下肢骨折術后骨密度變化的相關性研究

李長洲 高天虎 于利 趙祖發

大連醫科大學附屬第一醫院創傷骨科，遼寧 大連 116011

骨密度(Bone Mineral Density)是指骨骼礦物質密度，是骨質量的一個重要標志，能夠反映骨強度以及骨質疏松程度，預測骨折風險。骨密度降低會導致脆性骨折的發生，Kanis等報道骨密度每減少一個標準差，骨折風險增加1.4～2.6倍[1]。

研究顯示，骨折后骨密度下降[2]，急性制動后，患者每周骨丟失約占骨總量的1%[3]，相當于正常情況下每人每年的“生理性骨丟失量”。骨折后早期監測骨密度，預防和治療繼發性骨質疏松，對骨折康復、預防再發骨折有積極意義。骨折后骨密度的變化規律很少有研究報道。本文旨在研究下肢骨折術后下肢骨密度變化規律及其相關因素分析，評估骨健康狀況，為臨床預防骨折再發生及治療提供理論依據。

目前DXA法是公認的骨密度測量金標準[4]。世界衛生組織2004年發布的骨質疏松癥診斷標準：正常≥-1.0SD；骨量減少-1.0SD～-2.5SD；骨質疏松≤-2.5SD。跟骨定量超聲系統(QUS，Quantitative Ultrasound System)測量簡單方便，適用于骨質疏松篩查。 QUS篩查骨量異常(骨量減少和骨質疏松)的靈敏度為86.16%、特異度為47.57%，診斷骨質疏松的靈敏度為23.57%、特異度為97.70%。QUS篩查骨量異常的高靈敏度和診斷骨質疏松的高特異度使之成為值得在基層醫療機構推廣使用的骨質疏松篩查和診斷工具[5]。應用QUS測量骨折術后雙下肢骨密度更能直接反映骨折肢體的骨量改變。

1 資料與方法

1.1 納入標準及排除標準

納入標準：男性20～60歲，女性20～55歲，骨折后2 h～7d進行手術的下肢骨折患者；門診同期健康體檢者。

排除標準：甲狀旁腺功能異常，甲狀腺功能異常，代謝綜合征，嚴重的肝腎功能不全，腫瘤，腦梗死等病史；術前使用糖皮質激素、雙膦酸鹽、降鈣素等影響骨密度的藥物；跟骨骨折。

1.2 一般資料

回顧性研究，選取2014年10月至2017年10月大連醫科大學附屬第一醫院創傷骨科收治的下肢骨折患者102例，其中男55例，女47例; 年齡20～60歲，平均年齡(43.5±12.5) 歲；84例為單側骨折，18例為雙側骨折；22例為開放性損傷，80例為閉合性損傷；股骨頸骨折9例，轉子間骨折6例，股骨干骨折13例，髕骨骨折8例，脛骨平臺骨折15例，脛腓骨骨折19例，踝關節骨折23例，足跖骨、趾骨骨折9例；均于骨折后2小時～7天進行切開復位內固定手術。術后均早期功能鍛煉未石膏固定。分別于術后1個月、2個月、3個月、6個月、12個月門診復查，應用韓國OsteoSys公司生產SONOST 3000超聲骨密度測量儀檢測雙側跟骨骨密度：包括BQI(Bone Quality Index骨質量指數)、T值(將所測得的骨密度值與機體內自帶的選定民族的同一性別正常成人的平均值相比，用標準差表示)。按照WHO 標準：T值≥-1.0為正常，- 2.5

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 隨訪結果

所有手術患者均獲得隨訪，隨訪時間平均(7.8±3.8)個月，均一期獲得骨性愈合，平均愈合時間(3.3±2.1)個月，隨訪期間未發生血栓、再骨折、內固定斷裂和失效、感染等并發癥。

