神经根沉降征在腰椎管狭窄症中的研究进展

Abstract

目的

总结近年神经根沉降征在腰椎管狭窄症中的研究进展。

方法

查阅近年来国内外相关文献，对神经根沉降征的定义、分型及发生机制，及其在腰椎管狭窄症诊疗中的意义进行归纳总结。

结果

神经根沉降征是近年来提出的一种腰椎 MRI 图像中的现象，其发生机制主要为硬膜囊外压力增高。目前对该征象有两种分型方法，研究常用分型方法为二分法，即分为阳性和阴性。鉴别诊断重度腰椎管狭窄症患者和轻度的非特异性下腰痛患者时，神经根沉降征具有较高的敏感性和特异性。研究表明神经根沉降征与手术节段有一定相关性，与手术疗效的相关性存在较大争议。另外，神经根沉降征可用于术后疗效评价，腰椎管狭窄症患者手术后相应节段神经根沉降征由阳性转为阴性，如新出现阳性神经根沉降征则提示出现新的狭窄。

结论

神经根沉降征临床可以用作腰椎管狭窄症的辅助诊断指标，对治疗方案的选择具有一定指导意义，并能用于腰椎管狭窄症术后疗效的评价。

腰椎管狭窄症由 Verbiest^[1] 首次提出，是脊柱手术中常见病因之一 ^[2-3]。它是一种因腰椎中央管、侧隐窝或椎间孔狭窄引起的腰骶神经受压疾病^[4]，主要临床表现为下腰痛、双下肢放射痛、间歇性跛行及受累神经支配区域的感觉和肌力的减退^[5]。随着人口老龄化加剧，该病发病率逐年增长^[6]。腰椎管狭窄症可通过临床表现以及影像学检查确诊^[7]，但是目前缺乏公认的诊断“金标准”^[8]，治疗方面也没有形成统一的手术指征和治疗方案^[9]。2010 年，Barz 等^[10]首次提出了“神经根沉降征”的概念，并用于辅助诊断腰椎管狭窄症，因该征象简单、直观，国内外学者对其进行了大量基础和临床研究，旨在明确该征象在腰椎管狭窄症诊疗中的意义。现对神经根沉降征在腰椎管狭窄症中的研究进展作一综述，以期为临床应用提供参考。

1. 神经根沉降征定义与分型

1.1. 神经根沉降征定义与二分法分型

脊神经在腰椎管位置，也称为马尾神经，位于充满脑脊液的硬膜囊中。Barz 等^[10]在取仰卧位行 MRI 扫描时，发现正常椎管内的马尾神经会因为重力作用沉降在硬膜囊背侧，称之为“神经根沉降征”。他们根据马尾神经是否沉降于硬膜囊背侧，提出了二分法分型标准。正常椎管的 MRI 横断面图像显示，除离开硬膜囊的 2 条神经根，其余马尾神经会因为重力作用沉降在硬膜囊背侧，定义为“神经根沉降征”阴性（图 1a）。严重腰椎管狭窄症患者中，部分患者椎管 MRI 横断面图像显示，除离开硬膜囊的 2 条神经根，其余马尾神经不完全沉降在硬膜囊背侧，部分马尾神经反而悬浮、分散在硬膜囊腹侧，定义为“神经根沉降征”阳性（图 1b）。需要注意的是，二分法要求在狭窄段近侧或者远侧椎体水平评估神经根沉降征，而非在狭窄段椎间盘水平评估，主要是因为狭窄段的马尾神经往往被压缩成束状，无法准确判断神经根沉降征。

图 1.

The schematic diagram of positive-negative classification for nerve root sedimentation sign

