ct椎间盘造影对腰椎间盘内破裂的诊断价值

ct椎间盘造影对腰椎间盘内破裂的诊断价值 青年士兵盘源性下腰痛的CT椎间盘造影与MRI相关性研究 刘淼 陈兴灿 费军 邹庆 张文丹 摘要 目的 基于CT腰椎间盘造影术(CTD)诱发的一致性疼痛，研究青年士兵 盘源性下腰痛与腰椎间盘MRI改变的相关性。方法 对54例盘源性下腰痛的青 年士兵行MRI检查后实施CT腰椎间盘造影术，共计造影152个腰椎间盘，分析 CTD分型、对比剂注射剂量、诱发的一致性疼痛与MRI改变的相关性。结果 CTD显示青年士兵慢性下腰痛的椎间盘内破裂主要为?型和?型，其分型、对 比剂注射剂量与诱发一致性疼痛具有相关性，腰椎间盘的MRI改变与造影诱发 的一致性疼痛有明显的相关性。结论 CT腰椎间盘造影术能定性诊断腰椎间盘 内破裂，进一步确定责任椎间盘。青年士兵盘源性下腰痛的病因可能与MRI改 变(?~?级退变、HIZ的出现、终板的modic变性)相关。 关键词 士兵;盘源性下腰痛;椎间盘造影术;体层摄影术，X线计算机 Correlation Between MR Imaging and CT Discography With Provocative Concordant Pain in Young Soldiers With Discogenic Low Back Pain LIU Miao CHEN Xing-can FEI Jun ZHOU Qin ZHANG Wen-dan The Department of Radiology of the PLA 117 Hospital in Hangzhou 310013,China Abstract Objective This study aimed to correlate magnetic resonance (MR) findings and CT discography(CTD) with provocative concordant pain in patients with discogenic low back pain(DLBP)of young soldiers. Methods Based on MR findings,CT discography was successfully carried out on 152 discs in 54 young soldiers with DLBP,We evaluated correlation among the CTD group 、dose of contrast medium、concordant pain by discography and MR findings.Results Internal disc disruption(IDD) of young soldiers with DLBP included CTD ?and ? mainly.The CTD groups、the numbers of contrast medium from positive and negative discs have significant difference,MR findings of discs and provocative concordant pain by CTD have significant difference.Conclusion CTD can show the sign of internal disc disruption directly,identified the symptomatic disc.Grade IV-V disc on MR images, the presence of HIZ,and endplate abnormalities might indicate discogenic pain in patients with DLBP of young soldiers. Key Words Solder;Discogenic low back pain;Discography;Tomography，X- ray computed 慢性下腰痛是初级保健医生遇到的一种常见临床症状，它的一个显著特征[1]是由椎间盘源性疼痛引起的，也有人称之为盘源性下腰痛。青年士兵的慢性 下腰痛多是由于高强度的军事训练,导致椎间盘内的压力急剧增高几倍或几十倍, 从而使纤维环急性破裂所导致。MRI在评价椎间盘的形态学改变方面具有较大 的优势，但是它在确定责任椎间盘方面并不可靠。