老年女性髖部骨折患者大腿上部軟組織三維CT定量研究

劉本寅，丁寧寧，姜永宏，張玉婷，左秀娟，楊健

【關(guān)鍵字】 髖骨折; 體層攝影術(shù),X線計算機(jī); 大腿肌肉

老年人尤其是在絕經(jīng)期女性，由于骨質(zhì)疏松造成骨骼強(qiáng)度減弱，在遭受非致傷因素所致的低能量性骨折(又稱骨質(zhì)疏松性骨折或脆性骨折)發(fā)病率迅速增加[1-2]，尤其是髖部骨折，致死率和致殘率高，嚴(yán)重影響老年人群的身體健康和生活質(zhì)量[3]。骨密度的降低和股骨近端的形態(tài)學(xué)特征已被證實(shí)為老年人髖部骨折的危險因素[4]。近年來，大腿肌肉質(zhì)量及功能的減退與跌倒及低能量髖部骨折的關(guān)系也備受關(guān)注[5-7]。此項研究我們利用CT三維、定量地分析大腿上端肌肉、脂肪的組織成分并探討其在評估老年女性低能量髖部骨折風(fēng)險中的應(yīng)用價值。

材料與方法

1.臨床資料

回顧性搜集2019年1月-2021年1月就診于急診科，因跌倒(髖部著地)行髖部CT檢查的女性老年患者的臨床資料及CT圖像。納入標(biāo)準(zhǔn):年齡位于50～80歲之間。排除標(biāo)準(zhǔn):①有髖關(guān)節(jié)手術(shù)史患者；②合并影響骨代謝的疾病如甲狀旁腺、腎臟、腎上腺疾病及惡性腫瘤等；③存在股骨近段畸形患者；④因神經(jīng)系統(tǒng)疾病、外周血管疾病等導(dǎo)致單側(cè)肢體肌肉萎縮的患者。據(jù)患者是否發(fā)生髖部骨折，將研究對象分為骨折組和未骨折組。本研究通過西安市紅會醫(yī)學(xué)倫理委員會審核，患者及其家屬均知情同意。

2.CT掃描方法

患者均采用飛利浦64排CT進(jìn)行髖部掃描，掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流125 mA，層厚1 mm，矩陣512×512，DFOV 500 mm，患者取仰臥位，掃描范圍從髖臼頂上5c m到股骨小粗隆下5 cm (若患者骨折位置較低，則范圍擴(kuò)大至骨折處以下)。將層厚為1 mm的薄層數(shù)據(jù)以DICOM圖像格式傳至飛利浦公司的后處理軟件IntelliSpaceTM Portal (ISP)中進(jìn)行分析處理。

3.CT參數(shù)測量方法

評估股骨頸皮質(zhì)厚度的指標(biāo):T20長徑皮質(zhì)比率。選取骨折患者健側(cè)和未骨折患者右側(cè)股骨小轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)上方20 mm (T20)平面 CT橫截面影像，測量該平面的T20長徑、T20髓腔長徑(圖1)，并按公式：T20長徑皮質(zhì)比率=(T20長徑-T20髓腔長徑)/T20長徑×100%，計算得出T20長徑皮質(zhì)比率[8]。

圖1 T20長徑皮質(zhì)比率的CT測量方法。a) 髖部CT掃描定位像上確定小轉(zhuǎn)子定點(diǎn)上方20mm(T20)層面；b)T20層面的CT軸面圖測量T20長徑(A點(diǎn)至B點(diǎn)的線段長度)，T20髓腔長徑(C點(diǎn)至D點(diǎn)的線段長度), T20長徑皮質(zhì)比率=(AB-CD)/AB×100%

