牛潼 王元一 赵宇**

（1.中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京 100730；2.吉林大学第一医院脊柱外科，长春 130021）

脊柱硬膜骨化（dura ossification，DO）是一种以相应节段硬膜被增生的骨组织所替代为特点的硬膜退变现象，是脊柱韧带骨化的常见并发症[1,2]。在20 世纪90 年代前，由于影像学检查方法受限，虽然DO 现象常被提及，但大多被研究人员归为“硬膜粘连（du⁃ra adhesion）”，并没有作为单独的并发症进行研究[3]。在1994年，DO首先由Hida等[4]系统报道并提出了根据CT 征象诊断硬膜骨化方法，并沿用至今。在处理黄韧带骨化和后纵韧带骨化的手术中，外科医师发现骨化的硬膜与其他骨化的韧带组织常常融合在一起，用常规的减压和剥离手段无法安全的处理DO，需要周密的术前计划和精细的术中操作；而对硬膜骨化处理不当会造成脑脊液漏、神经根损伤以及脊髓损伤等手术并发症[5]。所以，准确的术前诊断和恰当的处理方法对提升手术的安全性和术后效果有重要意义。本综述对近期文献中关于DO的特点，发生机制，诊断以及处理策略进行总结，以加深临床医师对此并发症的了解。

1 DO的特点

DO主要伴发于黄韧带骨化和后纵韧带骨化两种病理现象，至今未见孤立性发作的报道。目前关于DO的全部研究均将其作为黄韧带骨化或后纵韧带骨化的伴发症状进行观察[4,6,7]。黄韧带骨化症（ossifica⁃tion of ligamentum flavum，OLF）多发于胸椎，而黄韧带骨化并发硬膜骨化（OLF-DO）多发于胸椎管内背侧硬膜；后纵韧带骨化症（ossification of posterior lon⁃gitudinal ligament,OPLL）好发于颈椎和胸椎，而后纵韧带骨化并发的硬膜骨化（OPLL-DO）大多侵犯椎管内腹侧硬膜。二者除了发生机制类似，在发生率、分布、诊断及治疗上均有一定差异，故在本综述中将OLF-DO和OPLL-DO分开讨论。

1.1 OLF-DO的特点

OLF是一种多发于胸椎黄韧带的退行性疾病，其骨化的过程通常始于黄韧带靠近关节囊处并逐渐向椎板间区域发展，最后双侧骨化韧带可融合并增厚形成结节状骨块并侵占椎管，压迫神经组织引发症状[8]。OLF-DO 的发生率为11%～61%[6,9-11]，其中女性居多[12,13]，但由于其作为并发症的诊断依靠术中确诊，故目前尚无人群发病率的具体统计结果。OLF-DO在胸椎OLF 节段中发生率为21.5%[2]，而它在不同脊柱节段发生率也不同，根据Zhou等[2]和Yu等[11]的统计结果，OLF-DO在下胸椎（T9-T12）发生率最高（64%～83.4%）；其次好发于上胸椎（T1-T4），占OLF-DO 患者总数的12.5%；在T5-T8 发病率最低，该结果与OLF在胸椎各节段的发病分布情况相似[14]。DO的发生与相应节段的OLF 形态和严重程度相关。Sato 等在1998 年提出了Sato 分型，按照形态特征将OLF 分为五型：外侧型、延展型、扩大型、融合型和结节型，并描述了OLF 的严重程度与其形态的相关性[14-16]。2003 年，Miyakoshi 等的回顾性研究报道了所有的结节型OLF 患者均合并DO[10]；随后Sun 等总结了36 例OLF患者中Sato分型与OLF-DO发生的关系，发现在扩大型、融合型和结节型的OLF患者中DO的发生率分别为7%、20%和86%[13]。在这些研究成果的基础上，作者团队提出了DO的发生与OLF严重程度相关的假说并进行了一系列临床研究[8,17]，设计出了评价OLF严重程度的方法，通过此方法可在一定程度上提高OLF-DO 的术前诊断率[2]，此方法会在后文OLFDO的影像学诊断中讨论。