本研究试图通过基于CT引导 下的椎间盘造影(CTD)诱发的一致性疼痛，研究青年士兵慢性下腰痛是否与 MRI腰椎间盘形态学改变(其中包括椎间盘变性、T2加权像中椎间盘后方的弧 形高信号区、椎体终板的modic变性等)有相关性。 材料与方法 1(临床资料 2009年12月至2011年12月间对54例我院骨科中心诊断为慢性下腰痛的青 年士兵患者，其中男性39例，女性15例，年龄18-33岁，平均22.3?3.1 岁，腰痛时间12个月-24个月，平均14.5?3.3个月。所有患者在腰椎磁共 刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com 振检查后行CT腰椎间盘造影。病例选择基于如下:(1)慢性下腰痛首次主诉持续时间一年以上;(2)无腰部手术史;(3)MR检查至少发现存在椎间盘信号降低、T2加权像中椎间盘后方的弧形高信号区(HIZ)、椎体终板modic变性中的一项异常改变;(4)保守治疗持续6个月以上无效;(5)体格检查无典型的神经根性症状和体征;(6)基于MR检查，无明显椎间盘膨出、突出、椎间盘疝，也无神经根压迫、椎体滑移以及可疑的椎间盘感染。 2(MRI检查及其影像学评价 采用GE Signa Excite 1.5T MR 成像设备。应用快速自旋回波(FSE)序 列行T1WI腰椎矢状位,快速恢复快速自旋回波(FRFSE)序列行T2WI 矢状 位、横断位成像。矢状位T1WI:TR 440ms , TE 14ms;矢状位T2WI:TR 2800ms，TE 103ms。横断位T2WI:TR 4260ms,TE 112ms。层厚为4.0mm，间 距1.0mm。 MRI图像的分别由2位有经验的放射科骨肌系统医师采用盲法进行评价， 主要评价内容包括:椎间盘退变的等级(Pearce分级)、HIZ出现的椎间 盘、终板的modic改变分级等三方面，不一致时双方商议后确定。 腰椎间盘退变在MRI矢状位T2加权像上按照Pearce分级标准分为5 级，?级现为髓核与纤维环分界清晰，髓核为均匀的高信号改变;?级 表现为髓核与纤维环分界清晰，高信号的髓核中央可见水平走形的暗带; ?级为轻微的退变，髓核与纤维环的分界模糊，髓核的信号轻度降低;? 级为中度退变，髓核与纤维环的分界消失，髓核中度的信号降低，部分伴 有HIZ改变;?级为重度退变，髓核与纤维环的分界消失，低信号的髓核 [2]伴有或不伴有水平状地高信号带。 终板退变按照Modic终板退变标准进行评价:0级为正常，无退变;1 级为组织学水肿改变，表现为T1加权像上终板及邻近骨为低信号，T2加权 像上为高信号;2级为组织学上的脂肪变性改变，表现为T1加权像上终板 比正常骨髓信号高，T2加权像也表现为高信号;3级为组织学上硬化骨代[3]替骨髓组织，表现为T1、T2加权像上均为低信号。 HIZ表现为横断位T2加权像上在椎间盘纤维环的后方出现弧形高信号[4]区，在矢状位T2加权像上为纤维环后缘的点状高信号。 3. CT椎间盘造影方法及评价 CT机为GE ProSpeed F?双层螺旋CT，层厚3mm，层间距为0mm。患者 俯卧于CT检查床上，先行椎间盘常规CT扫描，使CT扫描线与待检查的椎 间盘平行，采用自制的CT定位器确定皮肤的穿刺点并做标记。1%的利多卡 因局麻，使用22号套管针，按照CT测得的角度，采用脊膜旁路径入路， 于棘突旁椎板下缘穿刺，沿硬膜外方进针，待针尖到达椎间盘中心，经CT 扫描证实后注入对比剂(碘海醇300mg I/ml)，判断是否诱发一致性疼 痛，并采用CT横断位扫描椎间盘，观察对比剂的分布状况。 造影由两名骨肌系统的放射科医生共同完成，一名医生负责在CT的引 导下穿刺腰椎间盘并造影，另外一名医生负责判断诱发的一致性疼痛，患 者的MR检查结果对两名医生均采用盲法。CTD如果诱发出一致性疼痛，判 定为阳性椎间盘;反之，诱发出不一致的疼痛或不痛，判定为阴性椎间 盘。注射对比剂的过程中，诱发的疼痛反应分为3种，无疼痛、不一致的 疼痛、一致性疼痛，疼痛的程度采用数字比例尺[0(不痛)到10(疼痛最刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com 严重且有过相似经历)]。通过造影诱发一致性疼痛的椎间盘，其疼痛程度[5-7]必须在数字比例尺上大于或等于6，才予以确认和记录。笔者依据造影后对比剂在椎间盘中的填充状况，将椎间盘纤维环破裂的形态学改变分为?型:?型为正常椎间盘，表现为髓核形态呈类圆形，边缘光整，内外层纤维环完整，未见破裂征象;?