神经根沉降征二分法示意图

a. 阴性；b. 阳性

a. Negative; b. Positive

1.2. 神经根沉降征四分法分型

Schizas 等^[11]根据椎管最狭窄层面的 MRI 横断面图像，将马尾神经束的形态分为七型。陈佳等^[12]综合 Barz 等^[10]的二分法和 Schizas 等^[11]的马尾形态学分型方法，提出了四分法。首先，根据马尾神经束所占面积是否超过硬膜囊面积的 1/2，将神经根沉降征分为阴性及阳性。其中，阴性，马尾神经束主要分布于硬膜囊背侧，部分神经束可以分布于腹侧，但神经束分布面积小于硬膜囊面积的 1/2；阳性，除了离开硬膜囊的神经根，马尾神经束超过硬膜囊中线分布于腹侧，且所占面积超过硬膜囊面积的 1/2。阳性进一步分为 3 个亚型：a 型，马尾神经束所占面积大于硬膜囊面积的 1/2；b 型，马尾神经束所占面积几乎与硬膜囊面积相等，但仍可见神经的束状结构；c 型，硬膜囊内为均一的灰色信号，无法分辨脑脊液和神经束。见图 2。

图 2.

The schematic diagram of quartering classification for nerve root sedimentation sign

神经根沉降征四分法示意图

a. 阴性；b. a 型；c. b 型；d. c 型

a. Negative; b. Type a; c. Type b; d. Type c

与二分法和马尾形态学分型方法比较，四分法可以更准确地反映 MRI 腰椎管狭窄程度，并在一定程度上反映临床症状严重程度。但是近年国内外研究中主要采用二分法，无基于四分法的研究报道，分析原因可能有以下三方面：① 四分法分型方法较为复杂，对于马尾神经束的面积判断难度较大，不利于研究。而二分法分型方法较为简单，阳性与阴性的判断难度较小，便于研究。② 四分法分析结果受所取横断面位置和图像清晰度的影响，容错率低。③ 四分法仅适用于中央型腰椎管狭窄症患者，对椎间孔狭窄程度难以分辨。

2. 神经根沉降征的阳性率

因为研究对象及研究方法差异，不同研究报道的神经根沉降征阳性率也不一致。Laudato 等^[13]报道手术治疗的重度腰椎管狭窄症患者中，神经根沉降征阳性率为 67%；临床症状较轻、保守治疗的腰椎管狭窄症患者中，阳性率为 35%；非特异性下腰痛患者中，阳性率仅为 8%。Piechota 等^[14]根据最小矢状径（anteroposterior，AP），将临床上疑似腰椎管狭窄症的 101 例患者分成 3 组：重度组（AP≤10 mm）、中度组（10 mm<AP≤12 mm）和非狭窄组（AP>12 mm），重度组神经根沉降征阳性率为 81%，中度组为 14%，非狭窄组均为阴性。Macedo 等^[15]观察了 115 例腰椎疾病患者的 MRI 图像，显示腰椎间盘突出症、侧方型腰椎管狭窄症及中央型或者混合型腰椎管狭窄症患者中，神经根沉降征阳性率分别为 2%、23%、54%；当规定中央型或者混合型腰椎管狭窄症患者的 MRI 图像上，最小椎管横截面积（cross-sectional area，CSA）<80 mm²、步行距离<200 m 时，神经根沉降征阳性率从 54%提高到 82%。有学者通过对 32 例腰椎管狭窄症患者临床资料进行研究，发现步行负荷试验阳性患者的神经根沉降征阳性率较高^[16]。柳扬等^[17]对 98 例腰椎管狭窄症患者临床资料分析发现，CSA 越小、步行负荷试验距离越小，神经根沉降征阳性率也越高。

神经根沉降征阳性率的影响因素较多，例如 CSA、腰椎管狭窄症的诊断标准、腰椎管狭窄症临床类型、手术减压节段、评估者和评价方法等^[18]。近年来相关研究指出以下因素也会影响神经根沉降征阳性率：① 是否需要接受手术治疗，需要接受手术治疗患者其阳性率高于不需要接受手术患者^[13]。② MRI 形态学分级越高，患者阳性率越高^{[13, 19]}。③ AP 越小，阳性率越高^{[14, 19-21]}。④ 有间歇性跛行患者阳性率高于无跛行患者^{[14, 16]}。⑤ 步行负荷试验距离越小，阳性率越高^{[17, 22]}。

