Spine infection including tuberculous spondylitis

00Overview

這個主題處理的不是單一疾病名稱，而是 spine infection 的影像決策框架：當你看到 vertebral marrow edema、endplate erosion、disc signal 異常、epidural soft tissue 或 paraspinal abscess 時，真正要回答的是病灶中心在哪個 compartment、是否已侵犯 spinal canal、比較像 pyogenic spondylodiscitis 還是 tuberculous spondylitis，以及有沒有需要立刻改變處置的 neurologic compression 或 instability。

判讀時不要只停在「有沒有 infection」，而要交代 discovertebral unit、posterior elements、epidural space、paravertebral / psoas soft tissues、cord / cauda equina。最常翻車的是把早期 infection 誤當 Modic type I change、把 CT 陰性當成排除、或在 TB spondylitis 中忽略 multilevel subligamentous spread、smooth cold abscess、vertebral collapse 與 gibbus deformity。真正決定預後的常常不是菌種，而是延誤與壓迫有沒有被及時看見。

01Critical concepts

• MRI spine without and with IV contrast 是疑似 spine infection 的第一線檢查；依 ACR，MRI without contrast 也可作為可接受替代，但真正要區分 phlegmon、abscess、epidural extension 與 postoperative change 時，對比增強最有價值。
• 影像報告的核心不是只寫「discitis/osteomyelitis」，而是交代 level、中心 compartment、epidural involvement、paraspinal / psoas extension、cord / conus / cauda compression、vertebral collapse / kyphosis / instability。
• Pyogenic infection 常見 single-level contiguous discovertebral involvement，disc destruction 較早且較明顯；TB spondylitis 更常見 anterior vertebral body involvement、multilevel subligamentous spread、thin smooth abscess wall、relative disc preservation in early stage、以及較嚴重的 collapse。
• Spinal epidural abscess (SEA) 是這個主題最重要的 cannot-miss。只要有 new neurologic deficit、cord signal abnormality、cauda equina compression 或 marked canal compromise，就不是「慢慢安排」的題目。
• 早期 MRI 可能只有很輕微的 endplate edema；若臨床高度懷疑，IDSA 建議初次 MRI 不典型時可在 1-3 週 內重複檢查，而不是用一次陰性 MRI 直接結案。
• follow-up MRI 不能只盯著 bone 與 disc，因為它們在臨床改善時仍可能看起來一樣甚至更糟；較能反映 response 的往往是 epidural 與 paraspinal soft tissue 是否改善。

01正常 anatomy / 常用 modality

Key anatomy to anchor

• Discovertebral unit：相鄰 vertebral endplates 與 intervertebral disc 是最常見的 hematogenous infection 落點。看到雙側 endplate marrow edema、disc T2 hyperintensity 與 endplate erosion，要先從這裡思考。
• Posterior elements：facet joints、lamina、pedicles、spinous processes 是容易被忽略的 compartment。septic facet arthritis 或 post-procedural inoculation 可先從這裡開始，再往 dorsal epidural space 延伸。
• Epidural space：ventral epidural extension 常伴隨 discovertebral infection；dorsal epidural disease 則要想到 facet source、posterior soft tissue source 或術後感染。真正改變 urgency 的是這一層有沒有壓 cord / cauda。
• Paravertebral / prevertebral / psoas soft tissues：這些區域的 edema、phlegmon、rim-enhancing abscess 不只是附帶描述，而是幫你判斷 disease burden、biopsy target、以及 pyogenic vs TB 的重要線索。
• Cord / conus / cauda equina：神經結構不是最後才看。cord flattening、T2 myelopathy signal、conus involvement、cauda equina crowding 或 clumping，都直接決定是否需要 emergent decompression。

