Rofo 2006; 178(1): 46-54
DOI: 10.1055/s-2005-858919
Muskuloskelettales System

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Verteilungsmuster von (Modic-)Signalveränderungen an den vertebralen Endplatten voroperierter Patienten und ihr Bezug zu Rezidivvorfällen

Distribution of MRI Signal Alterations of the Cartilage Endplate in Pre-Operated Patients with Special Focus on Recurrent Lumbar Disc HerniationG. T. Becker1 , R. E. Willburger2 , J. Liphofer1 , O. Koester1 , G. Schmid3
  • 1Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und Nuklearmedizin, St. Josef-Hospital Bochum
  • 2Abteilung für Rheumaorthopädie, St. Elisabeth-Hospital, Bochum
  • 3Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Johanna-Etienne-Krankenhaus, Neuss
Further Information

Publication History

Publication Date:
04 January 2006 (online)

Zusammenfassung

Ziel: Untersuchung der Verteilungsmuster von (Modic-)Signalveränderungen (SV) an den kartilaginären Endplatten (CEP) von vor- und nichtoperierten Bandscheibensegmenten L3-S1 in der MRT mit besonderem Bezug auf das Vorliegen von Rezidivvorfällen. Material und Methoden: In einer retrospektiven Studie wurden von 65 mikrodiskotomierten Patienten MRT-Untersuchungen der Wirbelkörper L3 bis S1 ausgewertet. Von den 190 untersuchten Segmenten waren 67 voroperiert. Diese wurden in eine Gruppe ohne Rezidivvorfall (n = 48) und mit Rezidivvorfall (n = 19) unterteilt. Nichtoperierte Segmente (n = 123) stellten ebenfalls eine separate Gruppe dar. In den drei Gruppen wurden mittels der sag. T1- u. T2-gew. Aufnahmen die Häufigkeiten der unterschiedlichen Modic-Typen und anhand der sag. T2-gew. Aufnahmen insbesondere die Verteilung von SV an den oberen und unteren CEP untersucht. Hierfür erfolgte eine Einteilung jeder CEP in neun Felder. Ergebnisse: Operierte Segmente wiesen signifikant häufiger (p < 0,001) und ausgedehntere (p < 0,001) SV auf als nichtoperierte Segmente. Nichtoperierte Segmente zeigten an der oberen und unteren CEP seltener SV in den zentralen Feldern (p = 0,056 bzw. p = 0,015). Bei operierten Segmenten ohne Rezidivvorfall waren an der oberen CEP SV signifikant häufiger auf der OP-Seite zu finden als midsagittal und kontralateral (p = 0,016, p = 0,037) und auf der OP-Seite der unteren CEP signifikant häufiger als kontralateral (p = 0,027). Segmente mit Rezidiv zeigten keine Betonung der OP-Seite. Sie wiesen gegenüber den operierten Segmenten ohne Rezidiv signifikant häufiger SV in den zentralen (p = 0,047) und ventral midsagittalen (p = 0,006) Feldern der oberen CEP auf. Schlussfolgerung: 1. In den drei Gruppen finden sich unterschiedliche Verteilungsmuster der Signalveränderungen an den CEP. 2. Die Bedeutung der zentralen Region der CEP für die Integrität der Bandscheibe wird unterstrichen durch das geringe Vorkommen von Signalveränderungen an dieser Stelle in nichtoperierten Segmenten. 3. Es zeigen sich deutliche Hinweise für den Einfluss der Operation auf die Entwicklung und Verteilung von Signalveränderungen. 4. In voroperierten Segmenten können Signalveränderungen im zentralen und ventral midsagittalen Feld der oberen CEP hinweisend auf die Entwicklung eines Rezidivvorfalles sein.

