本文作者
马昱堃 俞兴* 王逢贤
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作者单位
北京中医药大学东直门医院，北京，100700
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作者简介
[作者简介] 马昱堃（1995-）男，硕士在读。研究方向：脊柱外科。
*[通信作者] 俞兴（1972-）男，博士生导师，教授，主任医师。研究方向：脊柱外科、生物骨科材料。
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引用信息
马昱堃, 俞兴, 王逢贤. 颈椎Modic改变影响因素及其临床意义的研究进展[J]. 生物骨科材料与临床研究, 2021, 18(5): 78-81.
[摘要] 颈椎Modic改变即颈椎间盘软骨终板及终板下骨髓在MRI不同加权像下的异常信号改变。颈椎Modic的发生受众多因素影响，颈椎间盘的退变程度是目前被多数学者认可的与颈椎Modic改变相关性最高的影响因素，其他因素如性别、年龄及颈痛等与颈椎Modic改变是否存在相关性仍有争议。颈椎Modic改变可能是降低非手术治疗疗效的危险因素之一。术前是否存在颈椎Modic改变可能对手术结果无明显影响，但对术后早期植骨融合率、有症状ASD的发生及术后轴性症状的出现可能产生影响。
[关键词] 颈椎；Modic改变；影响因素
[Abstract] Modic changes of cervical spine are abnormal singal changes of vertebral endplate and subchondral bone marrow in different weighted images of MRI. The degree of cervical disc degeneration is currently recognized by most scholars as the influencing factor with the highest correlation with cervical Modic changes. Whether other factors such as gender, age and neck pain are related to cervical Modic changes is still controversial. Modic changes of cervical spine may be one of the risk factors to reduce the efficacy of non-surgical treatment. The presence of Modic changes in the cervical spine may not have a significant impact on the outcome of surgery, but the fusion rate of early postoperative bone graft, the occurrence of symptomatic ASD and the axial symptoms may be affected.
[Key words] Cervical spine; Modic change; Affecting factors
1987年，de Roos等[1]首先发现腰椎终板的Modic改变。1988年，Modic等[2-3]根据MRI T1加权像和T2加权像中椎间盘软骨终板及终板下骨髓信号改变的不同，将Modic改变分为3种类型：Ⅰ型为T1加权像低信号、T2加权像高信号；Ⅱ型为T1加权像高信号、T2加权像等信号或稍高信号；Ⅲ型为T1和T2加权像均为低信号。近10年来，Modic改变的研究逐渐增加，组织学研究认为：Ⅰ型为终板的破裂和新鲜的纤维血管组织长入，Ⅱ型为黄骨髓的替代，Ⅲ型则为终板骨质的硬化[3]。脊柱各部均可出现Modic改变，腰椎最为常见、颈椎次之、胸椎最少[4]。目前有关Modic改变的研究主要集中在腰椎，颈椎Modic改变的研究尽管起步较晚，近年来也逐渐为大家重视。本文对近年颈椎终板Modic改变的影响因素及临床意义方面的文献进行复习综述，现报告如下。
