腰椎间盘退行性变及其引起的相关疾患是导致人类劳动能力降低的重要原因，在全世界范围内造成了巨大的经济损失和社会负担^[1]。腰椎MR检查无电离辐射、软组织对比度佳、可多平面成像，是检测椎间盘退变及相关疾患的最佳影像手段^[2]，能准确反映椎间盘退变的病理学改变，表现在T2WI图像上椎间盘髓核信号降低，纤维环后部出现高信号区（HIZ），终板Modic改变及骨质结构下陷等^[3-4]。其中，HIZ被认为是病理学上纤维环撕裂的标志性征象^[5]而引起学者重视。目前关于HIZ的研究较多，但多为横断面的研究，主要关注HIZ与椎间盘退变、腰痛关系^[6-7]，鲜见纵向追踪调查研究，对HIZ病灶形态及信号演变缺乏了解。本研究旨在通过对27例腰痛患者的HIZ病灶长时间的追踪观察，探讨HIZ病灶的变化规律，为临床提供循证医学参考。

分析2009年1月~2017年1月在南方医科大学第三附属医院就诊、在腰椎MR检查时见椎间盘出现HIZ病灶腰痛患资料，HIZ按Aprill和Bogduk^[8]定义为“MR成像T2WI椎间盘后部纤维环内的高信号区，与髓核相分离，且其信号比髓核略高”，纳入标准如下：（1）慢性腰痛患者，腰痛时间 > 3个月；（2）初查时至少有一个节段椎间盘出现HIZ病灶，且病灶在T1WI上呈低信号；（3）有过两次腰椎MR检查，且检查间隔时间 > 1.5年。排除标准：脊椎手术或明显的脊椎外伤史，恶性肿瘤史，或风湿免疫类疾病史。如患者有多次检查，仅选取最后一次MR图像作为复查资料。初查时没有进行详细腰痛症状评估，在复查时使用视觉模拟评分法（VAS）及Oswestry功能障碍指数进行腰痛评估，并通过电话或面谈调查患者初查、复查MR时腰痛症状改变情况，分为：加重、不变、改善、消失。

采用Philips公司Achieva 1.5T全身磁共振扫描仪，使用脊柱相控阵线圈，患者采取仰卧位平躺于检查床上，行腰椎矢状位T₂WI、T₁WI及轴位T₂WI扫描。具体参数为：T₂WI矢状位：TR/TE=2750/100 ms；T₁WI矢状位：TR/TE=400/8 ms；回波链长度：4；层厚：4 mm；层间距：0.4 mm；视野：301 mm；矩阵大小：160×218；激励次数：2；层数：9。T₂WI轴位：TR/TE=2935/120 ms；回波链长度：4；层厚：4 mm；层间距：0.4 mm；视野：170 mm；矩阵大小：284×209；激励次数：2；每椎间盘扫描层数：5。

在图像传输与储存系统（南方PACS系统，南方医科大学网络中心）上在打开MR图像资料，在屏幕同时显示患者两次检查的图像，并隐藏检查日期，由两名分别具有5、8年骨肌病变诊断经验的放射科医师在T₂WI矢状位图像上目测对比两次检查HIZ病灶大小，然后再显示检查日期，以首次检查作为参考，判断复查时病灶变化情况，标记为“增大”、“不变”、“缩小”、“消失”。当上述评估存在异议时进行讨论或请第三名医师（具有13年骨肌病变诊断经验）加入进行判断。

在MR后处理工作站上导出DICOM格式图像，由上述两名放射科医师利用ImageJ软件（Version 1.50i for Windows, National Institutes of Health, USA）参考Liu等^[9]介绍的方法测量HIZ面积、平均信号强度及脑脊液平均信号强度，测量时注意避开周围组织的干扰（图 1）。上述测量重复3次，求平均值作为最终结果。我们在各矢状位T₂图像测量HIZ的面积，由测量的总面积与层厚、层间距之和的乘积取得HIZ体积。计算HIZ区信号/脑脊液信号强度（T₂/CSF）比值。

图 1(Figure 1)

图 1 测量示意图 Figure 1 Illustration of measurements. A: Measurement of areas and signal intensity of HIZ using Freehand tool of ImageJ software; B: Measurement of signal intensity of CSF using Oval tool of ImageJ software.

