跖骨皮質指數在跖骨應力性骨折臨床診斷中的應用價值分析

李梓瑞 余康君

咸寧市中心醫院湖北科技學院附屬第一醫院手足外科，咸寧 437100

應力性骨折是骨骼長期受到低于自身強度極限的作用力，使骨組織內微損傷逐漸累積，骨骼損傷超過了骨骼的自然重塑過程，導致薄弱點的壓力反應［1］。應力性骨折好發于身體的承重部位，其中跖骨應力性骨折的發生率高達25%，常見于第二和第三跖骨［2］。臨床上，跖骨應力性骨折發病隱匿，缺乏早期診斷的有效方法，誤診和漏診率高，一旦延誤治療時機，對患者的預后影響較大［3］。既往研究發現，皮質厚度較薄和骨內膜適應性擴張會導致骨骼具有脆性傾向，但其是否會增加應力性骨折的風險尚未明晰［4］。同時，Spross等［5］研究提出，在肩部手術領域，三角肌粗隆指數（皮質厚度/骨內膜厚度）可用作評估局部骨質量的工具。因此，我們提出新的放射學指標跖骨皮質指數（MCI），即皮質直徑與骨內膜直徑的比值，并探究其是否可以用于預測跖骨應力性骨折的存在，協助臨床醫生在更早的時間點診斷出跖骨應力性骨折，從而指導臨床醫生制定合理的治療方案。

資料與方法

1、研究對象

選取2019 年1 月至2021 年10 月期間于咸寧市中心醫院進行治療的41 例跖骨應力性骨折患者作為試驗組，其中男26 例，女15 例，年齡（36.2±8.9）歲；選取同時期 41 例健康人作為對照組，男25 例，女16 例，年齡（34.9±9.7）歲。試驗組和對照組性別和年齡差異均無統計學意義。采用配對設計對兩組患者相關數據進行比較分析。納入標準：（1）過去6 個月參加高強度訓練者；（2）影像學和臨床癥狀符合跖骨應力性骨折的診斷標準［6］；（3）年齡≥18 歲。排除標準：（1）既往骨科手術史者；（2）過去3 個月口服糖皮質激素或補鈣劑者；（3）伴隨神經血管病變者；（4）合并心、肝、脾、腎等重要臟器病變者；（5）合并骨腫瘤或骨髓炎者；（6）暴力型骨折者。本研究開展前經咸寧市中心醫院醫學倫理委員會審批通過，研究開展前已與所有患者或其家屬簽訂知情同意書。

2、研究方法

2.1、基礎資料收集 收集所有研究對象基礎臨床資料，包括年齡、性別、體質量指數（BMI）、骨密度（BMD）、足弓指數、足外展度數、遺傳、文化程度、訓練時間、訓練強度主觀感受、訓練鞋舒適程度。

2.2、骨代謝指標檢測 所有研究對象均于清晨抽取肘靜脈血，離心后采用酶聯免疫吸附法檢測血漿I型氨基端延長肽（PINP，廣東固康生物科技有限公司）、Ⅰ型膠原交聯羧基末端肽（CTX-I，上海莼試生物技術有限公司）和25-羥維生素D［25-（OH）D，上海雅吉生物科技有限公司］水平。

2.3、放射線檢查指標 所有研究對象均進行X 放射學檢查，使用Xeroviewer 醫學成像軟件的數字標尺測量參數（精確到1.0 mm）。MCI 為一種新型放射性參數，即外皮質邊界和骨內膜直徑之間的比率，為計算MCI，需將跖骨分為3等份，分別于近端到中間1/3（近端）、中間1/3（中間）、中間到遠端1/3（遠端）3個位置測量從皮質外緣到骨內膜直徑交界處的寬度，若測量水平存在愈合組織形成，則排除該測量。MCI=（A/B近端+A/B中間+A/B遠端）/3，A定義為外皮質邊界，B定義為骨內膜直徑。

3、統計學方法

所有數據均采用SPSS 22.0 軟件進行統計分析，計數資料用率（%）表示，使用χ2檢驗進行比較；計量資料用均數±標準差（）表示，使用t檢驗進行比較；在本研究中，經正態性檢驗，兩組人群BMI、BMD、足弓指數、足外展度數、PINP、CTX-I、25-（OH）D 和 MCI 均符合正態分布；采用Spearman 相關分析探討MCI 與跖骨應力性骨折的相關性；應用logistic 回歸分析跖骨應力性骨折的危險因素；通過受試者工作特征曲線（ROC）分析MCI 對跖骨應力性骨折的診斷價值。P＜0.05表示差異有統計學意義。

結 果

1、基礎資料比較

試驗組和對照組BMI、足弓指數、足外展度數、遺傳傾向、每天訓練時間、文化程度、訓練強度主觀感受、訓練鞋舒適程度比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05）；試驗組BMD小于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 跖骨應力性骨折患者與健康對照人群基礎資料比較

