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编号:11340355
腰椎间盘纤维环病理变化与腰腿痛的相关研究
http://www.100md.com 《实用骨科杂志》 2006年第6期
     摘要:目的 探讨腰椎退行性变患者椎间盘后外侧纤维环病理变化与腰腿疼痛之间的关系。 方法 对经手术治疗的126例伴有腰腿疼痛症状的患者进行研究,其中椎间盘突出症患者92例(93个椎间盘),盘源性腰痛症11例(11个椎间盘),腰椎滑移症16例(16个椎间盘),腰椎畸形7例(12个椎间盘)。腰痛为主要症状者45例(51个椎间盘),腿痛为主要症状者81例(81个椎间盘)。对取得的132个椎间后外侧纤维环,HE染色后进行病理形态学观察,并与正常对照组进行比较。 结果 病理形态学检查结果显示病变组纤维环层明显变薄,胶原纤维细胞少,排列不规则,分布不均匀;将其病理特点归纳分成为四种类型:a)纤维环中出现自内向外的血管腔隙样变化(血管腔内有或无红细胞),伴炎性细胞主要是淋巴细胞的浸润,并且有胶原纤维细胞的大量增生。b)纤维环中增生的胶原纤维排列紊乱,肿胀明显,形成结节样团状结构。c)纤维环中出现退变和增生并存的软骨样细胞,周围水肿,无淋巴细胞浸润。d)无以上三种特征性病理变化。经计数资料的χ 2 检验,腰痛组和腿痛组之间各病理类型构成存在差异。 结论 病变椎间盘纤维环的病理变化与腰腿疼痛关系密切,其中,炎症反应可能是引起腰腿疼痛的重要原因之一。
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    关键词: 纤维环;病理变化;腰腿疼痛

    Correlation between Pathological Findings of Lumbar Disc Annuius Fibrosus and Low Back Pain

    WANG Yang-sheng,CHEN Qi-xin,ZHOU Ren

    (Department of Orthopaedics,Yinzhou People′s Hospital,Zhejiang,Ningbo315040,China;Department of Orthopaedics,the2nd Affiliated Hospital of Zhejiang University,Zhejiang Hangzhou310031,China;Depart-ment of Pathology,Zhejiang University,Zhejiang Hangzhou310031,China)
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    Abstract:Objective To explore the relationship between pathomorphologic variation in lumbar intervertebral disc posterior annulus fibrosus and low back pain of lumbar disc degeneration diseases.Methods 132discs posterior annulus fibrosus were obtained in the surgery and stained with HE for pathomorphologic examination,then compared with the normal discs obtained from fresh young cadavers(two hours after death).Results Pathomorphologic exami-nation indicated that the number of collagenous fibrocytes in the patients with low back pain was less,the arrange-ment much more irregular and the thickness of annulus fibrosus thinner than the normal ones.Furthermore,patho-logical findings in patients with low back pain revelaed three characteristics in fibrosus annulus:a)capillary vessels with or without red cells appeared through annulus fibrosus,which were surrounded by lymphocytes,and the col-lagenous fibrocytes hyperplased measurably;b)collagenous fibrocytes arranged irregularlly,and clustered into a lumping structure;c)degenerative and proliferative chondrocyte-like cells existed side by side inserted in fibrosus an-nulus;d)without such three charcteristics.There was statistically significant difference between the back pain and the leg pain groups withχ 2 test.Conclusion Inflammation reaction in discs posterior annulus fibrosus is one of the most important pathological findings for lumbar disc degeneration diseases.It maybe the important reason of low back and leg pain.
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    Key words:annulus fibrosus;pathomorphologic change;low back and leg pain

    腰腿疼痛是腰椎退行性疾病的主要症状。在椎间盘退变病理变化过程中,后外侧纤维环起着重要作用,它不但较早地发生了病理变化,还与相应节段的神经根相邻,而对其病理形态学方面的研究罕见报道。我们对经手术治疗的126例(132个)腰椎间盘疾病患者后外侧纤维环进行了研究,观察发现纤维环呈现四种主要的病理变化,本文对此进行了分析,探讨可能引起腰腿疼痛的因素。

     1 资料与方法

    1.1 临床资料 选取我科自2001年3月至2003年2月手术治疗且资料完整的126例(132个椎间盘)伴有腰腿疼痛症状的腰椎退行性疾病患者为研究对象。椎间盘突出症患者92例(93个椎间盘),盘源性腰痛症11例(11个椎间盘),腰椎滑移症16例(16个椎间盘),腰椎畸形7例(12个椎间盘)。腰痛为主要症状者45例(51个椎间盘),腿痛为主要症状者81例(81个椎间盘)。其中男性69例,女性57例;年龄21~78岁,平均44.95岁。病程1周~23年,平均3.66年。罹病椎间盘节段L 5 S 1 54个,L 4~5 61个,L 3~4 9个,L 2~3 5个,L 1~2 3个。
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    1.2 病理形态学检查 术中用尖刀切取病变椎间盘后外侧约6mm×8mm大小纤维环,10%甲醛固定,常规石蜡包埋,切片片厚4μm,常规HE对组织切片染色,Olympus BX51镜下观察。正常对照组椎间盘标本取自年轻新鲜尸体(死亡2h之内)。

