, Sun Yat-Sen Memorial Hospital of Sun Yat-Sen University, Guangzhou, 510120, China

    腰椎Modic 改变是指腰椎终板及终板下骨质在MRI 上的信号改变,由De Roos 等[1]于1987 年首次提出。1988 年Modic 等[23]对此进行了系统描述,并将其分为3 型。腰椎间盘MRI 局限性高信号区(high-intensity zone,HIZ) 由Aprill 和Bogduk[4]在1992 年首次提出,是指MRI 矢状位T2 加权像中低信号纤维环内的圆形或线状高信号区,这一区域与髓核隔离且信号高于髓核。Modic 改变和HIZ 分别代表终板和纤维环的退变或损伤。两者在腰痛人群中多见, 都与椎间盘退变和局部炎症反应密切相关[56],在一定程度上都可以作为椎间盘源性腰痛的影像学标志[78]。本研究旨在探讨腰痛患者下腰椎MRI 上Modic 改变与HIZ 的发生情况与意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

    病例纳入标准: ①年龄20~70 岁的腰痛患者,已接受腰椎MRI 检查;②腰痛主要表现为腰部中线区域或旁正中区域的慢性钝痛, 伴有或不伴有下肢放射性疼痛。排除标准:①既往有腰椎手术史;②合并腰椎骨折、肿瘤、结核、感染;③合并完全或不完全性的移行椎、严重的脊柱侧凸(Cobb 角≥90°)。2009 年5 月~2010 年5 月在我院接受腰椎MRI 检查且符合上述标准的腰痛患者511 例,男263 例,女248 例,年龄平均48.13±10.24 岁。应用荷兰Phlips 公司Gyroscan Intera Master 1.5T 超导型MR 扫描仪,快速自旋回波T1加权像(FSE T1WI):弛豫时间/回波时间(TR/TE)=350ms/20ms;T2 加权像(FSE T2WI):TR/TE =3000ms/150ms; 层厚1mm, 层距3~4mm, 矩阵256×256,视野(Fov)30~50cm。

1.2 观察指标

    观察范围仅限于Modic 改变和HIZ 最常分布的L4/5 和L5/S1 两个节段。Modic 改变的诊断标准采用Modic 等制定的标准[2];HIZ 的诊断标准采用April 和Bogduk 制定的标准[4]。将有Modic改变和/或HIZ 的椎间盘分为以下3 组:Modic组,该节段只有Modic 改变;Modic-HIZ 组,该节段既有Modic 改变又有HIZ;HIZ 组,该节段只有HIZ。观察Modic 改变、HIZ 及两者共存于同一节段的发生情况; 观察3 组患者相应节段的腰椎间盘退变程度、椎间盘高度及腰痛程度。按照MRI正中矢状面T2 加权像的影像学特征, 参照Pfirrmann 分级标准[9],将椎间盘退变分为5 级,Ⅰ~Ⅱ级为正常椎间盘;Ⅲ~Ⅴ级为退变椎间盘。在MRI 正中矢状面T2 加权像上分别测量椎间盘前、中、后高度,取其平均值作为椎间盘的高度。对3组患者行腰椎MRI 检查时的腰痛程度进行腰痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)和Oswestry 功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)评定。

1.3 统计学处理

    所有数据用SPSS 13.0统计学软件进行处理。计量资料用均数±标准差表示。率的比较采用χ2 检验,等级/频数资料采用两个或多个独立样本非参数检验,均数比较采用单因素方差分析(多组间比较)或两独立样本t 检验(两组间比较)。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

    511 例患者中,259 例L4/5 和L5/S1 椎间盘有Modic 改变和/或HIZ 且其中491 个L4/5 和L5/S1 椎间盘发生了退变。190 例(37.18%)共209个节段有Modic 改变,L4/5 88 个,L5/S1 121 个,其中171 例为单节段Modic 改变,19 例为双节段Modic改变,Modic Ⅰ型(图1)、Ⅱ型(图2)、Ⅲ型(图3)改变的节段数分别为32、165、12 个,Ⅰ型改变与Ⅱ型改变之比为0.194;127 例(24.85%)共142 个椎间盘有HIZ(图4),L4/5 68 个,L5/S1 74个, 其中112 例为单节段HIZ,15 例为双节段HIZ。58 例既有Modic 改变又有HIZ,其中18 例两者存在于同一节段,40 例两者存在于不同节段。

