李培, 张智鹏
四川省骨科医院, 四川 成都 610000
2020-12-22 收稿, 2021-04-20 录用
^*通讯作者: 李培

摘要: 回顾性分析130例腰椎间盘突出症（LDH）患者（观察组）的腰椎CT影像学资料，选取同期其他原因行腰椎CT检查的130例患者作为对照组，比较发现，观察组L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲角、L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值均大于对照组，且与LDH改良Pfirrmann分级呈正相关（P < 0.05）；观察组L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板的终板屈曲深度均低于对照组，且与LDH改良Pfirrmann分级呈负相关（P < 0.05）；经ROC分析获取各参数截断值敏感度均>70%。因此，笔者认为腰椎CT矢状面屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值可为LDH诊断及退变程度判断提供有效参考价值。
关键词: 腰椎间盘突出症腰椎CT终板屈曲深度屈曲角双侧腰大肌横断面积差值退变程度改良Pfirrmann分级
The Value of Lumbar CT Quantitative Parameters in the Diagnosis of LDH and Its Relationship with the Degree of Degeneration
LI Pei, ZHANG Zhipeng
Sichuan Province Orthopedic Hospital, Chengdu 610000, Sichuan, P. R. China
^*Corresponding author: LI Pei
Abstract: The lumbar CT imaging data of 130 patients (observation group) with lumbar disc herniation (LDH) were retrospectively analyzed. 130 cases of lumbar spine CT examination for other reasons during the same period were selected as the control group. The comparison found that the flexion angle of L₄ upper and lower endplates, the L₅ upper and lower endplates, the S₁ upper endplate, and the difference in the cross-sectional area of the bilateral psoas major muscle of L_4-5 and L₅-S₁ in the observation group were greater than those of the control group, and were positively correlated with the modified Pfirrmann classification of LDH (P < 0.05). The flexion depths of the L₄ upper and lower endplates, L₅ upper and lower endplates, and S₁ upper endplates of the observation group were lower than those of the control group, and were negatively correlated with the modified Pfirrmann classification of LDH (P < 0.05). The sensitivity of each parameter cut-off value obtained by ROC analysis was >70%. Therefore, it can be considered that the sagittal flexion angle of the lumbar CT, the depth of endplate flexion, and the difference in the cross-sectional area of the bilateral psoas major can provide an effective reference value for the diagnosis of LDH and the judgment of the degree of degeneration.
Key words: lumbar disc herniationCT of lumbar spinedepth of endplate flexionangle of flexiondifference in the cross-sectional area of the bilateral psoas major muscledegree of degenerationmodified Pfirrmann classification
腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation，LDH)为临床腰腿痛最常见病因之一，以L_4~5和L₅~S₁最为常见，两者病变占总LDH的95%左右，好发于20~40岁青壮年，且随着生活方式及工作的多样化改变，LDH发病人群呈逐渐年轻化趋势，引起社会各阶层的广泛关注^[1-3]。采取积极措施早期发现、诊断为临床改善LDH患者治疗效果及预后的关键，以往临床常根据患者身体特征、临床症状进行联合诊断，但上述检查方式受不同节段、病变部位与病变程度等因素影响，存在不足之处。随着医疗技术水平不断发展，腰椎CT等影像学检查逐渐得到推广应用，终板同椎间盘紧密相邻，为椎间盘生物力学直接传导部位，是LDH发生发展重要解剖结构，但现阶段临床对LDH患者终板矢状面形态特点及影像学数据探究尚不充分^{[4, 5]}。鉴于此，本研究首次探讨腰椎CT矢状面屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值诊断LDH的价值及与退变程度的关系。
1 资料与方法1.1 一般资料回顾性分析2018年1月至2020年5月我院收治130例LDH患者(观察组)的腰椎CT影像学资料，其中79例L_4~5、51例L₅~S₁，主要临床症状为腰痛伴一侧下肢放射痛，病程7天至5年，并选取同期因其他原因行腰椎CT检查的130例患者作为对照组。纳入标准：观察组研究对象符合LDH相关诊断标准^[6]；观察组结合影像学检查、体格检查，由至少2位骨科医师诊断为LDH；对照组既往无腰椎疾病史；本研究经我院医学伦理委员会批准，入组者均为自愿参加；具备完整影像学资料。排除标准：伴全身性感染者；合并严重风湿病、脊柱感染、强直性脊柱炎等；伴有脊柱畸形、脊柱结核、脊柱恶性肿瘤、椎体骨折及其他可能影响腰椎终板形态因素；伴有重度骨质疏松、肌营养不良；长期服用激素类药物；既往有脊柱手术史。
1.2 方法资料收集：收集所有入组研究对象年龄、性别、体质量指数、职业体位状态分布、合并疾病等临床资料。
腰椎CT检查：先进行腰椎CT检查目的及意义讲解，以取得患者配合，并签署知情同意书；选用CETI-FAST型、岛津4500TF型及SIEMENS HQ CT机，患者取仰卧位，扫描范围由L₁椎体上缘至S₁上终板以下，于CT正中矢状面重建图像测量L_4~5、L₅~S₁的终板形态，包括终板屈曲深度和矢状面屈曲角，测量方法：在CT正中矢状面重建图像上定义终板后缘为P、前缘为A，以1 mm间距作AP连线垂线，与终板间最长线段记为CD，定义CD长度为终板屈曲深度。定义AC和CP组成的夹角为矢状面屈曲角；利用鼠标划出双侧腰大肌兴趣区，测量腰大肌横断面积。所有患者均进行MRI检查，根据结果参照改良Pfirrmann分级系统^[7]对椎间盘退变程度进行分级。
1.3 观察指标(1) 比较两组腰椎CT参数(屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值)。
(2) LDH发病的Logistic回归方程分析。
(3) 腰椎CT参数对LDH的诊断价值。
(4) 腰椎CT参数与LDH退变程度的关系。
1.4 统计学分析采用统计学软件SPSS 19.0处理数据，计数资料以例数描述，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布，以平均数±标准差描述，两组间比较采用独立样本t检验；采用Spearman进行相关性分析；预测效能分析采用受试者操作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲线，获取曲线下面积(area under the curve，AUC)、置信区间、敏感度、特异度及cut-off值，不同预测方案间曲线下面积比较采用DeLong检验，联合诊断实施Logistic二元回归拟合，返回预测概率logit(p)，将其作为独立检验变量。均采用双侧检验，α=0.05。
2 结果2.1 两组一般资料比较两组年龄34~72岁，组间年龄、性别、体质量指数、合并疾病比较，差异无统计学意义(P＞0.05)；组间职业体位状态分布(经常坐位、站立和坐位时间基本均等、经常弯腰)比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 1。
表1

