鄒日峰++楊勇

[摘要] 下腰痛普遍存在并嚴(yán)重影響人們的日常生活，是患者就診的主要原因。磁共振上Modic改變的存在，特別是Modic Ⅰ型與下腰痛具有明顯相關(guān)性。自Modic改變被提出后，學(xué)界內(nèi)對其病因、發(fā)病機(jī)制及治療進(jìn)行了廣泛研究，但Modic改變發(fā)生的原因仍不明確。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，低毒性細(xì)菌感染可能是引起Modic改變的原因之一，并逐漸成為研究熱點。對Modic改變的研究用以指導(dǎo)治療下腰痛并對其選擇合理的治療方案具有十分重要的意義。

[關(guān)鍵詞] Modic改變；感染；腰椎；下腰痛

[中圖分類號] R681 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）11（c）-0064-04

Advancement of Modic change with injection

ZOU Rifeng YANG Yong

Department of Orthopedics， the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Inner mongolia， Hohhot 010050， China

[Abstract] The prevalence of low back pain is affecting people's daily lives seriously， and has become the main reason that patients seek treatments for. Modic changes on MRI， particularly for ModicⅠ， has an obvious relation with low back pain. Since the definite of Modic change， medical field has a wide investigation for the etiology， pathogenesis and treatment， but the certain reason for Modic change is still unclear. Recently， some studies have found that low toxic bacterial infection may be one of the causes for Modic change， and it draws more and more attention. The research for Modic change can be used to direct the treatments， and has a great significance to select a better method for low back pain treatment.

[Key words] Modic change； Injection； Lumbar； Low back pain

下腰痛在全球范圍內(nèi)普遍存在，是引起患者就診的主要原因，且下腰痛的存在嚴(yán)重影響著人們的日常生活和工作，同時也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。引起下腰痛的原因有許多，而在磁共振（MRI）表現(xiàn)中腰椎的Modic改變與下腰痛表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性[2]。有報道指出，在下腰痛的患者中，46%存在Modic改變，對比之下正常人群腰椎MRI上有Modic改變的僅占6%[3]。有研究顯示，Modic Ⅰ型與下腰痛的關(guān)系更為密切[2-4]。目前就Modic改變的主要發(fā)生機(jī)制及其治療方法仍然沒有定論并且存在許多爭議，筆者檢索了下腰痛患者與Modic改變的相關(guān)文獻(xiàn)，對感染和Modic改變的相關(guān)性及其臨床治療進(jìn)行綜述。

1 Modic改變分型和病理特點

Modic改變是指椎體終板及終板下的骨質(zhì)在MRI上的信號改變，且這種信號改變被認(rèn)為與骨髓惡性腫瘤、化膿性感染、活動性風(fēng)濕病無關(guān)[5-6]。Modic等[5-7]根據(jù)其MRI信號的特點提出了三種分型。Ⅰ型，T1加權(quán)高信號、T2加權(quán)低信號；病理上主要為炎癥表現(xiàn)，纖維組織取代骨小梁之間的正常骨質(zhì)，終板裂縫、破壞和軟骨下血管豐富的肉芽組織增生。Ⅱ型（脂肪期或黃骨髓期），T1和T2加權(quán)均為高信號；病理上脂肪化的骨髓取代正常骨質(zhì)，與Modic Ⅰ型改變類似，終板出現(xiàn)破壞，軟骨下肉芽組織增生。Ⅲ型（骨質(zhì)硬化期），T1和T2加權(quán)均為低信號；病理表現(xiàn)為骨髓脂肪沉積被硬化骨取代。Modic改變Ⅰ/Ⅱ、Ⅱ/Ⅲ型可以同時存在，對Modic改變患者進(jìn)行隨訪發(fā)現(xiàn)Modic改變Ⅰ型和Ⅱ型可互相轉(zhuǎn)化，如最終進(jìn)展為Ⅲ型即硬化則趨于穩(wěn)定[8]。