Core modalities

• MRI：首選 modality。基本上至少要有 sagittal / axial T1WI、T2WI、STIR 或 fat-sat T2WI，以及 postcontrast fat-sat T1WI。DWI 在 abscess lumen restriction 與某些 mimic 判讀時可加分，但不能取代完整常規序列。
• CT：對 cortical destruction、endplate erosion、vacuum phenomenon、calcified paraspinal abscess、hardware position 與 CT-guided biopsy 很有價值，但對 epidural phlegmon/abscess 的敏感度明顯不如 MRI，不能拿陰性 CT 排除 SEA。
• Radiographs：早期常正常，晚期才會出現 disc space narrowing、endplate irregularity、vertebral height loss、prevertebral soft tissue swelling。它可以是起點，但不能是結論。
• FDG-PET/CT / nuclear medicine：不是第一線，但在 MRI contraindication、postoperative hardware-related infection、或 MRI 結果不夠清楚時可作為輔助。
• Biopsy guidance：影像本身常能高度懷疑 infection，但真正要分出 pyogenic、mycobacterial、fungal infection 或 neoplasm，常還是要靠影像引導取樣。

02常見 pattern 分類

Discovertebral/endplate-disc centered contiguous infection

• Definition：相鄰兩個 vertebral endplates 出現 low T1 / high STIR marrow signal，伴隨 disc T2 hyperintensity、disc enhancement、endplate erosion，常為單一 level，並可有鄰近 paravertebral inflammatory change。
• Why it matters：這是成人最常見的 pyogenic spondylodiscitis / vertebral osteomyelitis 影像入口。看到這個 pattern，下一步不是只寫「感染」，而是評估有沒有 epidural extension、abscess、posterior spread 與 instability。
• What it points toward：最常推向 pyogenic infection；recent procedure 時也要想到 postoperative discitis。若流行病學背景合適，也可見於 brucellar infection。
• Common trap：早期變化可能只有輕微 endplate edema，容易被當成 Modic type I。反過來說，disc 沒有非常亮也不能完全排除早期 infection 或 TB。

Anterior vertebral body destruction with subligamentous multilevel spread

• Definition：病灶偏 anterior column，沿 anterior longitudinal ligament 下方跨越多個 vertebral levels，常伴隨 large paravertebral 或 psoas abscess、thin smooth rim enhancement、relative disc preservation in early stage、以及晚期的 collapse / kyphosis / gibbus。
• Why it matters：這是 tuberculous spondylitis 最重要的 board-style pattern，因為它提醒你 disease extent 常比單一 symptomatic level 更廣，也更容易留下 deformity 與 delayed neurologic deficit。
• What it points toward：最強烈指向 TB；少數 fungal infection 也可長得相似，但在高風險族群、thoracic / thoracolumbar predominance、skip lesions、cold abscess 出現時，TB 要擺前面。
• Common trap：把 disc 相對保留誤解成「不是感染」，或把 isolated vertebral body destruction 直接寫成 metastasis。TB 常常就是在這兩個認知偏差中被延誤。

Epidural phlegmon/abscess with canal compromise

• Definition：epidural space 出現 enhancing soft tissue 或 rim-enhancing collection，常為 low T1 / high T2，若為 pus 可見 DWI restriction，並造成 thecal sac effacement、cord flattening、cord edema 或 cauda equina crowding。
• Why it matters：這個 pattern 代表感染已經從「骨與 disc 的題目」變成 neural compression 的題目。報告裡最重要的是 extent、ventral vs dorsal location、maximal stenosis、是否有 cord signal change。
• What it points toward：最常見於 spinal epidural abscess，可由 pyogenic spondylodiscitis、septic facet joint、術後感染、或 TB epidural extension 引起。
• Common trap：在 sagittal images 看到 marrow edema 就停下來，沒有系統性檢查 axial canal；另一個常見錯誤是因為 CT 沒看到明顯骨破壞，就低估 SEA。

Posterior element / facet-centered infection

• Definition：單側或偏側 facet effusion、synovial enhancement、adjacent lamina 或 pedicle marrow edema，合併 dorsal paraspinal edema 或 dorsal epidural collection，disc space 可一開始相對正常。
• Why it matters：這種 pattern 容易被退化性 facet arthropathy 掩蓋，但它其實是 dorsal SEA 的高價值來源，尤其在 bacteremia、pain injection 後、或局部壓痛明顯時更要提高警覺。
• What it points toward：Septic facet arthritis、posterior element osteomyelitis、post-procedural infection。
• Common trap：只因 disc 沒變化就把病灶歸為 degenerative change；或只看 sagittal images 沒翻 axial，漏掉 facet joint 與 dorsal epidural disease。

