應力性骨損傷診療新進展

涂鵬，王瑾，許金芳，董晨輝*，李春寶，李慎松，劉玉杰，唐佩福

1解放軍聯勤保障部隊第940醫院運動醫學科，蘭州 730050；2西北民族大學醫學部，蘭州 730030；3解放軍聯勤保障部隊第940醫院中醫康復科，蘭州 730050；4海軍軍醫大學軍隊衛生統計學教研室，上海 200433；5解放軍總醫院第四醫學中心骨科醫學部，北京 100048

應力性骨折作為目前軍事訓練傷中發病率高、治療時間長且影響較大的軍事訓練傷，是造成部隊非戰斗減員、影響官兵健康、增加醫療負擔的重要原因，受到廣大官兵的高度關注。國內外最新觀點認為，傳統應力性骨折是應力性骨損傷(bone stress injuries，BSI)的終末期。目前對于BSI的病因、危險因素、診斷及治療選擇尚未達成共識。本文就BSI的危險因素、診斷、治療及預防的最新研究進展進行綜述，為BSI的科學預防和診療提供依據。

1 BSI的定義及其損傷機制

1.1 BSI BSI是指骨組織在反復應力刺激下因無法承受重復機械負荷而發生骨組織微觀結構損傷，以局部壓痛等為典型臨床癥狀的一種常見運動損傷，該疾病始于應力性骨膜反應，并逐步發展為部分骨折，最終導致完全骨折[1]。應力性骨折(俗稱疲勞性骨折、行軍骨折)最早于1855年由普魯士軍醫首先發現并報道，描述了長期行軍的士兵腳部出現的水腫和疼痛癥狀，直至1895年X線出現才明確這種癥狀是由跖骨干應力性骨折所致。進一步研究發現，大多數被診斷為應力性骨折或與應力有關的損傷都沒有骨折線的跡象，因此提出“骨應力性損傷”這一概念，其機制主要是由于應力刺激所致骨的負載過大或負載循環次數過多，導致骨組織疲勞損傷，從而出現骨微觀結構的不可逆破壞[2]。正常骨骼在重復過載的刺激下，當破骨細胞對骨組織的吸收大于成骨細胞的骨骼重塑時，骨組織結構的微損傷與骨重塑之間的平衡被打破[3]，骨小梁結構的破壞積累達到閾值后則可導致宏觀結構上骨折的發生[4]。

1.2 應力性骨折 應力性骨折是疲勞性骨損傷的最終發展結果，是由于骨骼受到重復性的應力損傷造成的，這種長期、反復、輕微的直接或間接損傷可引起特定部位小的骨裂或骨折。

1.3 脛骨內側應力綜合征(medial tibial stress syndrome，MTSS) MTSS又稱外脛夾和脛骨疲勞性骨膜炎，是運動引起小腿疼痛最常見的原因之一，也是常見的過度使用性損傷，主要由于運動和下肢沖擊負荷產生的脛骨內應力反應導致脛骨內側中遠2/3的疼痛和壓痛，觸診疼痛區域的邊界≥5 cm，是脛骨應力性骨折的早期表現。

2 流行病學分析

美國軍方對BSI進行流行病學研究發現，男性新兵BSI的發生率為0.8%～6.9%，女性新兵為2.4%～21.0%[5]；目前我國新兵應力性骨折發生率為13.2%[6]，但缺少BSI相關數據的報道。BSI是入伍新兵常見的過度使用性損傷，從輕微的應力反應到骨骼組織內的應力斷裂，可發展為應力性骨折[7]。應力性骨折占運動損傷的1%～20%，其中下肢應力性骨折占80%。應力性骨折好發的部位國內外差異較大，中國依次為跖骨(52.8%)、脛骨(34.7%)、股骨干(6.2%)、股骨頸(4.2%)、骨盆(2.1%)[6]，國外依次為脛骨(23.6%)、足舟骨(17.6%)、跖骨(16.2%)、股骨(6.6%)、骨盆(1.6%)[8]。