2 Modic改變的發(fā)病機(jī)制

自Modic改變被發(fā)現(xiàn)后，學(xué)者們對Modic改變做了大量的研究，但引起Modic改變的原因仍不確定。目前的研究結(jié)論主要認(rèn)為Modic改變的發(fā)生可能與終板損傷、自身免疫反應(yīng)和低毒性細(xì)菌感染等因素有關(guān)。

2.1 終板損傷后修復(fù)

椎體退變和椎間盤變性之后，剪切力的作用可以使終板發(fā)生微骨折的可能性增加[9-10]，終板損傷后壓力傳導(dǎo)的變化引起椎體和椎間盤細(xì)胞代謝的改變，同樣也使得椎體與椎間盤間代謝產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運受到影響[11-12]，加快了椎間盤和椎體的退變[13-16]。在椎體終板不斷的損傷和修復(fù)過程中，骨質(zhì)水腫、血管增生，在MRI上表現(xiàn)出Modic改變的信號特點。

2.2 自身免疫反應(yīng)機(jī)制

發(fā)育過程中，椎間盤形成后髓核就不再與血液及免疫系統(tǒng)接觸，終板發(fā)生微骨折后，髓核通過終板損傷的裂縫進(jìn)入終板，被免疫系統(tǒng)識別為異物而引發(fā)免疫反應(yīng)[17]。最終造成椎體終板和骨質(zhì)水腫，在MRI表現(xiàn)出信號改變。

2.3 低毒性厭氧細(xì)菌感染

細(xì)菌可以通過刷牙等無明顯傷害的行為進(jìn)入血液循環(huán)[18]。椎間盤和椎體終板損傷后，厭氧型細(xì)菌可隨著血液循環(huán)到達(dá)椎間盤，間盤內(nèi)缺少血液循環(huán)，是厭氧菌理想的生長環(huán)境，并進(jìn)一步發(fā)展至終板以下的骨質(zhì)[19]。

就目前的研究進(jìn)展來看，無論是感染還是自身免疫反應(yīng)機(jī)制，Modic改變的發(fā)生在形態(tài)學(xué)上都提示與椎體終板的損傷有關(guān)。但目前關(guān)于Modic改變進(jìn)一步的發(fā)病機(jī)制仍不明確，所以對Modic改變及其引起的下腰痛還沒有特別有效的治療方法，對其發(fā)病機(jī)制的研究用以指導(dǎo)臨床治療具有十分重要的意義。

3 低毒性厭氧菌感染與Modic改變的關(guān)系

Stirling等[19]在一項關(guān)于椎間盤炎與坐骨神經(jīng)痛的研究中，作為對照組中36例患者行微創(chuàng)椎間盤切除后進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，19例細(xì)菌培養(yǎng)為陽性，其中瘡皰丙酸桿菌16例，凝固酶陰性葡萄球菌2例，丙酸棒桿菌1例，并認(rèn)為椎間盤內(nèi)相對無氧和缺乏免疫監(jiān)視為細(xì)菌增殖提供了理想的環(huán)境。緩慢進(jìn)展的隱形間盤炎中細(xì)菌代謝產(chǎn)物（如丙酸、脂肪酶）和細(xì)胞因子的增長為間盤感染提供了依據(jù)。Modic Ⅰ型改變的患者C反應(yīng)蛋白水平顯著升高，也提示炎癥的存在[20]。

突出的椎間盤可能存在細(xì)菌感染，所以Albert等[21]認(rèn)為突出的腰椎間盤被這些低毒性的厭氧型細(xì)菌感染以后，影響并進(jìn)一步感染可能導(dǎo)致了Modic Ⅰ型的發(fā)生。在關(guān)于Modic改變與低毒性厭氧菌感染的研究中85%指向瘡皰丙酸桿菌。瘡皰丙酸桿菌是一種作為正常菌群存在于表皮、口腔和結(jié)膜的革蘭陽性厭氧菌，也是骨骼和關(guān)節(jié)感染的機(jī)會性致病菌[22]。細(xì)胞因子及細(xì)菌代謝產(chǎn)物可能通過正常的間盤進(jìn)入椎體，從而導(dǎo)致了相鄰椎體局限的炎癥反應(yīng)（Modic Ⅰ型）[20]。

