随着人口老龄化的发展，腰椎退变性疾病日益多见，主要包括椎间盘、骨质、小关节突、周围韧带以及软组织等的退变，其中引起腰痛的主要原因是腰椎椎间盘的退变。腰椎椎间盘退变的原因十分复杂，主要为遗传易感性、衰老、机械负荷及营养供应障碍因素的共同作用^[1]。早期评价腰椎椎间盘退变状况对进一步明确退变机制、选择合适的治疗方案以及评价治疗效果有重要作用，近年来有关腰椎椎间盘退变的各种评价方法的改良和应用越来越受重视。目前临床上研究较多的评价腰椎椎间盘退变的方法包括影像学检查（CT、MRI、椎间盘造影）及实验室评价（病理学、免疫组织化学技术、基因表达分析）等，本文就此予以综述。

临床常用的影像学检查主要包括X线、CT和MRI，其中X线作为检查椎间盘退变的影像学手段已经得到公认，椎间盘退变在X线片上最早的征象是椎间盘高度降低，但因X线片主要观察对象为骨性结构，对椎间盘、韧带及周围软组织的观察仍有不足，因此CT及MRI检查成为近年来研究椎间盘退变的影像学变化的热点。

CT检查对密度及空间有较好的分辨率，可以通过提供较清晰的横断面图像显示腰椎椎间盘的形态、小关节间隙的宽度及椎管等情况，目前常用来评价腰椎椎间盘的退变情况。van Rijn等^[2]通过对CT在诊断腰椎椎间盘退变中的作用进行Meta分析，发现其具有较高的灵敏度和特异度。虽然CT检查腰椎椎间盘是否突出以及有无软骨病变的能力不如MRI，但在观察有无关节突增生、是否有椎间盘积气及纤维环髓核是否钙化等方面却优于MRI，可以对退变的椎间关节进行更加全面的观察^[3]，从而反映腰椎退行性病变的多种影像学变化，对更准确地诊断腰椎退行性病变提供帮助。随着多层螺旋CT（multislice spiral CT，MSCT）技术的发展，多平面重建（multi plane reconstructions，MPR）、容积再现技术（volume rendering technique，VRT）及曲面重建（curved planar reconstruction，CPR）等多种方法通过计算机图像处理软件建立三维立体图像，可以更清楚地观察腰椎椎间盘及其周围组织的形态，为腰椎椎间盘退变的诊断提供影像学依据。

近年来CT脊髓造影（computed tomography myelography，CTM）及CT引导下椎间盘造影（computed tomography discogram，CTD）技术引起了众多学者的关注，可以在CT状态下观察造影剂在椎管或椎间盘内的形态变化，为诊断椎间盘退变提供了准确的依据。尽管MRI对于脊柱疾病的诊断要优于CT，但经CTM检查后进行矢状位重建的图像也可以显示椎管或脊髓受压的情况，因此对于一些体内有异物或不能长时间配合的患者可以进行CTM检查，对于椎管内病变的诊断具有重要作用。由于仅可通过间接观察椎管内的情况来判断椎间盘是否有退变，且具有创伤性，CTM用来作为评价椎间盘是否退变的方法受到了限制。而CTD用来诊断腰椎椎间盘退变则具有独特的意义，它是唯一直接把患者的症状与腰椎椎间盘的形态联系起来的诊断技术，通过将造影剂注入椎间盘内来再现患者的疼痛症状，以此判断退变的节段，提高了诊断的准确性^[4]，其中达拉斯CT椎间盘造影评价系统（dallas discogram description，DDD）被认为是目前比较权威的CTD影像学评价方法^[5]。

MRI检查具有可以进行矢状面、冠状面和横断面等多种断面成像以及能够区分不同组织结构形态等优点，同时因为对椎间盘的含水量比较敏感，可以根据椎间盘信号的改变判断椎间盘的退变程度^[6]。Wassenaar等^[7]通过Meta分析了解MRI在诊断腰椎椎间盘退变的诊断中的作用，发现其对于腰椎椎间盘退变的诊断具有较高的灵敏度和特异度。