3 患者自身危險因素分析

3.1 性別 一項針對2009－2012年5 580 875名美國官兵的流行病學調查發現，女性下肢應力性骨折的發生率明顯高于男性[9]。對314名(女206名，男108名)運動員進行隨訪發現，31例患有BSI的運動員中，24例(11.7%)為女性，7例(6.5%)為男性，女性患病率明顯高于男性[10]。另有研究發現，確診BSI的田徑運動員中，64.7%(22/34)為女性[11]。

3.2 內分泌及激素水平 有大量證據支持患有女性三聯征(即飲食不規律及低能量攝入、月經功能障礙、骨密度低)的女性發生BSI的風險增加[12]。飲食不規律(神經性厭食癥或神經性貪食癥)的女性長跑運動員發生應力性骨折的風險是飲食規律女性長跑運動員的5倍，且患有閉經的女性罹患應力性骨折的風險增加了2倍[13]。在青少年女性運動員中，繼發性閉經使應力性骨折的發生風險增加了12.9倍，原因可能為雌激素水平降低和破骨細胞活性增加[14]。在男性運動員中出現的“三聯征”，即低能量供應(伴或不伴有進食障礙)、低促性腺素性功能減退癥和骨密度降低會影響其身體健康及運動表現，且其低骨密度與BSI密切相關[15]。

3.3 鈣含量 目前認為，血液循環中25(OH)D正常的最低濃度為50 nmol/L，低于該水平則視為不足，而循環中25(OH)D不足會增加骨折的發生風險[16]。有研究發現，基線血清25(OH)D濃度低于50 nmol/L的新兵較高于50 nmol/L的新兵BSI發生率高，維生素D不足20 μg/L與新兵應力性骨折的發生風險增加有關[17]。有研究發現，血清中25(OH)D濃度低于30 ng/ml的運動員罹患第五跖骨BSI的風險較高[18]。一項針對美國海軍官兵的研究發現，每日補充2000 mg鈣和800 U維生素D可明顯降低應力性骨折的發生率[19]。

3.4 體重指數(body mass index，BMI) BMI是應用任意年齡男性或女性的身高和體重，通過統計學指數測算來反映體質的公認方法，被世界衛生組織(WHO)和美國國立衛生研究院(NIH)廣泛應用于世界各國的不同人種。嚴重低體重為BMI<16.5 kg/m2，低體重為BMI<18.5 kg/m2，超重的定義在白種人、黑人、西班牙人群與亞洲、南亞人群中有所不同，其中亞洲及南亞人群超重為BMI 23.0～24.9 kg/m2，肥胖為BMI>25.0 kg/m2，白種人、黑人及西班牙人群超重為BMI 25.0～29.9 kg/m2，肥胖為BMI≥30.0 kg/m2(其中1度肥胖為BMI 30.0～34.9 kg/m2，2度肥胖為BMI 35.0～39.9 kg/m2，3度肥胖為BMI≥40.0 kg/m2)[20-21]。在以色列部隊中，應力性損傷發生率與肥胖程度呈正比，每增加一個BMI單位會使BSI發生率增高2%[22]。芬蘭學者對入伍新兵進行研究發現，低體重會增高過勞損傷的概率[23]。據報道，低體重和小腿圍(繞小腿一周所測得的最大值)提示下肢的骨骼和肌肉強度降低，可增加脛骨應力性骨折的風險[24]。在美國陸軍新兵武裝入伍訓練(initial entry training，IET)中，低體重的男性和女性均有較高的應力性骨折風險，而肥胖的男性亦有較高的應力性骨折風險；身高較高的男性罹患應力性骨折的風險增加，而相同情況下女性的風險較低[25]。