大腿上端肌肉及脂肪體積：利用飛利浦公司ISP后處理軟件中的Tissue Segmentation功能，測量低能量髖部骨折患者健側(cè)以及未骨折患者的右側(cè)大腿上端肌肉體積(volume of muscle Tissue,VMT)、肌間脂肪體積 (volume of intramuscular adipose tissue,VIMAT)、皮下脂肪體積(volume of subcutaneous adipose tissue,VSAT)。首先確定測量范圍，選取股骨小轉(zhuǎn)子至其下方3 cm內(nèi)組織為測量區(qū)域[6]。將脂肪組織CT值設(shè)定為-220 HU

圖2 大腿上部肌肉和脂肪組織體積的CT測量方法。a) 選取皮下脂肪區(qū)域(藍(lán)色區(qū)域); b) 獲取測量區(qū)域皮下脂肪體積； c) 選取肌間脂肪區(qū)域(藍(lán)色區(qū)域); d) 獲取測量區(qū)域肌間脂肪體積； e) 選取肌肉區(qū)域(藍(lán)色區(qū)域); f) 獲取測量區(qū)域肌肉體積； g) 測量區(qū)域軟組織三維分布圖，黃、綠、紅色分別代表皮下脂肪、肌間脂肪、肌肉組織。

4.統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件。計量資料以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient,ICC) 評價2名測量者及同一測量者2次測量值的可重復(fù)性，ICC<0.4表示信度較差，ICC>0.75表示信度良好。兩組參數(shù)首先進(jìn)行方差齊性檢驗(Levene檢驗)及正態(tài)分布檢驗(Shapiro-Wilk檢驗)，若符合正態(tài)分布，兩組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗，若不符合正態(tài)分布，兩組比較采用非參數(shù)檢驗(Mann-WhitneyU檢驗)。P<0.05為具有統(tǒng)計學(xué)差異。

結(jié) 果

75例因跌倒行髖部CT檢查的老年女性患者中69例年齡介于50～80歲之間。排除2例髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者，1例肌營養(yǎng)不良致肌肉萎縮患者，1例因骨質(zhì)軟化致股骨頸畸形患者，1例合并惡性腫瘤患者，最后研究入組64例患者，平均年齡為64.30±8.08歲。髖部骨折(均為股骨頸骨折)患者30例，未骨折34例。兩組患者平均年齡、體重、身高、BMI差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

大腿上端VSAT、VIMAT、VMT均具有良好的組內(nèi)及組間一致性，組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC分別為0.92、0.91、0.94；組間相關(guān)系數(shù)ICC分別為0.91、0.91、0.93。

比較兩組T20長徑皮質(zhì)比率及大腿上端肌肉、脂肪體積。髖部骨折患者股骨頸T20長徑皮質(zhì)比率明顯小于未骨折組(11.59%±1.42 vs 14.31%±2.55,P<0.001)。髖部骨折患者的大腿上部VMT平均值為(299.80±42.32)mm3，明顯小于未骨折患者的大腿上部肌肉體積平均值(323.79±39.82)mm3，兩者的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.023)。髖部骨折患者大腿上部脂肪體積平均值小于未骨折組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,表1)。

表1 老年女性低能量髖部骨折組與未骨折組的臨床特征及CT定量參數(shù)的比較

討 論

低能量髖部骨折是一種常見的具有較高致殘率和病死率的老年病，尤其好發(fā)于絕經(jīng)期女性[1]。針對因跌倒發(fā)生髖部骨折的老年女性患者，本研究發(fā)現(xiàn)其股骨頸皮質(zhì)厚度及大腿上部肌肉體積均明顯小于跌倒后未骨折的老年女性。

研究表明隨年齡增長，女性平均骨密度呈逐漸降低的趨勢[10]。骨密度是預(yù)測髖部骨折風(fēng)險的重要因素，但其敏感度較低[6]。大量的研究表明骨皮質(zhì)在維持股骨頸的骨強(qiáng)度中起到了非常重要的作用[8]。本研究將T20長徑皮質(zhì)率作為評估股骨頸皮質(zhì)厚度的有效指標(biāo)，并發(fā)現(xiàn)髖部骨折的老年女性T20長徑皮質(zhì)率明顯低于未骨折組，骨皮質(zhì)的變薄是引起骨強(qiáng)度降低從而導(dǎo)致老年人跌倒骨折的重要因素。隨著QCT的發(fā)展應(yīng)用，也明確了股骨頸骨皮質(zhì)厚度在預(yù)測髖部骨折中的重要作用[11]。

