学 习 目 的：

1.描述结构性腰椎不稳（LSI）的定义，直接和间接放射学特征。

2.审查各种放射成像技术及其优缺点，以评估LSI。

腰椎不稳是腰痛、坐骨神经痛的重要原因之一，并且可能与严重残疾相关联（Leone A，2007）。腰椎不稳定（LSI）是确定脊柱融合和减压手术指征的重要因素（Mulholland RC，2008）。虽然已经发表了很多关于LSI的相关文章，但仍然缺乏对不稳定性的定义。

Frymoyer J等人将LSI定义为：对施加负荷的异常响应，其特征在于运动节段中的异常运动超出正常约束，这损害了小关节，椎间盘，韧带和肌肉等约束结构。脊柱不稳定性诊断的主要内容是功能性脊柱单位（椎骨，韧带和肌肉复合体）稳定性的丧失，这可能导致弹性降低、活动度增加、和运动异常（Manfre L，2007）。在分析LSI之前，定义不稳定的主要概念很重要（Ross J，2016）：

前滑脱-椎体相对于下方的前移位

anterolisthesis-anterior displacement of vertebral body relative to one below

后滑脱 - 椎体相对于下方的后移位

retrolisthesis-posterior displacement of vertebral body relative to one below

脊椎前移 - 椎体完全向前移位，下移位至下一级

spondyloptosis-vertebral body displaced completely anteriorly, with inferior displacement to level of one below

退行性腰椎滑脱 - 在完整神经弓存在的情况下椎体在另一个椎体上的前滑动

degenerative spondylolisthesis- anterior slippage of vertebral body on another in presence of intact neural arch

基于维持该过程的病理生理机制存在不同的不稳定模式：退行性，创伤性，术后性和肿瘤性（Muto M，2016）。

退行性不稳定被定义为脊柱功能单元之间关系中矢量力的变化，产生异常，不平衡，矛盾的运动（Izzo R，2013）。椎间盘退变导致三关节复合体（自诱导退行性疾病）的生物力学功能，损伤和紧张退化的丧失。不稳定不是一种全有或全无的现象，但在退行性疾病中总是以不同程度和形式存在，调节其症状和进化（Izzo R，2013）。Kirkaldy-Willis和Farfan定义了退化级别：

功能障碍阶段或微不稳定性：受影响的部分具有异常的病理运动而没有结构变化

Dysfunction phase or microinstability：the affected segment have abnormal, pathological motion without structural changes

不稳定：在受影响的部分中，异常运动增加并且观察到退行性变化

Instability：in the affected segment abnormal motion increases and degenerative changes is observed

恢复稳定：受影响的节段的纤维化和骨赘稳定，没有病理运动

Restabilization：fibrotic and osteophytic stabilization of affected segment without no pathological motion

图1：Kirkaldy-Willis和Farfan（1982）描述的退行性分级。一级：功能障碍阶段；二级：不稳定；三级：恢复稳定。

创伤性不稳定与稳定骨折和不稳定骨折之间的区别密切相关。所有脊柱结构都有助于稳定。每当创伤损坏柱元素时，它都会产生一定程度的不稳定性。Denis将脊柱元素分为三列，并将不稳定性定义为对两列的伤害。识别稳定性与不稳定性骨折最重要的发现是后韧带的状态（Muto M，2016）。

图2：三柱Denis分类。ALL - 前纵韧带；PLL - 后纵韧带；ITL  - 横突韧带；ISL  - 棘突间韧带；SSL  - 棘上韧带。

肿瘤不稳定性被定义为与运动相关的疼痛、症状、或进行性畸形、和/或生理负荷下的神经妥协相关的肿瘤过程丧失脊柱完整性（Ross JS，2015）。 当需要手术稳定时，在椎管狭窄或压缩性骨折发生之前识别情况是很重要的。稳定椎体病变的经典临床指征是（Izzo R，2013）：椎体塌陷超过50％，椎弓根转移受累，半身或前后元素转移受累。有很少的评分系统可以预测不稳定性，但没有一个对患者管理有重大的临床影响。新的脊柱不稳定性肿瘤评分（SINS）已导致脊柱肿瘤文献中统一报告的改善，但目前，SINS的预后价值存在争议（Versteeg AL，2016）。