表 1 两组一般资料比较 临床资料 观察组(n=130) 对照组(n=130) t/χ2 P 年龄(岁) 54.16±8.86 55.62±8.13 1.384 0.167 性别 ????男 68(52.31) 63(48.46) ????女 62(47.69) 67(51.54) 0.385 0.535 体质量指数(kg/m2) ????过轻 6(4.62) 4(3.08) ????正常 69(53.08) 72(55.38) 0.130 0.897 ????超重 34(26.15) 31(23.85) ????肥胖 21(16.15) 23(17.69) 职业体位状态分布 ????经常站立 34(26.15) 43(33.08) 1.495 0.222 ????经常坐位 51(39.23) 35(26.92) 4.448 0.035 ????站立和坐位时间基本均等 19(14.62) 41(31.54) 10.487 0.001 ????经常弯腰 26(20.00) 11(8.46) 7.090 0.008 合并疾病 ????高脂血症 11(8.46) 6(4.62) 1.574 0.210 ????糖尿病 9(6.92) 12(9.23) 0.466 0.495 ????冠心病 1(0.77) 3(2.31) 0.254 0.614 ????慢性肾病 4(3.07) 2(1.54) 0.171 0.680 注：体质量指数类别：＜18.5 kg/m2为过轻，18.5~23.95 kg/m2为正常，24.0~27.95 kg/m2为超重，≥28.5 kg/m2为肥胖

表 1 两组一般资料比较

2.2 两组腰椎CT参数比较观察组L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲角、L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值均明显大于对照组，L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板的终板屈曲深度均明显小于对照组(P＜0.05)。见表 2。
表2