2、骨代謝相關指標比較

試驗組CTX-Ⅰ水平高于對照組，PINP 和25（OH）D 水平均低于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表2。

表2 跖骨應力性骨折患者與健康對照人群骨代謝相關指標比較(μg/L，)

表2 跖骨應力性骨折患者與健康對照人群骨代謝相關指標比較(μg/L，)

注：試驗組為跖骨應力性骨折患者，對照組為健康人群；CTX-Ⅰ為Ⅰ型膠原交聯羧基末端肽，PINP 為I 型氨基端延長肽，25(OH)D為25-羥維生素D

25（OH）D 44.17±10.09 49.19±11.75-2.075 0.041組別試驗組對照組t值P值例數41 41 CTX-Ⅰ0.37±0.12 0.29±0.08 3.670＜0.001 PINP 49.62±11.64 55.20±11.73-2.164 0.033

3、跖骨皮質指數比較

試驗組每個跖骨的MCI 均小于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 跖骨應力性骨折患者與健康對照人群每個跖骨的跖骨皮質指數比較(%，)

表3 跖骨應力性骨折患者與健康對照人群每個跖骨的跖骨皮質指數比較(%，)

注：試驗組為跖骨應力性骨折患者，對照組為健康人群；MCIⅠ為第一腳跖骨MCI，MCI Ⅱ為第二腳跖骨MCI，MCI Ⅲ為第三腳跖骨MCI，MCI Ⅳ為第四腳跖骨MCI，MCI V為第五腳跖骨MCI

MCI Ⅴ1.47±0.20 1.59±0.31-2.083 0.040組別試驗組對照組t值P值例數41 41 MCI Ⅰ1.23±0.16 1.31±0.19-2.062 0.042 MCI Ⅱ1.71±0.16 1.82±0.31-2.019 0.047 MCI Ⅲ1.68±0.35 1.84±0.37-2.012 0.048 MCI Ⅳ1.53±0.31 1.96±0.35-5.889＜0.001

4、跖骨皮質指數與跖骨應力性骨折的相關性分析

Spearman相關性分析結果顯示，第一腳跖骨MCI（MCI Ⅰ，r=0.236，P=0.033）、第二腳跖骨 MCI（MCI Ⅱ，r=0.270，P=0.049）、第三腳跖骨MCI（MCI Ⅲ，r=0.258，P=0.019）、第四腳跖骨MCI（MCI Ⅳ，r=0.807，P＜0.001）、第五腳跖骨MCI（MCI Ⅴ，r=0.222，P=0.045）與跖骨應力性骨折均呈正相關。

5、跖骨應力性骨折相關危險因素的多因素logistic回歸分析

上述單因素分析可見，試驗組和對照組BMD、PINP、CTX-Ⅰ、25（OH）D，以及每個跖骨的MCI 差異均有統計學意義，為進一步明確跖骨應力性骨折的相關危險因素，我們對上述指標進行多因素logistic 回歸分析，結果顯示，CTX-I為跖骨應力性骨折的獨立危險因素（OR=6 065.508，P=0.021），而MCI Ⅳ為跖骨應力性骨折的保護性因素（OR=0.011，P=0.001），見表4。

6、CTX-I 和跖骨皮質指數（MCI Ⅳ）診斷跖骨應力性骨折的ROC分析

由表4可知，CTX-I和MCI Ⅳ對跖骨應力性骨折具有臨床診斷價值，繪制ROC，結果顯示，CTX-I 和MCI Ⅳ診斷跖骨應力性骨折的ROC、曲線下面積（AUC）分別為0.825（95%CI0.735～0.914）和0.869（95%CI0.793～0.945），CTX-I 和MCI Ⅳ的最佳截點值（cutoff 值）分別為0.34 μg/L和1.7%，CTX-I和MCI Ⅳ的診斷敏感度分別為66%和81%，CTX-I 和MCI Ⅳ的診斷特異度分別為83% 和85%。見圖1。

表4 影響跖骨應力性骨折相關危險因素的多因素logistic回歸分析

圖1 CTX-I和跖骨皮質指數MCI Ⅳ診斷跖骨應力性骨折的ROC

討 論

跖骨應力性骨折是運動中較為嚴重的損傷之一，發生此類損傷后，若及時發現并去除骨骼的應力負荷，骨形成和骨吸收逐漸恢復平衡狀態，骨損傷得以修復至完全愈合［7］。Robertson 和 Wood 等［8］研究提出，若跖骨應力性骨折因漏診未得到及時的休息，骨折部位在相對穩定的環境下逐漸愈合，但在外力作用下會再次出現骨折，反復損傷會導致骨折延遲愈合或不愈合。而臨床中，通常先行X 線檢查進行篩查，但跖骨應力性骨折的“灰色骨皮質征”不典型，導致漏診［9］。Endo 等［10］對 44 名股骨疲勞性骨折影響因素研究發現，放射學指標股骨皮質厚度指數與股骨疲勞性骨折具有較強的相關性。因此，筆者提出MCI，探究MCI 對跖骨應力性骨折的診斷價值，以期為臨床提供理論指導。