    18 例患者(3.52%)18 个节段Modic 改变和HIZ 共存于同一节段(图5,表1),男女各9 例,L4/5 11 例,L5/S1 7 例。Modic Ⅰ型5 个,Ⅱ型13个,Ⅰ型改变与Ⅱ型改变之比为0.385,与总样本比较差异有统计学意义(P<0.05)。如果Modic 改变和HIZ 均为随机分布,那么两者共存于同一节段的预期几率应该为209×142/491=60.44(节),然而实际几率为18 节, 明显低于预期几率(P<0.05)。       

    根据以上结果, 按照前述的分组方法各组的例数为:Modic 组152 例191 个节段,HIZ 组89例124 个节段,Modic-HIZ 组18 例18 个节段。

    各组年龄和椎间盘高度见表2。Modic 组年龄与HIZ 组比较有统计学差异(P<0.05),其他组间两两比较无统计学差异。椎间盘高度3 组间两两比较有统计学差异(P<0.05)。

    各组椎间盘退变情况见表3。Modic 组、Modic-HIZ 组、HIZ 组椎间盘退变程度Ⅳ级+Ⅴ级发生率分别为75.92%、72.22%、48.39%,总体差异有统计学意义(P<0.05), 但组间两两比较仅Modic 组、Modic-HIZ 组与HIZ 组差异有统计学意义(P<0.05)。

    Modic 改变组、Modic-HIZ 组及HIZ 组参与腰痛评分的实际例数分别为37 例、12 例、31 例,腰痛评分在行MRI 检查时完成的67 例, 随访时完成的13 例(为MRI 检查时的腰痛程度),随访时间为1~6 个月, 平均3 个月。各组患者腰痛VAS 和ODI 评分结果见表4,3 组之间差异无统计学意义(P>0.05)。

图1 Modic改变I型:T1加权像上L4/5下终板及邻近骨为低信号,T2加权像上L4/5为高信号(箭头所示)。

图2 Modic改变II型:T1加权像上L4/5下终板及邻近骨为高信号,T2加权像上为等信号或轻度升高。

图3 Modic改变III型:T1、T2加权像上L4/5终板及邻近骨信号均降低。

图4 HIZ:T2加权像上L4/5椎间盘后缘点状局限性高信号区。

图5 Modic改变和HIZ共存于同一节段:T2加权像上L5/S1上终板前部及邻近骨高信号,椎间盘后缘点状局限性高信号区。

表1  259 例腰痛患者491 个退变L4/5 及5/S1 椎间盘的Modic 改变和HIZ 情况(个)

有Modic改变

无Modic改变

合计

有HIZ

无HIZ

合计

18

191

209

124

158

282

142

349

491

表2  3组患者年龄和椎间盘高度的比较

观测指标

组 别

Modic组(191)

Modic-HIZ组(18)

HIZ组(124)

年龄(岁)

椎间盘高度(mm)

53.48±10.64

7.57±2.21

49.22±9.18

8.73±2.45

45.98±10.98

9.93±2.46

注:①与HIZ组比较P<0.05,②与HIZ组比较P>0.05

表3  3组患者椎间盘退变情况(个)

椎间盘退变等级

组 别

Modic组

Modic-HIZ组

HIZ组

III级退变

IV级退变

V级退变

IV级+ V级退变

合计

46

119

26

145①②

5

11

2

13

64

59

1

60

191

18

124

注:①与HIZ组比较P<0.05,②与Modic-HIZ组比较P>0.05

表4 3组患者腰痛VAS和ODI评分比较

评分指标

HIZ组

(n=31)

Modic-HIZ组

(n=12)

Modic组

(n=37)

VAS评分(分)

ODI评分(分)

