影像学特征
一、滑脱 腰椎滑脱定义为某一椎体相对于下一椎体的获得性前移或后移[2]。这种解剖结构的破坏可以是创伤性的、发育不良的，也可以是病理性的，破坏了椎体或椎弓的结构。脊柱滑脱与维持脊柱完整性的组织内的慢性退行性过程有关。本综述重点关注在退行性腰椎滑脱症中更常规观察的影像学特征。
退变性腰椎滑脱的流行病学具有年龄和性别特异性[92]。患病率随年龄增长而增加，多见于50岁以上患者。与男性患者相比，在女性患者中报道的发病率更高，高达6倍[3、5]。退行性腰椎滑脱在普通人群中的患病率报道不一，从6%到>20%不等，这取决于所研究的人群[3、4、5、6]，提示环境和遗传因素都起作用。下腰椎由于承受最大的载荷，最容易发生滑脱。其次是颈椎区域，由于胸廓肋骨结构提供的稳定性增加，发生胸椎滑脱的情况较少。L4~L5椎体(男性1.5%;女性占5.9%)发生率最高，仅影响单个节段[4、5]。该节段由于高剪切力和其小关节的矢状化的双重因素，因而最容易受到影响。与L4-L5相比，L5-S1具有更高的剪切力，但其小关节更加的冠状化。L5~S1(男性0.7%;女性1.2%)和L3~L4(男性0.5%;女性1.2%)前移发生率次之，但常与L4~L5同时发生(34%)[4、5]。
Meyerding首次描述了滑脱的分级[7]，他根据椎体相对于下方椎体的滑移百分比进行I-V分级。等级以25%的间隔增加，5级定义为整个椎体超过下位椎体的边缘(脊椎前移)。大多数报道病例的前方移位倾向于轻度，很少超过>30%的移位[8、9]。高度滑脱一般不见于退变性滑脱。然而，该分级[10、11]与疼痛程度和退变进展无关。它也没有基于其他相关的影像学特征来描述滑脱，这些特征将在下面讨论。尽管如此，它是一种很有效的描述滑脱程度的方法[12、13]。
退变性腰椎滑脱的病理生理学是一个有争议的话题。一些学者提出，由椎间盘改变引起的脊柱不稳定是腰椎滑脱症发展的中心因素[106]。相反，另一种观点强调与年龄相关的关节突关节的退变的主要作用，是导致椎体滑脱的级联反应的始动事件[107]。小关节在退行性腰椎滑脱中的作用已被广泛认可，但关于小关节退变在多大程度上导致不稳定和滑脱仍存在争议。一些人认为关节突关节的关节炎性改变导致关节不稳定[107]，而另一些人则强调一些因素，如妊娠和绝经后由于激素变化引起的韧带松弛[108]。尽管如此，小关节和椎间盘的退变可导致节段性不稳定。在相关脊柱水平的前/后椎韧带和黄韧带上存在机械应变，导致随时间的推移而产生滑脱[14]。随着韧带和关节突关节松弛度的增加，在负重期间，移位的椎体被固定在前方或前外侧。这种松弛性允许动态复位回到原来的生理位置，在仰卧位MRI上可能并没有滑脱了。在屈伸位X线片上动态平移>3mm被认为是腰椎节段性不稳的标志，矢状位>10°也是一个指标[15、16]。将中立位X线片与仰卧位MRI进行比较，可以比屈伸位X线片更敏感地发现动态不稳定性[95]。当进一步的动态机械力施加在韧带、关节面和椎间盘上时，存在进展的风险。只有约三分之一的患者病情进一步进展[11]。即使在I/II度滑脱不融合的微创减压手术后，2年内腰椎滑脱进展超过5%的患者也仅限于~32%[17]。椎间盘退变伴随着椎间隙的减少，限制了运动，对进展有保护作用[11]，有利于脊柱节段的再稳定。椎间盘和关节间隙的严重退变和缩小最终将导致滑脱的终末阶段，包括小关节和终板处椎体的自动融合(再稳定)[94]。二、关节突关节 腰椎小关节形态及关节病变可在CT上得到最佳评价。MRI可用于更好地评估结缔组织成分，如关节囊和透明软骨[18]。