椎间盘退变早期的变化主要是椎间盘内蛋白多糖减少以及水结合能力降低，近年来T1弛豫时间（T1ρ）以及T2弛豫时间（T2ρ）作为衡量组织水合作用的检查方法也备受关注。Zobel等^[8]通过对腰椎椎间盘标本进行T1ρ测定，发现其与蛋白多糖含量具有明显的相关性，可用来评价腰椎椎间盘的早期退变。Moon等^[9]研究认为23Na-MRI检测髓核[23Na]密度对于椎间盘早期退变的诊断比T2ρ更有敏感性。20世纪90年代提出了高信号区（high intensity zone，HIZ）的概念，即MRI矢状位T2WI像上纤维环后面出现的高信号影，自提出以来，其是否可用来诊断腰椎椎间盘的退变一直存在争议^[10]。Marshman等^[11]认为HIZ是纤维环破裂后的炎性反应，对于诊断腰椎椎间盘的退变有较高的阳性预测值（90%），可以用来评价腰椎椎间盘的退变。

此外，磁共振功能成像，包括磁共振弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）、磁共振弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）、磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）等已经运用到椎间盘退变的研究中。其中DWI是能在活体测量水分子扩散的无创性技术手段，通过检测组织内水分子的运动状态来反映组织的结构特点，有利于椎间盘退变的早期诊断及评价^[12]。有学者通过对正常腰椎椎间盘和退变腰椎椎间盘的表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值的研究认为，ADC值可能是评价腰椎椎间盘退变的重要手段。DTI作为在DWI基础上发展出来的一种弥散加权成像方法，不仅可以反映出弥散张量的各向同性，而且可以通过测量弥散各向异性（anistropic diffusion）得出各向异性分数（fractional anisotropy，FA）和相对各向异性（relative anisotropy，RA）。Benavides等^[13]对猪的椎间盘进行DTI成像研究并计算FA及平均扩散率，证实DTI能无创性的显示椎间盘细微结构与形态之间的关系，认为椎间盘DTI可以有效、可靠地提示椎间盘的早期退变。MRS作为无创性分析成像的方法之一，是近年来医学影像学新发展的检查手段，Zuo等^[14]在3.0T磁共振扫描仪上对牛及人的退变椎间盘使用单体素点分辨自旋回波波谱（point-resolved echo spin spectroscopy，PRESS）成像并进行水抑制（water-suppressed）成像，证实MRS可以无创伤性的定量描述退变椎间盘的代谢变化。

在临床工作中经常遇到常规影像学检查并无椎间盘退变表现的腰腿痛患者，此时椎间盘造影术是诊断腰椎椎间盘退变的必要选择^[15]。近年来椎间盘造影术在诊断腰椎椎间盘退变中的作用得到越来越多的临床研究证实，对于存在≥2个节段的腰椎椎间盘退变而无法确定引起疼痛的节段时，传统的影像学检查具有其局限性，而椎间盘造影可以通过引发患者的疼痛来确定责任节段。作为评价腰椎椎间盘退变的方法之一，因为其可以直接把患者的症状与腰椎椎间盘的形态联系起来而具有独特意义。

椎间盘造影术自发展以来就因为具有假阳性、假阴性以及创伤性的风险而颇具争议^[16]。因为不能确保在相同条件下进行注射并获得正确的诠释，从而导致了椎间盘造影术的假阴性；或者即使在相同条件下，因为观察者之间存在的差异、检查者的经验和技巧不同^[17]而造成假阴性。尽管如此，William等^[18]通过在慢性腰痛患者中对HIZ与椎间盘造影进行对照研究，认为HIZ仅可作为提示或筛选椎间盘源性腰痛的影像学指标，确诊仍需椎间盘造影。Laxmaiah等^[19]对椎间盘诊断慢性腰痛的准确性和作用进行调查分析也认为椎间盘造影术可以有效地评价慢性腰痛。