利用SPSS 17.0软件进行统计学处理，计量资料用均数±标准差表示，均数比较采用配对t检验分析，检验水准为α=0.05。

共追踪27名患者，其中男性17名，女性10名，年龄29~70岁，51.1±11.7岁，复查时间为608~1824 d（1年8月~5年），时间为1200±331 d（3年3月±11月）。复查时VAS为3.45±1.23，Oswestry功能障碍指数为23.45± 11.72；对比初查，复查时腰痛症状加重10例，不变12例，改善3例，消失2例。

初查及复查时HIZ分布及患者受累情况如表 1所示。在复查时共观察出现HIZ病灶的椎间盘47个，初查出现HIZ的椎间盘共43个，复查时出现HIZ椎间盘共45个。HIZ在各节段的分布及患者受累情况如表 1、表 2所示。2名患者在初查时仅1个椎间盘受累，复查时分别在L_3/4、L_4/5椎间盘出现病灶，1名患者初查时L_4/5、L₅/S₁椎间盘受累，复查时可见在L_1/2椎间盘出现病灶，1名患者初查时有3个椎间盘受累，复查时可见L_3/4椎间盘新出现HIZ病灶（图 2）。另外可见1名患者初查时L_4/5椎间盘出现HIZ病灶，复查时未见显示，其中1名患者初查时3个椎间盘受累，但复查时L₅/S₁椎间盘HIZ病灶消失。

表 1(Table 1)

表 1 HIZ节段分布 Table 1 Distribution of the involved segments with HIZs (numbers of lesions) Group L1/2 L2/3 L3/4 L4/5 L5/S1 Total Initial examinations 0 1 3 20 19 43 Follow-up examinations 1 1 5 19 19 45

表 1 HIZ节段分布 Table 1 Distribution of the involved segments with HIZs (numbers of lesions)

表 2(Table 2)

表 2 患者受累情况 Table 2 Number of involved segment in the patients (numbers of cases) Group 1 segment 2 segments 3 segments 4 segments Total Initial examinations 12 11 3 1 27 Follow-up examinations 9 13 3 1 26

表 2 患者受累情况 Table 2 Number of involved segment in the patients (numbers of cases)

图 2(Figure 2)

图 2 HIZ形态及信号变化 Figure 2 Changes of shape and signal intensity of HIZ lesions. A-C: Sagittal T2 weighted images of a 42-year-old woman showing HIZ lesions involving the L2/3, L4/5, and L5/S1 discs; D-F: HIZ lesions in the L2/3, L4/5, and L5/S1 discs remained unchanged in shape, but the signal intensity increased in the follow-up examination 4 years and 9 months later. Note the presence of a new HIZ lesion in the L3/4 disc.

通过目测评估，初查见HIZ病灶累及的椎间盘43例，复查时病灶不变23例（图 2），占53.5%，病灶增大10例，占23.3%，病灶缩小8例，占18.6%，病灶消失2例，占4.7%。另外，复查时新出现HIZ病灶的椎间盘4例，即复查时可见45例椎间盘受累。

通过ImageJ测量HIZ病灶的体积，两次检查均可见HIZ病灶的椎间盘41例，初查时体积7.48~334.05 mm³，95.06 ± 68.00 mm³，复查时体积15.58~186.12 mm³，90.12±41.17 mm³，初查、复查体积相比无统计学差异（P > 0.05）。

初查T₂/CSF比值范围0.11~0.49，0.23±0.08，复查时范围为0.11~0.43，0.25±0.08，复查信号比初查高，具有统计学差异（P < 0.05）。

腰椎间盘退变是引发一系列腰痛疾患的基础，其病理改变为椎间盘弹性及抗负荷能力下降等引起力学特性改变，急慢性不良机械负荷刺激甚至正常应力将会引起椎间盘无菌性炎症、细胞代谢障碍、细胞凋亡以及椎间盘内平衡稳定状态破坏等一系列病理生理及生化改变，进而导致并逐渐加重椎间盘退变^[10]。HIZ是椎间盘退变的过程中出现的重要影像学征象，病理学检查显示，HIZ病灶为肉芽组织增生，内含大量炎性物质--提示溢出的髓核作为自身抗原物质诱发免疫反应，从而导致炎症反应发生，炎症修复周围形成肉芽组织^[11]。随着年龄的增长，椎间盘退变的加剧，纤维环水分含量降低，HIZ肉芽组织的不断成熟，血管逐渐减少，在MR图像上信号降低而不显示，故HIZ更常见于中年人群早期、中期的退变椎间盘^[12-13]。