3.5 下肢力學結構 國外研究發現，與健康男性隊員相比，既往有BSI病史的男性長跑運動員脛骨的骨強度明顯降低，其骨強度降低是由于骨皮質區橫截面積而非骨皮質層厚度減小所致；既往有BSI病史的男性脛骨總橫截面積較小，尤其是在脛骨中段骨干處[7]。運動員的脛骨橫截面積減小與BSI的發生關系密切。患有下肢BSI的女運動員脛骨更薄，這是由較小的脛骨橫截面積引起的[26]。此外，不同的足部形態(正常足、扁平足、高弓足)可導致不同類型的損傷。研究發現，扁平足由于低足弓可導致膝關節外翻，易發生膝關節內側間隙的損傷；高弓足由于足弓較高，易導致踝關節外側間隙骨組織損傷。足部形態結構差異與脛骨BSI的發生是否存在關聯仍需進一步研究證實，但足部的某些特殊形態如扁平足及高弓足可能是脛骨BSI的重要危險因素，若訓練中及時采取措施糾正可避免出現嚴重并發癥[27-28]。

4 診斷標準

依據《軍事訓練傷診斷標準及防治原則》[29]，以脛骨為例，符合以下任意2項即可診斷為BSI：(1)強度較大的訓練史后無明顯誘因出現固定部位的疼痛，且疼痛隨運動強度增大而加重，早期休息后可逐漸減輕；(2)查體骨干長軸觸診時有局部且固定的壓痛點，晚期出現縱向叩擊痛伴有軟組織腫脹；(3)X線片示骨膜增生，后期出現骨折及移位。

應用X線片進行分型，Ⅰ型損傷部位只有骨痂而無明顯骨折線，Ⅱ型損傷部位有骨折但無移位，Ⅲ型損傷部位有明顯的錯位[30]。全身骨掃描是診斷BSI最早的金標準[31]。Nattiv等[11]應用MRI在Fredericson分級的基礎上進行了改良。Ⅰ級：T2相提示輕度骨髓或骨膜水腫，T1相正常；Ⅱ級：中度骨髓或骨膜水腫，T2相陽性；Ⅲ級：T2和T1相均可見嚴重骨髓和(或)骨膜水腫；Ⅳ級：T2和T1相出現嚴重的骨髓和(或)骨膜水腫，T2或T1相出現骨折線、錯位。Ⅰ級和Ⅱ級定義為低等級骨應力損傷，Ⅲ級和Ⅳ級定義為高等級骨應力損傷。

BSI的診斷與早期治療流程如圖1所示。

圖1 下肢應力性骨損傷(BSI)的診斷與早期治療流程Fig.1 Flowchart of diagnosis and treatment of legs BSI

4.1 早期評估及鑒別診斷 結合患者病史及輔助檢查結果是評估可疑BSI的第一步。BSI患者通常會逐漸出現與活動有關的局部疼痛，并隨著休息而逐漸減輕，可無腫脹。如癥狀惡化，疼痛加劇，活動時會出現局部劇痛、跛行，甚至不能站立[31]。當BSI進展為應力性骨折時，會出現局部壓痛或伴有腫脹。不能觸及的較深部位的應力性骨折(如股骨頸應力性骨折)需要活動關節和刺激性試驗才能引發疼痛。因此，BSI的明確診斷務必將臨床表現與影像結果相結合[32]。臨床中多種疾病如肌肉拉傷、肌腱病變、韌帶損傷、感染及腫瘤等的影像表現與BSI類似，需要鑒別。

4.2 影像學評估 BSI的早期臨床表現不典型，極易出現漏診、誤診，錯過早期治療的最佳時機。因此，當臨床評估懷疑BSI時，應盡早完善影像學檢查。BSI影像學檢查的方式、表現及優缺點如表1所示。

表1 BSI影像學檢查方式、表現及優缺點Tab.1 Methods, profiles, advantages and disadvantages of imaging examination for BSI

5 治療策略

BSI的治療策略應根據其MRI分級及病變解剖部位的危險程度決定。低風險應力性骨折通常位于骨的壓力側，且骨折區域具有豐富的血液微循環支持，預后好，延遲愈合或不愈合的風險低[40]；高危應力性骨折常位于張力側，極易轉變為完全骨折，骨折延遲愈合、骨不連和慢性疼痛的傾向較大[32]。低風險應力性骨折通常采用非手術治療，通過絕對休息、制動及限制負重來減輕癥狀，直至患者臨床癥狀消失為止；配合以循序漸進的康復運動，可更快地恢復患肢功能[40]。對于高風險的應力性骨折考慮采取手術治療，可加快骨折愈合，盡快恢復正常生活及工作，降低延遲愈合和再骨折的風險[41]。