表 2 两组腰椎CT参数比较 腰椎CT参数 观察组(n=130) 对照组(n=130) t P 屈曲角(°) ????L4上终板 167.65±8.35 156.15±5.91 12.817 ＜0.001 ????L4下终板 166.33±8.79 156.20±5.86 10.993 ＜0.001 ????L5上终板 166.41±7.56 155.32±6.23 12.908 ＜0.001 ????L5下终板 163.02±7.08 154.89±6.75 9.476 ＜0.001 ????S1上终板 173.24±5.11 161.97±6.17 16.040 ＜0.001 终板屈曲深度(mm) ????L4上终板 2.07±0.69 2.49±0.65 5.052 ＜0.001 ????L4下终板 1.90±0.57 2.98±0.61 14.750 ＜0.001 ????L5上终板 1.52±0.46 2.59±0.73 14.139 ＜0.001 ????L5下终板 2.03±0.71 3.20±0.82 12.300 ＜0.001 ????S1上终板 0.80±0.35 1.72±0.64 14.380 ＜0.001 双侧腰大肌横断面积差值(cm2) ????L4~5 1.21±0.44 0.69±0.22 12.052 ＜0.001 ????L5~S1 1.34±0.51 0.58±0.20 15.818 ＜0.001

表 2 两组腰椎CT参数比较

2.3 LDH发病的Logistic回归方程分析以LDH发生与否为因变量(否为0，是为1)，纳入职业体位状态、屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值作为自变量进行Logistic回归方程分析，结果显示L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板的屈曲角及终板屈曲深度，以及L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值均与LDH发生有关(P＜0.05)。见表 3。
表3

表 3 LDH发病影响因素的Logistic回归方程分析 影响因素 β SE Waldχ2 P OR 95%CI 职业体位状态 ????经常坐位 0.231 0.186 1.544 0.725 1.260 1.251~1.269 ????站立和坐位时间基本均等 0.667 0.579 1.329 0.789 1.949 1.069~3.554 ????经常弯腰 0.741 0.709 1.091 0.811 2.097 1.569~2.803 屈曲角 ????L4上终板 0.477 0.163 8.574 ＜0.001 1.612 1.008~2.577 ????L4下终板 1.115 0.351 10.088 ＜0.001 3.049 2.165~4.294 ????L5上终板 0.880 0.269 10.702 ＜0.001 2.411 1.560~3.726 ????L5下终板 1.433 0.482 8.842 ＜0.001 4.192 3.009~5.841 ????S1上终板 0.819 0.214 14.655 ＜0.001 2.269 1.729~2.977 终板屈曲深度 ????L4上终板 -1.010 0.351 8.279 ＜0.001 0.364 0.162~0.819 ????L4下终板 -1.581 0.511 9.573 ＜0.001 0.206 0.112~0.378 ????L5上终板 -0.879 0.305 8.302 ＜0.001 0.415 0.254~0.679 ????L5下终板 -0.362 0.125 8.371 ＜0.001 0.697 0.508~0.955 ????S1上终板 -0.644 0.195 10.919 ＜0.001 0.525 0.446~0.618 双侧腰大肌横断面积差值 ????L4~5 0.787 0.231 11.599 ＜0.001 2.196 1.604~3.007 ????L5~S1 1.193 0.379 9.911 ＜0.001 3.298 2.315~4.697

表 3 LDH发病影响因素的Logistic回归方程分析

2.4 腰椎CT参数诊断LDH的价值采用ROC分析获取各参数的AUC、截断值及对应的敏感度和特异度发现，各屈曲角中，L₄上终板屈曲角诊断LDH的AUC最大(0.845)，其次是L₅上终板屈曲角、L₄下终板屈曲角、S₁上终板屈曲角、L₅下终板屈曲角；各终板屈曲深度中，L₅上终板屈曲深度诊断LDH的AUC最大(0.831)，再次是S₁上终板屈曲深度、L₅下终板屈曲深度、L₄下终板屈曲深度、L₄上终板屈曲深度；双侧腰大肌横断面积差值L_4~5诊断LDH的AUC为0.827，双侧腰大肌横断面积差值L₅~S₁诊断LDH的AUC为0.853。见图 1~3。
图 1

