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第二节 病理学与影像学
脊柱结核是最常见的骨关节结核,可发生于任何年龄。在20世纪50年代,以儿童多见,但目前,以青壮年发病率最高。脊柱结核多发于胸椎及腰椎。其中,胸椎42%,胸腰段12%,腰椎26%,颈椎12%,腰骶椎3%,枕颈部5%。
一、感染方式
脊柱结核最常见的感染途径是来自原发灶的血行传播,如肺、淋巴结以及胃肠道。结核分枝杆菌在大多数人群中呈潜伏状态,在免疫抑制时激活从而造成感染。椎体中央型结核病原菌的传播来自于Batson静脉丛,而边缘性结核来自于动脉的传播。椎体前缘型结核多由前纵韧带和胸膜下脓肿扩散而来。
二、组织病理学特征
在镜下,脊柱结核的病理由以下3部分组成:
(1)结核病灶中心:
肉眼可见干酪样坏死物质,触之柔软,颜色灰白,显微镜下可见结核结节、朗格汉斯巨细胞、巨噬细胞、嗜酸性颗粒、死骨等。
(2)病灶边缘硬化:
病灶边缘可见增粗、增厚的骨小梁,其间出现大量胶原纤维及排列不规则的编织骨,骨髓腔充满了类骨质和成骨细胞。有的病灶边缘可见致密、杂乱的胶原纤维,其中有较多的软骨细胞,而破骨细胞少见。
(3)病灶边缘非硬化型:
一种病灶中心为干酪样坏死,由纤维组织包裹,另一种为病灶中心无干酪样坏死,边缘骨小梁无连续性,外形和正常骨小梁无差异。病灶边缘包绕纤维细胞,骨小梁处于被吸收的状态,可见较多的破骨细胞。在无干酪样坏死的病例中,病灶中心为大量炎症细胞、破骨细胞和成骨细胞并存。(图2-1~3)
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图2-1 脊柱结核病理特征:结核病灶中心可见结核结节,朗格汉斯细胞,巨噬细胞,嗜酸性颗粒,死骨等
三、病理分期和影像学特点
按照病变部位的不同,脊柱结核分为4类:①边缘性,最为常见,往往两侧相邻椎体骨骺同时受累,早期出现椎间盘炎,而最近研究发现,在此类型中,椎间盘软骨并未受到结核分枝杆菌破坏;②中心型,病变起于椎体中心骨质,随后椎体呈楔形改变;③骨膜下型,常见于胸椎椎体前缘,前纵韧带和骨膜下因脓肿侵蚀而纵向广泛剥离,椎体前缘破坏;④附件型,原发于棘突、横突或椎板上下关节突。
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图2-2 脊柱结核病理特征:病灶边缘硬化,病灶边缘可见增粗、增厚的骨小梁,其间出现大量胶原纤维及排列不规则的编织骨,骨髓腔充满了类骨质和成骨细胞
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图2-3 脊柱结核病理特征:病灶边缘包绕纤维细胞,骨小梁处于被吸收的状态,可见较多的破骨细胞
目前认为,脊柱结核常有不同的病理学表现,包括边缘型脊柱结核,不累及椎间盘的椎体骨质破坏,椎旁及硬膜外冷脓肿,5%~10%可累及后柱附件。
1.边缘型脊柱结核
边缘型脊柱结核是最常见的脊柱结核类型,累及相邻两个椎体的骨骺和终板。
最初表现为椎间盘旁病变。脊柱结核病变累及椎体终板,而对椎间盘无侵蚀。这种特点在早期病变的MRI上表现明显。实际上,大多数脊柱结核从椎间盘旁起源,首先累及椎体终板,最终发展为传统意义的“椎间盘炎”(图2-4)。之所以有类似椎间盘炎的表现,是因为椎间盘存在缺血性水肿,髓核产生病变,但并非感染性破坏,因为结核分枝杆菌并不能产生破坏椎间盘的蛋白水解酶。而后相邻椎体破坏,造成脊柱前中柱结构的破坏和塌陷,进一步造成局部后凸畸形(Pott畸形)(图2-5)。在病灶愈合过程中,发生骨性愈合,则产生长期脊柱畸形,牵拉脊髓,造成迟发性神经症状。对于儿童,如果脊柱三柱均受累,则可能造成椎体脱位。
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图2-4 “椎间盘炎”,实际上是脊柱结核从椎间盘旁起源,首先累及椎体终板
A、B、C分别为MRI检查T 1、压脂、T 2相
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图2-5 脊柱结核进展导致椎体破坏,造成局部后凸畸形(Pott畸形)
A、B、C分别为MRI检查T 2、压脂、强化,清晰显示邻近椎体病变,可强化,椎间隙变窄但无破坏,无强化
腰骶椎结核同胸腰段结核存在明显的不同。腰椎前凸的存在和伸缩式的塌陷,使腰骶椎结核很少产生后凸,而更多表现为躯干的缩短。腰骶椎结核在成人中非常少见,而在10岁以下儿童更容易引发畸形。如果脊柱结核破坏了椎体前方生长板,则可能在患者生长发育过程中产生进一步的脊柱畸形。
X线:表现为相邻椎体上下缘模糊不规则,密度减低。进一步发展时,椎体前部塌陷。晚期可表现为不规则密度增高、硬化,或在椎体上下缘骨质增生。(图2-6)
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图2-6 边缘型脊柱结核进展期的X线表现
A: X线检查,可见椎体破坏从终板下开始; B、C: CT检查可更清楚的显示椎体的骨质破坏
CT:在软组织窗可见椎间盘密度不均,边缘模糊,重建可以显示椎间隙变窄。(图2-7,图2-8)
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图2-7 边缘型脊柱结核的CT表现
A: X线检查,可见L 1、L 2椎体骨质破环,B~D: CT示相邻两椎体骨质破环,由终板进展至椎体,椎间隙变窄,无破坏
