骨质密度改变与腰椎间盘退变的关系，一项基于18F-FDG标记的PET-CT研究

曾思 李妍姣 陈鼎伟 欧阳林

中国人民解放军第一七五医院医学影像科，福建 漳州 363000

骨质疏松症和腰椎间盘退变在老龄化人群中是普遍存在的疾病，它们降低了人们的生活质量，增加了人们的生活负担。椎间盘退变和骨关节炎协同导致的椎体骨折的发生[1]。有关BMD和IDD的关系目前尚未完全明确，一些研究认为它们之间有正相关[2-6]，即认为随着IDD严重程度进展，BMD值逐渐增加。骨赘形成和腰椎骨折等可使BMD值被过度估计，可用以解释这种相关性。但另一方面，骨质疏松病人有更严重的IDD也被报道[7, 8]。因此腰椎间盘退行性变与骨质密度减少的关系仍有待探究。

1 材料和方法

1.1 一般资料

1.1.1 纳入标准：从2011年1月至2015年10月于我院行PET-CT检查病人，图像清晰，可满足诊断需要，总计纳入224例。

1.1.2 排除标准：①外伤及肿瘤可导致椎体及椎间盘破坏的疾病； ②慢性肝肾功能不全等对骨代谢有影响的疾病；③糖尿病、甲状腺及甲状旁腺等影响骨代谢的内分泌疾病； ④6个月内使用过钙剂、糖皮质激素及性激素等影响骨代谢药物者； ⑤其他影响骨代谢疾病严重脏器功能不全者； ⑥依从性差者。

1.2 诊断标准

1.2.1 骨密度：根据中国老年学学会骨质疏松委员会标准诊断法[4]，骨密度值在80～120 mg/mL之间可诊断为骨密度值减低。>120 mg/mL为正常，<80 mg/mL可诊断为骨质疏松。

1.2.2 椎间盘退变分级[9]： 腰椎间盘退变分为5个级别，0级：没有；1级：腰椎间盘膨出；2级：腰椎间盘突出；3级：椎间隙狭窄合并终板硬化；4级：schmorl 结节；5级：真空征。

1.3 检查仪器和方法

病人至少8 h禁食后，给予静脉注射0.1 mCi/kg的18F-FDG。其血糖值在注射前测量，所有病人都不超过120～150 mg/dL，50 min后，当CT扫描结束，开始进行全身PET扫描。使用最大迭代重建法衰减校正PET图像。PET，CT，以及融合的PET-CT图像可在工作站阅览。采用西门子PET-CT扫描仪，扫描范围：头顶到大腿中部。16排螺旋CT扫描技术参数：扫描旋转机架时间0.5 s，每转24 mm，电压120kVp，电流40 mA，层厚2.5 mm，在CT扫描过程中，病人不需要做特殊准备，如屏气，也不需要口服或注射对比剂。PET每床位横断视野16.2 cm，层间距3.75 mm。6至7个层位成一幅图像。融合图像横断位视野为58.5 cm，像素大小4.57 mm，矩阵大小128×128，空间分辨力4.5 mm。

1.4 评价方法及统计学处理

PET-CT图像的评价由分别有10年和15年经验的资深医生评估并达成共识。评估指标有骨密度值，SUV值和椎间盘退变程度分级。利用SPSS16.0软件，采用两独立样本t检验分析在不同性别间L3-4，L4-5椎间盘相关BMD值和SUV值的差异，及其与腰椎间盘退变的关系。采用单变量方差分析方法和最小显著差法(LSD)分析L3-4，L4-5不同级别的BMD值和SUV值的差异。

2 结果

2.1 不同性别间L3-4，L4-5椎间盘相关BMD值和SUV值

不同性别间L3-4，L4-5椎间盘相关BMD值和SUV值的差异无统计学差异(P值均>0.05)。但下腰椎L3-4BMD值及SUV值在老年人组(65～87岁)，有显著性差异，其中老年女性BMD值和SUV值比男性更低(见表1)。

表1 下腰椎L3-4，L4-5BMD值及SUV值在不同性别之间的差异Table 1 The difference of BMD of L3-4 and L4-5 and SUV values between genders