1.2 OPLL-DO的特点

OPLL是一种因不明原因致脊柱后纵韧带从纤维化、钙化直到骨化的病理现象，当后纵韧带骨化增生时，可压迫椎管内的脊髓造成神经症状即后纵韧带骨化症。关于OPLL-DO 的研究较少，因大多OPLL可选择后路手术进行间接减压，而不必直接处理DO，但我们在颈椎前路手术中依旧可以见到OPLL-DO。Mizuno 等报道在111 例OPLL 患者中有17 例合并DO（15.3%）[7]；Chen等报道在138例OPLL患者中有40例（29%）合并DO[18]。与OLF-DO 相似，OPLL-DO 的发生与OPLL 的严重程度相关。依照其形态和严重程度，OPLL 被分为三型：节段型，连续型和混合型[19]。根据Mizuno 等人的研究[7]，非节段型（连续型和混合型）OPLL 中的DO 发生率（41.1%）显著高于节段型（10.6%），证明严重的OPLL更易并发DO。为了更好地解释OPLL 与DO 的联系，该团队进一步提出了Mizuno 分型[7]，其具体特征会在后文OPLL-DO 的影像学诊断中进行描述。然而，该研究并未在OPLL的形态与DO的形态间发现显著的关联[19]。

2 DO的机制

导致硬膜骨化的原因尚不明确，迄今为止许多研究者从多方面对DO的发生机制进行了推断，虽然这些假说均未经过有效的证实，但这些假说和其理论依据已经建立了一个完整的理论架构，使得我们对DO的发生机制有了一个相对合理的解释。

作者团队的假说可概括为：在骨化韧带（OLF 或OPLL）的机械应力作用下，相应节段的硬膜与骨化组织出现的相对位移可造成滑动摩擦，引起局部炎症。在炎症浸润下该处硬膜与骨化韧带组织发生粘连，粘连组织为导致韧带骨化的细胞和其他细胞下游产物提供了向硬膜转移的物理基础，使得这些成骨性物质可直接作用于硬膜，从而引起硬膜骨化[8]。支持此假说的依据如下：

第一，骨化韧带提供成骨基础。目前认为机械应力导致的细胞成骨作用和成骨细胞因子的释放参与了韧带骨化的过程[20,21]。在应力作用下，韧带在不断受到微损伤的条件下发生退变和纤维化，在此过程中应力可使间充质成纤维细胞转化为软骨细胞或成骨细胞，同时上调BMP-2、TGF-β 和Sox-9 等一系列成骨细胞因子的表达，继而促进韧带骨化的进展[20,22,23]。以此为根据，Yayama 等提出促使硬膜骨化的因素可能来自与之相邻的骨化韧带[20]。

第二，椎管狭窄提供摩擦接触。许多临床证据表明韧带骨化的严重性和DO 发生率正相关[2,6,7,10,12,13,24]，说明高摩擦系数与高压力对DO 的发生有关，即韧带骨化继发的椎管狭窄引发的硬膜相对运动时产生的韧带-硬膜间的摩擦力也可能是DO发生的必要因素。

第三，炎症粘连提供转移途径。在反复摩擦的作用下，硬膜和韧带可发生炎症反应，引起组织粘连，进而为韧带退变过程中释放的一系列成骨细胞因子提供了向硬膜浸润的途径。虽然硬膜粘连和硬膜骨化的关系尚不清楚，但目前已知硬膜粘连与韧带骨化的炎症程度有关，在Sato 扩大型、融合型和结节型的硬膜粘连发生率分别为73%、56%和100%[10]。且我们发现所有DO 患者均有不同的粘连情况发生，此现象亦可对我们的假说提供支持。

虽然此假说较为完善，但目前尚无法解释几个问题：①为何该病理过程为引起蛛网膜的钙化或骨化；②为何压迫最严重的邻近节段可出现孤立性DO；③硬膜粘连与硬膜骨化是否都可以用此假说来解释。由此可见，我们还需要进行后续的临床观察和实验室试验来探究和证实DO的发生机制。