与脊柱的其他部分相比，腰椎小关节在矢状方向上有轻微的倾斜，并且随着接近骶骨而变得越来越冠状。平均关节角(定义为与正中矢状面的夹角)在T12~L2为25.89°~33.87°，在L3~L5为40.40°~ 56.30°[19]。在同一节段可以观察到不同程度的矢状化(不对称)。文献报道正常椎体的平均角度的差为4.93°~10.6°[20-23]。关节面的方向已被证明与性别和种族无关，尽管年龄因骨关节炎重塑而存在争议[19、24]。小关节骨关节炎和退变的经典放射学特征包括关节间隙变窄、关节下骨侵蚀、软骨下囊肿、骨赘形成和肥大[25](图3和图5)。 【图3.对1例女性退行性腰椎滑脱症患者行站立位侧位X线片(上排)、仰卧位L4/5关节突关节轴位CT及T2MRI(下排)检查。图像显示了滑脱症在10年期间的进展，并伴有小关节退变和关节病。早期关节突功能障碍表现为空隙(黄色箭头)的出现，最终被积液所取代。这是一种从后向前的功能障碍例子。与同层面关节突相比，L4~5椎间盘的完整性(未显示)相对保留。】 【图5.对1例女性退行性腰椎滑脱症患者行站立位侧位X线片(上排)、仰卧位轴位(左)和冠状位(右)L4~5关节突关节和椎间盘CT扫描。图像显示在12年期间，随着椎间盘退变的开始，以椎间盘真空征(黄色箭头)和终板变化为标志的滑脱的发展。早期关节突功能障碍表现为真空征(黄色箭头)的出现。这是一个从前向后的功能障碍例子，椎间盘退变先于关节突退变。轴位CT上的白色虚线表示相应冠状位层面的水平。】
关节突关节病变与腰椎滑脱症有相同的危险因素，即年龄增加和女性，且在L4-L5水平具有相同的高发率[26、42]。
小关节方向与退行性腰椎滑脱的关系是数十年来一直研究的话题。Sato等(1989)首先描述了更多的矢状方向的关节面，特别是L4-L5关节面，在退变性滑脱中更常见[27]，随后多个研究证实了相同的观察[28-41]。当一个关节突角度达到>58°的临界阈值时，L4~L5滑脱的可能性增加了3倍。如果两侧都超过这个阈值，风险就会翻一番，达到6倍[40]。矢状向（而不是角度不对称）已被证明增加了退行性滑脱患者和非退行性滑脱患者小关节病变的风险，尽管在滑脱的情况下，角度更矢状化[32、34]。小关节骨性关节炎与腰椎滑脱高度相关，OR值为19[43]。关节病变可能是再稳定的来源，如在退行性滑脱患者的小关节中所见到的运动减少所证明的[44]。三、关节突关节积液 小关节内积液是常规MR成像上的常见发现。在轴位和矢状位T2加权图像上可以观察到关节囊内的曲线状高信号。普通人群患病率为34.3%，与年龄、性别、腰痛无相关性[45]。然而，小关节积液的存在可能是退行性变的标志。节段性失稳可使小关节承受较高的生物力学应力。随着时间的推移，这会导致骨关节炎的变化，包括关节囊内滑液的积累。
有几项已发表的研究聚焦在退行性滑脱中所见的节段性不稳定是否伴随着关节突积液的积聚[45~51、102~105]。目前普遍认为关节突积液是节段性不稳定的高度可靠的标志物，而仰卧位MRI上可能会漏诊这种不稳定性。Mailleux(1998)是第一个报道腰椎滑脱导致退变椎管狭窄的病例报道，仅在屈伸位X线片上可检测到。作者指出，MRI上唯一提示不稳定的征象是关节突关节内T2加权轴位像上的高信号改变。Chaput等(2007)进行了第一个回顾性对比研究，包括54例退变性腰椎滑脱症患者和139例非退变性腰椎滑脱症患者[47]。研究表明，>1.5mm的积液可预测退行性腰椎滑脱。Cho等(2009)研究表明，关节突关节积液指数(积液宽度与关节突宽度之和)与L4-5前滑脱程度呈线性正相关[48]。