Abstract

Purpose: To study the location of (Modic) MR signal alterations (SA) of the cartilage endplate (CEP) in pre- and non-operated segments L3-S1 with special focus on the presence of recurrent lumbar disc herniation (RLDH). Materials and Methods: In a retrospective study the MR images of vertebrae L3-S1 of 65 consecutive patients with a history of microdiscectomy were evaluated. Of the 190 segments studied, 67 were pre-operated. These were divided into a group with recurrent lumbar disc herniation (RLDH) (n = 19) and a group without evidence of RLDH (n = 48). Non-operated segments (n = 123) were also considered as a separate group. In these three groups the prevalence of different Modic types was determined using the sag. T1- and T2-weighted images, and, in particular, the distribution of SA at the upper and lower CEP was examined by evaluating the sag. T2-weighted images. In order to achieve this, each CEP was divided into nine regions. Results: Pre-operated segments showed significantly more frequent (p < 0.001) and more expansive (p < 0.001) SA than non-operated segments. Non-operated segments showed SA less frequently in the central region of both upper and lower CEP (p = 0.056 and p = 0.015, respectively). In operated segments without RLDH, the upper CEP had significantly more SA on the operation side than in the mid-sagittal and contra-lateral regions (p = 0.016, p = 0.037) and significantly more on the operation side of the lower CEP than in the contra-lateral region (p = 0.027). Operated segments with RLDH did not show an emphasis of SA on the operation side. In this group SA occurred significantly more often in the central and ventral mid-sagittal regions of the upper CEP than in the pre-operated segments without RLDH. Conclusion: 1. There are different patterns of signal alterations in the three groups. 2. The importance of the central region of the CEP for the integrity of the disc is strongly supported by the low incidence of signal alterations in this location in non-operated segments. 3. There are clear indications for the influence of the operation on the development and distribution of signal alterations. 4. In pre-operated segments signal alterations occurring in the central and ventral mid-sagittal regions of the upper CEP can be indicative of the development of RLDH.