    1.3 统计学处理 将腰椎间盘后纤维环病理分型计数数据输入计算机分析系统(SPSS10.0),组间进行χ 2 检验,P<0.05为差别有显著性意义。

     2 结果

    病理形态学观察结果

    正常对照组(见图1):纤维环胶原纤维细胞和软骨样细胞呈比较均一分布,排列规则,细胞致密,核像清晰;纤维环纤维层厚,有明显髓核移行区;无其他结构性变化。

    图1 正常对照组椎间盘后纤维环的镜下观察(HE,×20)(略)
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    腰腿痛组(见图2):纤维环胶原纤维细胞和软骨样细胞较不均一,细胞疏松,排列不规则,纤维环纤维层薄且不均匀,无明显的髓核移行区;并出现如下一些病理形态学特征。

    图2 腰腿痛组椎间盘后纤维环的镜下观察(HE,×20)(略)

    腰腿痛组发现的病理变化包括:a)纤维环中出现自内向外的血管腔隙样变化(血管腔内有或无红细胞),伴炎性细胞主要是淋巴细胞浸润,并且伴有胶原纤维细胞大量增生,笔者称此类为炎症反应型(见图3),73个。腰痛组43个,腿痛组30个。b)纤维环中增生的胶原纤维排列紊乱,肿胀明显并呈结节样团状结构,笔者称此类为异常增生型(见图4),9个。腰痛组8个,腿痛组1个。c)纤维环中出现群簇退变的软骨样细胞,周围无淋巴细胞浸润,笔者称此类为重度退变型(见图5),31个。腰痛组16个,腿痛组15个。d)无以上三种变化,纤维环中仅呈散在退变的软骨样细胞,细胞疏松,排列不规则,无明显淋巴细胞浸润,笔者称之为退变型(见图2),19个。腰痛组12个,腿痛组7个。其中,在a)中有39个标本同时有c)两种表现,未发现b)与a)c)同时并存。
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    图3 腰腿痛组后纤维环镜下示血管腔隙样结构,周围淋巴细胞浸润,胶原纤维细胞增生(HE,×40)(略)

    图4 腰腿痛组后纤维环镜下示增生的胶原纤维水肿,排列失去规则,呈结节样团样增生(HE,×40)(略)

    图5 腰腿痛组后纤维环镜下示嵌入纤维环胶原纤维层中退变的软骨样细胞,胞浆丰富(HE,×40)(略)

    统计学结果显示,这四种病理在正常对照组中没有发现;腰痛组和腿痛组之间各病理类型构成存在差异(χ 2 =52.54,P<0.05),腰痛组中炎症反应型、不规则增生型要多于腿痛组。