3 DO的诊断

目前DO的确诊仅依靠术中探查诊断，诊断标准为：手术中发现与骨化韧带融合或粘连的骨化硬膜[2]。由于无法将骨化韧带和骨化硬膜从正常硬膜上剥离，常规摘除骨化韧带的手术常会将DO从硬膜上撕脱引起大面积硬膜缺损，从而导致脑脊液漏和神经损伤等并发症的发生[5,25]。因此，术前诊断是否存在DO可以在很大程度上帮助手术策略的制定。

OPLL 和OLF 是否合并DO 在症状和体征上并没有特异性差别，患者的症状均以韧带骨化继发的相应节段椎管狭窄所造成的神经症状为主，其中包括肢体麻木和无力、颈痛背痛和尿便障碍等[26-28]。Sun等[29]的回顾性研究显示，与无DO的患者相比，合并DO的患者中女性占比更大，病史更短，同时躯干束带感更强。但这些因素对提高合并DO 的诊断率并没有帮助。因此，越来越多的临床医师尝试通过影像学诊断DO，以便在术前制定更加安全合理的手术计划。

X 线片（digital radiography，DR）、计算机断层扫描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonant imaging，MRI）都是脊柱的常用检查，侧位DR，CT 骨窗和MRI 中T2加权相都有助于DO 的诊断与评估[19]。其中CT 骨窗对DO 及骨化韧带的显示最稳定，诊断效果最好；DR侧位只能显示体积较大和较明显的DO，而对体积较小和较轻的DO 诊断效果不佳；而MRI只能显示神经的压迫情况，评估椎管的狭窄程度，对诊断DO 的帮助有限。近年来，许多医师根据自身经验和临床数据提出了OLF-DO 的影像学征象和相应的诊断方法。

3.1 OLF-DO的影像学诊断

3.1.1 OLF-DO的CT征象（图1）

图1 OLF-DO的CT征象

双轨征（tram-track sign）：由Muthukumar 等在2009年首先提出，定义为在CT骨窗上可见高信号骨赘中出现低信号条带。此现象中后外侧的高信号为OLF，内侧的高信号为DO，因两侧高信号和中间低信号形似铁轨而得名[6]。双轨征是诊断OLF-DO最有效的影像学标志之一，敏感度可达到93%，但特异度只有53%[13]。在后续阅片实践中，作者研究团队根据遇到的问题提出了“假双轨征”，即CT 骨窗显示双轨征但无DO 发生，同时指出除了DO 以外，关节突、上关节突尖部、椎板以及相邻的骨皮质都可以和OLF 形成“假双轨征”，临床医师可以通过查看邻近层面的图像对此征象加以辨别[12]。

逗号征（comma sign）：在提出双轨征的同时，Muthukumar 等同时提出了逗号征，定义为在CT骨窗中超过1/2硬膜周长呈现一致的骨性高信号[6]。此征象见于较明显和较严重的DO，在DO 患者中的发生率较低，但对DO有很高的诊断价值[11]。

桥梁征（bridge sign）：2016年，作者研究团队基于临床观察提出了桥梁征，定义为在CT 骨窗中，双侧OLF间出现高信号骨性连接[12]，其中双侧OLF和中间的DO 分别形成“桥墩”和“桥梁”。作者通过对OLF患者的回顾性研究发现13.4%的DO 显示桥梁征，与逗号征一致。作者建议将双轨征、逗号征和桥梁征同步纳入DO的影像学诊断中，可使敏感度和特异度均达到94%，可以很好地弥补单纯使用双轨征特异度较低的缺点。

旗云征（banner cloud sigh）：2020年，Chen等提出了旗云征，定义为在CT矢状位重建中，OLF的腹侧最突出处出现骨性高信号向头侧或尾侧延伸[29]，其中OLF 构成了“山峰”，而DO 与OLF 的位置关系仿佛是在山顶飘过的“旗云”。该团队为该征象诊断DO 制定了详细的研究计划，但具体的临床数据尚未发表。