2.2 病例組與對照組一般情況比較

病例組與對照組相比，性別、年齡、身體質量指數【體重(kg)/身高2(m2)】均無統計學意義(P>0.05)，見表1。對照組左側跟骨BQI值均值是(94.0±18.1)，右側跟骨BQI值均值是(95.8±19.2)，雙側跟骨BQI值均值是(94.9±18.3)；左右側相比，差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 病例組與對照組一般情況比較Table 1 Comparison of general data between the case group and control group

2.3 單側下肢骨折術后骨密度的變化

單側下肢骨折術后骨密度表現為術后1～3月快速降低，3～6月緩慢降低，術后6個月時骨密度最低，6～12月緩慢升高但仍未恢復傷前水平的變化規律。術后1個月、2個月、3個月、6個月、12個月，健肢、患肢、對照組BQI值整體比較，差異有統計學意義，且兩兩比較，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2、圖1。

術后1個月、2個月、3個月、6個月健肢BQI值相對對照組分別下降0.04%、1.87%、6.25%、8.45%；患肢BQI值相對對照組分別下降7.45%、8.36%、15.43%、16.56%；術后12個月健肢、患肢BQI值較術后6個月增加1.57%、3.34%，但仍未達到傷前水平，見圖2。

表2 單側下肢骨折術后骨密度的變化Table 2 Changes of BMD after unilateral lower extremity fractures

圖1 單側下肢骨折術后骨密度的變化趨勢圖Fig.1 The trend of BMD change in unilateral lower extremity fracture

圖2 單側下肢骨折術后骨密度下降圖Fig.2 Bone mineral density decreased after unilateral lower extremity fractures

2.4 性別對下肢骨折術后骨密度的影響

單側下肢骨折術后男性與女性相比，不論健肢還是患肢男性比女性BQI值均略高，但差異均無統計學意義(P>0.05)，見表3、圖3。

表3 下肢骨折術后不同性別骨密度變化比較表Table 3 Comparison of BMD changes of different genders after lower extremity fractures

2.5 不同解剖部位骨折對下肢骨折術后骨密度的影響

單側單一骨折不同解剖部位骨折之間相比，術后各月份健肢骨密度、患肢骨密度差異均無統計學意義(P>0.05)，見圖4、5、表4。

2.6 單側骨折與雙側骨折對下肢骨折術后骨密度的影響

單側骨折與雙側骨折患肢相比，術后2個月、3個月、6個月、12個月雙側骨折患肢骨密度較單側骨折患肢低，分別低4.56%、6.54%、5.67%、7.82%，且差異有統計學意義(P<0.05)，見表5、圖6。

圖3 下肢骨折術后不同性別骨密度變化比較圖Fig.3 Comparison chart of BMD between different genders after lower extremity fractures

圖4 不同解剖部位下肢骨折術后健肢骨密度變化Fig.4 Changes of BMD in healthy limbs of lower extremity fractures in different anatomical sites

表4 不同解剖部位下肢骨折術后骨密度變化比較表Table 4 Comparison of changes of BMD after lower extremity fracture in different anatomical sites

圖5 不同解剖部位下肢骨折術后患肢骨密度變化Fig.5 Changes of BMD in limbs after fractures of different anatomical sites

圖6 單側骨折與雙側骨折下肢骨折術后患肢骨密度變化圖Fig.6 Changes of BMD in unilateral fracture and bilateral fracture of lower extremity limb

表5 單側骨折與雙側骨折下肢骨折術后骨密度變化比較表Table 5 Changes of BMD after unilateral fracture and bilateral fracture of lower extremity fracture

2.7 閉合性損傷與開放性損傷對下肢骨折術后骨密度的影響

開放性損傷Gustilo-Anderson Ⅲ型患肢術后各月份骨密度均較閉合性損傷低，術后2個月、3個月、6個月、12個月分別低8.64%、13.26%、12.72%、13.56%，差異有統計學意義(P<0.05)，開放性損傷Gustilo-AndersonI、Ⅱ型與閉合性損傷患肢相比，術后各月份差異均無統計學意義(P>0.05)，見表6、圖7。