在这两项研究中，有相当一部分退变性腰椎滑脱患者在仰卧位MRI(22%和34.5%)上没有发现椎体移位。这表明，在没有其他影像学特征的情况下，仰卧位MRI检测腰椎滑脱是失败的。Kuhns等(2015)将仰卧位MRI检测L4~L5退变性腰椎滑脱的敏感性近似为78%左右，侧立位片为98%。他们还注意到，当比较>1mm到>3.5mm的关节突积液时，可动性腰椎退行性滑脱的阳性预测值从52%上升到100%[49]。如果考虑到不稳定性，动态MRI可以作为一种备选方案。Wang等(2019)在动态MRI上显示关节突积液>1mm时，不稳定性的阳性预测值为76%[50]。然而，根据所研究的人群，仰卧位MRI检测腰椎滑脱的报告敏感性可能存在差异。
关于关节突积液与节段不稳关系的最有说服力的证据来自Aggarwal等(2021)的荟萃分析[51]。对10篇文献共1065例患者进行了定量分析。他们确定在小关节液存在的情况下发生不稳定腰椎滑脱的OR值为7.55(3.61~15.08;P<0.00001)。退行性腰椎滑脱稳定与不稳定之间液体宽度的标准均数差为0.97mm(0.38~1.57；P<0.001)。根据他们的建议，对于关节突积液>1mm的患者，应进行站立位屈伸位X线片检查。值得注意的是，纳入这些研究的患者均为症状性患者。在没有背部疼痛、神经跛行或狭窄等症状的情况下，滑脱与关节突积液之间的关系尚未见报道[45]。
随着滑脱等级的增高，关节突关节腔积液出现的频率越来越低。Chaput等(2007)在9例70岁以上的老年患者中发现了数例退行性滑脱，尽管有严重的退行性改变和3级滑脱，但没有明显的积液[47]。他们表明这些患者在退变级联中已经达到了'相对稳定阶段'，因为他们的腰椎滑脱在仰卧位MRI上也是显著的。Cho等(2009)报道，仰卧MRI阴性但屈伸位X线片上有明显滑脱的患者平均年龄较低，但平均DMIs[动态移动指数]和FFIs[关节突关节积液指数]较高[48]。小于0.5mm的积液量仅有10%的概率发生动态失稳[52]。这表明关节突积液是滑脱的一个短暂的标志，具体在不稳定的第二阶段，随着疾病的进展而相对消退。四、关节突关节真空征 关节突关节真空征是一种常见的现象，常见于CT。关节突关节张开后产生负压，导致氮气在关节内聚集[53]。在关节突关节内，真空征表现为透亮带，通常是在关节间隙增宽的范围内的透亮带。它通常在滑脱的节段的双侧出现，并与关节突关节的骨关节炎改变有关。第一个被报道的与退行性滑脱相关的真空现象是由Lefkowitz和Quencher(1982)发表的[54]。有人提出椎体位移引起的牵拉导致关节突关节囊内气体积聚。牵拉意味着峡部的完整，使这一特征成为退行性过程所特有的。 小关节真空征的发生率尚未见报道。在750例临床确诊的坐骨神经痛和腰痛患者中，仅观察到10例腰椎滑脱伴关节突真空征[55]。Sun等(2019)的一项研究报道了67例(52.24%)L4-L5退变性腰椎滑脱症患者中35例CT上存在小关节真空征。在他们的研究中，关节突关节内真空征的存在与更高程度的节段运动有关。在这些患者中，关节突真空的宽度和不稳定程度之间也观察到了线性关系[56]。