为了提高椎间盘造影诊断的准确性，更好地指导治疗，椎间盘造影术不断地被改进，从而出现了一些改良的椎间盘造影术。椎间盘造影相关诱发痛是通过注入造影剂诱发患者的腰痛，主要分为与术前腰痛相同和与术前腰痛不相同2种类型，关于其发生机制主要包括直接机械刺激、间接机械刺激及化学刺激等几种假说。麻醉性椎间盘造影术的出现为椎间盘源性腰痛的诊断带来了新的突破，通过向椎间盘内注入麻醉药物缓解患者的腰痛来明确诊断。尽管麻醉性椎间盘造影有好的结果，但是麻醉药的注入也有相应的副作用，Lee等^[20]通过对椎间盘内麻醉药物的注入进行分析研究，认为麻醉药的注入对椎间盘以及软骨有毒性作用，严重时可以导致髓核细胞或纤维环细胞的坏死。无论如何，作为一种新颖的椎间盘造影术，随着技术的不断完善和改良，麻醉性椎间盘造影术可能会成为一种有效诊断椎间盘源性腰痛的手段，其临床应用的价值还有待进一步的观察。自动化控制压力的椎间盘造影装置^[15]的设计可以在准确控制注射造影剂速度的同时显示压力值，从而降低缺乏经验的造影者的潜在误差，更准确地确定责任椎间盘。

目前椎间盘造影术存在的问题为是否随着时间的推移而对穿刺后的椎间盘造成损害、诱发急性椎间盘退变等。有学者认为这种技术导致椎间盘继发性退行性改变的可能微乎其微^{[21, 22]}。虽然目前还没有确定的临床证据表明椎间盘造影可能导致椎间盘继发退变，但是应用前应慎重考虑。尽管椎间盘造影术存在缺陷，但当其他检查方法无效时，其仍是一个有效的检查方法和诊断标准。

常规的病理染色能够显示腰椎椎间盘各层组织结构，是研究腰椎椎间盘组织形态的重要技术。近年来腰椎椎间盘病理研究的热点主要是髓核细胞细胞簇的形成，虽然其形成的确切机制目前仍存在争议，但多数学者研究认为细胞簇主要由衰老、增殖及凋亡的细胞组成，是腰椎椎间盘退变早期的主要病理改变^[23]。虽然细胞簇的形成可以早期评价腰椎椎间盘的退变，但仍主要是围绕髓核细胞的变化来研究，而腰椎椎间盘的退变不仅表现在髓核细胞的改变，还包括细胞外基质（extracellular matrix，ECM）成分的变化^[24]。因此常规的病理学染色具有局限性，需要通过进一步研究ECM成分变化的方法来评价腰椎椎间盘的退变。

免疫组织化学技术是分子生物学研究的常规技术，可以定性、定量地分析腰椎椎间盘内各种生化物质的改变。近年来，随着对腰椎椎间盘退变机制研究的深入，通过测定和分析腰椎椎间盘内各种生化物质，如转化生长因子（transforming growth factor，TGF）、金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）以及胶原蛋白等，成为研究腰椎椎间盘退变的热点方法。

正常的腰椎椎间盘中大部分生化物质是胶原蛋白，其中较常见的是Ⅰ、Ⅱ型胶原蛋白。Le-maitre等^[25]研究认为，髓核及纤维环中Ⅰ型胶原蛋白的表达在腰椎椎间盘发生退变后明显增加；Ⅱ型胶原蛋白表达在腰椎椎间盘轻度退变时也增加，但当腰椎椎间盘严重退变后其表达则减少。近年来关于生长因子的一些研究认为，其在椎间盘的退变过程中也有重要作用，其中受到关注较多的是TGF-β，作为细胞生长和分化的调节因子，TGF-β具有可以诱导和增强某些细胞的促凋亡反应以及抗凋亡的双重作用。TGF-β1作为TGF-β的3种生物学亚型之一，是目前研究最多也是最清楚的一种调节椎间盘ECM中蛋白多糖以及胶原蛋白等代谢的重要物质，可以刺激和促进胶原蛋白的合成以及椎间盘细胞的增殖与分化^{[26, 27, 28]}。在腰椎椎间盘退变早期，ECM以及髓核细胞受损，应激性的TGF-β1表达量增加，对腰椎椎间盘起到一定的修复作用。虽然Singh等^[29]研究认为TGF-β1和TGF-β3都能够促进腰椎椎间盘内Ⅱ型胶原蛋白的合成，从而延缓腰椎椎间盘退变，而且发现TGF-β1比TGF-β3具有更强的作用，但是他们的研究同时发现TGF-β1在退变晚期能够促使Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白的大量合成，进而促进腰椎椎间盘退变。

