老年女性髋部骨折与DXA骨强度参数的相关性研究

刘畅畅 尹宏 段光宇 孙欣 孙舒雅

南京市中医院，南京中医药大学第三附属医院，江苏 南京 210001

近年来，越来越多的学者提出了骨强度的概念，研究者们认为对抗骨折能力的评估，必须将骨的量和质结合起来，即称之为骨强度[1]。换言之，骨强度主要由骨密度和骨质量共同决定，骨质量对骨折风险的预估价值正是当前的研究发展趋势。其中，对骨质量的研究一般包括骨小梁结构、皮质骨几何结构、骨骼力学参数三个方面。

本研究基于双能X线测定法(DXA)，对老年女性髋部骨折发生与骨密度、股骨近端几何结构和力学参数等多项数据进行分析研究，并探讨其相关性。

1 资料与方法

1.1 对象

1.1.1观察时间：2014年10月-2017年2月。

1.1.2入选标准：所有受试者均为初次接受双能X线测定(DXA)的女性，年龄60-85岁。

1.1.3排除标准：(1)因严重暴力(如：车祸、高处坠落等)导致髋部骨折者；(2)双髋骨折术后均有假体、钢板或螺钉等植入者；(3)有肿瘤、化疗药物使用、糖皮质激素使用等明确影响骨代谢的既往史；(4)有类风湿性关节炎、股骨头缺血性坏死、畸形性骨炎、成骨不全等严重影响髋部骨骼形态的既往史；(5)体重大于150 kg(超过DXA仪可承载重量)。

共93名受试者纳入本项研究，按骨折史分为髋部骨折组33人，胸腰椎骨折组32人，正常组28人。三组受试者基本情况详见表1。

表1 三组受试者基本情况Table 1 Basic data of patients in three groups

注：组间比较，三组年龄、身高、体重数据P值均大于0.05

1.2 方法

受试者知情同意加入本项研究，研究者对所有受试者进行姓名、性别、年龄、身高、体重、疾病史、骨折史等一般情况调查记录。

对所有受试者进行DXA测定(采用双能X线骨密度仪，GE-Prodigy)，对于有髋部骨折的受试者，测试部位为正位脊柱和健侧髋部，对于无髋部骨折的受试者，测试部位为正位脊柱和左侧髋部。使用AHA软件(Advanced Hip Analyze软件)，采集受试者髋部几何参数及髋部力学分析数据。

髋部几何结构参数包括：股骨颈皮质厚度(mm)、股骨颈皮质比率(%)、距骨皮质厚度(mm)、距骨皮质比率(%)、股骨干皮质厚度(mm)、股骨干皮质比率(%)、股骨颈/干角度(度)、股骨颈最小宽度(mm)。

髋部力学分析参数包括：曲率比率、截面模数(mm3)、CSMI(mm4)、CSA(mm2)、d1(mm)、d2(mm)、d3(mm)、y(mm)、alpha(度)、theta(度)。(表2)

表2 力学参数注解Table 2 Annotation of the mechanical parameters

1.3 统计学方法

2 结果

2．1 基本情况比较

三组受试者基本情况的比较提示，年龄、身高、体重等基本情况组间差异均无统计学意义(表1)。

2.2 骨密度比较

髋部骨折组与胸腰椎骨折组比较，股骨颈与全髋骨密度(BMD)具有统计学差异；髋部骨折组与正常组比较，腰椎、股骨颈与全髋骨密度(BMD)具有统计学差异(表3、4)。

表3 髋部骨折组与胸腰椎骨折组的骨密度比较Table 3 Comparison of BMD between hip fracture group and thoracolumbar fracture group

表4 髋部骨折组与正常组的骨密度比较Table 4 Comparison of BMD between hip fracture group and control group

2.3 髋部几何结构参数比较(表5、6)

髋部骨折组与胸腰椎骨折组比较，股骨颈皮质比率、股骨颈最小宽度两组数据差异有统计学意义；而髋部骨折组与正常组比较，股骨颈皮质厚度、股骨颈皮质比率、矩骨皮质厚度、矩骨皮质比率、股骨干皮质厚度、股骨干皮质比率以及股骨颈最小宽度七组数据差异有统计学意义(表5、6)。

表5 髋部骨折组与胸腰椎骨折组的髋部几何结构参数比较Table 5 Comparison of hip geometric parameters between hip fracture group and thoracolumbar fracture group.