3. 神经根沉降征发生机制

Barz 等^[23]通过应用颅内压力传感器测量中央型腰椎管狭窄症患者手术减压前狭窄段硬膜外压力，发现神经根沉降征阳性患者狭窄段硬膜外压力较阴性者显著升高，而在非狭窄段硬膜外压力正常。据此，他们认为神经根沉降征阳性可能是由硬膜外压力增高所引起。这是最早关于神经根沉降征发生机制的研究，但该研究仅观察了 10 例患者，因此上述结论的科学性有待进一步验证。Barz 等^[24]进行了前瞻性研究，发现减压手术后相应节段的神经根沉降征也会发生逆转，该结论间接支持了之前的研究结论^[23]。张楠等^[21]的回顾性研究发现，与阴性患者相比，神经根沉降征阳性患者最大硬膜囊面积差较大，即狭窄节段的硬膜囊受压变化程度较大。而最大硬膜囊横截面积差可以间接反映硬膜囊外压力差，因此该结论也间接支持 Barz 等^[23]的研究结论。

除了 Barz 等的结论外，关于神经根沉降征的发生机制还有其他观点。例如在退变性腰椎滑脱症的缓慢进程中，神经根受压缺血导致损伤，神经损伤修复过程中逐渐出现炎性反应，引起神经根粘连，从而影响了神经根的沉降^[25]。有学者认为，在腰椎间盘突出症患者中，神经根沉降征阳性可能是突出的髓核组织压迫硬膜囊并释放一些炎性因子，使得马尾神经发生了不同程度变性所致^[26]。另外，腰椎生理性前凸消失或后凸畸形牵拉硬膜囊后移，单纯中央型腰椎间盘脱出、导致硬膜囊受到来自前方压迫的中央型腰椎管狭窄症，侧隐窝狭窄导致的腰椎管狭窄症，都可出现神经根沉降征阳性^[21]。

4. 神经根沉降征诊断腰椎管狭窄症的敏感性及特异性研究

Barz 等^[10]研究发现，神经根沉降征在鉴别诊断严重腰椎管狭窄症患者（跛行距离<200 m、CSA<80 mm²）和轻微非特异性下腰痛患者（步行距离>1 000 m、CSA>120 mm²）时，具有高敏感性与特异性。为了验证 Barz 等^[10]的结论，Yusof 等^[27]观察了 82 例患者 MRI 资料，其中 43 例诊断为腰椎管狭窄症且接受手术治疗（A 组），39 例仅有非特异性下腰痛（B 组）。A 组患者均为神经根沉降征阳性，B 组仅有 7 例为阳性。Yusof 等^[27]认为神经根沉降征诊断重度腰椎管狭窄症敏感性达 100%，特异性达 82%。

Tomkins-Lane 等^[28]研究显示，在腰痛、血管性跛行、无症状参与者及腰椎管狭窄症患者中，神经根沉降征阳性率分别为 41%、75%、19% 和 60%；当腰椎管狭窄症患者 MRI 图像上最小 CSA<80 mm²时，神经根沉降征阳性率从 60% 提高至 96%。Tomkins-Lane 等认为，神经根沉降征能鉴别诊断腰椎管狭窄症患者和无症状参与者（P=0.004），但不能区分腰椎管狭窄症患者和腰痛、血管性跛行患者。神经根沉降征在重度腰椎管狭窄症患者中具有很高的敏感度，但在腰椎管狭窄症患者和腰痛、血管性跛行患者的鉴别诊断中未显示较高的特异性。

为了定量验证 Tomkins-Lane 等^[28]的结论，Zhang 等^[29]根据 CSA 大小对 105 例腰椎管狭窄症患者和 215 例非特异性下腰痛患者进行分组（CSA<80 mm²为重度，80～100 mm²为中度，100～120 mm²为轻度，>120 mm²为正常），分别计算敏感性与特异性。结果显示，神经根沉降征无法鉴别诊断有症状的腰椎管狭窄症和非特异性下腰痛，但是对于鉴别诊断 CSA 较小的腰椎管狭窄症患者和 CSA 较大的非特异性下腰痛患者具有较高的敏感性与特异性。