Multifocal noncontiguous or isolated vertebral body lesions

• Definition：感染灶出現在非相鄰多個 levels，或表現為單一 vertebral body marrow-replacing lesion，disc abnormality 不明顯，可能合併 epidural/paraspinal extension。
• Why it matters：這會明顯拉高 differential complexity，也改變 protocol，因為你需要考慮 whole-spine survey、胸部/全身線索，以及更積極的 tissue diagnosis。
• What it points toward：TB、fungal infection、multifocal hematogenous pyogenic infection；當然也要想到 metastasis、lymphoma、myeloma 等 mimic。
• Common trap：太早在 infection 和 tumor 之間做單邊下注。對 radiologist 來說，最有價值的做法常是誠實指出 atypical pattern，並把 biopsy/進一步 workup 拉進建議。

03Top common diagnoses

• Pyogenic spondylodiscitis / native vertebral osteomyelitis：成人最常見，通常 single-level discovertebral involvement，disc destruction 較早、paraspinal inflammation 較 ill-defined。最重要的是 extent，不是先猜菌。
• Spinal epidural abscess (SEA)：常與 vertebral osteomyelitis / discitis 並存，也可由 facet infection 或術後感染造成。MRI 要分清楚 phlegmon 還是 abscess、在 ventral 還是 dorsal、以及壓迫哪一段 cord / cauda。
• Tuberculous spondylitis (Pott disease)：病程慢、thoracic 或 thoracolumbar 常見，以 multilevel involvement、subligamentous spread、thin smooth abscess wall、paraspinal/psoas collection、collapse 與 kyphosis 最值得記。
• Postoperative / post-procedural spine infection：手術、注射、stimulator 或 hardware 後都可能發生。真正困難的是分辨正常術後 change 與 infection，因此要看 time course、soft tissue collection、restricted diffusion 與進展性 bone destruction。
• Septic facet joint with paraspinal abscess：雖不如 pyogenic discovertebral infection 常見，但很容易被忽略，且常是 dorsal SEA 的來源。

04Cannot-miss diagnosis / emergency

05高頻 mimics 與 discriminators

Infectious spondylodiscitis vs Modic type I degeneration

• Why they get confused：兩者都可出現 endplate marrow edema、T1 low signal、T2/STIR high signal，且病人都可能只有 back pain，早期 infection 甚至還沒有很典型的 disc destruction。
• Most useful discriminators：infection 較支持的線索是 disc T2 hyperintensity / enhancement、endplate erosion 變模糊、paravertebral 或 epidural soft tissue、abscess、以及進展性變化；單純 degeneration 則較常見 preserved disc architecture、明顯 vacuum phenomenon、缺乏周邊軟組織發炎。
• Common trap：因為病人沒有發燒就把 MRI 當成退化性變化；或反過來，把所有 endplate edema 都寫成 infection，導致不必要的抗生素與 biopsy。

Tuberculous spondylitis vs Pyogenic spondylitis

• Why they get confused：兩者都會有 vertebral marrow abnormality、disc involvement、paraspinal abscess、epidural extension 與 neurologic deficit，晚期都可造成嚴重骨破壞。
• Most useful discriminators：TB 較支持 multilevel subligamentous spread、skip lesions、greater vertebral collapse、thin smooth abscess wall、well-defined paraspinal abnormality、intraosseous abscess、以及 early relative disc preservation；pyogenic infection 則更常見 severe disc destruction、diffuse homogeneous vertebral enhancement、厚且不規則的 abscess wall、較 ill-defined 的旁脊椎發炎。
• Common trap：把「大 abscess」直覺判成 pyogenic。實際上巨大但炎性反應不誇張、壁薄而平滑的 abscess 反而很 TB。

Tuberculous spondylitis vs Metastasis / lymphoma

• Why they get confused：TB 可表現為單一或多發 vertebral body lesion、disc 相對保留、epidural mass、posterior extension，這些都可能讓人先想到 tumor；反過來，某些 neoplasm 也會有 paraspinal soft tissue mass。
• Most useful discriminators：infection 較支持 endplate crossing、disc involvement、paraspinal or psoas abscess、subligamentous spread、smooth rim-enhancing collection；neoplasm 較常見 solid soft tissue mass、posterior element dominant disease、disc preserved without inflammatory soft tissue、以及已知 primary malignancy。真正分不開時，影像最有價值的下一步是指出需要 biopsy。
• Common trap：看到 disc 還算保留就直接寫 metastasis，或看到多發病灶就先排除感染。TB 是少數可以很像 tumor 的 infection。