术后不稳定可能演变为脊柱广泛椎板切除术或脊柱不稳定，晚期并发症为邻近的上下关节加速融合(Ross J, 2015)。

LSI患者通常会出现急剧的下背痛和活动能力丧失。 过伸--过曲位X线片可以显示，对于具有功能不稳定的患者，由于腰椎节段性不稳定引起的腰痛的估计患病率约为33％（Alyazedi FM，2015）。然而，X线摄影不稳定性仅基于图像发现，并且即使患者表现出射线照相不稳定性，它们也不总是表现出不稳定的临床症状（Takayanagi K，2001）。

图3：20岁的女病人，从5楼跌倒。进行全身CT（WBCT）多创伤成像方案。A-矢状图显示L1 I°爆裂压缩性骨折；B-轴位图显示L1上1/3的骨折；C-轴向图像显示L1下部1/3的骨折线。

图4：脊柱不稳定性肿瘤评分

图5：21岁男性患者，双腿进行性疼痛3个月。A  - 腰椎X线片显示L3体内的多环溶骨性病灶；B，E-矢状位T1图像显示L3体内的等信号肿块，伴有椎旁和硬膜外扩张，上下端板破坏；C-矢状位T2图像显示，在L3体内等信号肿块里面有高信号成分，伴有椎旁和硬膜外扩张；D-矢状T2图像TIRM显示背侧骨窄水肿；F-轴T2图像显示L3椎弓根水平的肿块，椎旁，硬膜外扩张到两个椎弓根；G，H轴向T1 fs和c / m（h）图像显示不均匀对比增强（组织学 - 尤文肉瘤）。

图6：74岁女性患者，患有腰部疼痛，涉及胃，两肋，活动能力受限。A-矢状位CT图像；B-椎弓根水平的B-轴CT图像；C-轴向CT图像显示T12 / L1切面水平的软组织密度肿块，浸润椎弓根，扩散到骨骼边界以外，具有不均匀的对比度增强。脊髓狭窄，T11棘突的溶骨性病变；D-平扫CT图像；E-CT增强扫描，不均匀对比度增强；F-MR矢状位T1图像显示T11，T12椎弓上的低信号肿块；G  -  MR矢状T2图像显示T12水平的肿块；H-MR STIR图像显示水肿和周围组织浸润；I-MR轴位图像，T12椎间盘；J- 肿块闭塞双侧椎间孔，硬膜外扩散，强烈增强；K-MR矢状T1 fs显示强烈的增强（分化差的腺癌转移（来自肺部）。

建立脊柱不稳定性的诊断标准已经改进，并且在过去几十年中已经开发了各种成像技术，来评估脊柱不稳定性的存在，每种都有其优点和缺点。然而，LSI评估缺乏放射学标准，诊断通常基于异常椎体运动的间接和直接成像结果。最广泛使用的方法是腰椎过屈-过伸 - 放射摄影术，但CT和MRI也有应用于该领域的专用方案。在这篇材料中，我们回顾了不同的成像技术，并区分了有助于诊断LSI的间接和直接放射学特征。我们将在不同的成像方式中区分LSI的间接征象，这些将表明脊柱不稳定或与脊柱不稳定有关。

提供了几种间接征象，例如中度椎间盘退变，伴有轻度椎间盘狭窄，骨硬化和椎体终板骨赘（Kirkaldy-Willis W，1985）。牵引性骨刺（Traction spur），位于距离终板2-3毫米处，具有水平方向（Remy S Nizard，2001）。椎间盘内的真空征（Vacuum phenomenon）（Leone A，2007）。X线平片属于初始检查，但具有不确定的诊断价值。

图7：40岁女性患者，患有进行性，长期背部疼痛，神经源性跛行。A，B腰椎X线片显示约7 mm的L4前滑脱；C-MR矢状位T1显示~5 mm L4前滑脱，L4变形，退行性椎间盘；D，E  -  MR两侧的矢状T1图像 - 绿色箭头显示关节内的缺陷；F-MR T2轴位图像 - 关节积液伴关节积液，右侧关节囊肿（绿色箭头）使椎管狭窄；G-MR T2轴位图像显示关节积液伴有关节积液和轻度肥大的韧带。