Literatur

  • 1 Brock M, Patt S, Mayer H M. The form and structure of the extruded disc.  Spine. 1992;  178 1457-1461
  • 2 Harada Y, Nakahara S. A pathologic study of lumbar disc herniation in the elderly.  Spine. 1989;  178 1020-1024
  • 3 Yasuma T, Makino E, Saito S. et al . Histological development of intervertebral disc herniation.  J Bone Joint Surg Am. 1986;  178 1066-1072
  • 4 Yasuma T, Koh S, Okamura T. et al . Histological changes in aging lumbar intervertebral discs. Their role in protrusions and prolapses.  J Bone Joint Surg Am. 1990;  178 220-229
  • 5 Tanaka M, Nakahara S, Inoue H. A pathologic study of discs in the elderly. Separation between the cartilaginous endplate and the vertebral body.  Spine. 1993;  178 1456-1462
  • 6 Modic M T, Pavlicek W, Weinstein M A. et al . Degenerative disk disease: assessment of changes in vertebral body marrow with MR imaging.  Radiology. 1988;  178 193-199
  • 7 Schmid G, Witteler A, Willburger R. et al . Lumbar disk herniation: correlation of histologic findings with marrow signal intensity changes in vertebral endplates at MR imaging.  Radiology. 2004;  178 352-358
  • 8 Willburger R E, Ehiosun U K, Kuhnen C. et al . Clinical symptoms in lumbar disc herniations and their correlation to the histological composition of the extruded disc material.  Spine. 2004;  178 1655-1661
  • 9 Karchevsky M, Schweitzer M E, Carrino J A. et al . Reactive endplate marrow changes: a systematic morphologic and epidemiologic evaluation.  Skeletal Radiol. 2005;  178 125-129
  • 10 Mitra D, Cassar-Pullicino V N, McCall I W. Longitudinal study of vertebral type-1 end-plate changes on MR of the lumbar spine.  Eur Radiol. 2004;  178 1574-1581
  • 11 De Roos A, Kressel H, Spritzer C. et al . MR imaging of marrow changes adjacent to end plates in degenerative lumbar disk disease.  Am J Roentgenol. 1987;  178 531-534
  • 12 Roberts S, Urban J P, Evans H. et al . Transport properties of the human cartilage endplate in relation to its composition and calcification.  Spine. 1996;  178 415-420
  • 13 Roberts S, Menage J, Urban J P. Biochemical and structural properties of the cartilage end-plate and its relation to the intervertebral disc.  Spine. 1989;  178 166-174
  • 14 Nachemson A, Lewin T, Marudas A. et al . In vitro diffusion of dye through the endplates and the anulus fibrosus of human intervertebral discs.  Acta Orthop Scand. 1970;  178 589-607
  • 15 Vital J M, Gille O, Pointillart V. et al . Course of Modic 1 six months after lumbar posterior osteosynthesis.  Spine. 2003;  178 715-720
  • 16 Weishaupt D, Zanetti M, Hodler J. et al . MR imaging of the lumbar spine: prevalence of intervertebral disk extrusion and sequestration, nerve root compression, end plate abnormalities, and osteoarthritis of the facet joints in asymptomatic volunteers.  Radiology. 1998;  178 661-666
  • 17 Lenz G P, Assheuer J, Lenz W. et al . New aspects of lumbar disc disease. MR imaging and histological findings.  Arch Orthop Trauma Surg. 1990;  178 75-82
  • 18 Braithwaite I, White J, Saifuddin A. et al . Vertebral end-plate (Modic) changes on lumbar spine MRI: correlation with pain reproduction at lumbar discography.  Eur Spine J. 1998;  178 363-368
  • 19 Toyone T, Takahashi K, Kitahara H. et al . Vertebral bone-marrow changes in degenerative lumbar disc disease. An MRI study of 74 patients with low back pain.  J Bone Joint Surg Br. 1994;  178 757-764
  • 20 Kokkonen S M, Kurunlahti M, Tervonen O. et al . Endplate degeneration observed on magnetic resonance imaging of the lumbar spine: correlation with pain provocation and disc changes observed on computed tomography discography.  Spine. 2002;  178 2274-2278
  • 21 Boden S D, Davis D O, Dina T S. et al . Postoperative diskitis: distinguishing early MR imaging findings from normal postoperative disk space changes.  Radiology. 1992;  178 765-771
  • 22 Ross J S, Zepp R, Modic M T. The postoperative lumbar spine: enhanced MR evaluation of the intervertebral disk.  Am J Neuroradiol. 1996;  178 323-331
  • 23 Ross J S, Masaryk T J, Modic M T. et al . Lumbar spine: postoperative assessment with surface-coil MR imaging.  Radiology. 1987;  178 851-860
  • 24 Moore R J, Osti O L, Vernon-Roberts B. et al . Changes in endplate vascularity after an outer anulus tear in the sheep.  Spine. 1992;  178 874-878
  • 25 Moore R J, Vernon-Roberts B, Osti O L. et al . Remodeling of vertebral bone after outer anular injury in sheep.  Spine. 1996;  178 936-940
  • 26 Osti O L, Vernon-Roberts B, Fraser R D. 1990 Volvo Award in experimental studies. Anulus tears and intervertebral disc degeneration. An experimental study using an animal model.  Spine. 1990;  178 762-767
  • 27 Vincent J M, Baldwin J E, Sims C. et al . Vertebral ‘corner’ defect associated with lumbar disk herniation shown by magnetic resonance imaging.  Spine. 1993;  178 109-113
  • 28 Grant J P, Oxland T R, Dvorak M F. Mapping the structural properties of the lumbosacral vertebral endplates.  Spine. 2001;  178 889-896
  • 29 Oki S, Matsuda Y, Shibata T. et al . Morphologic differences of the vascular buds in the vertebral endplate: scanning electron microscopic study.  Spine. 1996;  178 174-177
  • 30 Weishaupt D, Zanetti M, Hodler J. et al . Painful Lumbar Disk Derangement: Relevance of Endplate Abnormalities at MR Imaging.  Radiology. 2001;  178 420-427

Gerhard Becker

Gudrunstraße 56

44791 Bochum

Phone: ++ 49/1 77-3 42 65 54

Fax: ++ 49/89-14 88 22 64 68

Email: g.becker@gmx.com

    >