雙能X線骨密度儀測定股骨假體周圍骨密度水平對患者術后治療效果的評估

孟麗穎， 高峰， 李和培， 武飛， 楊建波， 李通憲

髖關節置換術是目前臨床上治療股骨頸骨折或股骨頭壞死的一種常用手段，對于改善髖關節功能和患者生存質量具有重要價值[1-3]。Harris髖關節功能評分系統是臨床評價髖關節功能的重要量表，常用于髖關節置換術后的療效評估，一般評分越高表明患者術后髖關節功能恢復越佳[4]。髖關節假體屬于人體異物，容易引起髖關節的局部炎癥反應，且在固定假體過程中需要給予股骨一定的應力，因此常導致部分患者在接受髖關節置換術后會出現股骨假體周圍的骨量變化，且有相關研究表明骨密度(bone mineral density，BMD)變化情況與髖關節功能恢復程度具有一定相關性[5-7]。但目前臨床上關于股骨假體周圍BMD水平是否可以作為評估髖關節置換術患者術后髖關節功能恢復的一種有效定量指標尚且需要進一步研究。雙能X線測量技術是目前臨床常用的一種BMD測量手段，因其具有操作簡便、靈敏度高以及響應迅速等優勢已成為骨質疏松診斷的重要評價標準[8]。因此本文通過采用雙能X線骨密度儀測定股骨假體周圍BMD水平，并分析各分區BMD與Harris髖關節功能評分之間的相關性以評價BMD對患者術后治療效果的影響，現報道如下。

材料與方法

1.一般資料

選取2019年10月-2021年4月本院收治的148例髖關節置換術患者為研究對象，根據所有患者術后12個月髖關節功能Harris評分，將髖關節功能術后療效分為優(≥90分)、良(80～89分)、中(70～79分)和差(<70分)4個等級。并將納入的148例患者分為療效良好(優、良)組102例(≥80分)、療效不良(中、差)組46例(<80分)。療效良好組男46例，女60例，年齡30～74歲，平均年齡(54.26±5.15)歲，療效不良組男20例，女26例，年齡32～75歲，平均年齡(53.53±6.15)歲，兩組患者的性別、年齡等基線資料比較差異無統計學意義(P<0.05)。所有患者均在知情同意書上簽字，該研究方案已得到我院倫理委員會準許。

入組標準：①所有患者均符合髖關節置換術指征且接受髖關節置換術；②年齡18～75周歲；③愿意參與試驗并接受各種功能評估；④簽署知情同意書。

排除標準：①存在髖關節置換術禁忌證者；②患有骨代謝疾病、骨質疏松、低鈣血癥或維生素D缺乏癥者；③存在長期服用糖皮質激素史者；④合并有脊髓損傷、髖關節結核、陳舊性股骨頸骨折者；⑤合并嚴重心臟疾病、肝腎功能障礙、造血系統疾病或精神疾病者；⑥術后出現嚴重感染或出血等并發癥者；⑦術后失訪或轉院治療者。

2.BMD檢測方法

入組患者于術后1個月、術后12個月采用PRODIGYADVANCE雙能X線骨密度檢查儀檢測股骨假體周圍分區BMD。取仰臥位，保持下肢內旋約15°，并固定于泡沫板上。掃描大粗隆上1 cm至遠端下4 cm，平均掃描時間7 min，平均掃描劑量為2.4 mkem，分辨率為1.0 mm×1.0 mm，完整掃描5次。采用配套的軟件處理掃描圖片，應用Gruen-Amstutz分區法將股骨假體周圍劃分為ROI1～ROI7共7個感興趣區(region of interest,ROI)，各分區具體部分如下所示：ROI1、ROI2、ROI3分別為假體上、中、下1/3所對應的外側區域；ROI4為假體遠端15個單位像素內的股骨干區域；ROI5為Gruen R3所對應的假體內側區域；ROI6為Gruen-Amstutz R5與小轉子下緣之間的區域；ROI7為小轉子下緣與股骨頸截骨處之間的區域(圖1)。

圖1 假體周圍各興趣區骨密度檢測示意圖。

3.考察指標

比較兩組術后1個月和術后12個月BMD、骨量升高率、骨量降低率；關性分析：采用Pearson相關性分析分析BMD變化率與Harris評分變化值之間的相關性。

4.統計學處理

表1 兩組患者股骨假體周圍分區BMD比較

表2 兩組患者手術后BMD變化率比較

結 果

1.兩組患者股骨假體周圍分區BMD比較

兩組患者術后1個月和術后12個月ROI 2～ROI 6的BMD差異無統計學意義(P>0.05)；療效不良組術后12個月ROI 1的BMD相較于術后1個月和療效良好組術后12個月顯著升高(P<0.05)；兩組患者術后12個月ROI 7的BMD相較于術后1個月均明顯下降，但療效不良組下降程度明顯(P<0.05，表1)。

2.兩組患者術后1個月、12個月的BMD變化率比較

療效良好組ROI1、ROI5以及ROI6的骨量升高率低于療效不良組，ROI2、ROI3、ROI4、ROI7的骨量降低率均低于療效不良組(P<0. 05，表 2)。

