蘇明海，陳建民

（解放軍第81醫(yī)院骨科，江蘇 南京 210002）

針對腰椎間盤退變建立一套良好的退變分級系統(tǒng)，對回答由椎間盤退變引起的各種各樣的臨床問題以及指導(dǎo)治療是十分必要的。如何更好地利用MRI來有效評價腰椎間盤退變的程度是新近研究的熱點。

1 定性研究評價系統(tǒng)

早期的分級系統(tǒng)多以T1WI和T2WI的MRI圖像為基礎(chǔ)進行分類，為定性研究。

1.1 髓核及纖維環(huán)退變MRI分級標準

2001 年，Pfirrmann 等[1]提出了一種椎間盤退變分級標準。I級：髓核呈均勻的高信號，同腦脊液信號，纖維環(huán)與髓核分界清晰，椎間盤高度正常；II級：髓核呈不均勻的高信號，同腦脊液信號，髓核內(nèi)有或沒有水平狀信號帶，纖維環(huán)與髓核分界清晰，椎間盤高度正常；Ⅲ級：髓核呈不均勻的中等信號，纖維環(huán)與髓核分界不清晰，椎間盤高度正?；蜉p度下降；IV級：髓核呈不均勻的中等或低信號，髓核與纖維環(huán)不能區(qū)分，椎間盤高度正常或中度下降；V級：髓核呈不均勻的低信號，髓核與纖維環(huán)不能區(qū)分，椎間隙重度狹窄。I、Ⅱ級為正常椎間盤，Ⅲ～V級為退變椎間盤。這套分級系統(tǒng)在臨床應(yīng)用過程中顯現(xiàn)出一些不足：（1）該系統(tǒng)的基礎(chǔ)是建立在一組平均年齡40歲左右有癥狀患者上的，對一些早期癥狀不典型的椎間盤退變發(fā)現(xiàn)能力有限；（2）在各項指標強弱的判斷上，利用這套系統(tǒng)對老年人腰椎間盤退變進行分級時，不同的觀察者看法不同，特別是在PfirrmannⅢ級和Ⅳ級判定時。

Griffith等[2]于2007年提出了改良的Pfirrmann椎間盤退變分級系統(tǒng)，1級為正常椎間盤，8級退變最嚴重。改良的Pfirrmann分級系統(tǒng)易于理解、應(yīng)用、可靠性好，有助于對椎間盤退變進行分級。

1.2 終板退變的MRI分級標準

Modic等[3]于1988年提出終板退變評估分級方法，I型為TlWI上終板及終板下骨表現(xiàn)為低信號，T2WI上為高信號；Ⅱ型為T1WI高信號，T2WI為等信號或輕高信號；Ⅲ型在T1WI、T2WI上均表現(xiàn)為低信號，與平片上致密骨硬化對應(yīng)，多見于老年椎體。1990年，Miller等[4]將Modic退變分為4級，0級正常，無退變；1級相當于Modic I型；2級相當于Modic II型；3級相當于ModicⅢ型。此分類法將正常的MRI表現(xiàn)包括在內(nèi)，有利于研究時統(tǒng)計分析。Modic分級具有良好的可靠性和可重復(fù)性，簡單，有利于不同臨床經(jīng)驗的觀察者掌握。Wang等[5]根據(jù)形態(tài)學(xué)特征將終板損傷分為4型，在腰椎中終板損傷是常見的和年齡相關(guān)緊密，認為終板損傷的分類有助于理解先前關(guān)于Schmorl’s結(jié)節(jié)報道的不一致性，并將進一步增強對于Modic改變和腰椎退變的理解。Wang等[6]認為不同于纖維環(huán)破裂，終板損傷作為下腰痛的可能因素在某種程度上被忽視了。終板損傷也許是更好地理解腰椎間盤退變和下腰痛的重要關(guān)鍵所在。也有學(xué)者認為終板骨折導(dǎo)致鄰近椎間盤內(nèi)應(yīng)力不正常的分布，增加了椎間盤內(nèi)紊亂和退變的機會，但此效應(yīng)在下腰椎的發(fā)生機率明顯下降[7]。隨著椎間盤退變機制研究的深入，關(guān)于終板退變的MRI評估期待會有突破。

1.3 MRI結(jié)合失真-補償X線測量法評價

劉增勝等[8]用Frobin的失真-補償X線測量法測量實驗組98例（291個）、對照組200名（597個）腰椎間盤的高度值。按照MR髓核信號變化和椎間盤有無突出，將實驗組291個腰椎間盤分成A～F組，比較各組腰椎間盤高度值與對照組之間的差異。結(jié)果表明：腰椎間盤退變先于其高度降低，腰椎間盤高度的降低出現(xiàn)于退變后期，退變早期不伴有高度降低。

