肱骨近端骨量分布特點的研究進展

王燁明，魏萬富

（天津市天津醫院骨科，天津 300211）

肱骨近端骨折是臨床常見的骨折，其發生率約占全身骨折的5%～9%［1］。多屬于低能量脆性骨折。隨著社會老齡化，肱骨近端骨折的發生率在2002—2017年間增加了46%。常見于60歲以上絕經后女性伴有骨量減少或骨質疏松者［1，2］。目前，移位的肱骨近端骨折常采用切開復位鎖定鋼板內固定。與傳統鋼板比較，鎖定鋼板具有更強的抗扭轉性能，其角穩定性可避免螺釘退出、松動及內固定失敗［3］。但近年來隨著鎖定鋼板的廣泛應用，相關的并發癥時有報道，如肱骨頭內翻移位、螺釘穿出肱骨頭關節面等，發生率可高達48.8%［4］。肱骨頭內鎖定螺釘的初步穩定性取決于螺釘-骨界面的局部骨質量。已知骨質疏松是肱骨近端骨折術后內固定失敗發生的危險因素之一［3，4］。在骨質疏松人群，肱骨近端的骨密度（bone mineral density,BMD）下降，而且在肱骨頭、大、小結節和肱骨干骺端的骨量減少程度不同，區域性分布差異明顯。目前存在的問題是尚無明確的肱骨近端“骨量區域分布圖”來預測內置物設計和手術時螺釘的方向和位置，指導螺釘置入局部骨質量更好的解剖位置，增加螺釘的穩定性，尤其是在合并骨質疏松時。本文擬通過回顧已發表的相關文獻，就肱骨近端的骨質量與性別、年齡的關系，分布特點和骨量的測量工具進行綜述，以期對肱骨近端骨折的手術治療提供借鑒和幫助。

1 肱骨近端骨量的測量工具

目前肱骨近端骨量的診斷工具主要是雙能X線骨密度吸收儀（dual engery X-ray absorptiometry,DXA）和定量CT（quantitative computed tomography,QCT）。

DXA測定腰椎和髖部骨密度是診斷骨質疏松癥的金標準。既往文獻證實BMD每下降一個標準差，骨質疏松性骨折的風險增加1.5～3.0倍［5］。老年人群在BMD明顯降低前，松質骨骨小梁顯微結構已經衰敗。骨幾何形狀、骨微結構、骨基質及骨轉換率等對評價骨強度和預測脆性骨折均起著重要的作用，因此DXA測定不能完全有效的進行骨質疏松性骨折的預測［5-7］。DXA主要測定股骨頸和腰椎的面積骨密度，對于肱骨近端的骨質量是間接估計，與肱骨近端骨折Neer分型的相關性低［8］。同時由于DXA是二維的骨密度測量，不能分別對皮質骨和松質骨進行測量并提供力學特性的分析。由于肱骨近端不是常規的測量解剖部位，DXA對于感興趣區的建立尚無統一的標準，一般包括肱骨頭、外科頸、大結節和小結節［9，10］。

定量 CT （quantitative computed tomography,QCT）是在臨床CT掃描圖像的基礎上，采用專用體模和軟件對骨密度、體質成分和幾何形態參數進行測量的方法。由于QCT采用CT的原始數據進行骨密度測量，測出的數值是真正體積骨密度（volumetric bone mineral density,vBMD）。QCT能將皮質骨和松質骨分開評價，且在CT圖像上建立感興趣區，不受肥胖、骨質增生和血管鈣化的影響，是更準確的骨密度測量方法［10］。隨著近年來QCT技術快速發展，輻射劑量逐漸降低，在肱骨近端骨折風險評估的價值已被充分肯定［11］。