但也有試驗結(jié)果結(jié)論相反，Wedderkopp等[23]對24例腰椎Modic Ⅰ型改變的患者在無菌下行椎間盤穿刺活檢，每名患者取兩份標(biāo)本分別進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，結(jié)果僅有1個標(biāo)本培養(yǎng)出凝固酶陰性葡萄球菌，無標(biāo)本出現(xiàn)厭氧菌的增長，并且所有的患者在應(yīng)用抗生素治療后，腰痛及MRI顯像上并沒有明顯的改善。Ben-Gamlin等[24]對30例患者取出的120份間盤組織標(biāo)本，進(jìn)行需氧菌和厭氧菌的培養(yǎng)，4份標(biāo)本（2例患者）中檢測出凝固酶陰性葡萄球菌，其余標(biāo)本結(jié)果均為陰性。Agarwal等[25]對52例腰椎間盤突出患者行傳統(tǒng)微創(chuàng)間盤切除手術(shù)，在切除的間盤標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)，10例（19%）有細(xì)菌微生物存在，7例分離出瘡皰丙酸桿菌，結(jié)果并不支持與低毒性厭氧菌的關(guān)聯(lián)。由于各項研究的方法不同，可能也因此導(dǎo)致結(jié)果上的差異。同時也有學(xué)者認(rèn)為檢測出細(xì)菌的原因是由于傷口的污染，而不是真的存在間盤的感染[26]。各項實驗的方法不同，也可能導(dǎo)致實驗結(jié)果上的差異。

有研究發(fā)現(xiàn)，腰椎間盤突出后Modic Ⅰ型改變的發(fā)生率顯著增高[27]。因此Albert等[28]在總結(jié)以往研究方法的基礎(chǔ)上制定了更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯糠椒?，選取61例單節(jié)段腰椎間盤突癥的患者，在術(shù)前無菌條件下進(jìn)行穿刺取出突出椎間盤及髓核組織，-80℃二氧化碳冷凍送至實驗室進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)。同時應(yīng)用PCR擴(kuò)增16SrDNA并計算分析增值系數(shù)進(jìn)行細(xì)菌鑒別。61例患者中，28例（46%）呈陽性，26例（43%）檢測出厭氧菌，4例（7%）的標(biāo)本同時檢測出厭氧菌和需氧菌。2例（3%）患者的標(biāo)本只分離出需氧菌。沒有患者標(biāo)本中分離出>2種的細(xì)菌。在檢測出厭氧菌的病例中PCR反應(yīng)同時陽性，Albert認(rèn)為突出的椎間盤存在細(xì)菌感染。術(shù)后1～2年對患者進(jìn)行MRI隨訪。隨訪結(jié)果顯示，在檢測出厭氧菌的患者中，80%在之前間盤突出的相鄰節(jié)段出現(xiàn)Modic改變。檢測出需氧菌的患者中沒有出現(xiàn)Modic改變。培養(yǎng)結(jié)果陰性的患者中44%出現(xiàn)Modic改變。Albert等認(rèn)為實驗結(jié)果支持間盤突出后相鄰節(jié)段出現(xiàn)的Modic Ⅰ型改變可能由于周圍間盤感染厭氧菌導(dǎo)致。實驗結(jié)果僅支持但還不能因此就認(rèn)為Modic改變就是由于厭氧菌感染引起的。

