Lumbar discoblock and intervertebral disc-related degenerative features : interjacent association and prognostic value on lumbar spine surgery outcomes

Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Programme Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 7 of Oulu University Hospital, on 4 April 2025, at 12 noon

Abstract

Low back pain (LBP) presents a significant global health burden. Despite approximately 30–40% of chronic LBP being presumed to originate from the intervertebral disc (IVD), diagnosing painful IVD may be clinically challenging, especially noninvasively. Within invasive diagnostic methods for IVD-related LBP, discoblock is a relatively novel and less studied method. Of the magnetic resonance imaging (MRI) findings in the context of LBP, attention has focused on vertebral bone marrow (BM) alterations referred to as Modic changes (MC, types I-III [MC1-3]), which have been proposed to associate with a specific subtype of LBP.

Study I retrospectively investigated the preoperative prognostic value of discoblock on short-term disability outcomes following lumbar fusion or total disc replacement (TDR) surgery. The correlation between the degree of pain relief following discoblock (ΔNRSDB) and favorable short-term disability outcome was very strong and significant in the fusion subgroup. The results indicate that discoblock is a viable tool in preoperative patient selection for lumbar fusion surgery and warrants further validation studies.

Study II examined the association between ΔNRSDB and the presence and type of MC. The study setting was retrospective and shared the same study population with Study I. Patients with any MC or MC1 in the lumbar segment in question exhibited significantly higher ΔNRSDB values compared to those without MC. Based on the results, MC1 are associated with LBP, and the pain originates at least partly from the IVD or the adjacent endplate.

In Study III, a novel MRI-based criterion for preoperative co-occurring advanced-level IVD-related degenerative phenotypes was developed and evaluated for its efficacy in predicting short-term outcomes following lumbar single-level discectomy within a retrospective patient cohort. Meeting this criterion, termed Advanced Preoperative Degeneration (APD), was significantly correlated with worse outcomes in leg pain and disability one year postoperatively.Tiivistelmä

Alaselkäkipu aiheuttaa merkittävän maailmanlaajuisen terveystaakan. Vaikka välilevyperäisten syiden on arvioitu aiheuttavan noin 30–40 % kroonisesta alaselkäkivusta, kipua tuottavan välilevyn diagnosoiminen voi olla kliinisesti haastavaa etenkin kajoamattomin keinoin. Kajoaviin välilevyperäisen alaselkäkivun diagnostiikkamenetelmiin lukeutuva diskuspuudutus on verrattain uusi ja vähäisesti tutkittu menetelmä. Alaselkäkipuun yhdistetyistä magneettikuvauksella (MK) todetuista löydöksistä selkänikaman luuydin- eli Modic-muutokset (MC, tyypit I-III [MC1-3]) ovat saaneet huomioita, ja niiden onkin ehdotettu liittyvän alaselkäkivun erillisen alatyyppiin.

Tutkimuksessa I tarkasteltiin retrospektiivisesti diskuspuudutuksen preoperatiivista ennustearvoa alaselän luudutus- tai tekovälilevyleikkauksen lyhyen seuranta-ajan tuloksiin toimintakyvyn näkökulmasta. Diskuspuudutuksella aikaansaatu kivunlievitys (ΔNRSDB) korreloi erittäin vahvasti ja merkitsevästi parempiin lyhyen seuranta-ajan toimintakykytuloksiin luudutusleikkausryhmässä. Tulosten perusteella diskuspuudutus on käyttökelpoinen menetelmä preoperatiivisessa potilasvalinnassa alaselän luudutusleikkaukseen ansaiten validointijatkotutkimuksia.

Tutkimuksessa II arvioitiin ΔNRSDB:n ja MC:n esiintymisen sekä tyypin välistä yhteyttä. Tutkimusasetelma oli retrospektiivinen ja tutkimuspopulaatio oli sama kuin tutkimuksessa I. Potilailla, jotka omasivat MC:n tai MC1:n tutkittavassa alaselän segmentissä, ΔNRSDB oli merkitsevästi suurempi verrattuna potilaisiin, joilla MC:tä ei ollut todettavissa. Tutkimuksen tulokset tukevat hypoteesia, että MC1:t yhdistyvät alaselkäkipuun, ja kipu on ainakin osittain peräisin välilevystä tai viereisestä päätelevystä.

Tutkimuksessa III sekä kehitettiin uusi MK-pohjainen kriteeri ennen leikkausta todettavien yhtäaikaisesti esiintyvien edenneiden välilevyyn liittyvien rappeumamuutosten arvioimiseksi että testattiin kriteerin ennustearvoa yksittäisen alaselän välilevyn diskektomian lyhyen seuranta-ajan lopputuloksiin retrospektiivisessä potilaskohortissa. APD:ksi (Advanced Preoperative Degeneration) nimetyn kriteerin täyttyminen oli merkitsevästi yhteydessä heikompiin leikkaustuloksiin alaraajakivun ja invaliditeetin osalta vuoden kuluttua leikkauksesta.