冯国洋, 郭龙军, 王娟, 李昌, 鹿梦岩
首都医科大学附属北京康复医院 放射科, 北京 100144
2020-08-28 收稿, 2020-12-10 录用
^*通讯作者: 冯国洋

摘要: 选择腰椎间盘突出症（LDH）患者60例，分为轻度退变组、中度退变组、重度退变组。患者均行MRI检查，比较3组的MRI参数，包括髓核（NP）区、纤维环（AF）区T2值。检测比较发现，3组LDH患者NP区、AF区T2值间存在明显差异，且与腰椎功能评分（JOA）呈正相关，与腰部疼痛评分（VAS）呈负相关（P < 0.05）。NP区、AF区T2值联合鉴别轻中度、中重度椎间盘退变程度的AUC大于各指标单一鉴别，具有较高评估效能。因此，MRI参数评估LDH患者椎间盘退变程度方面具有良好价值，可为临床明确患者病情提供重要参考。
关键词: 腰椎间盘突出症磁共振成像椎间盘退变程度腰椎功能腰部疼痛相关性
The Evaluation Value of MRI Parameters for the Degree of Disc Degeneration in Patients with Lumbar Disc Herniation and Its Correlation with JOA and VAS Scores
FENG Guoyang, GUO Longjun, WANG Juan, LI Chang, LU Mengyan
Department of Radiology, Beijing Rehabilitation Hospital, Capital Medical University, Beijing 100144, P. R. China
^*Corresponding author: FENG Guoyang
Abstract: Sixty patients with lumbar disc herniation (LDH) were selected and divided into mild degeneration group, moderate degeneration group, and severe degeneration group.MRI examinations were performed. The magnetic resonance imaging (MRI) parameters in the 3 groups were compared, including the T2 values in the nucleus pulposus (NP) area and the annulus fibrous (AF) area. After testing and comparing, it was found that there were significant differences in the T2 values in the NP and AF areas of the three groups of MRI parameters, and they were positively correlated with the lumbar spine function score (JOA), and negatively correlated with the lumbar pain score (VAS) (P < 0.05). The AUC of the combined identification of the T2 value of the NP area and the AF area for the mild to moderate, moderate to severe disc degeneration was greater than that of the single identification of each index, with higher evaluation efficiency. Therefore, MRI parameters have good value in evaluating the degree of intervertebral disc degeneration in LDH patients, which can provide an important reference for clinically clarifying the patient's condition.
Key words: lumbar disc herniationmagnetic resonance imagingdegree of intervertebral disc degenerationlumbar functionlumbar paincorrelation
腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation，LDH)是以椎间盘退变为主要病理改变的常见病，严重影响患者日常生活及工作^{[1, 2]}。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)为临床常用影像学方法，常规的MRI通过Pfirrmann分级法，可对LDH进行定性诊断^[3-5]。随着磁共振技术的发展和设备的更新，磁共振T2-mapping技术逐渐应用于临床，作为定量评价软骨生物化学成分改变的新兴技术，磁共振T2-mapping可在形态学改变之前早期检测软骨内基质大分子的变化，已在关节软骨病变、椎间盘退变的定量研究中得到广泛应用^{[6, 7]}。鉴于此，本研究尝试探究MRI参数对LDH患者椎间盘退变程度的评估价值及与腰椎功能、腰部疼痛的相关性，旨在为临床提供参考和支持。
1 资料与方法1.1 一般资料选取我院2018年1月~2019年12月LDH患者60例，根据改良Pfirrmann分级法^[8]标准分为3组：轻度退变(Ⅰ~Ⅱ级)组19例、中度退变(Ⅲ级)组28例、重度退变(Ⅳ~Ⅴ级)组13例。
轻度退变组：男11例、女8例；年龄33~53岁，平均(43.56±4.38)岁。中度退变组：男16例、女12例；年龄41~62岁，平均(51.95±4.23)岁。重度退变组：男7例、女6例；年龄49~72岁，平均(60.59±5.02)岁。
1.2 选例标准纳入标准：符合LDH诊断标准^[9]；既往无脊柱手术史；自主行为能力良好，能配合完成研究；患者知晓本研究，已签署同意书。
排除标准：脊柱肿瘤、感染、结核等疾病患者；幽闭恐惧症患者；帕金森综合征患者；合作欠佳，图像质量较差者；骨质疏松症患者。
1.3 方法MRI检查：采用美国GE公司生产的Pioneer 3.0 T MRI扫描仪进行检查，患者平躺，采集腰椎矢状位T1WI、T2WI，轴位T2WI，矢状位T1rho及T2-mapping。T2-mapping序列扫描参数：TE 20~90 ms，TR 800 ms，翻转角为90 °，FOV 90 mm×180 mm×26 mm，矩阵480，层厚4 mm，体素0.8 mm×0.8 mm×4 mm，扫描时间607 s。图像上传至后处理工作站，分别于髓核(nucleus pulposus，NP)区(中央3/5)、纤维环(annulus fibrosus，AF)(前后各1/5)取椭圆形ROI，面积分别为40~70 mm²、10~25 mm²，测量T2值，均测量3次，计算平均值作为最终取值。
腰椎功能、腰部疼痛评估：入组当天，采用日本骨科学会评分(Japanese orthopaedic association scores，JOA)^[10]评估腰椎功能，分值范围0~29分，分值越高腰椎功能越好。采用视觉模拟评分法(visual analogue scales，VAS)^[11]评估腰部疼痛，分值范围0~10分，分值越高疼痛越严重。
1.4 观察指标(1) 3组临床资料，包括年龄、性别、病变部位、体质量指数(BMI)、工作性质、文化程度、病程、吸烟史、JOA评分、VAS评分比较。BMI 18.5~23.9 kg/m²为正常，24~27 kg/m²为超重，28~32 kg/m²为肥胖^[12]。
(2) 对比分析3组患者MRI参数，包括NP区、AF区T2值。
(3) 探究MRI参数与椎间盘退变程度、JOA、VAS评分的相关性。
(4) 探讨MRI参数对椎间盘退变程度的评估价值。
1.5 统计学方法数据处理采用SPSS 22.0软件，计数资料以例数描述，采用χ²检验，等级资料行Ridit检验，计量资料采取Bartlett方差齐性检验与Kolmogorov-Smirnov正态性检验，均确认具备方差齐性且近似服从正态分布，以(平均数±标准差)描述，多组间比较采用单因素方差分析，进一步两两组间比较采用LSD-q检验，相关性分析采用Pearson相关系数模型、偏相关性分析，评估价值分析采用受试者工作特征(ROC)曲线，均采用双侧检验，α=0.05。
2 结果2.1 3组临床资料比较3组年龄、病程、吸烟史、JOA、VAS评分比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 1。
表1

