老年女性髖部骨折與DXA骨強度參數的相關性研究

劉暢暢 尹宏 段光宇 孫欣 孫舒雅

南京市中醫院，南京中醫藥大學第三附屬醫院，江蘇 南京 210001

近年來，越來越多的學者提出了骨強度的概念，研究者們認為對抗骨折能力的評估，必須將骨的量和質結合起來，即稱之為骨強度[1]。換言之，骨強度主要由骨密度和骨質量共同決定，骨質量對骨折風險的預估價值正是當前的研究發展趨勢。其中，對骨質量的研究一般包括骨小梁結構、皮質骨幾何結構、骨骼力學參數三個方面。

本研究基于雙能X線測定法(DXA)，對老年女性髖部骨折發生與骨密度、股骨近端幾何結構和力學參數等多項數據進行分析研究，并探討其相關性。

1 資料與方法

1.1 對象

1.1.1觀察時間：2014年10月-2017年2月。

1.1.2入選標準：所有受試者均為初次接受雙能X線測定(DXA)的女性，年齡60-85歲。

1.1.3排除標準：(1)因嚴重暴力(如：車禍、高處墜落等)導致髖部骨折者；(2)雙髖骨折術后均有假體、鋼板或螺釘等植入者；(3)有腫瘤、化療藥物使用、糖皮質激素使用等明確影響骨代謝的既往史；(4)有類風濕性關節炎、股骨頭缺血性壞死、畸形性骨炎、成骨不全等嚴重影響髖部骨骼形態的既往史；(5)體重大于150 kg(超過DXA儀可承載重量)。

共93名受試者納入本項研究，按骨折史分為髖部骨折組33人，胸腰椎骨折組32人，正常組28人。三組受試者基本情況詳見表1。

表1 三組受試者基本情況Table 1 Basic data of patients in three groups

注：組間比較，三組年齡、身高、體重數據P值均大于0.05

1.2 方法

受試者知情同意加入本項研究，研究者對所有受試者進行姓名、性別、年齡、身高、體重、疾病史、骨折史等一般情況調查記錄。

對所有受試者進行DXA測定(采用雙能X線骨密度儀，GE-Prodigy)，對于有髖部骨折的受試者，測試部位為正位脊柱和健側髖部，對于無髖部骨折的受試者，測試部位為正位脊柱和左側髖部。使用AHA軟件(Advanced Hip Analyze軟件)，采集受試者髖部幾何參數及髖部力學分析數據。

髖部幾何結構參數包括：股骨頸皮質厚度(mm)、股骨頸皮質比率(%)、距骨皮質厚度(mm)、距骨皮質比率(%)、股骨干皮質厚度(mm)、股骨干皮質比率(%)、股骨頸/干角度(度)、股骨頸最小寬度(mm)。

髖部力學分析參數包括：曲率比率、截面模數(mm3)、CSMI(mm4)、CSA(mm2)、d1(mm)、d2(mm)、d3(mm)、y(mm)、alpha(度)、theta(度)。(表2)

表2 力學參數注解Table 2 Annotation of the mechanical parameters

1.3 統計學方法

2 結果

2．1 基本情況比較

三組受試者基本情況的比較提示，年齡、身高、體重等基本情況組間差異均無統計學意義(表1)。

2.2 骨密度比較

髖部骨折組與胸腰椎骨折組比較，股骨頸與全髖骨密度(BMD)具有統計學差異；髖部骨折組與正常組比較，腰椎、股骨頸與全髖骨密度(BMD)具有統計學差異(表3、4)。

表3 髖部骨折組與胸腰椎骨折組的骨密度比較Table 3 Comparison of BMD between hip fracture group and thoracolumbar fracture group

表4 髖部骨折組與正常組的骨密度比較Table 4 Comparison of BMD between hip fracture group and control group

2.3 髖部幾何結構參數比較(表5、6)

髖部骨折組與胸腰椎骨折組比較，股骨頸皮質比率、股骨頸最小寬度兩組數據差異有統計學意義；而髖部骨折組與正常組比較，股骨頸皮質厚度、股骨頸皮質比率、矩骨皮質厚度、矩骨皮質比率、股骨干皮質厚度、股骨干皮質比率以及股骨頸最小寬度七組數據差異有統計學意義(表5、6)。

表5 髖部骨折組與胸腰椎骨折組的髖部幾何結構參數比較Table 5 Comparison of hip geometric parameters between hip fracture group and thoracolumbar fracture group.