以上研究因纳入标准、样本量、分组方法存在差异，得出的结论不尽相同。总而言之，神经根沉降征在鉴别诊断重度腰椎管狭窄症患者和轻度非特异性下腰痛患者时，具有良好的敏感性和特异性。但是其无法区分临床表现相似的腰椎管狭窄症患者和血管性跛行患者，也无法区分 MRI 上形态学表现（最小 CSA 大小）无明显差异的腰椎管狭窄症患者和非特异性下腰痛患者。因此，单纯以神经根沉降征来诊断腰椎管狭窄症存在较大的假阳性与假阴性，结合神经根沉降征和典型临床表现（间歇性跛行、牵涉痛、放射痛、肌力减退等）及其他影像学表现（最小 CSA、最小 AP 等）共同诊断腰椎管狭窄症的意义较大。

5. 神经根沉降征与手术节段的相关性研究

Fazal 等^[19]回顾性研究了 71 例手术减压的腰椎管狭窄症患者术前 MRI 图像，对 134 个减压节段神经根沉降征进行分型。结果显示，120 个手术节段（89.5%）神经根沉降征阳性，其余 14 个手术节段（10.5%）为阴性。他们认为，阳性神经根沉降征常出现在需要手术减压的腰椎管狭窄症患者中，但是不需要手术减压节段中的阳性率也较高，71 例患者中共 40 例出现该现象。因此，神经根沉降征阳性并不表示相应节段需要接受手术，相比而言，神经根沉降征阴性的外科指导意义更大，在拟减压节段的神经根沉降征为阴性时，宜进一步联合步行负荷试验或测量 CSA 等方法明确手术必要性。

为了进一步探索神经根沉降征和手术节段的相关性，Laudato 等^[13]进行了一项前瞻性研究。研究共纳入 110 例有症状的腰椎管狭窄症患者，其中 73 例接受手术（有间歇性跛行、疼痛或感觉症状），37 例未接受手术（仅有间歇性跛行）。通过观察术前 MRI 图像发现，手术组神经根沉降征阳性率为 67%，保守组为 35%；手术组 Schizas 形态学分级为 C、D 级者达 91%，保守组为 35%。该研究结果提示神经根沉降征无法预测所在节段是否需要接受手术，相比于形态学分级，其临床指导意义有限。

综上述，神经根沉降征和手术节段具有一定相关性，但无法单独预测是否需要接受手术，结合临床症状、体格检查、步行负荷试验及其他影像学指标等预测效果更好。

6. 神经根沉降征与手术疗效的相关性

目前，神经根沉降征与手术疗效的相关性还存在较大争议。Moses 等^[30]回顾性分析了 115 例腰椎管狭窄症患者的 MRI 图像，在控制其他变量影响的情况下，神经根沉降征阳性的患者术后 Oswestry 功能障碍指数（ODI）的改善幅度为 16，而神经根沉降征阴性的患者 ODI 改善幅度为 7，两者有统计学意义（P=0.02）。他们认为，为了提高 ODI，相对于神经根沉降征阴性的患者，神经根沉降征阳性患者选择手术治疗可能更有意义。吕永威等^[31]对 106 例手术治疗腰椎管狭窄症患者进行回顾性分析，发现腰椎管狭窄症伴神经根沉降征阳性患者术后疗效更好，这与 Moses 等^[30]的结论相似。

但也有学者持相反意见，Barz 等^[32]对手术治疗和保守治疗的患者进行了 2 年随访，比较两组神经根沉降征阳性和阴性患者的 ODI。结果显示，手术治疗患者中，术后 2 年阳性组和阴性组的 ODI 分别提高了 29% 和 28.4%，差异无统计学意义。保守治疗患者中，术后 2 年阳性组和阴性组的 ODI 分别提高了 0.6% 和 17.7%，差异有统计学意义。他们认为神经根沉降征阳性不能预测腰椎管狭窄症患者减压手术疗效，这一结果和 Moses 等^[30]的结果相悖；而对于采取保守治疗的腰椎管狭窄症患者，神经根沉降征阳性提示保守治疗效果有限，手术治疗可能效果更佳。许鹏等^[33]的回顾性研究证实了 Barz 等^[32]的结论，神经根沉降征阳性广泛存在于腰椎管狭窄症患者中，阳性与阴性患者的术后疗效无明显差异，神经根沉降征阳性不能作为手术效果的预判指标。