表 1 3组临床资料比较 临床资料 轻度退变组(n=19) 中度退变组(n=28) 重度退变组(n=13) F/χ2/u P 年龄(岁) 43.56±4.38 51.95±4.23 60.59±5.02 57.234 ＜0.001 性别(男/女) 11/8 16/12 7/6 0.056 0.972 病程(年) 2.27±0.42 3.18±1.03 4.22±1.15 17.664 ＜0.001 BMI(kg/m2) 0.200 0.978 ????正常 6(31.58) 8(28.57) 3(23.08) ????超重 8(42.11) 12(42.86) 6(46.15) ????肥胖 5(26.32) 8(28.57) 4(30.77) 病变部位 0.045 1.000 ????L3~4 3(15.79) 4(14.29) 2(15.38) ????L4~5 12(63.16) 18(64.29) 8(61.54) ????L5~S1 4(21.05) 6(21.43) 3(23.08) 吸烟史(有/无) 5/14 11/17 10/3 8.401 0.015 工作性质(体力/非体力劳动) 8/11 12/16 6/7 0.056 0.972 文化程度 0.506 0.918 ????小学及以下 5(26.32) 8(28.57) 3(23.08) ????初中、高中 10(52.63) 15(53.57) 6(46.15) ????大专及以上 4(21.05) 5(17.86) 4(30.77) JOA评分(分) 15.28±2.21 13.14±1.76 11.06±1.28 20.892 ＜0.001 VAS评分(分) 4.47±1.04 5.73±1.12 7.05±1.23 20.749 ＜0.001