CT可以提供脊柱退行性变化和小关节定向的详细视图。CT可以证明潜在的易感解剖因素，如小关节不对称，单侧凹陷狭窄，椎间盘突出，可能导致椎骨轴向旋转异常（旋转性滑脱）（Muto M，2016）。CT对于椎间盘内的牵引性骨刺，小关节关节和真空征的检测，具有比普通X线摄影更高的灵敏度（Larde D，1982）。 然而，这些发现与脊柱不稳定之间的关系是值得怀疑的。在创伤的情况下，CT可以精确检测中柱和后柱的骨折，揭示潜在的不稳定病变，可以很好地评估椎体对齐和脱位骨碎片的空间位置（Campbell SE，1995），并且是首选的成像方式。急性多发伤患者。

图8：36岁男性患者。A-MR T1矢状图像；B-MR矢状位图像；C-MR轴位T2图像（2009-03），无异常影像学表现；E-MR T1矢状位图像，F-MR T2矢状位图像（2017-02）显示L4 / L5椎间盘脱水伴椎体变窄；D-MR轴位T2图像显示椎间关节关节炎，轻度肥大的韧带。功能性X射线：G-屈曲，H-伸展 - 表示腰椎不稳。

MR成像检测软组织异常（椎间盘退变，小关节）高度敏感，可以观察椎间盘突出、椎间孔狭窄、椎管狭窄导致脊柱不稳定（Splendiani A，2015）。牵引性骨赘和环状撕裂与节段性腰椎不稳定有关（Splendiani A，2015）。MRI对患者不稳定机会增加的鉴定可能具有临床相关性，可影响功能性X线片的适应症（Iguchi T，2004）。

动态和轴向负重放射体位，可以通过实际观察的椎间不稳定，或两个椎骨之间的异常运动来识别直接LSI特征。

图9：52岁男性患者。CT图像：A-软组织窗口，B-骨窗 - 矢状图像显示L5，L4 / L5、 L5 / S1椎间盘膨出与真空征，轻度软骨下硬化约3 mm。MR图像：C-矢状T1，D-矢状T2，E- STIR-显示L4-S1终板的Modic I / II改变，椎间盘脱水和膨出的迹象；F-L4 / L5，G-L5 / S1小关节关节炎。影像学检查结果表明脊柱不稳定的间接征象，应该为该患者推荐功能性X射线。

具有直立前 - 后位、中性正侧，过伸位，过曲位的功能性X射线照片，是诊断椎间不稳定性的最广泛使用的成像方法（Pieper CC，2014），其在日常实践中以其低成本和广泛可用性。然而，它具有非标准化技术的局限性，准确性可疑且测量重现性差（Jang YS，2009）。Segundo S.等（2016）提出了一种执行屈曲X线片评估节间不稳定性的技术：

患者坐在长凳上，双脚完全支撑在地板上，膝盖和臀部略微弯曲，双臂交叉放在胸部，指示患者尽可能向前弯曲躯干以获得 此时的图像，在此之后，指示患者执行最大的主动延伸以在该时刻捕获图像。然而，患者定位或X射线束方向的轻微变化可能导致椎骨移位范围的10-15％变化（Leone A，2007）。此外，由于患有不稳定的患者经常出现相关的椎间盘和根管病变，因此常规放射摄影术在其评估这些结构中的诊断用途受到限制。

图10：51岁女性患者。功能性X射线（2007-01）：A-中性，B-屈曲，C-延伸 - 没有异常。MR图像：D-T1矢状，E-矢状T2-显示L4 / L5椎间盘未明确的退行性改变；E，G-轴T2-显示小关节增生，伴有积液。黄韧带功能性X射线（2017-01）：H-中性，I-屈曲，J-延伸 - 证明L4不稳定。

图11：80岁女性患者。功能性X射线：A-中性，B-屈曲，E-延伸 - 证明不稳定的L3前滑脱。CT图像：D-矢状软组织窗，E-矢状骨窗 - 显示L3 / L4椎间盘的真空现象，椎管狭窄。G-轴软组织窗，F-矢状骨窗 - 小关节关节，伴有L3 / L4，水平的真空现象。黄韧带肥大，椎管狭窄。