1.4 MRI結(jié)合椎間盤造影及X線片的綜合分類系統(tǒng)

單獨以MRI為基礎(chǔ)的分類系統(tǒng)忽視了后方關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變的描述。Thalgott等[9]將MRI檢查、椎間盤造影及腰椎正側(cè)位X線平片三種檢查手段結(jié)合起來建立了一套新的腰椎節(jié)段退變分級系統(tǒng)。該系統(tǒng)將腰椎節(jié)段退變分為兩部分。前柱退變分為A-F型。后柱退變分為三級：l級，無關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變；2級，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變，無狹窄；3級，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變有狹窄。關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)狹窄又分為a中心性狹窄、b側(cè)方狹窄、c椎間孔狹窄。這套分類系統(tǒng)主要是針對腰椎間盤置換手術(shù)而設(shè)定的，試圖將不同分級的腰椎間盤退變和相應(yīng)的外科治療手段對應(yīng)起來。該系統(tǒng)存在的缺點：（1）分級上較繁瑣，指標較多；（2）分級上沒有使用CT檢查，而CT檢查對關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)退變和椎管狹窄的診斷準確性應(yīng)該更高。

2 定量研究評價系統(tǒng)

常規(guī)MRI可觀察椎間盤形態(tài)和信號及其與神經(jīng)根的關(guān)系，在臨床治療中發(fā)揮著重要作用，但其局限顯而易見，尤其是對椎間盤變性的髓核變化及其早期改變的發(fā)現(xiàn)。無創(chuàng)定量診斷椎間盤退變已越來越受關(guān)注。

2.1 磁共振T2map定量和T2*map定量評價

以矢狀位MRI圖像的分級系統(tǒng)能同時發(fā)現(xiàn)椎間盤的不同層面以及相鄰結(jié)構(gòu)的變化，但對椎間盤橫斷面的信息反應(yīng)較少，不利于對早期椎間盤退變的發(fā)現(xiàn)。Watanabe等[10]在前人MRI分級的基礎(chǔ)上建立了一套軸向T2圖像分級系統(tǒng)。其優(yōu)點在于能對椎間盤橫斷面上的結(jié)構(gòu)完整性及分子組成進行定量的評價觀察[11]，通過不同的回波序列，將采集的T2信號經(jīng)過MATLAB軟件處理，獲得一張彩色椎間盤T2圖像。為區(qū)分髓核和纖維環(huán)，在色差度上設(shè)置了一個20 ms到80 ms的范圍，短T2用紅色代表，長T2用藍色代表。退變程度的不同，髓核和纖維環(huán)的顏色也不同，能較直觀地反應(yīng)髓核和纖維環(huán)的信號差別。牛剛等[12]研究認為基于T2map成像定量測定腰椎間盤髓核T2值的變化是一種無創(chuàng)評價椎間盤早期退變的方法。但該系統(tǒng)也存在一些不足：（1）研究對象是一組平均年齡32歲無癥狀的青年人，退變程度和臨床癥狀之間的聯(lián)系難以評價。（2）由于沒有對應(yīng)的椎間盤退變組織學(xué)研究，椎間盤退變和確切的組織學(xué)變化之間的關(guān)系難以定性。（3）髓核組織的含水量存在著晝夜變化，對T2圖像的采集會影響對分級結(jié)果的判定。（4）圖像采集的分辨率較高，采集時間較長，限制了它的臨床應(yīng)用。

T2*map成像原理和對組織的量化描述與T2map基本相同，但對比度更加清晰。采用梯度回波技術(shù)，明顯縮短掃描時間，信噪比也較高，在臨床應(yīng)用上優(yōu)于T2map成像[13]。沈思等[14]研究認為，應(yīng)用T2*map可能對椎間盤早期退變以及繼發(fā)的損傷進行前瞻性定量評價，在研究椎間盤退變發(fā)病機理、無創(chuàng)評價退變程度、治療效果以及預(yù)后判斷等方面具有潛在臨床應(yīng)用價值。

2.2 T2值和T2相對值測量

方元等[15]研究利用T2值對無重度椎間隙狹窄的腰椎間盤退變進行相關(guān)性研究，并嘗試著進行量化評估。結(jié)果表明：T2值與椎間盤退變的級別具有顯著相關(guān)性，在4級以前幾乎呈線性關(guān)系。通過測量軸位椎間盤中心區(qū)域T2值能夠很好的評價椎間盤退變程度，并可以更準確的量化椎間盤退變分級，彌補了Pfirrmann分級受主觀影響的不足，但由于T2值還受室內(nèi)溫度、場強等因素影響，尚不能成為替代傳統(tǒng)的椎間盤分級標準。Niinimaki[16]認為I、Ⅱ級椎間盤為正常椎間盤，利用T2map量化分析沒有考慮到T2值受到場強、體內(nèi)溫度、選取不同TE時間及T2值的算法等多種因素影響，在不同的機器上測量會得到不同的T2值，不同機器、不同掃描方法得出的T2值又缺乏可比性，因此尚不能成為替代傳統(tǒng)的椎間盤分級標準。