4 低毒性感染的動物實驗研究

盡管有許多研究顯示在切除的腰椎間盤中檢測出瘡皰丙酸桿菌，且認(rèn)為可能是低毒性細(xì)菌感染導(dǎo)致了Modic改變，但沒有進(jìn)行動物實驗對之前的研究結(jié)果進(jìn)行重復(fù)論證。因此Chen等[29]進(jìn)行了一項動物實驗，目的在于從Modic改變的患者間盤分離出的瘡皰丙酸桿菌，同樣可以在兔子的椎體中產(chǎn)生相同的病理過程。結(jié)果顯示所有接種瘡皰丙酸桿菌的椎體區(qū)域2周后MRI上T1加權(quán)低信號，T2加權(quán)高信號，另外正常髓核的高信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈托盘枺崾鹃g盤退變。這些信號的改變一直保持到第8周，并且在這段時間內(nèi)信號改變的區(qū)域不斷增加。因此作者認(rèn)為瘡皰丙酸桿菌可能是導(dǎo)致Modic改變和椎體退變的病原菌。Dudli等[30]同樣應(yīng)用自伴有Modic改變患者的椎間盤組織分離出的瘡皰丙酸桿菌進(jìn)行動物實驗，將病原菌注射至小鼠的椎間盤中，結(jié)果MRI上顯示相鄰椎體出現(xiàn)類似Modic Ⅰ型改變的信號變化，但Dudli等僅認(rèn)為瘡皰丙酸桿菌是Modic改變的原因之一。

5 腰椎Modic改變的臨床治療

由于對Modic改變的發(fā)生機(jī)制仍不清楚，Modic改變的治療仍沒有明確有效的治療方案。

5.1 物理康復(fù)治療

Jensen等[31]對休息和功能鍛煉治療伴Modic改變的慢性下腰痛患者的療效進(jìn)行研究，100例伴有Modic改變的慢性下腰痛患者隨機(jī)被分配為休息組和功能鍛煉組，休息組佩戴彈性腰圍每天臥床休息2 h，功能鍛煉組每周進(jìn)行1次時長為1 h的肌肉力量、平衡及體能的鍛煉，共進(jìn)行10周。隨后對疼痛及活動能力、身體健康狀況及心理抑郁狀況等進(jìn)行評價，通過MRI檢查來評估Modic改變。結(jié)果顯示，休息組和功能鍛煉組各項指標(biāo)均無顯著差異，療效相近。

5.2 應(yīng)用抗生素治療Modic改變

Albert等[32]在2008年應(yīng)用抗生素治療伴有Modic改變的慢性腰痛患者，29例患者隨機(jī)接受每天3次的阿莫西林-克拉維酸鉀（500 mg/125 mg）或安慰劑治療，治療過程時長為90 d，并進(jìn)行10.8個月的隨訪。結(jié)果兩組劑量治療組的疼痛程度、疼痛天數(shù)、疾病相關(guān)的功能改善等治療均顯著改善。研究的樣本量太小，并且沒有對照組，因此不被大多數(shù)的學(xué)者認(rèn)同，而且低毒性細(xì)菌感染是導(dǎo)致Modic改變的原因這一觀點本身也飽受爭議。隨后Albert等在2013年再次對162例存在超過6個月下腰痛病史合并Modic Ⅰ型改變的患者進(jìn)行了抗生素和安慰劑的臨床對照實驗，144例患者完成了1年的隨訪。結(jié)果顯示，抗生素組的臨床癥狀明顯緩解，并且MRI上關(guān)于Modic改變明顯改善，但是應(yīng)用抗生素來治療有Modic改變的慢性腰痛這一方法，受到了質(zhì)疑[33-34]。問題集中在對于還沒有明確是否由細(xì)菌感染引起Modic改變時，即投以抗生素進(jìn)行治療，是否有濫用抗生素的嫌疑；另外對其臨床療效是否有一個統(tǒng)一的評定標(biāo)準(zhǔn)。

6 小結(jié)