8.39±0.32

38.22±4.23

8.45±0.30

38.45±4.16

8.61±0.54

39.18±3.53

注:①与HIZ组比较P>0.05

3 讨论

    Modic改变在椎间盘源性腰痛中的诊断价值一直存在争议[210]。研究发现其与炎症反应密切相关, 炎症因子诱导神经纤维长入终板并使之致敏可能是Modic 改变引起腰痛的主要原因[6]。Modic改变在腰腿痛患者中的发生率为18%~59%,主要分布在下腰段,L5/S1 多见[23]。本研究结果与之相符。与Modic 改变相比,HIZ 的临床诊断价值争议更大[411]。研究发现它是沿纤维环裂隙形成的不同程度的血管化肉芽组织, 其发生规律与纤维环破裂趋势一致,致痛原理与Modic 改变相似[512]。HIZ在腰腿痛患者中的发生率为15%~59%,主要分布在下腰段[411]。本研究结果也与之相符。

    研究发现Modic 改变和HIZ 并不是静止不变的。Mitra 等[13]对62 例有HIZ 的腰痛患者随访6~72 个月, 发现26.6%的HIZ 完全消失,14%范围缩小,18.8%范围扩大。Modic 等[2]发现在不进行干预时Ⅰ型Modic 改变在14~36 个月后会发展为Ⅱ型,而Ⅱ型在2~3 年内仍较稳定。即使传统上认为相对稳定的Modic Ⅱ型改变同样也可转变为Ⅰ型或混合型[14]

    Modic 改变和HIZ 不一定都会引起腰痛已为大家所公认, 但两者在腰痛人群中的发生率仍高于无症状人群中的发生率[2415],与椎间盘退变有关,其病理实质都为炎症反应。考虑到Modic 改变和HIZ 具有诸多的共性,那么两者共存于同一节段的几率是否会大于随机共存的几率呢?尽管本研究范围已缩小至腰痛患者L4/5 和L5/S1 这两个Modic 改变和HIZ 最常见的节段,但两者共存于同一节段的实际几率仍明显低于预期几率。研究表明Modic Ⅰ型改变组织学表现为椎体骨髓水肿、终板裂缝、伴有局部退变增生和新生肉芽组织,处于炎症修复期;Modic Ⅱ型改变组织学表现为骨髓脂肪变性(红骨髓为黄骨髓所替代)或骨髓缺血坏死,处于炎症静止期[23]。本研究未对样本进行动态随访观察, 仅通过统计学处理发现Modic-HIZ 组Modic Ⅰ型改变与Ⅱ型改变之比高于总样本,提示Modic 改变和HIZ 共存于同一节段时,处于炎症修复期的Modic 改变相对增多。有研究表明Modic 改变和HIZ 都不是静止不变的[13~15],加上两者的病理特点都为炎症反应,因此当炎症反应消退后,HIZ 有可能消失,Modic Ⅰ型改变有可能向Ⅱ型转变,甚至Ⅱ型向Ⅲ型转变。基于以上几点, 笔者提出以下假设:Modic 改变和HIZ 共存于同一节段代表一种短暂的过渡状态,两者可能存在着一种相互排斥的关系, 因为如果两者相互依存或毫无关系, 那么共存于同一节段的几率应该大于或等于预期几率。当两者共存于同一节段时,随着炎症反应的消退,部分HIZ 将逐渐消失但Modic 改变并未消失只在Ⅰ型和Ⅱ型之间转变或向Ⅲ型转变, 从而造成这种共存现象发生的实际几率明显低于预期几率。

    本研究结果显示,HIZ 组椎间盘高度明显高于Modic组,椎间盘退变程度明显低于Modic组,提示Modic改变和HIZ的发生与椎间盘的高度和退变程度有关。这也提示HIZ 相对多地发生在椎间盘退变的早中期或椎间盘高度相对正常的节段;Modic 改变相对多地发生在椎间盘退变的中后期或椎间盘相对塌陷的节段; 而两者共存于同一节段则相对多的发生在椎间盘高度降低到一定程度时的节段。本研究也发现当椎间盘高度不足7.5mm(Modic 组平均高度)时,很少观察到HIZ(仅2 例)。

    在许多病例中,一个退变的椎间盘有可能形成HIZ 和/或Modic 改变,如果认为两者的发生与椎间盘高度有关,那么Modic 改变应该更多见于高龄患者。研究报道Modic 改变的发生率与年龄增加成正比[2910],本研究也发现平均年龄以Modic组最大,HIZ 组最小,Modic-HIZ 组介于两者之间,这也说明前面推理具有合理性。