7. 神经根沉降征在术后随访中的意义

Barz 等^[24]进行了一项前瞻性研究，共纳入 30 例神经根沉降征阳性的腰椎管狭窄症患者，均行减压手术（伴或不伴融合）治疗，并于术后 3 个月观察神经根沉降征的变化。结果显示，27 例患者神经根沉降征转为阴性。他们认为，神经根沉降征阳性的腰椎管狭窄症患者减压术后相应节段的神经根沉降征会发生逆转，在已经接受充分减压手术患者中，新出现的神经根沉降征可能意味着该患者出现了新的狭窄。

Dawood 等^[34]在 70 例疑似腰椎管狭窄症患者中选取了 MRI 满足神经根沉降征阳性以及 CSA<80 mm² 2 个条件的 48 例患者（敏感性 68.6%），并对其中 25 例实施减压手术。术后 1 年再次观察 25 例患者 MRI 图像，发现其中 22 例（88%）神经根沉降征转为阴性，并且 CSA>80 mm²。Dawood 等认为，以神经根沉降征阳性诊断腰椎管狭窄症具有高度的敏感度和特异度，神经根沉降征可用于减压术后疗效的评价。这和 Melloh 等^[35]的回顾性研究结果一致，神经根沉降征阳性的患者在良好的减压手术后大部分能转为阴性，且这种转变是持续性的。

另一项前瞻性研究^[36]随访了 37 例接受减压手术的腰椎管狭窄症患者，35 例术前神经根沉降征阳性、2 例阴性，术后复查 MRI 提示 37 例神经根沉降征均为阴性。作者认为，术前神经根沉降征阳性的腰椎管狭窄节段经手术治疗后，神经根沉降征转为阴性且患者症状明显好转。

以上研究表明，阳性神经根沉降征在减压术后发生了逆转，这种逆转可以是短期内发生的^[24]，亦可以是持续性的^[34-35]。神经根沉降征在术后随访及疗效评价方面具有较大的临床参考意义。神经根沉降征阳性的患者，术后若为阴性，提示手术效果良好；若仍为阳性，可能是减压不完全、手术并发症或者出现了新的狭窄。

8. 问题与展望

目前，关于神经根沉降征的研究仍存在的问题：① 神经根沉降征的发生机制尚未明确，目前公认的理论为硬膜外压力增长。为进一步证实这一机制，需要更多直接测量硬膜外压力的大样本前瞻性研究。未来也可关注于脑脊液的流速和神经根的数量等因素，探讨它们在神经根沉降征发生机制中的作用。另外，腰椎滑脱症和腰椎间盘突出症中神经根沉降征发生的机制，和腰椎管狭窄引起的神经根沉降征发生机制是否相同，是否具有相同的临床意义，还需要进一步探讨。② 目前研究主要以中央型腰椎管狭窄症为主，对其他类型的腰椎管狭窄症研究较少。③ 神经根沉降征对于手术疗效的预测能力尚无定论。目前研究表明神经根沉降征可用于术后随访，但是需定期复查腰椎 MRI，临床应用成本大。④ 目前国内外研究采取的研究方法及评价标准不统一，研究结果也存在较大差异，需逐渐形成关于研究方法和评价标准的统一意见。⑤ 大部分研究的样本量不足，且存在选择偏倚、信息偏倚、混杂偏倚等，研究的科学性有待验证。

近年，关于神经根沉降征研究不断深入，神经根沉降征及其在腰椎管狭窄症中的诊疗意义不断取得新的进展。神经根沉降征有望作为一个辅助指标，用于腰椎管狭窄症的诊断与鉴别诊断，指导治疗方案的选择，预测手术疗效，并且用于术后随访。为了明确神经根沉降征在腰椎管狭窄症诊疗方面的科学依据，仍需进一步探讨该现象的具体机制、相关调控因素及特性。因此，未来需要开展更多前瞻性、大样本的随机对照试验临床研究。

作者贡献：黄志豪负责文献查阅及文章撰写，谢志阳负责课题设计，吴小涛负责修改校正。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。

Funding Statement

国家自然科学基金资助项目（81572170、81572190、81871810）；东南大学高校基本科研业务费资助项目（2242019K40243）

National Natural Science Foundation of China (81572170, 81572190, 81871810); Fundamental Research Funds for the Southeast Universities (2242019K40243)