型为单纯性破裂，表现为纤维环具有1个或1个以上的裂隙，对比剂经过裂隙形成通道聚集在裂隙内或呈弧形位于外层纤维环下，外层纤维环完整无破裂;?型为弥漫性破裂，表现为纤维环没有一个明显的破裂口，对比剂弥漫性分布于整个椎间盘内，外层纤维环无破裂;?型为完全破裂，表现为纤维环全层破裂，对比剂流至椎间盘[8-10]外或椎管内。 5(统计学处理:采用SPSS20.0统计学软件包，对CTD分型、MRI上腰椎间盘2退变、HIZ、终板的modic变性与造影诱发一致性疼痛进行X检验，对阳性和阴性椎间盘的对比剂平均注射剂量进行两样本均数的t检验。当P<0.05时，有显著的统计学差异。 结果 54例盘源性下腰痛的青年士兵患者，共计完成152个椎间盘造影。其中L2-3椎间盘9个(5.9%)，L3-4椎间盘56个(36.8%)，L4-5椎间盘6 1个(40.1%)，L5-S1椎间盘26个(17.1%)。按照笔者的CTD分型标准，?型67个(44.1%)，?型42个(27.6%)，?型19个(12.5%)，?型24个(15.8%)。67个?型椎间盘中，2个诱发一致性疼痛，65个诱发不一致疼痛或不痛;42个?型椎间盘中有34个诱发一致性疼痛，19个?型椎间盘中有4个诱发一致性疼痛，24个?型椎间盘中有23个诱发一致性疼痛。总计63个椎间盘诱发一致性疼痛，89个椎间盘诱发不一致的疼痛或者不痛。腰椎间盘造影的CTD分型与诱发一致性疼痛有显著的相关性，CTD?型和?型诱发一致性疼痛的数量分别与CTD?型比较，均有显著的统计学差异22(X=19.66，P<0.01,r=0.57;X=24.79，P<0.01,r=0.77)，CTD?型和?型较CTD?型在造影中更加容易诱发一致性疼痛。152个椎间盘造影对比剂注射剂量为0.2-3.2ml，阳性椎间盘平均对比剂注射计量(0.91ml?0.26)明显低于阴性椎间盘(1.74ml?0.49)，对比剂的注射剂量与造影诱发的一致性疼痛有显著的相关性，阳性椎间盘对比剂注射剂量与阴性椎间盘比较，两者具有明显的统计学差异(t,7.61，P<0.01)。(见表1)。 表1 152个椎间盘对比剂注射剂量与CTD分型、一致性疼痛的关系 CTD分型 剂量(x?s)ml 一致性疼痛 不一致疼痛或不痛 ?型 1.1?0.21 2 65 ?型 0.8?0.56 34 8 ?型 2.7?0.49 4 15 ?型 1.0?0.21 23 1 按照Pearce分级标准，本组青年士兵腰椎间盘退变在MRI上总计有84个 椎间盘退变分级为?~?级，其中有10个(11.9%)椎间盘造影诱发一致性疼 刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com 痛;有68个椎间盘退变分级为?~?级，其中53个(77.9%)椎间盘造影诱发一致性疼痛。与Pearce?~?级比较，?~?级椎间盘退变显示出与诱发一致性2疼痛具有明显的相关性(X=67.53，P<0.01,r=0.67)。 椎间盘邻近的腰椎终板发生Modic变性在MRI上共计发现26个(17.1%)椎间盘:14个(53.8%)椎间盘表现为Modic1级，8个(30.8%)为Modic2级，4个(15.4%)为Modic3级。26个伴有modic变性的椎间盘中，21(80.8%)个椎间盘诱发一致性疼痛。在其余的126个MRI显示邻近椎体正常终板改变的椎间盘中，42(33.3%)个诱发一致性疼痛。椎间盘邻近椎体发生终板2Modic变性与椎间盘造影诱发一致性疼痛存在相关性。(X=19.98，r=0.36，p<0.01)。 MRI上出现HIZ改变的椎间盘共计发现21个，全部属于CTD?型和?型，其中18(85.7%)个椎间盘造影诱发一致性疼痛。131个MRI没有发现HIZ的椎间盘中，45(34.4%)个椎间盘造影诱发一致性疼痛。HIZ出现的椎间盘与诱发2一致性疼痛有相关性(X=21.95，r=0.38，p<0.01)。 表2 152例椎间盘造影诱发的一致性疼痛与MRI的相关性 2MRI影像改变 一致性疼痛(%) 不一致疼痛或不痛(%) P X r Pearce?~?级 84.1(53/63) 16.9(15/89) <0.01 67.53 0.67 HIZ 28.6(18/63) 3.4(3/89) <0.01 21.95 0.38 终板modic变性 33.3(21/63) 5.6(5/89) <0.01 19.98 0.36 讨论 临床上不伴有神经根性疼痛和神经源性跛行的下腰痛称为盘源性下腰痛，它是慢性下腰痛发病的最主要原因，也有学者称之为椎间盘内破裂(IDD)。