表 1 3组临床资料比较

2.2 3组MRI参数分析单因素分析显示，3组NP区、AF区T2值差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 2。
表2

表 2 3组MRI参数比较 组别 例数 T2值 NP区 AF区 轻度退变组 19 98.24±16.68 40.46±5.11 中度退变组 28 55.75±10.23 35.84±4.28 重度退变组 13 47.31±8.04 30.63±4.03 F 89.771 18.477 P ＜0.001 ＜0.001

表 2 3组MRI参数比较

2.3 NP区、AF区T2值与JOA、VAS评分的相关性Pearson相关性分析，NP区、AF区T2值与JOA评分呈正相关，与VAS评分呈负相关(P＜0.05)。见表 3。
表3

表 3 NP区、AF区T2值与JOA、VAS评分相关性 组别 T2值 NP区 AF区 JOA评分 r 0.887 0.770 P ＜0.001 ＜0.001 VAS评分 r -0.904 -0.847 P ＜0.001 ＜0.001

表 3 NP区、AF区T2值与JOA、VAS评分相关性

2.4 偏相关性分析将年龄、病程、吸烟史、JOA、VAS评分等其他因素控制后，NP区、AF区T2值仍与椎间盘退变程度显著相关(P＜0.05)，见表 4。
表4

表 4 偏相关性分析 自变量 偏回归系数 标准误差 偏回归系数(标准化) t P 常量 10.237 1.012 8.756 ＜0.001 NP区T2值 -0.723 0.020 -0.742 10.51 ＜0.001 AF区T2值 -0.564 0.039 -0.605 8.349 ＜0.001

表 4 偏相关性分析

2.5 NP区、AF区T2值对椎间盘退变程度的评估价值根据NP区、AF区T2值绘制ROC曲线，结果显示，NP区、AF区T2值联合鉴别轻中度、中重度椎间盘退变程度的曲线下面积(AUC)分别为0.908、0.849(P>0.05)，均大于各指标单一鉴别的AUC。见表 5、表 6和图 1、图 2。
表5

表 5 NP区、AF区T2值鉴别轻中度椎间盘退变程度的评估价值 指标 AUC 95%CI P 截断值 截断值敏感度(%) 截断值特异度(%) NP区T2值 0.821 0.682~0.918 ＜0.001 ≤84.70 85.71 68.42 AF区T2值 0.743 0.595~0.860 0.001 ≤35.77 53.57 89.47 联合 0.908 0.826~0.990 ＜0.001 85.71 84.21

表 5 NP区、AF区T2值鉴别轻中度椎间盘退变程度的评估价值

表6

表 6 NP区、AF区T2值鉴别中重度椎间盘退变程度的评估价值 指标 AUC 95%CI P 截断值 截断值敏感度(%) 截断值特异度(%) NP区T2值 0.717 0.553~0.881 0.009 ≤47.32 53.85 82.14 AF区T2值 0.723 0.540~0.904 0.016 ≤32.95 61.54 85.71 联合 0.849 0.696~1.000 ＜0.001 76.92 85.71