除骨密度、強(qiáng)度及股骨頸幾何形態(tài)外，近年來股骨上部肌肉與脂肪成分與髖部骨折的關(guān)系也逐漸被大家關(guān)注[6,11]。研究表明隨著年齡增長，骨骼肌纖維逐漸縮小的同時數(shù)量也會減少，肌細(xì)胞內(nèi)外脂肪浸潤，表現(xiàn)為肌肉體積縮小，脂肪增多，導(dǎo)致肌肉力量和功能的下降，增加了老年人跌倒的風(fēng)險[11]。但大腿上部的肌肉與脂肪分布是否與髖部骨折直接相關(guān), 我們尚未得知。本研究納入的患者均為跌倒后的老年女性，平衡了跌倒因素的影響后，我們發(fā)現(xiàn)大腿上部軟組織三維分布是直接影響髖部骨折的重要因素。Alexander等[6]的研究表明大腿上部軟組織三維分布結(jié)合骨質(zhì)信息對骨折的預(yù)測能力明顯高于單純骨質(zhì)信息。其中大腿上部總體脂肪體積與老年女性急性髖部骨折顯著相關(guān)，當(dāng)患者發(fā)生跌倒能低能量損傷時，大腿上部脂肪組織(尤其髖部皮下脂肪)對髖部骨質(zhì)能起到減震緩沖的機(jī)械保護(hù)作用，所以更大的脂肪體積具有更大的緩沖，對髖部骨質(zhì)起到保護(hù)作用[6]。本研究骨折患者的大腿上部總脂肪體積平均值小于未骨折組，但差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義。尤其是皮下脂肪組織，更能呈現(xiàn)這個趨勢，但兩者差異的P值為0.174, 無統(tǒng)計學(xué)意義。這一結(jié)果在兩個研究中的差異可能是由于本研究樣本量不足引起，另外也可能與兩個研究人群的年齡差異有關(guān)。Alexander等[12]研究的髖部骨折人群平均年齡約為80±11歲，本研究人群平均年齡約64.30±8.08歲，肌肉和脂肪隨著年齡增長發(fā)生變化，而且二者的變化存在交互作用。我們的研究表明跌倒致髖部骨折組大腿上部肌肉體積明顯小于跌倒后未骨折組，我們推測肌肉體積越大，對髖部骨質(zhì)的包裹及保護(hù)作用越強(qiáng)，從而骨質(zhì)抵抗低能量損傷的可能越強(qiáng)。但最終是否發(fā)生骨折，骨質(zhì)強(qiáng)度也是重要的影響因素，我們的結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。相比肌肉的二維的面積，三維體積能夠更加全面立體地反映大腿上部軟組織分布情況。現(xiàn)有流行病學(xué)證據(jù)表明肌少癥和老年人髖部骨折之間存在一定的相關(guān)性, 長期進(jìn)行中高強(qiáng)度的體育運(yùn)動可以使髖部骨折風(fēng)險降低[13,14]。

本研究是基于普通CT的小樣本的回顧性研究，只評估了肌肉體積，缺少肌肉功能與質(zhì)量的臨床評價，在下一步的研究中，我們希望能擴(kuò)大樣本量，按照年齡進(jìn)行分層，并納入骨密度、肌肉成分及肌力等更多指標(biāo)進(jìn)行研究。

在CT上除股骨頸骨皮質(zhì)厚度外，大腿上部肌肉體積可作為老年女性低能量髖部骨折的風(fēng)險預(yù)測及評估指標(biāo)。