因此，关节突关节真空征可以作为退变性腰椎滑脱节段不稳定的可靠标志物。考虑到小关节退变的后遗症，我们预测在没有严重关节突关节病变的情况下，小关节真空是节段性不稳的早期表现。在失稳的早期阶段，较高的关节内压力会导致(图3和图5)面内的气体积聚。随着关节的进一步退化，关节腔积液可以置换出气体，关节腔积液可以在骨关节炎的后期重新积聚。需要进一步的研究来调查滑脱症中关节突真空的发生率和随时间的演变，作为滑脱症向更高的不稳定程度进展的潜在特征。五、滑膜囊肿 关节突旁囊肿是Kao等人于1974年提出的一个术语[57]，是腰椎内相对少见的发现，其发生率为0.5-2.3%，取决于成像模式[59、60]。在L4-L5(69%)水平发现的频率最高，其次是L5-S1(17% )和L3-L4(12%)水平[58]。关节突囊肿可起源于关节突关节的内膜或黄韧带。它们可以呈现在前方，可以导致神经压迫和症状，也可以呈现在后方，远离神经成分，或者呈现为哑铃状。前滑膜囊肿在文献中较为常见[59]，尽管两种位置的百分比可以根据所研究的人群而不同[60、61]。此外，导致压迫的倾向使前囊更容易被发现。囊肿可进一步细分为滑膜型(用滑膜衬里)或神经节型(无滑膜衬里)[62、57]，尽管这种分化仅与组织学相关。囊肿内容物可由各种蛋白样液体、气体(真空)、钙化、含铁血黄素、出血性或各种骨/软骨成分组成[63]。MR成像是囊肿首选的检查方法。它们在T2加权图像上表现为具有高信号核心的环形结构。CT评估可以提供关于囊肿成分的额外信息，因为密度可以根据囊腔内的内容物而变化。
尽管小关节退变在囊肿形成中起着至关重要的作用，但小关节囊肿的发病机制一直是争论的话题。因此，Gorey等(1992)将其更恰当地重新标记为'脊柱退行性关节囊肿'[64]。几乎所有关节突囊肿患者在X线片和MRI/CT成像上都有可见的退行性改变[59、65~67]。关节突关节囊的退变可导致关节应力增加时滑膜衬里的突出，但其他病理过程如黏液样/黏液样变和细胞化生也参与了[59、68]。
退行性滑脱作为小关节骨关节炎的结果，可以促进小关节囊肿的发展，但并不一定导致小关节囊肿的形成。Reust等(1988)最早提出滑膜囊肿与腰椎滑脱症小关节退变之间的关系[69]。Parlier-Cuau(1999)首次在X线平片上定量报告了60%的患者在关节突关节滑膜囊肿水平的退行性腰椎滑脱[70]。此后陆续有文献描述了33% [71]、54%[61]、40% [60、72]和88% [59]的其他比率。Doyle(2004)的样本量为303，Chaput( 2007)的样本量为193，这两项回顾性研究均显示退行性腰椎滑脱患者的小关节囊囊肿发生率高于无滑脱患者[60、72]。滑膜积液，一个以前被解释为腰椎滑脱节段性不稳定的标志，也被认为与滑膜囊肿有较高的比率[61]。然而，滑膜囊肿似乎独立于不稳定。Chugh等(2019)报道囊肿和腰椎退行性滑脱不稳定缺乏相关性。他们指出，小关节囊肿可能并不意味着不稳定，行动力位片来评估不稳定[73]。这一发现可能是由于观察到滑膜囊肿与关节突积液不同，它并不随着再稳定化而消散(或者至少要慢一点)。我们提出，关节突关节旁囊肿可能是不稳定的结果，即使在再稳定作用建立后仍然存在(图4)。这一说法得到了进一步的支持，即非融合减压术后囊肿复发率<2%，而融合减压术后囊肿无复发[74、75]。【图5.站立位侧位X线片(A1)、仰卧位矢状位(A2)及轴位(A3) T2w MRI检查2例腰椎退行性滑脱合并关节突滑膜囊肿患者。患者(A)在X线和MRI上表现出相对不稳定的阶段，具有较大的关节突积液>1.5mm和动态位移>3mm。患者(B)的椎间盘脱水、椎间隙高度降低和更厚壁的囊肿表明其沿着退变级联进一步发展。患者(B)虽然不稳定的标记物消失了(即小关节腔积液)，但关节突囊肿仍然存在。黄色箭头标记小关节囊。黄色条表示测量长度。】 六、棘间韧带 棘间韧带的病理改变传统上与Baastrup病有关[96]。最初被解释为在伸展过程中相邻棘突之间的摩擦，以及伴随的棘突骨质硬化、棘间韧带变性和背痛[97]。这种摩擦引起的刺激可以诱导滑囊的形成。