2.2 BMD值在有无IDD病人中的差异

椎间盘退变与其相邻上下两个椎体的营养失衡有关[10]，所以联合评估其上下两个椎体的BMD值用于分析与其退变的关系。结果如下(见表2)：IDD组的骨密度值低于无退变组，IDD组代谢高于无退变组。

表2 L3-4，L4-5椎间盘相关BMD值和SUV值与有无发生椎间盘退变的关系Table 2 The relationship between BMD and SUV values of L3-4 and L4-5 and the occurrence of IDD

2.3 不同级别IDD下腰椎L3-4，L4-5椎间盘BMD值

不同级别IDD下腰椎L3-4，L4-5椎间盘BMD值有统计学意义上的差异，但是并没有一定的规律,但整体趋势上，随着椎间盘退变分级越大，BMD值有下降的趋势(见表3，4)。

表3 不同级别IDD下腰椎L3-4 BMD值差异Table 3 The difference of BMD values of L3-4 in various IDD grade

表4 不同级别IDD下腰椎L4-5 BMD值差异Table 4 The difference of BMD values of L4-5 in various IDD grade

3 讨论

本文对于受试者纳入对象的选择，为年龄不小于30岁的人，一方面是为了使不同性别间年龄组成进行配准，另一方面是因为，人在30岁以后，椎间盘退变会加速进行。成人椎间盘是人体最大的无血管结构，其营养物质主要通过软骨终板和纤维环营养物质渗透性扩散来完成[11,12]，微循环紊乱成为导致椎间盘退变的首要因素并导致骨密度值的降低[10]。腰椎间盘退变与原发性骨质疏松存在显著的相关关系[13]，前人有研究表明骨质密度减低也是引起椎间盘退变的一个影响因素，其原因可能是骨密度减低导致骨质变薄，骨小梁数量减少，骨脆性增加从而引起腰椎软骨下骨板的微小骨折，影响椎间盘骨性终板内营养通道的大小，引起营养通道的阻塞，而伴随着水分子的扩散运动下降，椎间盘通过水分子扩散方式获得的营养减少，从而加快了椎间盘退变的进程[14]。然而，也有研究表明，椎间盘的退变引起骨质密度的改变。Jasper Homminga等[1]的研究表明椎间盘退变会引起压力负荷从髓核传递到外周的纤维环，随之导致骨小梁中心骨质密度骤减，骨皮质密度增加。

既往Wang等[15]认为女性较之于男性有更严重的IDD，且IDD严重程度与BMD值成正相关，BMD值越高，其椎间隙越狭窄的可能性越大。他们的研究对象是196例女性和163例男性，年龄在67～89岁之间。因此本实验也对65～87岁年龄组的对象进行研究，得到的结论与前人基本相符。老年女性由于雌激素的骤减，使得钙吸收和骨形成均减少，且骨吸收增加，因而骨量开始流失，其骨质疏松的发生率也随之增高[16]。因此女性在步入到围绝经期时，就要注意补充钙离子，预防骨质疏松。

本研究中，椎间盘退变越严重，其BMD值整体趋势是下降的。但这与前人的研究结果不符。可能是在本研究中研究人群年龄偏大的占多数，而老年人的成骨反应减弱，使得骨质密度减少。Pye等[17]将IDD的影像特征分成骨赘形成，骨质硬化和椎间隙狭窄，并分别对其分级，发现各个特征分级越高，其BMD值也越高，3级和4级水平的IDD，其BMD值反而升高，是由于炎症反应引起的骨质增生硬化。Pye等[17]、Salo等[18]认为所有腰椎IDD程度越重，其BMD值越高。这可能是椎体自身调节失衡的表现，如发生骨质硬化，骨赘形成，椎体压缩性骨折等。本研究IDD组的代谢高于非IDD组，SUV值的增高可由于内源性炎症因子等引起[19]。

本研究的优缺点：本文按照CT图像对椎间盘退变分级，因为CT缺乏对IDD的精准诊断，因此其准确性远不如运用磁共振进行的Pfirrmann分级，由此在数据统计分析时出现不可避免的误差。IDD引起骨质密度的紊乱，骨质密度的紊乱也进一步导致椎间盘结构和功能的退化，本研究表明IDD与骨质密度的紊乱可能会互相促进。