Crock是这样定义IDD的:椎间盘内部结构髓核的紊乱和纤维环出现裂隙，导致椎间盘内部结构和代谢功能的改变引起的下腰痛，椎间盘的放射学检查表现[11]正常或仅有极小的改变，并特别排除了椎间盘膨出、突出以及椎间盘疝。盘源性下腰痛的病因至今没有明确，腰椎间盘变性、椎间盘纤维环撕裂后环形的积液、椎体终板的异常改变(modic变性)被认为是主要因素。MRI虽然能够发现腰椎间盘的上述形态改变，但是不能直接确定责任椎间盘，临床上也很难用体征和临床表现来定位引起腰疼的椎间盘节段。腰椎间盘造影被认为是目前唯一可以直接描述椎间盘源性疼痛与相应的椎间盘形态学改变关系的手段，但是，由于其有创性、侵入性、X线辐射、椎间盘感染等风险，该项技术从一推出就存在各种争论。尽管如此，椎间盘造影仍然是诊断盘源性下腰痛的标准方法。本研究采用的CT腰椎间盘造影术较普通X线下椎间盘造影术又有进一步的[12]改进。CTD扫描的横断面图像比普通椎间盘造影多获得33%的基础诊断资料;同时，根据对比剂填充的情况，能够对纤维环破裂进行客观的、准确的分型，能够清楚地显示椎间盘纤维环的破裂口，具有较强的可操作性和可重复性，从而为选择治疗和设计手术路径提供有力的依据;另外CTD还具有定位、穿刺正确，对组织损伤小，操作者和患者的X线辐射剂量低等优点。 刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com 青年士兵慢性下腰痛的发病机理与壮年、老年人在椎间盘退变的基础上发病有很大不同，青年人的椎间盘没有明显退变，其弹性优于成年人，不易发生椎间盘纤维环破裂。青年士兵是一群特殊的人群，高强度的军事训练，如过度的屈伸、旋转，椎间盘内的压力可增高几倍或几十倍,使髓核急骤后移而引发椎间盘纤维环破裂;另外，青年士兵日常训练量大，腰部外伤机会多，长期多次的轻微损伤积累而导致椎间盘发生生理性或病理性退变，纤维环继而脱水、破裂也是慢性下腰痛发病的重要因素。在本研究中，有68个椎间盘退变分级为Pearce?~?级，通过椎间盘造影有53个(77.9%)诱发一致性疼痛，显示出退变程度高的椎间盘、有裂隙的椎间盘与疼痛的预测显示出较高的相关性。 椎间盘造影诱发出一致性疼痛的机制在于注射对比剂进入椎间盘期间，纤维环破裂产生的神经肽类、细胞因子等物质再次刺激纤维环上的神经支配的伤害感受器而诱发疼痛，同事，注入的对比剂占据一定的空间，也会增加椎间盘[13]的压力，从而使患者感觉到疼痛。Lee等的研究则表明对有纤维环破裂的椎间盘进行椎间盘内注射对比剂时，可产生与脊柱活动相似的纤维环内压力增高现象。本组青年士兵的资料显示42个单纯纤维环破裂的椎间盘中，34个为阳性椎间盘，注射对比剂0.2~1.4ml，术中注射对比剂时始终感觉压力较高，仅注射少量的对比剂即可诱发一致性疼痛，说明由于外层纤维环没有破裂，椎间盘内具有很高的压力条件，注射少量的对比剂引起椎间盘内压力明显升高从而诱发疼痛。24个纤维环完全破裂的椎间盘中23个为阳性椎间盘，注射对比剂0.8~1.2ml，说明纤维环完全破裂后，椎间盘内压力不高，但是少量的对比剂流入椎间盘周围神经丛及椎管内，足以诱发疼痛。19个弥漫性纤维环破裂的椎间盘中，只有4个阳性椎间盘，注射对比剂2.2~3.2ml，术中注射对比剂时始终没有感觉压力很高，说明青年士兵弥漫性纤维环破裂由于破裂口多而广泛，椎间盘纤维环的间隙能够容纳较多的对比剂，当注射剂量不足以明显升高椎间盘内压力时，则不易诱发一致性疼痛。 HIZ代表腰椎间盘上同心圆状的积液或粘液样物质伴随着肉芽组织和新生血管网生长在外层纤维环的裂口或后纵韧带复合体下缘。有报道HIZ与纤维环的积液有显著关系，但是与一致性的疼痛关系较低。本研究中发现的21例HIZ中，有18个诱发一致性疼痛，具有较高的特异性(85.7%)和较低的敏感性(33.3%)。但是，笔者认为较低的敏感性是由于本组青年士兵中HIZ发生率较低所致。 青年士兵盘源性下腰痛的MRI影像改变尽管不能替代椎间盘造影及CTD，但是本研究表明，Pearce?~?级退变、HIZ出现、终板modic变性与通过CTD检查诱发的一致性疼痛具有较高的相关性。我们可以通过MRI的影像学改变进行病例筛选，减少不必要的有创检查。由于CTD具有CT扫描的断层图像优势，能更加精确地判断青年士兵腰椎间盘纤维环的破裂情况，预测诱发一致性疼痛与CTD分型的关系，帮助术者在常规MR检查的基础上进一步确认责任椎间盘，有助于他们选择个性化的治疗方案和准确的手术路径，值得在临床中推广使用。本研究的不足之处在于:我们研究了青年士兵慢性下腰痛患者与椎间盘造影的相关性，没有包括临床无慢性下腰痛症状，MRI上却有腰椎间盘退变的人群。 