骨密度是反應骨量多少的重要指標，骨密度下降表示骨量減少，反應骨細胞外基質和骨礦物質的含量降低，表現為骨小梁的變稀、變細，難以承受原來的負荷，在較小的外力作用下即可發生骨折。Zendeli 等［11］研究發現 26 例脛骨應力性骨折患者的骨密度低于62 例健康對照組，但Loud等［12］對168 名青年女性應力性骨折危險因素研究發現，168 例應力性骨折女性骨密度與336 例健康女性骨密度差異無統計學意義。本研究結果與Loud 等［12］研究結果趨于一致，分析原因可能由于參選的患者多數為健康青年，骨密度測定多數在正常范圍，變化區間相對較窄，無法影響骨骼脆性，另外骨密度還受到骨橫截面積大小影響，因此骨密度不能成為診斷跖骨應力性骨折的指標。

人體的骨吸收、骨形成和骨平衡這3 種狀態相互交織，處于一種動態平衡狀態，共同構成骨的重建過程。Mauntel等［13］通過對45 例軍人組成的病例研究顯示，血清PINP 與CTX-I 的含量與應力性骨折具有相關性，然而，本研究與其并不完全一致。在本研究中，我們發現PINP 不是影響跖骨應力性骨折的危險因素，但CTX-I 為跖骨應力性骨折的獨立危險因素（OR=6 065.508，P=0.021），且 ROC 分析顯示CTX-I 對跖骨應力性骨折具有臨床輔助診斷價值。分析原因為應力性骨折是由于骨吸收和骨形成的平衡被打破，骨吸收速度加快，大于骨形成的速度，導致骨強度降低，損傷不斷積累最終導致骨折，因此，骨吸收是跖骨應力性骨折的危險因素。另外，本研究中骨代謝標志物水平僅反應了一個時間點的含量，而跖骨應力性骨折是一個發展變化的動態過程，一次檢測不能反應全部變化特征，可能會影響研究結果。此外，國外一項為期32 周的皇家海軍陸戰隊訓練計劃中對51 名男性進行調查發現，患有應力性骨折的新兵的25（OH）D濃度較低，但另一項研究沒有發現這種相關性，同時本研究也發現25（OH）D 不是跖骨應力性骨折的危險因素［14-15］。另外，相關研究發現血清 25（OH）D 水平低于30 μg/L 時增加了第五跖骨應力性骨折的風險，盡管關于25（OH）D 的適當水平仍存在爭議，但研究表明最低水平為32 μg/L［16-17］。因此，跖骨應力性骨折風險可能與25（OH）D水平低于特定閾值有關，而本研究發現25（OH）D 不是跖骨應力性骨折的影響因素，可能由于納入患者血清25（OH）D水平均高于既往研究中25（OH）特定閾值，導致研究結果偏倚［16-17］。

應力性骨折的發生與潛在的代謝性骨病、較薄的皮質和局部骨密度降低等因素有關，而重復的負荷導致骨骼完整性的喪失，誘發應力性骨折。該理論已在肩部外科領域確立，三角肌結節指數被用作評估局部骨質量的工具［5］。在本研究中，logistic 回歸分析結果顯示，MCI Ⅳ為跖骨應力性骨折的保護性因素（OR=0.011，P=0.001），通過應用ROC評估MCI 對跖骨應力性骨折的診斷價值，結果顯示MCI IV對應力性骨折具有臨床輔助診斷價值。Opsomer等［18］表明，接受拇外翻手術的患者內側皮質骨顯著減少，MCI II 的髓腔顯著增加。然而，他們沒有觀察到MCI IV 的顯著變化。因此，與MCI I、MCI II、MCI III 和MCI V 相比，MCI IV 似乎不太容易發生應力分布和重新分布，故MCI IV 是跖骨應力性骨折的獨立危險因素，Lenz 等［19］的研究也得出了與本研究一致的結果。

然而，本研究還存在一些不足之處，首先樣本量較少且來源較單一，會在一定程度上影響研究結果；另外，由于時間和經費的限制，本研究未對患者各個跖骨應力分布進行分析，因此后期我們將進行大樣本、多中心的深入研究。綜上所述，CTX-I 和MCI IV 為應力性骨折的影響因素，CTX-I和MCI IV可作為診斷跖骨應力性骨折的重要指標。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突