表6 髋部骨折组与正常组的髋部几何结构参数比较Table 6 Comparison of hip geometric parameters between hip fracture group and control group

2.4 髋部力学参数比较(表7、8)

髋部骨折组与胸腰椎骨折组比较，d2、d3和y三组数据差异有统计学意义；而髋部骨折组与正常组比较，截面模数、CSA、d3和y四组数据差异有统计学意义(表7、8)。

表7 髋部骨折组与胸腰椎骨折组的髋部力学参数比较Table 7 Comparison of hip mechanical parameters between hip fracture group and thoracolumbar fracture group

表8 髋部骨折组与正常组的髋部力学参数比较Table 8 Comparison of hip mechanical parameters between hip fracture group and control group

3 讨论

3.1 老年髋部骨折的危害

随着社会人口老龄化的进程，老年髋部骨折的危害性愈发受到社会各界的重视。近十年来，老年髋部骨折的发生率迅速增高，其中女性患者的发病率与年龄呈正相关，而男性患者的发病率在80岁时达到峰值[2-4]。由于股骨近端的解剖结构、血运情况等特殊性，常造成骨折不愈合、畸形愈合或股骨头缺血性坏死、患肢残障等并发症，同时老年患者因长期卧床，易造成肺部感染、褥疮、血栓相关事件，甚至死亡等严重并发症。

老年髋部骨折不仅严重影响老年人群的生理及心理健康，同时构成社会伦理、经济的重要关注焦点之一。近年来在髋部骨折与老年人心理健康、高额的医疗护理费用等医学社会学层面展开多项研究探讨[5-8]。因此预测老年髋部骨折风险，有效降低其发生率显得尤为重要。

3.2 骨折风险因素评估

传统观念认为，年龄、骨密度、跌倒是骨折的主要风险因素，因此在骨折预防工作中重点强调了骨密度的检测。然而研究发现，骨密度并不能全面反映骨折的风险，有些患者已经发生了脆性骨折，可骨密度并未达到骨量减少或骨质疏松症的诊断标准，而有些患者骨密度已经很低却仍未发生骨折，这使得相当数量的骨折高风险患者得不到及时的诊断和治疗[9-11]。由此可见，单一的骨密度测定，已经不能满足临床骨折风险预测的需要，尤其髋部骨折风险，急需多元化的评估方法。

3.3 骨强度与骨折

骨质量主要由骨的内部结构所决定，过去很长一段时期，对髋部骨折的研究均集中在松质骨上。然而，一项股骨颈力学测试研究表明，皮质骨在股骨头下区、股骨颈中段、股骨颈基底、转子间区分别承受30%、50%、96%、80%的压力负荷。在股骨颈完全去除松质骨的情况下，股骨颈强度仅有小幅度下降，这说明松质骨在股骨颈强度中所起的作用相对较小，提示皮质骨结构及其特征起着主要作用[12]。有报道称骨骼大小、横断面面积及面积截距的长短等可预估骨强度的70%～80%[13]。

目前对髋部皮质骨的研究主要针对股骨近端几何结构和力学参数两方面。研究发现骨密度结合股骨解剖结构比单纯用骨密度分析骨折危险性精确度提高了13%[14]。Alonso[15]发现颈干角增加1个标准差，女性髋部骨折危险性增加3.48倍。Gnudi[16]等认为股骨近端几何结构对股骨颈骨折危险性预测有极其重要的作用，而颈干角是最好的预测参数。同样国内多项研究发现，颈干角、股骨颈轴长及股骨颈宽度等指标与髋部骨折风险有显著相关性[17-20]。

而股骨近端力学参数方面，有研究者结合古典力学理论推测，一个横截面的转动惯量CSMI值等于π的四分之一与骨的内外半径四次方的差值的乘积。换言之，当CSMI值增加时，骨的抗折弯能力也随之增加。截面模量z值等于CSMI除以形心距离，它与该截面的最大弯曲应力呈负相关，当z值增加时骨的抗折弯能力也会随之增加。多项研究均发现，横截面转动惯量、截面模量Z值、屈曲比率等指标与髋部骨折存在相关性[21-24]。

本项研究基于双能X线测定法，发现部分髋部几何力学参数与老年女性髋部骨折相关，具有重要的临床指导意义，同时改变了单一的“低骨量—高骨折风险”预测模式，形成“骨密度+髋部几何力学分析”多元化模式，可有效提高老年女性髋部骨折风险的预测能力。不足之处在于本研究采用样本量较小，为了更好的指导临床工作，进一步前瞻性深入研究正在进行。