Mitra等^[14]追踪研究56名腰痛患者HIZ病灶，其中大部分病灶（40.6%）无明显变化，部分病灶（26.6%）消失，仅18.8%的病灶范围增大。鉴于作者选取的患者间隔时间在6月以上，考虑到其复查时间过短而致使大部分HIZ病灶变化不明显，我们设定入选患者检查间隔时间至少为1.5年。结果表明，在经过至少1年8月、平均3年3月时间的追踪，通过基于ImageJ软件对HIZ体积的测量，证实病灶体积并无明显增大或缩小的趋势，且通过人工观察，大部分HIZ病灶（53.5%）的形态并无明显变化。说明大多数HIZ病灶体积保持稳定状态，与Mitra等研究结果类似。总体而言，我们在复查时发现HIZ病灶数量增多，与Tonosu等^[15]进行的十余年追踪研究结果类似。我们观察到HIZ病灶在不同的椎间盘有“此起彼伏”的现象，复查时2个椎间盘的HIZ病灶消失，但4个椎间盘新出现HIZ病灶，目前尚鲜见类似的报道。外国研究显示，腰椎后路动态系统植入、规范的康复治疗后，随着症状的好转，HIZ病灶可在短期内缩小或消失^[16]，但作者并未就HIZ变化的原因进行分析，猜测可能是后路动态系统植入纠正脊柱力学失衡的结果，但具体的病理生理基础尚难以确定。

只要位于纤维环后部、与髓核分离、信号高于髓核的病灶均可认为是HIZ^[8]，而对于HIZ本身的信号无严格的规定，但这并不影响HIZ判断的可靠性^[17]。椎间盘的钙化或骨化也可在T₂WI上表现为高信号。因此，有学者提出单纯以矢状位T₂WI图像出现高信号病灶即判断为HIZ，会把椎间盘钙化或骨化误诊为HIZ^[11]。但椎间盘钙化或骨化常在T1WI图像也表现为高信号，可进行鉴别，可称为“双HIZ（dual-HIZ）”。双HIZ在T₂WI信号比典型的“单HIZ（single-HIZ）”病灶信号更高。因此，为避免纳入此类病灶，我们在进行病例筛选时同时观察T₁WI图像，以剔除双HIZ病灶对结果的影响。为更准确定义HIZ的信号改变，O'Neill等^[18]将HIZ按MR信号强度划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度，分别代表相对低、中、高信号类型，且其结果显示，HIZ信号越高，提示椎间盘源性腰痛的可能性就越大。我们采用定量研究方法——在T₂WI图像上，HIZ与邻近脑脊液的比值作为判断标准，对比初查、复查HIZ病灶的信号变化^[9]。我们证实，HIZ病灶在复查时信号强度明显增高，推测HIZ液体渗出增多或肉芽组织增生活跃导致，但有待进一步病理学检查证实。

我们的研究存在以下不足：（1）本调查时间跨度较大，难以获取初查时患者腰椎症状严重程度，虽然我们通过咨询患者大致了解复查时症状改变，但可靠性相对较低，无法深入探讨HIZ病灶变化与临床症状改变的关系，使其临床价值大打折扣；（2）本次研究仅有27名患者入选，观察共47个出现HIZ病灶的椎间盘，样本量相对较小；（3）虽然我们对HIZ病灶追踪观察的平均时间达1200 d（3年3月），相对于退变过程漫长的人类椎间盘组织来说，可能需要更长时间的追踪复查。

本研究为国内首次对HIZ进行的纵向追踪研究，关注HIZ病灶的变化规律。研究结果显示，HIZ病灶在经过至少1年8月、平均3年3月的观察，其病灶大小大致保持稳定状态，但信号强度增高。研究结果反映HIZ病灶在较长时间演变规律，为进一步探讨椎间盘退变的病理生理改变提供影像学参考。