新生滑囊内的炎症或积液在MRI上可表现为棘间韧带内的T2高信号[98]。近年来，Yang等(2013)提出滑脱可以作为滑囊形成的触发因子。不稳定椎骨的动态前后位移所产生的剪切力可能足以产生必要的摩擦力刺激棘间韧带[99]。滑脱以及其他改变(椎间盘膨出和中央管狭窄)，已被证明与滑囊炎显著相关[98]。Baastrup病的发生率随着年龄的增加而增加，( 50岁以后>40%)最常发生在L4-L5水平[100]，与腰椎滑脱的发生率相似。因此，将滑脱看作是导致滑囊炎的（不是唯一的）退行性过程是合理的。
我们赞同这样的理论基础，即棘间韧带的信号变化可以作为节段性不稳定的早期征象。但是骨质硬化的存在可能提示其他病理病因。MRI上棘突间滑囊炎（无棘突受累）应提示进一步行过屈过伸位站立位X线检查，以评估滑脱的存在和程度。随着时间的推移，滑囊的炎症可以消退，使其检测变得不明显。据我们所知没有纵向证据表明再稳定是滑囊减少或消失的潜在基础。其他并发的退行性或创伤性过程可导致滑囊炎的复发和症状的出现。尽管如此，节段性不稳定会使患者更容易发生外膜滑囊炎的初始形成和复发。七、椎间盘真空征 椎间盘真空现象是指气体在椎间盘间隙内积聚的现象。椎间盘节段内裂隙的形成是真空形成的基础，继发于椎间盘或椎体的病理。空置的空间从周围的软组织中吸引气体。圆盘内所含气体主要由氮气组成，并含有微量的二氧化碳和氧气[76]。它通常在脊柱X线平片上表现为椎间盘内的透亮带，在矢状位上伸直位上更明显。而在中性或屈曲位的位置变得不明显。为此，CT被认为是检测的金标准。梯度回波MRI在检测真空方面几乎可以和CT一样敏感[77]，同时还可以更好地对椎间盘和椎体成分进行解剖学评估[78]。在MRI上表现为低信号或完全无信号区。该空间有时可被液体填充，并在T2图像上表现为高信号[101]。椎间隙内的气体可能是背部疼痛的来源，随着体位或空间内气压的改变而加重[79]。以腰痛为主诉的成年人在过伸位X线片上的发病率可高达3%，其中70%~75%位于腰骶间盘[80]。在年龄>65岁的老年人群中，无论是否伴有腰痛，其发病率都增加到~20%[81]。
真空征最早由Magnusson(1937)在1例脊柱炎畸形患者的腰椎侧位X线片上证实[82]。Knutsson(1942)在椎间盘退变(椎间骨软骨病)的背景下进一步解释了这一现象[83]。他提出真空的位置和外观是特定于其病因的，即脊柱炎和椎间盘退变。对于中央或旁中央位置的，线性的、水平方向的条纹，具有髓核裂隙的退行性椎间盘疾病占主导地位，而靠近椎体前缘的短线性由于是在纤维环外侧的改变，而更多地与脊柱炎有关[83、84]。据推测，终板退变导致细胞因子激活和营养物质运输障碍是裂隙形成的主要发病机制[85]，尽管这一假设从未被实验研究证实过。另外软骨结节、椎体塌陷、骨坏死、骨髓炎、椎间盘炎和外伤是椎间盘内真空的其他可能病因，其表现各异[84、86]。在退变性腰椎滑脱中，常规评估真空征。
目前文献中的共识是真空征是椎体失稳的预测因素。证明这一点的是Liao等(2014)的研究[87]。他们报告了在退行性腰椎滑脱的节段有前方真空征的患者，如果行无椎间融合器的后外侧融合假关节发生率较高。他们的结论是，前方真空是不稳定的标志，需要使用融合器进行椎间融合，以获得更多的前方支持。在Lin等人(2014)的另一项研究中，与峡部裂滑脱相比，真空征在退变性滑脱中更能预测前方不稳定，具有更高的假关节发生率[88]。他们补充说，与不稳定的关系不是绝对的，需要屈伸位X线片来证实不稳定。
