腰椎间盘突出的MRI和病理学评价及相关临床研究

研究背景 腰椎间盘突出是引起下腰痛和／或腰腿痛的主要原因之一，是骨科临床的常见疾病。自1934年Mixture和Barr首先报道腰椎间盘突出症和成功手术治疗至今已有70年历史，随着分子生物学、生物力学、影像学和材料学等相关学科和基础研究的深入，其诊断和治疗水平不断发展。从传统的髓核摘除术到脊柱融合术、内窥镜和微创技术及近年开展的人工髓核和椎间盘置换术，但它们都是以破坏椎间盘结构和牺牲生物力学功能为代价的，不能阻止和逆转椎间盘退变，因此椎间盘退变的基因治疗和组织工程成为研究的热门课题。 MRI是目前诊断椎间盘退变最为简单、准确而无损伤的检查方法，可以反映椎间盘解剖形态及生化状态的改变。评价椎间盘生化状态及退变的主要依据是椎间盘信号强度的改变，文献报告的许多方法都存在一定的主观性。相对信号强度(Relative Signal Intensity，RSI)对椎间盘信号强度的改变进行量化，显得更为客观。但关于信号强度改变与椎间盘组织病理学及基质代谢的关系尚无报告。腰椎间盘突出后椎间隙高度下降引起应力分布和载荷的传递方式发生改变。椎间盘的生化状态和椎间隙高度对腰椎间盘突出的自然进展和手术预后均有重要影响。 椎间盘退变是腰椎间盘突出的前提，其分子生物学机制尚不明确，是一个与年龄相关的自然过程，与椎间盘营养下降、遗传和环境等多种因素有关。椎间盘退变的主要特征是基质成分的改变和生物力学功能的丧失。基质合成和降解代谢平衡的破坏导致椎间盘退变，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)是细胞外基质降解的主要酶，文献报告骨关节炎和类风湿关节炎的软骨破坏与 岔、，‘护 博士学位论文 MMPS的高表达和活性有密切关系。椎间盘的基质与关节软骨相似，富含蛋白多 糖和胶原，近年研究认为MMPs在椎间盘的退变过程中发挥重要作用。其中 MMP3主要与髓核基质降解有关，是椎间盘基质降解的关键酶。腰椎间盘突出后 的自然吸收己经在临床和影像学的随访观察中得到证实，病理研究认为椎间盘突 出后的自然吸收与局部新生血管形成和CD68表达阳性的炎症细胞浸润有关，其 确切的病理过程仍不清楚。最近的研究表明MMPS也可能与自然吸收有关，但 两者间的相互关系尚未阐明。 本研究通过对腰椎间盘突出的MRI和病理学评价进一步认清其自然史，旨 在为腰椎间盘突出及退行性疾病的临床决策和探索新的治疗方法提供依据。 材料与方法 l、临床资料 实验组为56例腰椎间盘突出症行髓核摘除术患者，男31例，女25例，年 龄22一71岁，平均43石士11.6岁;突出节段:腰4一5节段26例，腰5能1节段 30例;突出类型根据后纵韧带破裂破裂与否分两组:破裂组32例，未破裂组24 例;临床表现按其严重程度分两组:轻组31例，重组25例;病程:2周一10年， 平均20.6士28.7月，(6月22例，>6月34例。对照组:MRI评价取自磁共振室 资料库中20例小于30岁无腰腿痛病史的年轻人，病理对照为6例，5例取自腰 椎骨折前路手术治疗患者，另1例取自新鲜尸体，年龄均小于30岁。 2、MRI评价 椎间隙高度测量分别测量T2加权像矢状面椎间隙的前高和后高，并计算椎间 隙平均高度;求椎间隙前高和后高的比值，判断前、后高度变化程度。 测量和计算相对信号强度RSI=(SlaxNa+SlbxNb)/(Na+Nb)/SICSf 其中RSI代表相对信号强度，Sla、Slb分别代表髓核赤道部(核内裂)上下区域 的平均灰度值，Na、Nb分别代表相应区域的像素值，Slesf为相邻部位脑脊液的 平均灰度值。 3、组织病理学 1)、髓核的肉眼观察 2)、取材手术摘除的髓核标本分成两份，一份经10%福尔马林固定3一4小时， 岔、!‘才 博士学位论文 依次经75%酒精、95%酒精和无水乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡浸蜡后包埋制成 蜡块。另一份髓核组织放入冻存管经液氮速冻，转移至一80“冰箱保存。 3)、常规HE染色 4)、CD68免疫组化染色 4、MMP3的RT一PCR检测 统计学方法 SPSSll.5 for WindowS，采用T检验和XZ检验，P<0.05为有显著性差异。 结果 一、MRI评价 1、椎间隙高度的测量 1.1、各组间椎间隙前高的比较:腰4一5节段未破裂组和破裂组与对照组的比较 有显著差异，破裂组与未破裂组的比较也有显著差异:腰5一骸l节段未破裂组 和破裂组与对照组的比较有显著差异，破裂组与未破裂组的比较也有显著差异。 1.2、各组间椎间隙后高的比较:腰4一5节段未破裂组和破裂组与对照组的比较 有显著差异，破裂组与未破裂组的比较也有显著差异;腰5一骸1节段未破裂组 与对照组的比较无显著差异，破裂组与对照组的比较有显著差异，破裂组与未破 裂组的比较也有显著差异。 1.3、椎间隙平均高度的比较:腰4一5、腰5一骸l节段各组间的比较均有显著 性差异。 1.4、各组椎间隙前、后高比值的比较:腰4一5节段未破裂组和破裂组与对照组 的比较有显著差异，破裂组与未破裂组的比较无统计学差异;腰5一骸l节段未 破裂组和破裂组与对照