     3 讨论

    腰椎退变性疾病(如腰椎间盘突出症)在骨科临床诊治中较为常见。一般认为椎间盘突出症患者的腰腿疼痛症状主要为突出髓核机构性压迫神经根所致,还有一些动物实验表明,游离髓核的局部刺激可释放一些炎性介质从而激发神经根性疼痛,但仅此难以解释突出型、膨出型等后纤维环完整患者以及腰椎滑移、腰椎畸形等其他退行性变患者的腰腿疼痛症状。这意味着可能存在其他引发腰腿疼痛的机制。文献对椎间盘病理形态学方面的研究几乎都是对其大体标本进行的,临床病理取材也往往只针对髓核部分,对于椎间盘后纤维环这一重要组织结构,其细微解剖层次上的病理形态学方面研究国内外鲜见报道。
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    本研究结果揭示引发腰腿疼痛的椎间盘纤维环呈现下 列四种病理变化类型。第一种类型,表现为纤维环胶原纤维层与髓核的移行区出现自内向外的血管腔隙样变化,伴有淋巴细胞浸润及胶原纤维细胞增生,笔者称之为炎症反应型;第二种类型,表现为纤维环中胶原纤维细胞活跃增生,细胞肿胀,排列失去规则而呈结节样团状结构,笔者称之为不规则增生型;第三种类型,表现为纤维环中出现群簇退变的软骨样细胞,可呈一个或多个,细胞肿胀,核形多变,周围无淋巴细胞浸润,笔者称之为重度退变型;第四种类型,没有上述三种变化,仅表现为纤维环中出现散在或单个的退变软骨样细胞,细胞疏松,无淋巴细胞浸润,胶原纤维减少,排列失去规则,笔者称之为退变型。这四种病理变化在正常对照组中均没有发现,说明这四种病理类型可能都是引起腰腿疼痛的病理特点,尤其是炎症反应型病理变化发现最多,可能是引起腰腿疼痛的重要原因之一。经计数资料的统计学检验,结果显示炎症反应型、重度退变型、不规则增生型与退变型各组间存在显著性差异。结合本资料,腰痛组中炎症反应型和不规则增生型要多于腿痛组,说明炎症反应和不规则增生在引起腰部疼痛的发病机制中可能起着更为重要的作用。
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    本研究发现罹患椎间盘后纤维环中炎症反应型最为常见(占55.3%),在组间比较的差异性也最显著。说明炎症反应是罹患椎间盘后纤维环最显著的病理变化,这与既往的推测结果[1] 相一致。依据Humzah等[2]对椎间盘结构和功能的研究以及国内学者[3] 对椎间盘解剖结构的认识,幼稚椎间盘在发育初期可有血管支配,成熟椎间盘应是一个无血管的组织结构。而本研究发现,在腰腿疼痛的椎间盘退行性变疾病患者中73个(占55.3%)椎间盘纤维环后部中有小血管样结构伴炎症细胞浸润及胶原纤维细胞增生,其部位多位于髓核和纤维环移行区。笔者认为,出现此种病理变化有两种可能,一是纤维环胶原纤维受损后,在增生修复过程中出现返祖现象,即出现幼稚不成熟发育;二是由软骨终板向胶原纤维的增生修复区长入了毛细血管。Crock等[4] 的研究发现在软骨终板的骨—间盘界面分布有毛细血管床,对应于髓核位置的血管床最为丰富。在椎间盘退变的发展过程中,终板软骨面损伤引起血管床的暴露,伴随着胶原纤维的增生修复而向移行区长入毛细血管。这样,在慢性损伤的反复作用下,可引起炎症细胞的群集,释放出多种炎症介质和各种致疼因子刺激外层纤维环中的末梢神经,引起下腰背的疼痛。随着损伤的累计,各类因子大量释放可渗漏到周围间隙刺激该节段的神经根从而引发根性疼痛症状。
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    除炎症反应的病理变化外,本研究还发现纤维环中因成纤维细胞不规则增生而形成的团样结构,这在既往文献中未见有报道。因此,笔者认为,不规则增生的成纤维细胞排列成的结节样团状结构是一种很特殊的病理结构。有学者认为[5] 椎间盘纤维环在损伤后,其外层纤维环有瘢痕组织长入修复,内层纤维环不能自行修复,本研究结果中出现的这种不规则增生型的病理表现可能就是内层纤维环失去了胶原纤维层环状结构重组排列的功能,出现紊乱排列所致的结节样团状结构。可见,这种不规则增生型的病理变化为椎间盘损伤后内部结构紊乱的表现。有文献资料显示,在退变纤维环层中伴有神经纤维长入,那么增生紊乱的团样结构是否可能伴有微型神经纤维瘤的形成,由此所导致的腰痛也是完全可能的。

    在病变椎间盘纤维环中还发现了呈群簇退变的软骨样细胞,此类细胞不同于正常对照组中的同类细胞,细胞胞体增大,胞浆丰富,核不规则,呈细胞变性退化状态,这种退变的细胞分解破裂释放的化学因子是否同样可能引起炎症反应并导致腰腿疼痛尚缺乏直接的证据和文献报道。
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    综上所述,腰椎退行性变过程中椎间盘纤维环的病理变化与腰腿疼痛的发生发展有着比较密切的联系,其中炎症反应可能是引起腰腿疼痛的重要原因,这也可以解释部分患者手术摘除髓核后腰腿疼痛不能完全缓解的原因。因此,对因腰椎退行性变疾病进行手术治疗时应尽可能地去除罹病组织,而不再仅是单纯的髓核摘除。

     参考文献:

    [1]Saifuddin A,Mitchell R,Taylor BA.Extradural in-flammation associated with annular tears:demonstra-tion with gadolinium-enhanced lumbar spine MRI [J].Eur Spine J,1999,8:34-39.

    [2]Humzah MD,Soames RW.Human intervertebral disc:structure and function[J].Anat Rec,1988,220:337-356.
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    [3]胡有谷.腰椎间盘突出症[M].第3版.北京:人民卫生出版社,2004:78-79.

    [4]Crock HV,Goldwasser M.Anatomic studies of the circulation in the region of the vertebral end-plate in adult greyhounddogs[J].Spine,1984,9:702-706.

    [5]Osti OL,Roberts BV,Fraser RD,et al.1990Volvo award in experimental studies.Anulus tears and in-terverbral disc degeneration,an experimental study using an animal model[J].Spine,1990,15:762-767.

    浙江省宁波市科技新项目(2003017)

    (宁波市鄞州人民医院骨科,浙江宁波 315040;浙江大学附属第二医院骨科,浙江杭州 310031;浙江大学 病理教研室,浙江杭州 310031), http://www.100md.com(王扬生,陈其昕,周韧)