1 颈椎Modic改变的流行病特征
由于不同研究纳入人群的年龄和标准不同，已有文献报道的颈椎Modic改变的发生率跨度较大，为3% ～ 40.4%不等。Matsumoto等[5]对挥鞭伤患者进行11年随访研究，观察初期仅有3%的患者观察到颈椎的Modic改变，末次随访比例升至12.8%；而Mann等[6]对50岁以上人群的研究发现，颈椎Modic改变的发生率高达40.4%。纳入病例的年龄差异是以上研究结果发生差异的主要原因，随着年龄的增长，颈椎Modic改变发生率可随之增加。现有大部分研究结果显示，颈椎Modic改变的发生率为10% ～ 20%[7-9]，如Tsuji等[10]的20年无症状志愿者随访研究，Modic改变发生率为16.1%；Peterson等[11]的118例颈痛患者中Modic改变发病率为16%；而Li等[12]研究1 023例国人颈痛患者中Modic改变发病率为8.8%，较国外文献报道偏低，Modic改变发生率是否存在地域和人种的差异目前尚未有研究涉及。
在颈椎Modic改变的分型、分布方面，尽管Peterson等[11]最早报道最常见的类型为Ⅰ型，其次为Ⅲ型，Ⅱ型最少，而后大多数学者观察到的结果有所变化，最多为Ⅱ型，Ⅰ型次之，而Ⅲ型最少[6,8-9,12]。与腰椎相似，颈椎Modic改变各型之间也被发现存在一定的转归变化规律，是一种动态变化的过程，Mann等[13]认为Ⅰ型Modic改变随时间的推移可向Ⅱ型转化，未发现逆向转变或自然消失的病例。Tsuji等[10]随访过程中发现，正常颈椎多向Modic-Ⅱ型转化，少数向Modic-Ⅰ型转化，但未发现各类型间相互转化。就颈椎Modic改变的组织学转变而言，其发展过程应当是不可逆的，但目前尚无有说服力的证据，未来对颈椎Modic改变发生机制的深入研究，或许能从分子生物学层面解释各型间转化规律。颈椎Modic改变好发节段研究结果较为统一，C5/6常见[6,8-11,14]，这与颈椎间盘退变的好发节段相一致。
2 颈椎Modic改变的影响因素
影响因素是目前颈椎Modic改变研究最多的方面，尽管Modic改变的发生机制尚不清楚，相信通过对影响因素的深入研究，其内在机制将逐渐明了。
2.1 颈椎间盘退变
颈椎间盘退变与颈椎Modic改变之间存在密切的相关性，两者内在的关联机制是目前临床研究的热点。Tsuji等[10]20年的前瞻性研究发现，颈椎Modic改变与颈椎间盘既存的退变相关，退变所导致的颈椎间盘的机械或结构的恶化在Modic改变的发生和发展过程中起到了重要作用。Matsumoto等[15]也认为颈椎间盘结构的恶化是Modic改变产生的重要因素，颈椎Modic改变患者MRI影像上信号强度的变化虽然与Modic改变的发展没有显著的相关性，但对颈椎Modic改变而言，间盘结构恶化所带来的影响大于任何生化降解成分改变所致的后果。Hayashi等[16]对C4-5和C5-6两个节段的活动度测量结果发现，有Modic改变的节段较正常节段活动度明显减少，认为存在Modic改变的节段可能更易出现强直和退变。李文选等[9]对颈肩痛患者的回顾性研究发现，Pfirrmann间盘退变Ⅲ级及以上人群中颈椎Modic改变发生率明显增高。颈椎间盘的退变可导致椎间的正常生物力学环境受损、相邻椎体间应力增加，导致椎体终板及终板下骨质损伤，而损伤和修复的不同时期的MRI表现可能为Modic改变的不同类型。但由于目前颈椎Modic改变产生的机制仍不清楚，临床上颈椎间盘退变与Modic改变发生的相关研究报道多集中在临床观察水平，缺乏疾病发生机制与组织学方面的深入研究，现有研究只能说明颈椎Modic改变与颈椎间盘退变之间关系密切，两者的因果关系如何仍需要进一步研究。
2.2 年龄、性别
高龄是多种终板病变发生的危险因素。Wang等[17]对136名男性尸体脊柱终板解剖的研究显示，年龄在终板病变的发病机制中起重要作用，年龄增长与多种终板病变存在相关性。Li等[12]的研究结果也发现，颈椎或腰椎Modic改变的发生都与年龄相关。随着自然年龄的增长，终板的损伤或钙化发生率增加，间盘的营养物质转运能力下降，从而导致终板损伤加重。年龄段方面，Matsumoto等[15]和李文选等[9]研究认为，颈椎Modic改变好发于40岁以上人群；李继刚等[8]认为大于50岁的患者群颈椎Modic改变发病率更高。
