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老年人腰椎椎体变形与椎间盘退变的关系 |
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研究旨在从生物力学和医学影像学角度探讨老年性骨质疏松患者腰椎椎体变形与椎间盘退行性改变程度之间的关系。
1 生物力学研究
1.1 研究方法：采用三维有限元方法建立了人体腰椎活动节段的力学模型〔2〕，共有节点388个，组成单元293个。外载荷均布于模型的上表面。当其为1 200 N的轴向压缩载荷时模拟人体的直立位，如同时结合±30 Nm矢状方向弯矩时则相当于前屈及后伸位。椎间盘正常时纤维环弹性模量为92 MPa，泊松比为0.45，髓核内压相当于轴向压缩载荷的1.5倍；而椎间盘退变时纤维环弹性模量为31 MPa，泊松比为0.45，髓核内压仅相当于轴向压缩载荷的1.1倍。
计算所得结果均以有效应力表示，重点分析椎体松质骨的应力分布情况。
1.2 结果：当椎间盘发生退变后包括椎体松质骨、密质骨、终板、纤维环在内的腰椎前部结构应力水平均有所降低，而包括椎弓根部、椎弓峡部及关节突关节在内的腰椎后部结构应力水平却相应上升。
从应力分布的情况看，椎体松质骨在腰椎直立、前屈及后伸三种体位时应力均集中于邻近终板处的中央部分，而当椎间盘发生退变时椎体松质骨和应力分布与椎间盘正常时比较相对平均，即邻近终板的中央部分应力水平减低，周边部分的应力水平相对较高。
2 影像学研究
2.1 资料和方法
2.1.1 研究对象：为在本院诊治的老年性骨质疏松同时发生腰椎椎体压缩性骨折的患者，共83例，其中男性27例，女性56例，年龄60岁～84岁，平均72.4岁。
2.1.2 放射学测量：所有病例均摄腰椎侧位X线片，在X线片上分别测量第1～5腰椎椎体的前高(Ha)、中高(Hm)和后高(Hp)，然后分别计算椎体前缘与后缘高度比值(Ha/Hp)、椎体中央与后缘高度比值(Hm/Hp)、椎体后缘高度与上一椎体后缘高度比值(Hp/Hpi－1)以及椎体后缘高度与下一椎体后缘高度比值(Hp/Hpi＋1)，参考有关正常值〔3〕判定是否发生椎体骨折，并将椎体变形程度分成4个等级。Ⅰ级：减少2个标准差以下，属正常范围；Ⅱ级：减少2个～3个标准差；Ⅲ级：减少3个～4个标准差；Ⅳ级：减少4个标准差以上。如有多个椎体变形则以程度最严重的椎体为准。然后，分别测量骨折椎体下方椎间盘的前高和后高，取其平均值作为椎间盘的高度，当其高度较正常值〔4〕减低超过2个标准差时即视为椎间盘高度减低。
随机选择正常对照者61人，年龄60岁～77岁，平均71.8岁，其选择标准为无明显腰背疼痛及活动障碍、既往无脊柱骨折病史，分别测量其椎体及椎间盘高度。
2.1.3 MRI检查：骨折患者中25例同时进行MRI检查，检查采用MT/S 0.35 T超导型磁共振成像系统(Diasonics公司产品)。自旋回波(SE)序列。T2加权成像采用TR/TE＝1 500/80 ms扫描。矢状面层厚5 mm。
在MR图像上根据T2加权像椎间盘信号强度判定腰椎椎间盘退行性变程度，参考Mehalic等〔5〕标准划分为5个等级。0级：强信号；1级：较强信号；2级：中等强度信号；3级：较弱信号；4级：无信号。其中0级为正常椎间盘，1级、2级分别为轻度、中度退变椎间盘，3级～4级为重度退变椎间盘。
2.1.4 随访：所有患者均行非手术治疗，其中有34名患者于随访时再次摄腰椎侧位X线片，并测量原骨折及新发骨折椎体及其下方的椎间盘高度，计算随访与初诊时该椎体及椎间盘高度的比值。随访时间1年～7年。
2.2 结果
2.2.1 腰椎椎体变形与椎间盘高度的关系：在正常对照组61例中，共有11例发生腰椎椎体变形，34例发现有椎间盘高度减低，其中仅2例高度减低的椎间盘位于变形椎体的下方。在83例骨折患者中，共有23例发现有椎间盘高度减低，其中仅2例高度减低的椎间盘位于变形椎体的下方。
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