BSI加速康復的相關研究較少，目前體外沖擊波療法是一種具有有效性、便利性和安全性的非侵入性治療手段，是近年來應用于骨骼肌肉系統疾病的新興治療方式。研究發現，在平均治療8周后，10名第五跖骨和脛骨應力性骨折運動員均恢復了部分體育活動[42]。

6 預防策略

6.1 及時補充鈣和維生素D 最新研究發現，軍事訓練期間每天補充鈣和維生素D3可通過抑制甲狀旁腺激素(PTH)而提升骨骼健康狀況。血清中較高濃度的維生素D3可降低應力性骨折的發生風險[43]。一項對女性長跑運動員的研究發現，每天額外補充500 ml脫脂牛奶，可使應力性骨折發生率降低62%[44]，因此攝入足量的鈣和維生素D可減少BSI的發生。

6.2 加強身體素質訓練 身體素質一般是指人體在活動中所表現出來的力量、速度、耐力、靈敏度、柔韌性、協調性、平衡感等身體反應力。一個人身體素質的好壞與遺傳有關，但與后天營養和體育鍛煉的關系更為密切。身體素質訓練主要包括下肢肌肉(特別是下肢核心肌群)的力量訓練以及身體靈活性、柔軟性、協調性和平衡性的訓練。下肢核心肌力增強可有效防止BSI的發生；根據臨床研究，有學者指出，高強度軍事訓練時，髖關節和膝關節的動態穩定性不足、關節肌肉無力或兩側肌力不對稱等為訓練傷發生的誘因，髖、膝的核心力量和穩定性訓練可使關節潛在的肌肉無力和關節穩定性不足得到明顯改善，尤其是髕骨關節失穩所致的疼痛得到明顯減輕[45]，從而迅速提高訓練成績[46]。對某陸軍1454名新兵應力性骨折風險因素進行分析發現，入伍前每周鍛煉時間超過7 h的新兵應力性骨折的發病率低于每周鍛煉短于7h的新兵[6]；有研究報道，芬蘭新兵入伍前每周進行2次以上的高強度耐力訓練可有效減少應力性骨折的發生[47]，訓練后放松和恢復運動對預防訓練后疲勞性損傷非常重要，包括靜態拉伸及肌筋膜的自我松解，旨在放松身心與幫助機體消除疲勞、恢復體能，避免因生理和心理性疲勞的累積導致訓練傷的發生。

6.3調整訓練計劃 訓練過程中，若出現下肢疼痛、腫脹及跛行等臨床癥狀時，通過及時調整訓練計劃可減少BSI的發生。通常應力性骨折發生率在訓練初期較高，并在訓練第12周達到峰值[48]。近期有學者建議，在訓練前16周開始循序漸進地增加訓練強度，并在應力性骨折發生高峰期前(第12周左右)暫停訓練，可促進骨骼應力損傷的自我修復，有效避免骨折的發生[49]。

7 復訓建議

新兵是否重回訓練場取決于BSI的恢復程度和近期的軍事訓練要求。軍醫可根據傷員的影像學檢查結果對比和臨床體征，來判斷傷員的傷情及是否適合繼續服役。BSI復訓時限相關的循證醫學證據仍未達成共識。近期有研究發現，脛骨BSI傷員在受傷后3～6個月雙下肢骨密度持續下降，6個月時骨密度有所回升并接近正常范圍[50]。有研究表明，根據解剖部位的不同，戰士復訓的時間周期為12～21周[51]。因此，治療期間有效的抗骨質疏松治療尤為關鍵，有助于縮短復訓周期。

8 總結與展望

結合最新文獻，本文對BSI的早期診斷、治療及預防措施進行了詳細論述。對于BSI，應根據不同等級及嚴重程度制定更為優化的治療策略；同時，應深入研究BSI的致病機制，進一步制定科學的訓練計劃，注重“預防為主，防治結合”的防治策略，從而達到減少非戰斗減員、提高部隊戰斗力的目的。