3.Pearson相關性分析

Pearson相關性分析顯示Harris評分變化值與ROI2～6的骨密度變化率無相關性(P>0.05)而與ROI1的骨密度變化率呈負相關性，與ROI7的骨密度變化率呈正相關性(P<0.05，表3、圖2～3)。

表3 BMD變化率與Harris評分變化值的相關性

圖2 ROI1變化率與Harris評分變化值的相關性。 圖3 ROI7變化率與Harris評分變化值的相關性。

討 論

髖關節置換術后患者的骨密度變化受到固定方式、手術類型、髓腔銼擴腔、股骨假體類型等因素的影響，因此臨床治療過程中往往需要借助股骨假體遠端作為參照[9]。臨床研究發現髖關節置換術后股骨假體BMD下降程度較健側更明顯，已被認為是引起術后假體松動、關節穩定性下降、手術失敗的重要原因[10]，因此密切關注患處BMD變化情況對于評估手術治療效果、預后恢復情況具有重要意義。目前臨床上常采用定量CT儀、雙光子吸收儀、單光子吸收儀等方法定量檢測BMD，但存在定量測量準確性與靈敏性低、放射劑量高等缺點，且金屬假體可能影響BMD的測定，導致臨床運用受限，如何準確、有效的檢測BMD已成為臨床關注的重點問題。既往研究中常采用X線片評估骨量，但也存在靈敏性較低的問題，且無法定量測量骨量丟失[11]。近年來，越來越多研究發現雙能X線骨密度具有放射劑量低、準確性高、重復檢查誤差小以及可反復掃描的優點，且可借助配套軟件準確測量股骨假體周圍各個區域的BMD，從而指導醫生于早期評估骨量丟失情況，已被應用于定量檢測股骨假體BMD[12-13]。本研究發現療效不良組術后12個月ROI1的BMD相較于術后1個月和療效良好組術后12個月顯著升高(P<0.05)，兩組患者術后12個月ROI7的BMD相較于術后1個月均明顯下降，但療效不良組下降程度更低(P<0.05)，表明髖關節置換術后患者的股骨假體周圍部分區域的骨密度呈下降趨勢，且療效不良組的下降程度高于療效良好組，與既往研究結果相近。分析認為假體移植后難以避免的引起周圍骨密度丟失，主要原因在于髖關節置換術后，脛骨近端、股骨遠端的應力發生遮擋，而異常的應力分布引起股骨假體周圍各區域的骨組織自我調節，抑制骨細胞增殖，誘導骨細胞凋亡，導致骨丟失速率大于骨生成速率，故而總體表現為骨密度丟失[14]。而部分區域的骨密度丟失程度較小，可能為該區域位于假體遠端，受到的應力較小，故而變化程度較小。

進一步分析發現療效良好組ROI1、ROI5以及ROI6的骨量升高率低于療效不良組，ROI2、ROI3、ROI4、ROI7的骨量降低率均低于療效不良組(P<0.05)，表明療效良好組的股骨假體周圍BMD的變化程度明顯低于療效不良組，提示髖關節置換術后股骨假體周圍BMD變化量越小則患者的手術療效越好，檢測手術后BMD變化情況可指導醫師評估手術治療效果，從而指導臨床及時采取相應的措施以維持股骨假體的穩定性。Harris評分是用于評估髖關節病變的評分，得分越高表明患者恢復效果越好，生存質量越高。本次實驗采用Pearson相關性分析進一步研究Harris評分變化值與BMD變化率的關系，結果顯示，Harris評分變化值與ROI2～6的BMD變化率無相關性(P>0.05)，而與ROI1、ROI7的骨密度變化率呈負、正相關性(P<0.05)，與蔣維海等[15]研究結果相近，即Harris評分與ROI1、ROI7骨密度水平密切關聯。Dc等[16]研究認為髖關節假體移植后，血清抗酒石酸酸性磷酸酶5b的表達水平明顯升高，表明破骨細胞活躍程度增加，而骨鈣素和堿性磷酸酶等骨生成相關指標無明顯變化，進一步說明假體周圍BMD丟失與應力導致的骨破壞增多密不可分，故而療效較差組患者的BMD變化率較大。Petursson等[17-18]研究證實髖關節置換術后患者假體周圍BMD水平呈下降趨勢，建議術前應常規檢測骨密度水平，并根據患者的骨密度情況合理選擇假體，并于術中提供合適的應力，從而維持骨代謝的平衡，利于髖關節功能的恢復。

此次研究存在一定局限性，ROI2、ROI3、ROI4、ROI7的BMD呈降低趨勢，而ROI1、ROI5以及ROI6的BMD呈升高趨勢，導致該差異的具體機制尚未完全明確，仍需通過分子生物學、細胞水平的研究進入探討，從而為本次研究結果提供科學依據。

綜上所述，髖關節置換術患者手術后股骨假體周圍BMD變化程度越低則術后療效越佳。