3.1.2 OLF-DO的MRI征象（图2）

图2 OLF-DO的MRI征象

T2 环状征（T2 ring sign）：CT 骨窗对钙化和骨化组织的诊断和评估有一定优势，而MRI 通常对评价神经情况更有价值。2019年，Prasad等总结了该中心对DO患者MRI的评估经验并提出了T2环状征，它的定义为T2加权相上在硬膜囊周围出现环状低信号[1]，此低信号区域即为硬膜的骨化带。研究结果显示，呈现T2 环状征的病例均合并DO，说明该征象对DO的诊断有一定帮助。但考虑到MRI 信号除取决于组织因素外，操作者和患者都可以影响成像质量，因此征象是否可以推广还有待观察。

3.1.3 OLF-DO的诊断系统

OLF-DO 评分：Zhou 等[11]在2017 年建立了OLFDO的评分体系，该评分纳入了双轨征和逗号征，在此基础上还添加了单侧椎管占位比（unilateral spinal ca⁃nal occupying ratio，UCOR）这一指标，此指标的计算方法为椎管内单侧骨化块最大厚度（d）与椎板中央到椎体后缘中央的连线（D）的比值。在此评分中，UCOR≥60%可得1 分，合并双轨征可得1 分，逗号征得2分，二者皆有则得3分；得分大于2的节段怀疑合并DO。此评分系统有一定的敏感度（76%）和良好的特异度（91%），但诊断效果还需要大样本临床实验来进行验证。

截面区域占位比（cross-sectional area occupying ratio）：作者团队根据之前发表的假说和临床统计结果，即越严重的OLF 合并DO 的可能越大，提出了基于OLF 在椎管中占位面积来推测DO 是否发生的评估方法[2]。该占比的计算方法需要用到面积测算软件，先测算相近位置正常椎管的截面面积A，再测算压迫最严重的位置椎管面积a，（1-a）/A 即为OLF 的截面区域占比。根据作者团队的统计，当占比在45%以下时可排除DO，占比在55%时存在DO，而占比在45%～55%之间时可能代表DO 正在形成。此方法在单中心下胸椎样本中敏感度和特异度均可达到100%，但目前尚存在几个问题：第一，此方法在T9-T12节段中的预测效果显著优于上胸椎和中段胸椎，虽然超过50%的OLF 和OLF-DO 发生于T9-T12，但此方法显然有改进的必要；第二，此方法只计算了横截面，而OLF的矢状位截面并未被纳入测算，后者作为评估OLF 严重程度的另一个指标有可能会为本方法提供新的支持；第三，本方法需要大样本临床实验来进行进一步验证。

3.2 OPLL-DO的影像学诊断

3.2.1 OPLL-DO的CT征象（图3）

单线征（single layer sign）：Hida等于1997年首先对OPLL 合并DO 的现象进行描述，并提出了两个影像学征象以便诊断OPLL-DO，其中单线征的定义为CT 显示单个均质的后纵韧带骨块[4,7]。此征象较常见，但特异性较低。

双线征（double layer sign）：Hida等在该研究中同时描述了双线征，其定义为CT 显示前后两条高信号骨化带，中间存在一条低信号条带。前方的骨化带由OPLL 构成，后方骨化带为DO，中间的低信号带为退变增生的后纵韧带[7]。与单线征相比，双线征对DO的诊断价值更高。Chen 等的回顾性研究表明，双线征对压迫较轻的OPLL-DO（占位比<60%）的诊断效果较好，灵敏度和特异度分别为81.0%和96.9%[18]。Epstein等认为单线征和双线征表明了两种不同的骨化方式，单线征表明了骨化块由内及外的骨化过程；而双线征则表明了由外及内的骨化过程，这种假说虽缺乏证据，但目前也无法证伪[30]。Epstein等还提出了C 字征作为OPLL-DO 的诊断依据，但由于该研究并未将DO的出现归因于硬膜骨化，而是认为该现象是由于OPLL侵犯并替代正常硬膜组织造成的，故该征象在DO的诊断中价值不高。

3.2.2 mFFEMRI诊断OPLL-DO

2017 年，Lee 等报道了使用mFFEMRI 诊 断OPLL-DO。mFFE是一种相对高级的梯度回波序列，它结合了多个双极梯度回波形式。此序列使用早期回声来增加图像的信噪比，之后使用回声来增强图像对比度，从而产生出色的组织对比度，并减少T2加权相中脊柱回声的搏动伪像[31,32]。使用mFFEMRI 在OPLL-DO 的诊断上比常规的T2 和T1 加权相精确度更高，同时在实际阅片中也可通过单线征与双线征诊断OPLL-DO，但就目前而言，MRI 尚无法取代CT骨窗在DO诊断中的“金标准”地位。