参考文献 1.Lim CH, Jee WH, Son BC, et al. Discogenic lumbar pain:association with MR imaging and CT discography. Eur J Radiol. 2005;54:431–437. 刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com 2.Pearce RH, Thompson JP, Berbault GM, et al. Magnetic resonance imaging reflects the chemical changes of aging degeneration in human intervertebral disk.J Rheumatol Suppl.1991;27:42–43. 3.Modic MT, Steinberg PM, Ross JS, et al. Degenerative disk disease: assessment of changes in vertebral body marrow with MR imaging. Radiology. 1988;166(1 Pt 1):193–199. 4.Aprill C, Bogduk N. High intensity zone: a diagnostic sign of painful lumbar disc on magnetic resonance imaging.Br J Radiol.1992;65:361–369. 5.Walker J III, El Abd O, Isaac Z, et al. Discography in practice:a clinical and historical review[J].Curr Rev Musculoskelet Med.2008;1:69–83. 6.Nachemson A.The lumbar spine:an orthopedic challenge[J].Spine,1976, 1:59-71. 7.Adams MA.The stages of disc degeneration as revealed by discograms[J]. Bone Joint Surg(Br),1986,68:36. 8.陈兴灿，刘乃芳，李晓红等.MRI和CT椎间盘造影对腰椎间盘破裂诊断的比 较研究[J].中华放射学杂志,2005,11(39):1161-1164. 9.刘淼，陈兴灿，李晓红等.CT椎间盘造影对腰椎间盘内破裂的诊断价值[J]. 介入放射学杂志，2008， 10.刘施巍，马昕.椎间盘造影与椎间盘源性下腰痛诊断[J].国外医学.骨科学分 册,2005,26(6):331,333. 11.Crock HV.Internal disc disruption:a challenge to disc prolapse fifty yeas on the presidential address:international society for study of the lumbar.Spine,1986,11(6):650-653. 12.Sachs B，Vanharanta H，Spivey M.Dollas discography description a new classification of CT/discography in low-back disorders[J]. Spine,1987, 12(3):287-294. 13.Lee SH,Derby R,Chen Y,et al.Spine J,2004,4(6):614-618. 刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com 图1 患者男性，22岁，MRI显示L5-S1椎间盘纤维环后缘HIZ，CTD显示为单纯椎间盘破裂，表现为椎间盘纤维环具有1裂隙，对比剂经过裂隙形成通道聚集在裂隙内或呈弧形位于外层纤维环下，外层纤维环完整无破裂，注射对比剂1.2ml，诱发一致性疼痛。 图2 患者男性，27岁，MRI显示L4-5椎间盘相邻的椎体终板modic2级变性，CTD显示椎间盘完全破裂，表现为对比剂流至椎间盘外或椎管内，注射对比剂0.9ml，诱发一致性疼痛。 刘淼:解放军第117医院医学影像科主治医师，主要从事骨与关节影像诊断与介入治疗 通讯作者:陈兴灿，pla117fsk@126.com