以往认为椎间盘退变主要是由力学因素等刺激引起的形态学改变，但最近研究表明生物化学因素等的刺激在椎间盘退变过程中也具有相当重要的作用，主要体现在细胞内和ECM成分的变化^[24]。ECM的合成和分解代谢在正常椎间盘组织中存在动态平衡，许多引起ECM降解的变化导致了椎间盘的退变，MMPs以及其调节因子在影响这二者平衡中具有极为重要的作用，是近年来的研究重点。最新的研究发现人体内MMPs共含有28种^[30]，主要分为4种类型：胶原酶、明胶酶、基质溶解酶和模型基质金属蛋白酶。Rutges等^[31]通过研究证明了腰椎椎间盘中MMP-1和MMP-3的存在。在诱发兔椎间盘退变的模型中，Guehring等^[32]发现MMP-2和MMP-3的表达水平升高。Melrose等^[33]对椎间盘组织中MMP-13的表达进行免疫组织化学分析发现，其与椎间盘退变的发生、发展有一定关系，可能影响腰椎椎间盘的退变。Ponnappan等^[34]对大鼠实施安乐死后在无菌条件下取出椎间盘并模拟椎间盘退变，发现MMP-13的表达水平升高且主要在髓核中表达。Yurube等^[35]对48只12周的雄性大鼠进行鼠尾静态压缩模型实验，模拟椎间盘退变中ECM失衡时MMPs的表达，分别于0 d（对照组）、7 d、28 d、56 d进行对比，发现MMPs的表达水平在实验组比对照组高，认为在退变的椎间盘组织中MMPs的表达上升。

腰椎椎间盘退变过程中基因表达水平的改变提示椎间盘髓核与纤维环中蛋白多糖、Ⅰ型胶原蛋白和Ⅱ型胶原蛋白等多种细胞外成分的功能变化。马振江等^[36]研究认为许多细胞因子与胶原蛋白、蛋白多糖有关。目前研究较多的调控胶原蛋白的基因是IX型胶原等位基因COL9A2，最新研究表明引起腰椎椎间盘退变的易感因素可能是COL9A2基因Ｇ位点上谷氨酰胺变异为精氨酸^[37]。Bachmeier等^[38]选择正常的腰椎椎间盘和退变的腰椎椎间盘，采用实时定量多聚酶链反应（quantitative real time polymerase chain reaction，qRT-PCR）技术分析MMPs、MMPs组织抑制剂与椎间盘退变的相互关系，结果显示正常的腰椎椎间盘MMPs的mRNA表达水平探测不到或很低。Tsarouhas等^[39]收集因腰椎椎间盘突出引起腰痛的63例患者的髓核样本，采用RT-PCR分析MMPs mRNA表达水平，结果显示MMP-9，MMP-13相关基因的表达与椎间盘退变呈正相关。Videman等^[40]通过研究588例35~ 70岁男性的基因型证实白细胞介素-1与腰椎椎间盘信号减低有关。Ma等^[41]通过RT-PCR分析认为慢性病毒携带的存活素与腰椎椎间盘的退变有关，其可以缓解其退变过程。Eser等^[42]通过对VDR基因与腰椎椎间盘退变的关系的研究发现，VDR基因的多态性与腰椎椎间盘的退变相关。

综上所述，探索腰椎椎间盘退变的发生机制以及观察病理生理变化的发展是研究腰椎椎间盘退变评价方法的主要目的。以往的研究往往是单个指标，由于腰椎椎间盘退变机制的复杂性及其评价方法的多样性，单个指标的研究缺乏深度和广度，为了更全面地评价腰椎椎间盘退变，应采取多种评价标准相互结合、相互补充的方式，从而获得更加客观、全面以及准确的评价。