    本研究结果表明,腰痛患者中下腰椎Modic改变和HIZ 的发生率较高,但两者共存于同一节段的几率却比预期低,当两者共存于同一节段时,患者腰痛程度并不会明显加重,说明腰痛不仅仅只与Modic 改变或HIZ 有关,有Modic 改变或HIZ 者的腰痛可能还有其他原因。当然,本研究中部分患者的腰痛评分通过随访方式完成,这对结果的精确性可能有一定的影响。目前我们正在进行更大样本的研究并对两者共存的18 例患者进行长期随访,以期进一步明确Modic 改变和HIZ的病理学性质、转归规律及与腰腿痛的关系。

    参考文献

1. De Roos A, Kressel H, Spritzer C, et al. MR imaging of marrow changes adjacent to end plates in degenerative lumbar disk disease[J]. AJR Am J Roentgenol, 1987, 149(3): 531-534.

2. Modic MT, Steinberg PM, Ross JS, et al. Degenerative disk disease: assessment of changes in vertebral body marrow with MR imaging[J]. Radiology, 1988, 166(1): 193-199.

3. Modic MT, Masaryk TJ, Ross JS, et al. Imaging of degenerative disk disease[J]. Radiology, 1988, 168(1): 177-186.

4. Aprill C, Bogduk N. High intensity zone: a diagnostic sign of painful lumbar disc on magnetic resonance imaging[J]. Br J Radiol, 1992, 65(773): 361-369.

5. Ren DF, Hou SX, Wu WW, et al. The expression of tumor necrosis factor-α and CD68 in high-intensity zone of lumbar intervertebral disc on magnetic resonance image in the patients with low back pain[J]. Spine, 2011, 36(6): E429-E433.

6. Ohtori S, Inoue G, Ito T, et al. Tumor necrosis factor-immunoreactive

cells and PGP 9.5-immunoreactive nerve fibers in vertebral endplates of patients with discogenic low back pain and Modic type 1 or type 2 changes on MRI[J]. Spine,2006, 31(9): 1026-1031.

7. Chen JY, Ding Y, Lv RY, et al. Correlation between MR imaging and discography with provocative concordant pain in patients with low back pain [J]. Clin J Pain, 2011, 27 (2):125-130.

8. Kuisma M, Karppinen J, Niinimaki J, et al. Modic changes in endplates of lumbar vertebral bodies: prevalence and association with low back and sciatic pain among middle –aged male workers[J]. Spine, 2007, 32(10): 1116-1122.

9. Pfirrmann CW, Metzdorf A, Zanetti M, et al. Magnetic resonanceclassification of lumbar intervertebral disc degeneration [J]. Spine, 2001, 26(17): 1873-1878.

10. Carragee EJ, Alamin TF, Miller JL, et al. Discographic,MRI and psychosocial determinants of low back pain disability and remission: a prospective study in subjects with benign persistent back pain[J]. Spine J, 2005, 5(1): 24-35.

11. Pande KC, Khurjekar K, Kanikdaley V. Correlation of low back pain to a high -intensity zone of the lumbar disc in Indian patients[J]. J Orthop Surg, 2009, 17(2): 190-193.

12. 任东风, 侯树勋, 吴文闻, 等. TNF-α 和PGP9.5 在椎间椎间 盘源性腰痛患者椎间盘MRI 高信号区中的表达[J]. 中国脊柱脊髓杂志, 2009, 19(10): 725-728.

13. Mitra D, Cassar-Pullicino VN, McCall IW. Longitudinal study of high intensity zones on MR of lumbar intervertebral discs[J]. Clin Radiol, 2004, 59(11): 1002-1008.

14. Marshman LA, Trewhella M, Friesem T, et al. Reverse transformation of Modic type 2 changes to Modic type 1 changes during sustained chronic low -back pain severity:report of two cases and review of the literature[J]. J Neurosurg Spine, 2007, 6(2): 152-155.

15. Takatalo J, Karppinen J, Niinim ki J, et al. Prevalence of degenerative imaging findings in lumbar magnetic resonance imaging among young adults[J]. Spine, 2009, 34(16): 1716-1721.

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作者简介
黄东生
单位:中山大学孙逸仙纪念医院(中山大学第二附属医院)
简介: 黄东生,男,1963年出生,中山大学孙逸仙纪念医院脊柱外科主任,教授,主任医师,医学博士,博
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