颈椎Modic改变是否与性别相关存在争议。仅少数学者认为颈椎Modic改变的发生与性别相关，Matsumoto等[15]研究发现男性颈椎Modic改变更为多见。而大部分学者则认为性别与颈椎Modic改变的发生无关[8-10,18]。腰椎Modic改变的发生与性别有一定的相关性，其原因可能与男性的工作性质多导致腰椎负荷较重有关，但对颈椎而言，这种由性别所导致的工作性质差异并不显著。
2.3 颈痛
目前认为，腰椎Modic-Ⅰ型改变是导致下腰疼的众多因素之一，因此颈痛是否与颈椎Modic改变相关也成为大家关注的问题。中国学者Li等[12]认为，与腰痛患者类似，颈痛患者中Modic改变的发生率也明显增加。Tsuji等[10]认为，Modic-Ⅱ型改变与颈痛相关，Modic-Ⅰ型改变与颈痛无关。而Matsumoto等[15]则认为，Modic-Ⅰ型和Ⅱ型均与颈痛或肩膀僵硬等症状无关。以上研究结果存在的差异可能由两方面的因素导致：一方面，这些报道多为长时间的随访研究，仅可通过简单的定义评估颈部疼痛，缺乏对疼痛的性质、程度和部位的详细描述，受试者对疼痛的主观判断标准也存在差异，其研究结果的可靠性有待商榷；另一方面，颈椎Modic改变可能是导致颈痛的因素之一，但由于目前缺乏Modic改变与颈痛之间关联性的基础研究，其导致颈痛的机制仍不明确。
2.4 其他可能因素
其他与颈椎Modic改变发生相关的可能因素包括: 感染、职业因素、颈椎矢状位序列的变化、关节突关节增生、颈椎的稳定性等。
椎间盘局部低毒力感染是否与Modic改变相关也是近年研究的热点，大多研究集中在腰椎。Stirling等[19]研究发现，在严格的无菌条件下，对腰椎间盘突出症手术中摘除的髓核组织进行培养，其中53%培养出了低毒力细菌。有研究认为疮疱丙酸杆菌感染可能与腰椎Modic改变相关，因此有学者对颈椎Modic改变是否与之相关进行了探究，Georgy等[20]对48例颈椎手术患者的80个间盘髓核组织行术前活检，并对活检组织进行7 d的需氧和厌氧菌培养，结果显示存在Modic-Ⅰ型改变的椎间髓核组织疮疱丙酸杆菌阳性率明显高于对照组。尽管感染因素是否参与间盘退变的各项研究结果不一，但椎间盘内相对无氧的环境和间盘本身的免疫逃逸机制为低毒力的厌氧菌感染创造了条件。结合组织学的表现，未来研究重点应集中在Modic-Ⅰ型与低毒力细菌感染的相关性上，Modic-Ⅱ型、Ⅲ型改变与感染相关的可能性不大。
重体力劳动者、职业高尔夫球手的腰痛症状与腰椎Modic改变的相关性已有研究证实[21]。颈椎Modic改变是否与体力劳动或特定职业相关也是研究者们有待回答的问题。Matsumoto等[5]对颈部挥鞭伤患者进行了11年的随访，未发现颈椎Modic改变与挥鞭伤之间存在关联，作者的另一项研究结果显示颈椎Modic改变的出现与重体力劳动之间无明显相关性[15]，研究者认为颈椎Modic改变的发生可能是一种生理老化过程，与颈椎的特殊损伤相关性不大。腰、颈椎不同的生理学特性和功能是导致以上差异存在的原因。
颈椎生理曲度的变化可导致局部应力分布异常，对椎间盘和小关节的退变产生影响，一些学者对颈椎曲度和Modic改变之间的关系进行了研究。周浩等[18]认为颈椎整体活动度与Modic改变的发生无关，而过伸活动度增加则可增加Modic改变发生率。李继刚等[8]对200例颈肩痛患者的研究也提示颈椎Modic改变的发生与颈椎曲度之间存在一定关联性。颈椎正常生理前凸下，屈伸活动时应力主要集中在椎体及间盘的中后部，在生理曲度消失或反张的情况下，后伸活动时椎间后方承受的应力增大，可导致相应终板受损，这可能是颈椎Modic改变好发于终板后方的原因。
颈椎稳定性与Modic改变间的关系研究较少，现有研究认为Modic改变节段颈椎的稳定性下降[22]，不稳节段较稳定节段Modic改变发生率高[23]。尽管双侧小关节与椎间关节构成脊柱三关节复合体，脊柱功能单位活动时两者存在联动效应，但目前大部分研究显示小关节增生退变与相应椎间的Modic改变发生之间无明显相关[9,24]。颈椎Modic改变与相应节段的小关节退变很可能是相互独立的病理过程。