表 6 NP区、AF区T2值鉴别中重度椎间盘退变程度的评估价值

图 1

图 1 NP区、AF区T2值鉴别轻中度椎间盘退变的ROC曲线

图 2

图 2 NP区、AF区T2值鉴别中重度椎间盘退变的ROC曲线

3 讨论文献报道^{[13, 14]}指出，腰椎间盘是人体最早发生退变的器官之一，临床上约50%的腰痛与腰椎间盘退变有关。腰椎间盘退变导致髓核突出破裂AF对神经根产生压迫，形成LDH，从而引起腰痛、下肢麻木等一系列症状^{[15, 16]}。积极评估LDH患者腰椎间
盘退变程度，对指导临床开展针对性治疗、改善预后至关重要。
目前，临床诊断与治疗LDH多采用X线检查、CT、MRI等，国内外均有研究证实MRI分辨率高，在成像方面具有明显优势，可为LDH诊断、病情判断提供更准确数据^{[17, 18]}。近年的研究发现，细胞数量减少和细胞外基质降解是椎间盘退变的主要病理表现^[19]。常规MRI Pfirrmann分级是以矢状位图像上的形态学信息作为分级指标，是基于形态学的定性评估标准，但难以对椎间盘退变早期以蛋白多糖丢失为特点的一系列分子生化水平变化进行准确评估，影响了其评估效能^{[20, 21]}。磁共振T2-mapping作为一种新型功能磁共振成像技术，能客观并量化评价腰椎间盘退变，目前已成为临床研究的热点^[22]。国外Menacho等^[23]报道显示，磁共振T2-mapping技术可对软骨组织中水、糖类、蛋白质、胶原等成分定量评估，从而对其退变程度进行判定。国内靳晓军等^[24]研究指出，在LDH患者治疗期间，采用磁共振T2-mapping技术及时准确判断腰椎间盘突出程度，有助于医生调整治疗方案，改善治疗效果，促进患者痊愈。本研究发现，不同腰椎间盘退变程度LDH患者的MRI参数：NP区、AF区T2值间存在明显差异，提示NP区、AF区T2值可能与LDH患者腰椎间盘退变程度有关。T2值可以定量反映腰椎间盘含水量等情况，腰椎间盘内水分或蛋白多糖含量增加，则T2值增大，而胶原含量增加，可导致T2值降低。对于LDH患者，NP区蛋白多糖丢失、水分减少，当机体承受轴向压力时AF被撕裂，软骨下骨发生硬化，阻碍椎间盘与邻近椎体的代谢成分交换，椎间盘内有害代谢产物堆积，但程度较轻时，T2值的降低相对较少，随着腰椎间盘退变程度增加，NP区蛋白多糖丢失、水分减少程度增加，AF破裂加重，引起T2值降低程度增加。且本研究发现，NP区、AF区T2值与JOA评分间存在正相关关系，与VAS评分间存在负相关关系，而JOA评分、VAS评分均与LDH病情程度密切相关，充分表明NP区、AF区T2值可在一定程度上反映LDH病情程度。
本研究通过偏相关性分析发现，在控制患者年龄、病程等因素后，NP区、AF区T2值仍与椎间盘退变程度显著相关。NP区、AF区T2值鉴别轻中度、中重度椎间盘退变程度的AUC值均在0.7以上，具有良好评估效能，尤其是各指标联合鉴别轻中度、中重度椎间盘退变程度的AUC高达0.908、0.849，可为医生明确LDH患者椎间盘退变程度提供更准确的数据参考，有助于指导针对性治疗方案的制定和开展，改善治疗效果。
综上可知，MRI参数可在一定程度上反映LDH患者腰椎功能、腰痛程度，且能辅助医生判定患者腰椎间盘退变程度，可为临床明确患者病情提供重要参考，具有较高临床应用价值。本研究优势之处在于明确了MRI参数对LDH患者椎间盘退变程度的评估价值及与腰椎功能、腰痛程度的相关性，但受样本量较少的影响，研究结果可能存在一定误差，有待通过多中心、大样本研究进一步提高研究结果的准确性。

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