表6 閉合性損傷與開放性損傷骨密度變化比較表Table 6 Comparison of changes of BMD between close injury and open injury

圖7 閉合性損傷與開放性損傷骨折術后患肢骨密度變化比較圖Fig.7 Comparison of changes of BMD of limbs between close injury and open injury

3 討論

骨折后人體短期內處于一種應急狀態，會產生一系列生理變化和病理變化，包括骨折局部血運的改變，內外凝血系統的激活，成骨細胞和破骨細胞平衡的打破，內源性生長因子的釋放，從而來促進骨折的愈合。在骨折愈合過程中骨密度的變化對預后產生重要的影響，嚴重者可導致痛性骨萎縮、骨折愈合不良或骨折愈合強度不夠，甚至再發骨折或鋼板周圍骨折。

Alan M等[2]在研究髖部骨折后骨密度變化時發現，髖部骨密度在術后1～6月份下降，術后1年骨密度仍未恢復，男性、女性無差異。Ohta H等[6]認為髖關節置換術后假體周圍骨密度變化一般持續1～1.5年，6個月內會減少較快。Kim KK等[7]發現膝關節置換術后健側、患側股骨近端骨密度術后1～3個月下降最為明顯，術后1年骨密度仍未恢復，健側、患側較術前水平分別下降1.01%、1.31%，認為這與術后疼痛、一般情況、營養狀況等有關。

對于下肢骨折術后骨密度變化的研究尚未見確切報導。本研究中，骨折術后雙下肢骨密度均下降，且患肢骨密度比健肢下降程度更重，差異有顯著性。這是因為患者術后制動、活動量減少，作用于骨的機械應力減少，打破了骨形成和骨吸收的平衡[8]，從而導致健肢、患肢在術后同時出現骨密度下降。而患肢由于術后疼痛、手術導致骨周圍血運的破壞、活動的進一步下降導致骨密度降低更加明顯。本研究還發現術后1～6個月骨密度持續下降，其中術后1～3個月骨密度下降較快，其原因可能是骨折早期血腫形成，破骨細胞活躍，清理壞死組織，骨折修復形成類骨組織，再經鈣化形成新骨，整體骨代謝處于一種活躍代謝中，骨形成量低于骨流失量，同時術后肢體制動進一步加劇了骨量流失[9]。術后3～6個月骨密度仍然下降，6月份降至最低，患肢及健肢較對照組分別降低16.56%和8.45%，但是下降速率較術后1～3個月減慢，術后1～3個月盡管已經開始功能鍛煉，甚至骨痂開始形成，但是仍未達到傷前機械應力刺激水平，因此骨丟失仍在繼續，有研究顯示在下肢這種承重部位，廢用性骨質疏松是骨量下降的主要原因[10]，這種變化規律與髖部骨折術后變化相似。術后6～12個月骨密度逐漸上升，此時骨折已愈合，患者已完全負重，機械應力刺激也和健肢基本相同，骨量開始增加，進一步顯示機械性應力刺激對骨密度增加的重要性。但術后12個月骨密度仍低于對照組，患肢及健肢較對照組分別降低13.79%、6.95%，此時骨密度值約相當于術后3～4個月水平，骨密度何時能夠恢復傷前水平，需繼續隨訪研究。

絕經后女性體內雌激素水平迅速降低，導致骨量丟失顯著增加，造成全身骨密度下降[11]。本研究中排除絕經后骨質疏松女性患者，發現男性、女性骨折術后骨密度均下降，男性骨密度略高于女性，但男性、女性之間骨密度比較無顯著差異，提示性別可能不是影響下肢骨折術后骨密度變化的決定因素，與文獻報告一致。

本研究中發現單側下肢骨折不同解剖部位骨密度變化無顯著性差異，說明骨折固定后，下肢穩定性均呈現良好趨勢，不同解剖部位功能鍛煉沒有太大差異所致。而對比雙側下肢骨折發現，雙側骨折比單側骨折骨密度在術后2個月、3個月、6個月、12個月下降更重，差異有顯著性，這是因為術后雙側骨折患者制動時間更長，作用于骨的機械應力更少導致，因此雙側下肢骨折是影響下肢骨折骨密度變化的因素之一。