表6 髖部骨折組與正常組的髖部幾何結構參數比較Table 6 Comparison of hip geometric parameters between hip fracture group and control group

2.4 髖部力學參數比較(表7、8)

髖部骨折組與胸腰椎骨折組比較，d2、d3和y三組數據差異有統計學意義；而髖部骨折組與正常組比較，截面模數、CSA、d3和y四組數據差異有統計學意義(表7、8)。

表7 髖部骨折組與胸腰椎骨折組的髖部力學參數比較Table 7 Comparison of hip mechanical parameters between hip fracture group and thoracolumbar fracture group

表8 髖部骨折組與正常組的髖部力學參數比較Table 8 Comparison of hip mechanical parameters between hip fracture group and control group

3 討論

3.1 老年髖部骨折的危害

隨著社會人口老齡化的進程，老年髖部骨折的危害性愈發受到社會各界的重視。近十年來，老年髖部骨折的發生率迅速增高，其中女性患者的發病率與年齡呈正相關，而男性患者的發病率在80歲時達到峰值[2-4]。由于股骨近端的解剖結構、血運情況等特殊性，常造成骨折不愈合、畸形愈合或股骨頭缺血性壞死、患肢殘障等并發癥，同時老年患者因長期臥床，易造成肺部感染、褥瘡、血栓相關事件，甚至死亡等嚴重并發癥。

老年髖部骨折不僅嚴重影響老年人群的生理及心理健康，同時構成社會倫理、經濟的重要關注焦點之一。近年來在髖部骨折與老年人心理健康、高額的醫療護理費用等醫學社會學層面展開多項研究探討[5-8]。因此預測老年髖部骨折風險，有效降低其發生率顯得尤為重要。

3.2 骨折風險因素評估

傳統觀念認為，年齡、骨密度、跌倒是骨折的主要風險因素，因此在骨折預防工作中重點強調了骨密度的檢測。然而研究發現，骨密度并不能全面反映骨折的風險，有些患者已經發生了脆性骨折，可骨密度并未達到骨量減少或骨質疏松癥的診斷標準，而有些患者骨密度已經很低卻仍未發生骨折，這使得相當數量的骨折高風險患者得不到及時的診斷和治療[9-11]。由此可見，單一的骨密度測定，已經不能滿足臨床骨折風險預測的需要，尤其髖部骨折風險，急需多元化的評估方法。

3.3 骨強度與骨折

骨質量主要由骨的內部結構所決定，過去很長一段時期，對髖部骨折的研究均集中在松質骨上。然而，一項股骨頸力學測試研究表明，皮質骨在股骨頭下區、股骨頸中段、股骨頸基底、轉子間區分別承受30%、50%、96%、80%的壓力負荷。在股骨頸完全去除松質骨的情況下，股骨頸強度僅有小幅度下降，這說明松質骨在股骨頸強度中所起的作用相對較小，提示皮質骨結構及其特征起著主要作用[12]。有報道稱骨骼大小、橫斷面面積及面積截距的長短等可預估骨強度的70%～80%[13]。

目前對髖部皮質骨的研究主要針對股骨近端幾何結構和力學參數兩方面。研究發現骨密度結合股骨解剖結構比單純用骨密度分析骨折危險性精確度提高了13%[14]。Alonso[15]發現頸干角增加1個標準差，女性髖部骨折危險性增加3.48倍。Gnudi[16]等認為股骨近端幾何結構對股骨頸骨折危險性預測有極其重要的作用，而頸干角是最好的預測參數。同樣國內多項研究發現，頸干角、股骨頸軸長及股骨頸寬度等指標與髖部骨折風險有顯著相關性[17-20]。

而股骨近端力學參數方面，有研究者結合古典力學理論推測，一個橫截面的轉動慣量CSMI值等于π的四分之一與骨的內外半徑四次方的差值的乘積。換言之，當CSMI值增加時，骨的抗折彎能力也隨之增加。截面模量z值等于CSMI除以形心距離，它與該截面的最大彎曲應力呈負相關，當z值增加時骨的抗折彎能力也會隨之增加。多項研究均發現，橫截面轉動慣量、截面模量Z值、屈曲比率等指標與髖部骨折存在相關性[21-24]。

本項研究基于雙能X線測定法，發現部分髖部幾何力學參數與老年女性髖部骨折相關，具有重要的臨床指導意義，同時改變了單一的“低骨量—高骨折風險”預測模式，形成“骨密度+髖部幾何力學分析”多元化模式，可有效提高老年女性髖部骨折風險的預測能力。不足之處在于本研究采用樣本量較小，為了更好的指導臨床工作，進一步前瞻性深入研究正在進行。