然而，证据表明，滑脱与椎间盘退变本身的关联遵循不同的模式。Kalichman(2009)在对188个个体的关节突关节骨关节炎和椎间盘进行研究后发现，(年龄40~80岁)并没有发现腰椎滑脱与椎间盘狭窄的关系，仅与关节突骨关节炎有关[89]。他们认为节段性不稳主要是由小关节功能障碍引起的，而小关节功能障碍又会加速椎间盘的退变。类似的结果由Fujiwara(1999)报道。在一项70例(平均年龄~46岁)患者的样本中，他们发现前方平移不稳(椎体移动度>3mm)与椎间盘退变和小关节骨关节炎呈正相关[90]。然而，与椎间盘退变相比，与小关节骨关节炎(p<0.001)的相关性比椎间盘退变更显著(p<0.05)。这些发现表明退变的后向前(facet-to-disc)进展更常见(图3)，反向(disc-to-facet)进展也是可能的(图5)。
考虑到椎间盘退变是公认的气体积聚的先决条件，这和在椎间盘显著变窄和随后的节段性再稳定之前的不稳定阶段会出现一个真空征似乎是矛盾的。Liao等和Lin等的研究中椎间盘前、后缘平均高度均>5mm。如何解释：即使是椎间盘内部的早期退行性改变也足以为气体积聚提供空间。由不稳定性引起的椎间盘内剪切力的增加可能为真空的形成引入瞬态裂缝。这解释为什么在站立位屈伸位X线片上检测真空现象存在如此高的患者之间的变异性。与Liao等相同的队列中，屈曲时真空的发生率显著降低，而所有患者在术前均表现为伸直时的真空征。他们解释为'脊柱伸展时气体被挤入椎间隙，屈曲位被推入椎骨骨髓窦或后纵韧带中[87]。
基于这些证据，我们认为真空征可以作为从不稳定向再稳定发展的一个指标。真空形成要么需要高压系统，要么只是一个空腔。在失稳阶段，高压占主导地位。当负压作用于伸展的椎间盘间隙时，形成真空征。在屈伸位X线片上真空的存在之间的差异可以提示早期退变或仅仅是椎间盘的隐匿性损伤。Knuttson等(1944)首次报道了过伸位的真空征的例子[93]。随着我们向再稳定的方向发展，进一步的椎间盘退变和裂隙形成。真空征在静止图像上变得越来越突出(图5)。Murata等(2018)的研究进一步支持了这一观点，即确定的更大的形态和更广泛的真空征分布与MRI分级的晚期椎间盘退变和椎间隙高度变窄有关[91]。
通过对文献的回顾，我们提出了滑脱影像学的时间线，随着疾病的进展，经历了退变、不稳定和再稳定阶段(图1和图2)。年龄增加、女性和更多的关节突关节矢状化是已知的腰椎退行性滑脱的危险因素。这个过程开始于椎间盘的退变，或者更常见开始于关节突关节的退变。这可以在没有关节突关节病变的情况下表现为关节突关节真空征。本文认为真空征的存在是功能障碍的最初标志。随着椎体节段滑脱移动，液体在关节突关节间隙内积聚。从而关节突积液通常被认为是不稳定的可靠标志。进一步的退变将导致关节突关节病变、椎间盘退行性病变和后方韧带复合体病理(例如关节突关节滑膜囊肿和棘间韧带滑囊炎)的进展。在严重的小关节骨关节炎中，小关节积液最终又被真空代替。椎间盘真空继续累积，裂隙进一步形成和退变。最终，作为脊柱重新稳定的一种机制，可以观察到后方关节突关节和前方椎间隙终板的自融合。需要进一步的研究来证明这些影像学特征在滑脱的级联进展中的精确发生率和相互关系。
值得注意的是，虽然我们的发现和观察有助于了解病情，但我们的工作不应该被认为是退行性腰椎滑脱症自然史的适用于所有患者的决定性证据。这种情况的性质是复杂的，个别患者可能会在症状、进展和治疗结果方面表现出明显的差异。因此，个性化的诊断和治疗方法对于有效解决不同患者的不同特征的滑脱至关重要。
参考文献略
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