图 1 屈曲角诊断LDH的ROC

图 2

图 2 终板屈曲深度诊断LDH的ROC

图 3

图 3 双侧腰大肌横断面积差值诊断LDH的ROC

2.5 腰椎CT参数与LDH退变程度的关系130例LDH患者中，改良Pfirrmann分级2、3、4、5、6、7、8级患者分别有13、24、35、25、17、11、5例。相关性分析发现，L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲角，L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值与LDH改良Pfirrmann分级呈正相关；L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板的终板屈曲深度与LDH改良Pfirrmann分级呈负相关(P＜0.05)。见表 4。
表4

表 4 腰椎CT参数与LDH退变程度的关系 指标 Spearman分析参数 r P 屈曲角 ????L4上终板 0.416 ＜0.001 ????L4下终板 0.425 ＜0.001 ????L5上终板 0.513 ＜0.001 ????L5下终板 0.486 ＜0.001 ????S1上终板 0.525 ＜0.001 终板屈曲深度 ????L4上终板 -0.622 ＜0.001 ????L4下终板 -0.503 ＜0.001 ????L5上终板 -0.496 ＜0.001 ????L5下终板 -0.574 ＜0.001 ????S1上终板 -0.615 ＜0.001 双侧腰大肌横断面积差值 ????L4~5 0.715 ＜0.001 ????L5~S1 0.729 ＜0.001

表 4 腰椎CT参数与LDH退变程度的关系

3 讨论查阅既往研究文献发现，多数研究中并未区分腰椎退变进程中的终板本身形态学特征、终板扁平化改变因素^{[8, 9]}。鉴于此，本研究选择L_4~5和L₅~S₁两个椎间盘突出较常见节段患者作为观察组，排除椎间盘退变所造成终板平坦化改变，与对照组比较腰椎CT参数，结果发现观察组L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲角、L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值均大于对照组，L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板的终板屈曲深度均低于对照组，究其原因，LDH患者椎间盘退行性改变伴随纤维环、髓核和终板的结构改变，椎体终板作为椎间盘关键构成部分，对腰椎正常生理状态、病理改变进程具有显著影响，龚静山等^[10]研究认为，终板退变后发生形态学变化，进而失去缓冲作用，可能参与或加重椎间盘退变过程。王成伟等^[11]提出，腰大肌萎缩变细、疏松或双侧不对称，导致腰椎支持系统力量减弱或受力不均匀，日常劳动或轻微外伤即可导致腰椎间盘承受剪力增大而突出，故腰大肌横断面积可能是腰椎间盘突出的解剖因素之一。本研究结果证实，L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲角及终板屈曲深度、L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值均与LDH发生有关，表明上述腰椎CT参数可在一定程度上判断LDH的组织学改变。经ROC分析发现，屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值截断值敏感度均在70%以上，可为临床诊断LDH提供重要参考依据。
磁共振成像检查中椎间盘不同阶段Pfirrmann分级有所差别，这一分级体系可凸显出椎间盘相关情况，已被大量地运用于椎间盘退变程度评定^{[12, 13]}。本研究将改良Pfirrmann分级用于腰椎CT矢状面与腰椎间盘突出退变程度的关系探究中，结果显示，L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲角、L_4~5和L₅~S₁双侧腰大肌横断面积差值与LDH改良Pfirrmann分级呈正相关，推测其原因，突出节段L_4~5和L₅~S₁的椎间盘对神经根造成压迫，引起躯体腰腿酸痛，机体为缓解疼痛感，可产生姿势性侧凸，引起脊柱中生物力学发生改变，屈曲角、双侧腰大肌横断面积差值增大，纤维环应力增多、椎间盘压力上升，椎间盘退变越严重。生物力学研究发现^[14]，腰椎运动节段应力分布受椎间盘退变程度影响，若椎间盘退变加重其相邻椎体周缘应力增加。本研究数据显示L₄上终板和下终板、L₅上终板和下终板、S₁上终板屈曲深度与LDH改良Pfirrmann分级呈负相关，蔡凯文等^[15]研究指出，终板屈曲深度对载荷传递具有一定影响，终板屈曲深度增大则相邻椎体应变减小。故作者认为终板屈曲深度增大对椎间盘退变具有一定保护作用。
综上可知，腰椎CT矢状面屈曲角、终板屈曲深度、双侧腰大肌横断面积差值在LDH诊断中具有重要价值，且与LDH退变程度显著相关，可为临床医师制订个体化治疗方案提供有效价值信息。

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