3 颈椎Modic改变的临床意义
3.1 颈椎Modic改变与其他原发疾病间的关系
颈椎Modic改变的发生与其他非脊椎疾病是否存在关联的研究不多。Eksi等[25]研究糖尿病与颈椎Modic改变发生之间的关系，结果显示糖尿病的病程和严重程度均与颈椎Modic改变的发生存在密切关系。糖尿病患者的病程越长、程度越重，其终末血管受损越明显，位于终板微血管处的相应损伤可对终板血供及相应椎间盘的营养供给造成影响。其他能够影响终末血管的疾病是否也像糖尿病一样影响颈椎Modic改变的发生目前仍缺乏相应研究。
3.2 颈椎Modic改变对非手术治疗的影响
颈椎Modic改变对各种非手术治疗疗效影响的研究不多。马智佳等[26]采用益气逐瘀方加减治疗伴有Modic改变的颈椎间盘突出症患者，尽管结果提示总体有效，但作者认为Modic改变是影响疗效的不利因素；作者对伴有Modic改变的脊髓型颈椎病患者采用益气逐瘀利水方加减进行干预，结果显示伴有Modic改变的脊髓型颈椎病患者的症状改善程度更差、手术率更高[27]。Modic改变节段的终板血管受损、间盘营养供给不佳，口服药物更难以经过血液循环作用于局部可能是导致伴有Modic改变的颈椎病患者非手术治疗疗效不佳的原因之一，而存在颈椎Modic改变的节段间盘韧性降低，脆性增加，导致其髓核较正常间盘更容易脱出可能是导致此类患者手术率更高的原因。
3.3 颈椎Modic改变对植骨融合率及术后轴性症状的影响
现有研究认为，颈椎Modic改变的存在对手术疗效无明显影响，但对植骨融合时间、术后轴性症状及相邻节段退变（adjacent segmental degenerative，ASD）等有一定影响。Huang等[28]发现，Modic-Ⅱ型改变不影响单节段颈椎前路减压融合术（anterior cervical decompression and fusion，ACDF）的手术疗效。随访结果显示，存在颈椎Modic-Ⅱ型改变的患者在VAS评分和JOA改善率上与对照组无明显差异，但术后3个月、6个月的随访结果显示术前存在Modic-Ⅱ型改变的手术节段植骨融合率明显降低，作者认为植骨床仅刮除软骨终板，保留了骨性终板，而Modic改变节段骨性终板受损的微环境是植骨融合率低的主要原因。Li等[29]对单节段ACDF患者根据术前是否存在Modic-Ⅱ型改变进行分组研究，5年随访结果显示：Modic-Ⅱ型组临床疗效、邻椎活动度及椎间高度与对照组相比无明显差异，而术后1年时的轴性症状发生率及有症状的ASD发生率较对照组更高。Zhou等[30]对117例患者单节段ACDF术后的随访结果发现Modic改变组术后轴性症状的发生率是无Modic改变组的3.2倍。王新伟等[7]的术后随访也有类似的结果。尽管颈椎术后轴性症状的发生机制及原因尚不十分清楚，但Modic改变节段终板微结构受损、终板相应的神经纤维损伤、痛觉传导物质生成以及炎症因子的释放可能是Modic改变患者术后轴性症状发生率高、缓解慢的原因。虽然术前Modic改变的存在并不影响手术疗效[28,31]，但术后早中期的植骨融合率降低仍应引起临床重视。更精细的终板植骨床的处理、更可靠固定方式的选择、增加含成骨因子的植骨材料等措施对减少手术节段术后假关节的形成有积极意义。
总之，颈椎Modic改变相关研究起步较晚，其发病机制及影响因素尚不完全清楚，随着颈椎Modic改变与颈椎间盘退变等因素的相关基础研究进一步完善，其发生机制将逐渐明了。目前研究认为，颈椎Modic改变可降低非手术治疗的疗效，延长相应节段ACDF术后植骨融合的时间，增加术后轴性症状的发生率。但术前、术后轴性症状的发生以及术后ASD的发生与Modic改变间的关系尚不明确。对存在颈椎Modic改变的患者，更加严格的把握手术适应证和更加细致的植骨床处理可能是改善其术后早期植骨融合率低、轴性症状发生率高的措施之一，但仍需进一步深入研究证实。
参考文献
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