3.3.3 OPLL-DO的Mizuno分型

Mizuno 通过OPLL-DO 在CT 骨窗轴位上的形态将其分为3 型：孤立型，即硬膜腹侧单发的高密度骨块，与OPLL无骨质连接；双线型，同双线征，最常见；en-bloc型，即轴位上可见高信号骨块，矢状位上可见骨块和沿硬膜向头/尾侧延伸高信号[7,19]。此分型仅仅对DO的形态进行了描述，其临床意义尚有待研究。

综上，CT 骨窗目前是诊断DO 效果最好的检查，但单靠一个或几个影像学标志可能无法达到对DO的精确诊断。在新的影像学检查方法问世以前，我们要做的可能更多的是寻找与DO 发生相关的其他因素，这些因素可以是影像学相关的也可以来自于其他学科。应利用这些因素建立系统性的、精确的诊断体系是我们近期的目标。

4 DO的手术处理方法

针对椎管狭窄，充分的椎管减压是主要的治疗步骤。当经过术前评估高度怀疑DO时，临床医师应在制定手术计划时充分考虑DO 的处理[1,9,10]。由于DO 往往伴随有与相邻骨化韧带的粘连甚至融合，术中很难对两种解剖结构进行分离，故经DO侧的直接减压手术通常会引起脑脊液漏，导致术后出现假性囊肿、伤口延迟愈合以及神经功能障碍等并发症的概率升高[5,33-35]。在条件允许的情况下，临床医师可以选择椎板切除等间接减压的方式对OPLL-DO造成的颈椎或胸椎管狭窄进行减压，而非尝试直接切除[27]。

在处理OLF-DO或必须对OPLL-DO进行前方减压时，我们需要对合并DO的节段进行判断并在处理这些节段时采用与常规减压不同的手术方式，保证减压效果的同时尽可能避免严重硬膜破损和神经损伤[5,28,34]。基本的手术思路是将DO和粘连的骨化韧带一同切除，再对手术造成的硬膜破损进行缝合或补片修补[15,35]。孙景城等[36]提出针对硬膜缺损小于0.5 cm×0.5 cm的患者采用直接缝合法，而1.0 cm×1.0 cm左右的硬膜缺损采取硬膜补片进行修补，对于大于1.0 cm×1.0 cm 但小于1.5 cm×1.5 cm 的硬膜缺损采用自体筋膜进行硬膜修补，而硬膜缺损面积在1.5 cm×1.5 cm以上的患者则不进行修补，关闭切口时须严密封缝合。然而有研究指出，一旦硬膜严重破损，则很难通过缝合、补片修补、硬膜成型或组织胶水等方式将不规则破损的硬膜修复，而过度的引入其他材料还会导致其他风险[6]。在Sun等和Yang等的手术方法中，切除OLF-DO后均未对破损硬膜进行修补，他们通过术中对筋膜的严密缝合，并在术后针对脑脊液漏进行局部加压以及其他保守治疗，患者未出现切口不愈合和脑膜炎等严重并发症[5,35]。

随着显微手术技术的提高，Aizawa等建议对骨化韧带和DO 进行精细整体切除的同时尽量保留完整的蛛网膜以避免严重的脑脊液漏[14,15]。由于DO 的发生并不会侵犯蛛网膜，故此方法有一定的可行性。作者团队在应用本方法时多采取融合骨块的en-bloc切除，从而尽量减少在压迫最重的位置进行大量操作刺激神经。同时作者发现进行en-bloc切除的同时亦可做到保留蛛网膜的完整性。在近期的系列报道中，Prasad等进行共10例OLF-DO切除时选择使用磨钻打薄后分小块切除DO 骨块，显露蛛网膜，并在蛛网膜表面覆盖泡沫凝胶，仅发现1例患者在术后发现了轻微的脑脊液漏并很快得到了控制[1]。这一手术技术虽然能达到令人满意的效果和预后，但该手术的实施对术者的手术技术都有着较高要求，切术后依然需要做好应对脑脊液漏的围手术期处置。