為了消除外在因素對T2值的影響，方元等[17]利用相對穩(wěn)定的背部脂肪的T2值作為參數(shù)，將椎間盤的T2值與之相除得到T2相對值（T2ratio），結(jié)果顯示T2ratio與椎間盤退變Pfirrmann分級具有很好的一致性，隨著椎間盤退變級別的升高，T2ratio也明顯隨之增大。T2ratio更準確的對椎間盤進行退變分級，為椎間盤退變的早期分級提供了一個相對量化標準，為實現(xiàn)椎間盤退變分級的準確量化提供一個簡單、實用的評價方法，具有很強的臨床實用價值。

2.3 DWI和DTI對腰椎間盤早期退變的診斷

水分子的彌散運動表現(xiàn)為布朗運動，即隨機平移運動，分為兩種：各向同性彌散與各向異性彌散。磁共振彌散加權(quán)成像（DWI）和磁共振彌散擴張成像（DTI）對水分子的擴散運動敏感，能早期了解纖維環(huán)和髓核含水量的變化，從而明確其變性程度。眾多學(xué)者關(guān)注DWI在椎間盤生理、功能及病理方面的研究。Eguchi等[15]運用DWI評價腰椎椎間盤突出，發(fā)現(xiàn)ADC值可定量分析壓迫神經(jīng)根的病理變化，有助于解釋神經(jīng)根的放射性疼痛。但也有學(xué)者持不同意見：認為從目前的技術(shù)水平來看，正常椎間盤與退變椎間盤ADC值有很大程度的重疊，ADC值的測量對于腰椎椎間盤退變的診斷沒有明確的臨床價值[16]。

通過在多個方向上施加彌散敏感梯度，測量水分子擴散的程度和方向并生成FA圖，DTI是目前能夠描述水分子彌散方向特征的新技術(shù)。張婭等[19]研究結(jié)果顯示DTI可定量評價椎間盤退變。DTI可以定量分析退變椎間盤早期髓核彌散能力的下降，并與Pfirrmann分級具有較高的相關(guān)性。ADC值下降早于T2WI形態(tài)學(xué)和信號改變。

DWI和DTI可以對腰椎間盤早期退變的診斷提供依據(jù)，有助于理解椎間盤退變的發(fā)生機制。沈思等[20]研究表明：ADC值和FA值能體現(xiàn)椎間盤水分子彌散能力，量化反映椎間盤退變早期髓核的生化狀態(tài)。

2.4 T1ρ成像技術(shù)在椎間盤退變中的應(yīng)用

T1WI和T2WI序列是通過不同組織T1及T2弛豫時間的不同提供軟組織對比。其成像前提是假設(shè)水分子處于自由狀態(tài)，但事實上組織中的水分子多與大分子捆綁在一起，兩者之間經(jīng)常發(fā)生能量或質(zhì)子交換等相互作用。T1ρ成像是一種探索緩慢運動中分子相互作用引起弛豫的成像方法，T1ρ成像能反映自由水與結(jié)合水之間的這種相互作用。T1ρWI可以提供椎間盤蛋白多糖含量的特定信息，有望成為臨床發(fā)現(xiàn)早期椎間盤退變的有用的量化工具。T1ρ值和Pfirrmann分級呈正相關(guān)，但T1ρ值在健康人群椎間盤中的分布區(qū)間廣泛意味著Pfirrmann分級對于判斷椎間盤退變程度的敏感性較低[21]。

2.5 磁共振波譜成像

磁共振波譜成像是一種無創(chuàng)研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物定量分析的方法，是影像學(xué)近年來發(fā)展的新的檢查手段。Zuo等[22]研究了人及牛尸體的椎間盤退變，首次證實了磁共振波譜成像可以作為一種無創(chuàng)性方法定量描述椎間盤退變的代謝變化。

3 展望

目前，尚沒有一種MRI分型系統(tǒng)能夠完全反映椎間盤在各種影像學(xué)上所有表現(xiàn)，能夠真正滿足臨床需要。關(guān)于評估椎間盤退變的理想分型系統(tǒng)還需要進一步研究。一個理想的評價系統(tǒng)應(yīng)該具有以下一些特征：（1）簡單，易于應(yīng)用；（2）敏感性高，能夠發(fā)現(xiàn)一些細微結(jié)構(gòu)早期的變化；（3）區(qū)分能力強，不容易在分級之間產(chǎn)生太多分歧；（4）可靠性高，觀察誤差較?。唬?）緊密結(jié)合臨床，并且對臨床治療的選擇具有較強的指導(dǎo)意義。

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