下肢骨折后嚴重骨密度下降患者，會出現患肢疼痛感，皮膚毛發稀少、腫脹、光滑、局部皮膚色素沉著等臨床表現，X片雖有骨痂形成，但骨小梁稀疏、骨皮質變薄，稱為反射性交感神經營養不良綜合征(reflex sympathetic dystrophy syndrome，RSDS)，目前發生原因不清楚。一項對脛骨遠端骨折患者RSDS與創傷嚴重程度關系的研究發現，盡管創傷程度與RSDS發生風險之間沒有明顯的關系，但有RSDS的患者平均創傷程度評分高于沒有RSDS的患者，RSDS患者比沒有RSDS的局部循環得分更低，且RSDS患者傷口污染程度也較高[12]。本研究顯示開放性損傷Gustilo-Anderson Ⅲ型患肢術后各月份骨密度均較閉合性損傷低，術后2個月、3個月、6個月、12個月差異有統計學意義，而開放性損傷Gustilo-Anderson分型I、Ⅱ型與閉合性損傷相比，術后各月份差異均無統計學意義，與文獻報告相似。對于Gustilo-Anderson Ⅲ型開放性損傷，可能需要多次清創、植皮等治療，其固定制動時間較閉合性損傷更長，骨折端局部軟組織損傷程度較閉合性損傷更重，骨折端血供差，嚴重的軟組織缺損甚至影響骨折愈合[13]，因此更容易出現骨密度下降，說明嚴重軟組織損傷對下肢骨折術后骨密度變化起到重要作用。

廢用性骨質疏松癥是機械應力刺激減少導致局部或全身骨量丟失的繼發性骨質疏松癥。有研究顯示，機體廢用狀態下骨質疏松發生率高達81%，骨折發生率為1%～39%，根據持續時間而異[14]。廢用性骨質疏松可導致骨痛、骨畸形、深靜脈血栓等，嚴重影響患者生活質量甚至壽命。雖然骨質疏松導致的骨量降低不影響骨愈合[15]，但骨密度下降會影響螺釘的軸向穩定性，骨密度每降低 10 mg /cm3，其拔出力減少60 N[16]，所以術后骨量的明顯下降會影響內固定的堅強程度及增加術后失敗率，術后早期防治下肢骨質疏松對預后有積極意義。

術后早期功能鍛煉可以促進骨形成，增加肌肉力量，預防骨質疏松，但這有賴于手術的堅強內固定及創面的早期愈合。維生素D可以促進腸道對鈣、磷的吸收，增加骨密度，增加骨骼肌的平衡力。維生素D缺乏不僅影響骨的質量，也增加骨折的風險[17,18]。李長洲等[19]研究顯示，維生素D水平在骨折后明顯不足，手術后進一步加重，因此建議圍手術期應早期持續補充足量維生素D，而血鈣通常不低，可適量補充。根據術后骨密度變化過程中出現快速降低(1～3月)-緩慢降低(3～6月)-緩慢升高(6～12月)的變化規律，對于軟組織損傷不重、骨密度下降不明顯的患者術后應補充足量維生素D及適量鈣劑，而對于Gustilo-Anderson Ⅲ型或雙下肢骨折患者，應術后早期聯合應用維生素D、抗骨質吸收藥和鈣劑，持續至少6月，術后6月根據骨密度變化調整藥物。

下肢骨折愈合過程中，下肢骨密度出現快速降低(1～3月)-緩慢降低(3～6月)-緩慢升高(6～12月)的變化規律，可能與骨折術后肢體活動量減少、骨機械性應力減低和骨折周圍軟組織損傷程度有關，骨折解剖部位、性別對術后骨密度變化無顯著影響。為防治骨密度下降、預防廢用性骨質疏松發生，需要早期積極功能鍛煉及聯合藥物治療。