2 肱骨近端骨質量與性別、年齡的關系

隨年齡的增加，肱骨近端出現與中軸骨相似的骨量低下、骨微結構損壞的病理變化。首先在松質骨，肱骨近端冠狀面切片的骨計量學結果表明，60歲以上的女性和骨量與年齡呈負相關，骨小梁的數量減少，連接性下降，在大結節最為明顯。肱骨頭上內側骨小梁的結構、數目和連接性在各年齡組與性別上差異不明顯［12］。肱骨頭定量CT分析顯示，隨著年齡的增加，橫截面內CT值低于80HU的松質骨面積逐漸增大，以外側為主，在老年女性更為顯著［13］。其次，皮質骨的厚度、皮質多孔性和皮質骨的橫截面積是骨強度的重要影響因素［5，15］。Helfen 等［14］發現，65歲以后外科頸骨皮質厚度下降34%，骨皮質孔隙率增加93%。這種與年齡相關的皮質骨量丟失是由于骨髓腔面和皮質內的骨吸收增加，表現為骨髓腔橫截面的擴大和骨皮質厚度減低［14，15］。另外，肱骨近端的松質骨和皮質骨總體骨量隨年齡增加顯著減少。一項應用DXE和QCT的橫截面調查發現，白人男性在30～80歲期間BMD下降29%［15］。高分辨外周定量CT（high-resolution peripheral quantitative computed to?mography,HR-pQCT）掃描64例健康人肱骨近端新鮮標本的數據分析發現，BMD下降的主要年齡段為65～79 歲，最高降幅為 27%［14］。

3 肱骨近端骨結構的區域分布特點

肱骨近端骨結構由皮質骨和松質骨組成。松質骨被認為是影響內置物穩定性的主要內在結構，原因是肱骨近端富含松質骨，且老年人的皮質骨菲薄，常呈現為蛋殼樣變化［10，12，14］。因此文獻更多關注的是肱骨頭內含松質骨分布特點。目前認為松質骨分布差異明顯。松質骨螺釘的生物力學穩定性與局部骨密度、骨小梁顯微結構和分布特點有關。在骨組織計量學上，冠狀面上肱骨頭中心上內方感興趣區的骨小梁體積分數（bone volume to total tissue volume ratio,BV/TV）最高，自近端向遠端逐漸下降［12］。Tingart等［16］自解剖頸截取肱骨頭標本，在截骨面上建立前上、前下、后上、后下和中央5個感興趣區。應用外周定量CT測定感興趣區的BMD的同時，體外測定松質骨螺釘的把持力。結果顯示，肱骨頭內松質骨并非均一分布，以中央區BMD最高；并與螺釘的把持力正相關。Kamer等［17］發現組成肱骨近端的各個解剖部位的松質骨體積骨密度（vBMD）存在顯著的可變性。其中松質骨vBMD在關節面下最高，肱骨近端髓腔最低，大結節和小結節沒有明顯差別（圖1）。當骨量丟失時，松質骨的分布模式沒有明顯變化。

圖1 肱骨近端骨量的三維分布（A）前面觀（B）側面觀（C）顱側觀。肱骨近端根據體積骨密度（vBMD,mg HA/cm3）閾值設定3個有效區間：0～52（上排），0～250（中排）和0～500（下排）。在高閾值區間，僅軟骨下松質骨未染色，提示骨量良好［17］

短柄的肩關節置換時，肱骨頭假體的近端固定和骨長入對于維持假體穩定至關重要。松質骨BMD是肩關節假體初期穩定的重要影響因素，與負荷/移位的斜率正相關［18］。Alidousti等［19］應用定量 CT 掃描8例健康人的肱骨標本，自近至遠平行于解剖頸將肱骨近端等分為12個截面。在每個截面內等分6個扇形，同時根據直徑自中心至外周等分為4個同心圓區域。結果顯示，肱骨近端解剖頸以上各截面骨密度較高，自近端向遠端逐漸下降。在解剖頸以下骨密度自中心向外周依次增加。內側柱的骨密度最高，但外側靠近大、小結節骨密度最低。因此建議短柄肩關節置換時，注意保留解剖頸以上骨量，充分利用皮質下高密度的骨小梁穩定肱骨頭假體。Reeves等［20］進一步擴大樣本量至98例，利用定量CT測量肱骨近端松質骨-髓腔柱。其結果與Alidousti報道的相似。總之，盡管研究目的和感興趣區設定不同，多數作者認為肱骨近端的松質骨存在明顯區域性分布差異。