椎体滑脱放射学测量，通常通过沿着椎体的上终板绘制基线来测量，而另外两条垂直线，一个通过椎体的上后缘，另外一个通过相邻椎骨的后下缘绘制（White A，1990）。用于描述退行性不稳定的标准：

• 动态滑动>屈曲/伸展3mm

• 静态滑动≥4.5mm
  

• 角度> 10-15°（Ross J，2015）
  

功能性X线摄影的价值是值得商榷的，然而，大多数外科医生仍然使用它们来表示不稳定性。

图12：24岁男性患者。CT矢状图：A-骨窗，B-软组织窗 - 显示L5的14mm前滑脱，椎间盘变形，真空现象和L5 / S1椎体终板下硬化。C，D CT矢状图像显示双侧峡部缺损。MR图像：E- STIR图像显示L5滑脱与L5 / S1椎间盘变性。F-T1矢状位图显示L5 / S1椎间孔狭窄。

图13：68岁的女性患者。MR图像：A-T1矢状，B-T2矢状，C-T2 tirm-表现出约4.5mm的L4前滑脱。MR T2轴向图像D，E，F-显示L3 / L4，L4 / L5，L5 / S1的退行性变化。功能性X射线：G-中性；H-延伸；I-屈曲证明L4列表是稳定的。

图14：Dupuis的测量技术。通过沿着上部和下部椎体的后皮质绘制线U和L来测量矢状面平移。沿着上椎体的下端板绘制第三线I，并且通过线I和U的交叉点平行于L绘制第四线R.平移被定义为平行线L和R之间的垂直距离。为了避免由于X射线放大因子引起的不准确性，平移被测量为上椎体宽度（W）的百分比。通过绘制垂直线到后体线（U和L）来测量矢状面旋转。如果角度的顶点在椎体后面，则角度为正；如果它是前面的，角度是负的。

MRI和CT通常在患者仰卧时进行，因此脊柱无负荷，而腰痛患者在站立或坐着时常常出现，与仰卧位相比症状可能增加。理想情况下，站立位置的成像对于施加在脊柱上的正常重力是最佳的，然而，这是不切实际的。因此，已经开发了几种装置，其在CT或MRI检查期间以仰卧位置轴向地加载到脊柱。装置由非磁性X射线透明护套组成，带有连接到踏板的带子。通过拧紧或松开压缩部件上的调节旋钮，可以调节负载并均匀地分配到两个腿。在轴向加载期间，紧固侧带以将躯干上大约60％的患者体重压力施加到足板上。Hiial（AL）MRI或CT模拟正常重力下的直立位置，模拟腰椎轴向压缩状态，检测动态或隐匿性变化，如硬膜囊或神经根的机械压迫（Hiwatashi A， 2004）。与标准成像相比，AL扫描可能表现出更多且经常共存的异常，包括：椎间盘形态，椎间关系，小关节，黄韧带，棘突间，棘突移动和椎间孔形状的变化（Manfre L，2007） 。在AL期间最常见的变化是椎管狭窄的增加，已经在预载MRI研究中出现，增加的椎间盘突出，黄韧带韧带增厚，滑膜囊肿的存在或滑脱加重（Manfre L，2007）。然而，研究表明腰椎在仰卧位轴向负荷下的对齐参数，包括椎间角，椎间盘高度和前凸角，并不完全等于在实际站立位置观察到的参数和当患者处于仰卧位时，不能正确地复制站立位置的腰椎的轴向负荷程度（Hioki A，2010）。

图15：MR成像期间的轴向负荷。患者佩戴L-Spine背心，将患者的脚放在压迫装置的足板上。通过收紧带子，在成像期间对患者的脊柱施加轴向载荷。

图16：用于扫描多个位置的开放式MRI系统：站立，坐下，弯曲或躺下。

磁体和梯度线圈的最新进展，已经开发出一种开放式MRI系统，其为研究脊柱运动学，特别是椎骨不稳定性提供了机会。MRI是唯一直接评估韧带完整性的成像模式，这对于脊柱稳定性至关重要。动态MRI可用于评估腰椎的不稳定性，检测已经存在于仰卧位置的突起和/或突出椎间盘的隐藏修改（Splendiani A，2016）。它还有助于评估腰椎滑脱和腰椎管狭窄的存在或改变。