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图2-8 边缘型脊柱结核的CT表现
A: CT轴位可显示椎体破坏,周围脓肿; B:边缘型脊柱结核进展,椎体变扁,后凸形成
MRI:椎间盘受累和椎间隙变窄是脊柱结核非常重要的特征。早期呈现T 1低信号,T 2高信号;后期髓核破坏,T 2高信号消失,椎间隙变窄,呈现T 1、T 2均低信号。值得注意的是,椎间盘本身并不是脊柱结核的发病部位,但是椎间盘的营养由相邻椎体提供,当脊柱结核进展,椎间盘两侧终板均被破坏,椎间盘失去营养供应,造成髓核破坏,此时表现为“椎间盘炎”。Desai报道椎间盘可在椎体破坏并形成脓肿5个月内维持正常。(图2-9)
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图2-9 边缘型脊柱结核的MRI表现
A、B: T 1相示椎体破坏; C、D: T 2相示T 11椎体破坏及高信号,椎管内可见脓肿;E~H:可见相邻椎体强化,椎管内及椎体两侧脓肿壁强化,椎间隙变窄无强化
2.椎体中央型病变
椎体中央型结核,指仅累及一个椎体中央部分,不累及邻近椎间盘(图2-10)。疾病进一步发展造成椎体破坏和塌陷,形成Gibbus畸形。椎体塌陷往往最终形成椎体扁平。
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图2-10 椎体中央型结核表现为椎体中心骨质破坏,出现透亮区,椎体呈向心性塌陷,变扁
A:X线检查;B、C:CT检查
椎体扁平是中央型脊柱结核椎体塌陷时的典型表现。其在椎体中央型结核进展中,造成椎体高度丢失,并进一步完全破坏和塌陷。这种病变最终造成脊柱中度至重度畸形,并且产生不稳定。
X线:表现为椎体中心骨质破坏,出现透亮区,椎体呈向心性塌陷,变扁。早期邻近椎体椎间盘不受累,椎间隙正常。(图2-10)
CT:骨质破坏可以分为四型:骨碎片型、溶骨型、骨膜下骨破坏、局限性骨破坏。其中,碎片型最常见,而部分也可见到椎体附件破坏,可独立存在或同椎体破坏相延续。尽管如此分型,CT对脊柱结核早期诊断依然难与脊柱肿瘤鉴别,而有赖于MRI。CT扫描对死骨形成有特殊的诊断价值。表现为椎体中心或四周断裂的密度增高影。
MRI:对早期椎体破坏诊断敏感性高。在病变早期,脊柱结核常导致椎体内骨髓水肿,呈现T 1低信号,T 2因骨小梁间隔而呈现均匀点状高信号,在压脂相为高信号。在形成椎体内干酪样脓肿时,呈现T 1低信号,T 2高信号,形态不规则,边界清晰。当病变进一步进展,形成死骨时,表现为T 1、T 2均为低信号。病变累及终板时,表现为椎体下方或上方低信号带中断。(图2-11~13)
3.椎旁及硬膜外脓肿
冷脓肿是由于结核病变的扩增和流注而产生,可能距离脊柱结核病灶较远。在各个部位,冷脓肿的产生和窦道形成也各有特点。
颈椎结核:颈椎结核多进展迅速,可形成咽后壁脓肿,其流注方向为:向前破溃经口腔排出脓液及坏死组织,向后进入椎管形成压迫,向侧方进入肌间隙,向下流注至锁骨上凹或后纵隔。(图2-14、图2-15)
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图2-11 椎体中央型结核早期椎体破坏
A: MRI T 2相; B:压脂相; C: T 1相
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图2-12 椎体中央型结核常导致椎体内骨髓水肿,呈现T 1低信号(B),T 2因骨小梁间隔而呈现均匀点状高信号(C),在压脂相为高信号(A)
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图2-13 脊柱结核的MRI表现
胸椎结核:易产生广泛的椎旁脓肿,占87.5%~98.5%。中段胸椎可沿肋间隙流注或向体表突出,也可能穿破入肺,向后则进入椎管,形成硬膜外脓肿。下胸椎多在腰上三角区和腰下三角区突出体表,也可沿腰大肌流注至髂窝,甚至下降到大腿部。
胸腰段结核:多为腰大肌脓肿,上方小,下方大。多为单侧,当椎体破坏严重时,可产生双侧腰大肌脓肿。脓肿向后破溃则进入椎管形成硬膜外脓肿。
腰椎结核:其流注方向为:沿腰大肌纤维及血管神经间隙下行,形成腰大肌脓肿;沿腰大肌下行,在髂窝腰大肌扩张部形成髂窝脓肿;腹壁脓肿;沿髂腰肌下行至小转子,绕过股骨上端后方,形成大腿外侧脓肿;经股鞘沿股深动脉行走,形成大腿内侧脓肿;经梨状肌孔沿坐骨神经走行形成臀部脓肿;穿破髂腰肌滑囊,继发髋关节结核(图2-16)。
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图2-14 颈椎椎旁脓肿MRI显示
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图2-15 椎管内脓肿
A、B分别为X线及CT检查; C、D: MRI可清晰显示椎管内脓肿
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图2-16 腰大肌脓肿(箭头所指)
冷脓肿的X线表现因发病部位和流注方向不同而有所差异。在颈椎表现为椎前间隙增宽,胸椎多为椎旁脓肿阴影,腰椎可在正位片看到腰大肌脓肿,脓肿影内可有密度增高的钙化影。但X线诊断椎旁脓肿的符合率较低,仅60%左右。