为了尽可能减轻硬膜损伤，Mizuno 等于2005 年提出用颈椎前路“漂浮法”对OPLL-DO进行减压。在操作中，他们找到OPLL和DO间的软组织，即退变增生的后纵韧带，将OPLL 切除后，再将后纵韧带从DO上剥离并切除，而DO 骨块则在没有压迫的环境下“漂浮”在椎管中达到神经减压的目的[34]。随后，在Chen等的研究中，文中作者使用漂浮法和DO切除两种方法进行手术，术后所有患者未见严重并发症，但对两种手术效果的差异却未进行统计对比[18]。Sun等对两组OLF-DO 的病例分别采用漂浮法和切除法进行手术，通过随访发现两组患者的手术效果和神经功能恢复没有明显差异[35]。然而，对于漂浮法的减压效果一直有医师存在质疑[37]，虽然目前没有证据证明残留DO对神经功能恢复会有显著影响，但残余DO是否会继续生长目前尚不得而知[35]。另外，高速磨钻在DO表面的操作也增加了损伤硬膜和神经的风险[35]。

5 DO的研究展望

DO 是韧带骨化的常见并发症，但目前临床医师对DO 的了解甚少。目前我们无法通过非手术方式对DO 进行确诊，这严重限制了我们对DO 的进一步了解和探索。就现状而言，由于缺乏筛查手段，我们无法对DO发生的频率和规律进行有效的研究，无法对DO危险因素进行统计和归纳，导致我们无法预防DO的发生。打破这一局面的关键可能是未来影像学中新技术的诞生；也可能是随着其他辅助学科的发展和检查检验指标的增多，出现更多数据与DO和韧带骨化相关，我们届时可通过对这些指标与DO的关联度对DO的发生进行综合的判断，从而达到研究人群中DO发生的频率和规律的目的。

在过去的20 年中，临床医师基于自己的阅片经验提出了有助于诊断DO的诸多影像学征象，虽然这些征象均与DO 有不同程度的关联且可以从影像学上帮助我们认识DO的发生和发展，但这些征象有的过于复杂，有的发生率太低，有的在诊断上没有令人满意的敏感度和特异度。这些通过影像学得到的诊断线索似乎在帮助临床医师的同时也使人们变得更加困惑：我们究竟该相信哪个？在人工智能（artifi⁃cial intelligence，AI）高速发展的的今天，类似于DO这类难以通过医师阅片来诊断的疾病可以借助AI实现辅助诊断来帮助医师识别该疾病。我们可以通过影像学技术与AI的交叉在DO的诊断上取得新的突破。

通过术前诊断固然可以通过制定合理的手术方案提高DO处理的安全性和手术效果，但手术的操作目前还需外科医师来完成。术前预判DO 的意义也是建立在目前的外科技术对组织保护不足的事实上。如果我们可以找到安全的手术技术和工具可以在术中执行精密操作的同时对重要组织进行严密的保护，则即使术前漏诊DO 也不会造成严重的并发症。近年来，超声骨刀在骨科的应用日渐普及，它的优势之一即“切硬不切软”的安全性，在骨科和神经外科已得到广泛认可，也许超声骨刀可以成为处理DO的安全有效的手术工具。另一方面，带有AI技术的手术机器人也已经问世，可以替代外科医师执行一些人手无法达成的精细操作。譬如DO 切除这种需要精细操作的手术，可能在不远的将来会由手术机器人在外科医师的指导下来完成。

综上，DO是脊柱韧带骨化的常见并发症，术中对DO的不当处理会引起严重后果，所以全面了解DO对脊柱韧带骨化的诊疗有很重要的意义。在本综述中，作者结合本团队多年来对DO的研究成果和近年来在DO方面发表的文献，对DO的特点、发生机制、诊断以及处理方法进行了回顾，并根据当下医疗技术的发展趋势展望了未来DO诊疗的研究方向，旨在帮助临床医师对DO有更全面的认识和更深入的了解。