肱骨近端包括肱骨頭、大結節、小結節和肱骨干骺端4個部分。每個部分內部松質骨都為差異性分布模式［9］。文獻多集中在大結節骨質量與肩袖修復錨釘的穩定性相關研究［9，21］。大結節的骨皮質厚度與所在位置密切相關，靠近肱骨頭關節面的皮質最厚［21］。從micro-CT分析數據看，大結節近端松質骨的骨小梁微結構指標明顯優于遠端，后1/3的骨小梁體積較前2/3為高。大結節近解剖頸處松質骨的骨小梁體積比、厚度和數量最高，骨小梁分離度最低，提示松質骨微結構良好，有利于內排錨釘的生物學固定。而大結節最高點以遠15～22 mm的骨皮質最厚，尤其是前1/3是外排錨釘的最佳置入點［22］。

值得一提的是，肩袖損傷對大結節松質骨的影響存在爭議。Oh等［23］發現，在有癥狀的肩袖損傷患者，患側大結節松質骨的vBMD低于健側。但與肩袖撕裂面積的大小無線性相關。在合并肩袖損傷的肱骨體外標本，大結節的骨小梁較肩袖完整者退變明顯，骨計量學上表現為骨小梁體積比、骨小梁的厚度、數量和骨小梁模式因子下降［22］。說明大結節松質骨的骨量不僅受到年齡、性別、骨質疏松癥等全身因素的影響，也與肩袖損傷及肩關節功能狀態等局部因素有關。但也有結論相反的報道，經年齡校正后肩袖損傷對大結節骨小梁分數沒有影響［21］。

肱骨近端的皮質骨也呈現與松質骨相似的差異性分布的特點。大結節后側的皮質骨厚度最小，在大結節近外科頸水平的外側皮質骨也存在薄弱點。這些生物力學上的薄弱點在摔傷時可形成應力集中，與肱骨近端骨折的發生密切相關［24］。Majed 等［25］對 37 例冰凍新鮮肱骨標本進行CT掃描，發現肱骨近端皮質骨厚度為0.33～3.5 mm。在30/37例標本中，肱骨干部骨皮質厚度高于干骺端；相對于大結節，小結節或結節間溝皮質骨厚度為高；在肱骨頭關節面周圍的皮質骨中，后側的皮質骨最薄［25］。皮質骨的薄弱點、上肢的傷時位置與骨折線形態有關。大結節因其皮質骨厚度值相對小，是復雜肱骨近端骨折發生時骨折線的起點［26，27］。因此，皮質骨的非均一分布或許可解釋肱骨近端骨折的受傷機制。同時結節間溝皮質骨厚度值較高的特點，對提高肱骨近端骨折的固定強度有幫助。當內側柱骨折塊粉碎缺乏有效支撐時，在結節間溝可輔助鋼板固定，體外生物力學實驗證實，其固定的剛度與肱骨距螺釘相似［28］。

綜上所述，肱骨近端骨質量與性別、年齡密切相關，也受到肩袖損傷等局部因素的影響。肱骨近端的松質骨和皮質骨的分布存在明顯的差異性，是肩關節內置物穩定性的重要影響因素。但由于實驗設計、測量工具和方法不同，現有的研究結果相互引用時有一定困難。因此，肱骨近端的骨量分布特點有待進一步深入研究，以獲得更加清晰、全面的骨量分布和變化圖，以指導內置物的設計和減少手術并發癥。