對于Modic改變的發(fā)病機(jī)制至今沒有明確的定論，Modic改變的發(fā)生可能是由多種因素作用共同導(dǎo)致，動物實驗的結(jié)果可以認(rèn)為是對Modic改變可能是由低毒性細(xì)菌感染引起這一觀點提供了證據(jù)和支持。但樣本量較小，因此，對Modic改變與低毒性細(xì)菌感染的關(guān)系仍需更多的動物模型研究，以往認(rèn)為Modic改變的三種分型是同一病理過程不同時期的表現(xiàn)，但現(xiàn)階段關(guān)于Modic改變與細(xì)菌感染的研究均指向與Modic Ⅰ型改變，細(xì)菌感染導(dǎo)致的Modic改變是否還符合這一觀點，也同樣需要病理實驗進(jìn)一步的證實。因此，對Modic改變與低毒性細(xì)菌感染的關(guān)系仍需更加深入的研究，為伴有Modic改變的下腰痛患者提供更加合理和經(jīng)濟(jì)的治療方案。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Vos T，F(xiàn)laxman A，Naghavi M，et al. Years lived with disability （YLDs） for 1160 sequelae of 289 diseases and injuries 1990-2010： A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study [J]. Lancet，2012，380（9859）：2163-2196.

[2] Thompson K，Dagher A，Eckel T，et al. Modic changes on MR images as studied with provocative diskography： clinical relevance-a retrospective study of 2457 disks [J]. Radiology，2009，250（3）：849-855.

[3] Jensen T，Karppinen J，Sorensen J，et al. Vertebral endplate signal changes （Modic change）： a systematic literature review of prevalence and association with non-specific low back pain [J]. Eur Spine J，2008，17（11）：1407-1422.

[4] J■rvinen J，Karppinen J，Niinim■ki J，et al. Association between changes in lumbar Modic changes and low back symptoms over a two-year period [J]. BMC Musculoskelet Disord，2015，16（8）：98.

[5] Modic M，Steinberg P，Ross J，et al. Degenerative disk disease： assessment of changes in vertebral body marrow with MR imaging [J]. Radiology，1988，166（1）：193-199.

[6] De Roos A，Kressel H，Spritzer C，et al. MR imaging of marrow changes adjacent to end plates in degenerative lumbar disk disease [J]. AJR Am J Roentgenol，1987，149（3）：531-534.

[7] Modic M，Masaryk T，Ross J，et al. Imaging of degenerative disk disease [J]. Radiology，1988，168（1）：177-186.

[8] Hutton M，Bayer J，Powell J，et al. Modic vertebral body changes： the natural history as assessed by consecutive magnetic resonance imaging [J]. Spine，2011，36（26）：2304-2307.

[9] Adams M，McNally D，Dolan P. 'Stress' distributions inside intervertebral discs. The effects of age and degeneration [J]. J Bone Joint Surg Br，1996，78（6）：965-972.

[10] Mefford J，Sairyo K，Sakai T，et al. Modic type I changes of the lumbar spine in golfers [J]. Skeletal Radiology，2011， 40（4）：467-473.

[11] Rajasekaran S，Babu J，Arun R，et al. ISSLS prize winner： A study of diffusion in human lumbar discs： a serial magnetic resonance imaging study documenting the influence of the endplate on diffusion in normal and degenerate discs [J]. Spine，2004，29（23）：2654-2667.

[12] Adams M，F(xiàn)reeman B，Morrison H，et al. Mechanical initiation of intervertebral disc degeneration [J]. Spine，2000，25（13）：1625-1636.

[13] Kerttula L，Serlo W，Tervonen O，et al. Post-traumatic findings of the spine after earlier vertebral fracture in young patients [J]. Spine，2000，25（9）：1104-1108.

[14] Dudli S，Haschtmann D，F(xiàn)erguson S. Persistent degenerative changes in the intervertebral disc after burst fracture in an in vitro model mimicking physiological post-traumatic conditions [J]. Eur Spine J，2014，24（9）：1901-1908.

[15] Ishihara H，McNally D，Urban J，et al. Effects of hydrostatic pressure on matrix in different regions of the inter- vertebral synthesis disk [J]. J Appl Physiol，1996，80（3）：839-846.

[16] Lotz J，Chin J. Intervertebral Disc Cell Death Is Dependent on the Magnitude and Duration of Spinal Loading [J]. Spine，2000，25（12）：1477-1483.