Infectious spondylitis vs Acute Schmorl node / compression fracture

• Why they get confused：急性 Schmorl node、recent compression fracture 都會有骨髓 edema 與 endplate irregularity，病人也可能主訴突發疼痛，看起來像早期感染。
• Most useful discriminators：acute Schmorl node 常只侵犯單一 endplate，可見局部 cartilaginous node 與周邊 ring-like signal change，disc 其餘部分通常不呈現典型感染性高訊號，也缺乏 paraspinal / epidural inflammatory spread；compression fracture 則多有 fracture line、wedge deformity、posterior wall retropulsion 或 cleft，軟組織發炎不明顯。
• Common trap：沒有整合 trauma history、labs 與 follow-up 影像，就把單一 endplate lesion 下成感染，特別在老年骨質疏鬆患者很容易出錯。

06Next step / protocol / appropriateness

疑似 spine infection 的 workflow 不該只有「做 MRI」四個字，而是要有分流邏輯。

• 初始檢查：根據 ACR，對於新發或惡化的 back / neck pain，合併 fever、red flags、IVDU、dialysis、HIV、cancer 或異常 ESR/CRP 時，MRI of the spine area of interest without and with IV contrast 為 Usually Appropriate；若 contrast 暫時無法給，MRI without contrast 仍是可接受替代。
• 如果有 neurologic deficit 或 cauda equina syndrome：MRI 要變成 emergent same-day exam。CT with IV contrast 只能在 MRI unavailable/contraindicated 時當次佳替代，不能視為等效。
• 如果 radiograph 或 CT 已異常：下一步依 ACR 仍應回到 MRI，不是繼續加做更多 CT。CT 比較像骨窗與介入工具，不是完整 extent-mapping 工具。
• 何時要擴大範圍：有 TB pattern、長段 epidural disease、multiple pain sites、bacteremia、或影像已見 multifocal lesions 時，要主動考慮 whole-spine survey，因為 skip lesions 與 noncontiguous SEA 會直接改變治療計畫。
• 何時要 biopsy：blood cultures 陰性、影像 atypical、懷疑 TB / fungal infection、或 neoplasm 無法排除時，應建議 CT-guided biopsy；但如果病人 septic、神經功能正在惡化、或已經需要 surgical decompression，治療與取材流程可同步而不能互相拖延。
• Follow-up 原則：IDSA 不建議對臨床與 lab 改善的病人常規重做 MRI。若症狀惡化、CRP/ESR 不降、或懷疑 treatment failure，MRI 應重點看 epidural 與 paraspinal soft tissue 的演變；太早重做容易把仍在修復中的 bone/disc 誤判成 worsening infection。
• TB-specific adjuncts：當影像 pattern 偏 TB 時，報告可提醒 chest imaging、tissue AFB stain / culture / molecular testing、以及多菌種與 neoplasm 鑑別的必要性，因為單靠 MRI pattern 雖有幫助，仍不能取代 microbiology。

07Pitfalls / normal variants

• 早期 infection 可能只表現成輕微 endplate marrow edema，第一次 MRI 不典型不等於排除；臨床高度懷疑時要敢建議 repeat MRI。
• 沒有 fever 不代表不是 infection；SEA 的經典三聯症其實並不常同時出現。
• 用陰性 radiograph 或 CT 來安心是常見翻車點，尤其在 epidural disease 與 early vertebral infection。
• 報告只寫 discitis/osteomyelitis 卻不交代 epidural extension、canal compromise、cord signal、paraspinal abscess，等於把最關鍵的管理資訊留白。
• TB spondylitis 早期 disc 可相對保留，不能把 preserved disc 當成排除 infection 的理由。
• 退化性 Modic type I、acute Schmorl node、neuropathic spine、amyloid spondyloarthropathy 都可能 mimic infection；若影像與臨床不合，報告要保留 differential。
• 治療後太早重做 MRI 時，bone 與 disc 看起來可能更糟，但這不一定代表失敗；不要在沒有 clinical / lab correlation 的情況下只憑 marrow signal 宣布 progression。