[17] Zhang N，Li F，Huang Y，et al. Possible key role of immune system in schmorl's nodes [J]. Med Hypotheses，2010，74（3）：552-554.

[18] Bhanji S，Williams B，Sheller B，et al. Transient bacteremia induced by toothbrushing： a comparison of the Sonicare [J]. Pediatr Dent，2000，24（4）：295-299.

[19] Stirling A，Worthington T，Rafiq M，et al. Association between sciatica and Propionebacterium acnes [J]. Lancet，2001，357（9273）：2024-2025.

[20] Rannou F，Ouanes W，Boutron I，et al. High-sensitivity C-reactive protein in chronic low back pain with vertebral end-plate modic signal changes [J]. Arthritis Care Res，2007，57（7）：1311-1315.

[21] Albert H，Kjaer P，Jensen T，et al. Modic changes，possible causes and relation to low back pain [J]. Med Hypotheses，2008，70（2）：361-368.

[22] Perry A，Lambert P. Propionibacterium acnes： infection beyond the skin [J]. Expert Rev Anti Infect Ther，2011，9（12）：1149-1156.

[23] Wedderkopp N，Thomsen K，Manniche C，et al. No evidence for presence of bacteria in modic type I changes [J]. Acta Radiologica，2009，50（1）：65-70.

[24] Ben-Galim P，Rand N，Giladi M，et al. Association between sciatica and microbial infection： true infection or culture contamination？ [J]. Spine，2006，31（21）：2507-2509.

[25] Agarwal V，Golish S，Alamin T，et al. Bacteriologic culture of excised intervertebral disc from immunocompetent patients undergoing single level primary lumbar microdiscectomy [J]. J Spinal Disord Tech，2011，24（6）：397-400.

[26] Carricajo A，Nuti C，Aubert E，et al. Propionibacterium acnes contamination in lumbar disc surgery [J]. J Hosp Infect，2007，66（3）：275-277.

[27] Albert H，Manniche C. Modic changes following lumbar disc herniation [J]. Eur Spine J，2007，16（7）：977-982.

[28] Albert H，Lambert P，Rollason J，et al. Does nuclear tissue infected with bacteria following disc herniations lead to Modic changes in the adjacent vertebrae？ [J] Eur Spine J，2013，22（4）：690-696.

[29] Chen Z，Zheng Y，Yuan Y，et al. Modic Changes and Disc Degeneration Caused by Inoculation of Propionibacterium acnes inside Intervertebral Discs of Rabbits： A Pilot Study [J]. BioMed Research International，2016，2016（1）：9612437.

[30] Dudli S，Liebenberg E，Magnitsky S，et al. Propionibacterium acnes infected intervertebral discs cause vertebral bone marrow lesions consistent with Modic changes [J]. J Orthop Res，2016，34（8）：1447-1455.

[31] Jensen R，Leboeuf-Yde C，Wedderkopp N，et al. Rest versus exercise as treatment for patients with low back pain and Modic changes： a randomized controlled clinical trial [J]. BMC Med，2012，10（2）：22.

[32] Albert HB，Manniche C，Sorensen JS，et al. Antibiotic treatment in patients with low-back pain associated with Modic changes Type 1 （bone oedema）：a pilot study [J]. Br J Sports Med，2008，42（12）：969-973.

[33] Albert H，Sorensen J，Christensen B，et al. Antibiotic treatment in patients with chronic low back pain and vertebral bone edema（Modic type 1 changes）：a double-blind randomized clinical controlled trial of efficacy [J]. Eur Spine J，2013，22（4）：697-707.

[34] Ahmad Z，Rai A，Donell S，et al. Letter to the editor concerning： "Antibiotic treatment in patients with chronic low back pain and vertebral bone edema（Modic type 1 changes）： a double-blind randomized controlled trial of efficacy" by Albert HB et al. Eur Spine J（2013）22：697-707 [J]. Eur Spine J，2013，22（10）：2344-2345.

（收稿日期：2016-08-07 本文編輯：王紅雙）