胫骨骨折髓内钉固定患者围术期血清NTX、ALP、IGF-1的变化对术后骨不连的预测价值

邓 磊，张 睿，黄 朋，吕朝阳

胫骨骨折是全身骨折的常见类型，多见于胫骨干远端骨折，主要是因外界的直接或者间接暴力所致，局部肿胀、疼痛、畸形比较明显，可出现重叠及成角移位，临床治疗主要是尽可能地恢复小腿长度、持重及对线功能[1-2]。髓内钉固定是胫骨骨折早期治疗的主要方式，但由于胫骨远端肌肉附着较少，同时血供相对较差，容易出现多种并发症[3]。其中骨不连为长骨骨折的严重并发症，多伴明显疼痛及活动受限，降低患者生活质量[4]。尽早诊治骨不连能够利于手术干预，预防其他相关并发症。近年来，随着分子生物学研究的不断进步，骨折愈合中的相关骨代谢细胞因子的作用备受临床关注。Ⅰ型胶原氨基端末肽(NTX)为总端交联物，由Ⅰ型胶原代谢生成，是骨降解后的稳定最终产物，和骨吸收密度有良好联系[5]。碱性磷酸酶(ALP)为骨折修复期间的重要生化标志物，能够客观反映机体骨钙化状态。人胰岛素生长因子-1(IGF-1)可调控骨代谢，诱导成骨细胞、骨髓基质干细胞的增殖及分化，促进骨基质生成，发挥骨折愈合作用[6]。目前临床缺乏有关血液标志物和骨不连关系的报道，本研究旨在分析胫骨骨折髓内钉固定患者围术期血清NTX 、ALP 、IGF-1的变化对术后骨不连的预测价值，为其防治提供参考。

临床资料

1 一般资料

笔者医院2015年1月—2017年1月收治71例胫骨骨折患者，男性38例，女性33例；年龄21～65岁，平均37.8岁；骨折类型：A型33例，B1型30例，B2型8例。入选标准[7]：伤后局部快速肿胀，疼痛明显，并经X线片检查明确诊断为新鲜闭合型胫骨骨折；创伤史明确；伴手术指征；既往无胫骨骨折史。排除标准：合并其他骨折，多发伤；先天性因素所致胫骨缺损；心、肝、肾等主要器官严重不全；凝血系统障碍；病理性骨折。本研究经医院伦理委员会批准，家属及患者均签署知情同意书。71例患者中术后恢复情况分为15例有骨不连组及56例无骨不连组，其中有骨不连组男性5例，女性10例；年龄22～63岁，平均38.14岁；致伤原因：摔伤9例，道路交通伤3例，重物压伤3例；A型骨折7例，B1型骨折6例，B2型骨折2例。无骨不连组男性33例，女性23例；年龄21～65岁，平均39.05岁；致伤原因：摔伤40例，道路交通伤10例，重物压伤6例；A型骨折26例，B1型骨折24例，B2型骨折6例。

2 手术方法

71例胫骨骨折患者均为入院6h内安排急诊手术，采用切开复位髓内钉固定治疗，常规硬膜外全身麻醉后，于小腿下段前外侧取14cm左右的弧形切口，剥离骨膜，并使骨折端完全显露，对骨折端的血块依次清理，并实施骨折复位。于髂骨取骨进行骨缺损处的植骨，取克氏针进行临时固定，直视下明确骨折复位后，置入相应解剖钢板并固定，冲洗切口并缝合。术后均给予抗感染、消肿祛淤、活血、促骨生成等药物。术后门诊随访12个月，随访时间2015年1月—2018年1月，期间无患者失访。统计随访期间骨不连(骨折断端可见反常活动，持续时间在8个月以上；负重功能丧失、负重痛；畸形及肌萎缩；X线检查可见：骨折线明显、髓腔封闭、骨折端未见骨小梁生成)发生情况，随访期间患者均无感染、休克发生。

3 观察指标

于术前1h，术后1、4周采集患者4mL空腹静脉血，用GFX-105血液分离机(辽阳弘扬分离设备有限公司)按3 000转/min分离10min，放置于-20℃低温箱中待检。采用酶联免疫法检测血清NTX、ALP及IGF-1水平。试剂盒来自上海江莱生物科技有限公司。

4 统计学分析

结 果

1 胫骨骨折患者围手术期血清NTX、ALP及IGF-1水平变化比较

胫骨骨折患者术前，术后1、4周血清NTX水平分别为(25.10±3.48)、(37.08±5.32)、(45.31±7.60)nmol/L，ALP水平分别为(89.11±10.28)、(107.45±14.15)、(138.29±18.06)U/L，IGF-1水平分别为(120.18±16.42)、(358.10±43.88)、(479.42±60.14)ng/mL，胫骨骨折患者术后1、4周血清NTX、ALP及IGF-1水平均高于术前，差异有统计学意义(F值分别为224.087、2081.55、1223.941，P<0.05)。见图1。

图1 胫骨骨折患者围术期血清NTX、ALP及IGF-1水平变化比较

2 胫骨骨折患者术后骨不连情况分析

71例胫骨骨折髓内钉固定患者术后1年内骨不连发生率为21.13%(15/71)，期间均无其他严重并发症发生。

3 有无骨不连患者围手术期血清NTX、ALP及IGF-1水平变化比较

术前、术后1、4周有骨不连的患者血清NTX、ALP及IGF-1水平均低于无骨不连患者，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

4 胫骨骨折髓内钉固定患者围术期血清NTX 、ALP 、IGF-1的变化对术后骨不连的预测价值

ROC曲线显示，胫骨骨折髓内钉患者术前、术后1周及术后4周血清NTX、ALP及IGF-1水平对术后骨不连均有一定预测价值，其中术后4周血清NTX、ALP及IGF-1联合曲线下面积高于术后1周及术前，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2及图2～4。

讨 论

近年来，胫骨骨折的发生率呈上升趋势，明显影响患者小腿的负重功能，导致活动受限。单纯石膏、夹板等外固定容易出现肌肉萎缩、关节僵硬等并发症，甚至可产生畸形愈合[8]，手术是其重要治疗手段。生物学固定概念表明，骨折治疗应重视骨生物特性，尽可能地保护骨生长发育的生理环境[9]。目前随着内固定技术不断发展，髓内钉固定术是骨折内固定的新型方式，可提供坚强内固定。但有研究报道[10]，胫骨骨折髓内钉固定术后有一定骨不连可能，导致胫骨翻转畸形，引起跛行，影响日常活动。本研究胫骨骨折患者术后骨不连发生率为21.13%，和文献报道相似。既往有关骨折术后骨不连多重于物理因素方面，较少关于生化的研究报道[11]。

表1 有无骨不连患者围术期血清NTX、ALP及IGF-1水平变化比较

表2 胫骨骨折髓内钉固定患者围术期血清NTX 、ALP 、IGF-1的变化对术后骨不连的预测价值

图2胫骨骨折髓内钉固定患者术前血清NTX 、ALP 、IGF-1的变化预测术后骨不连的ROC曲线图3 胫骨骨折髓内钉固定患者术后1周血清NTX 、ALP 、IGF-1的变化预测术后骨不连的ROC曲线图4胫骨骨折髓内钉固定患者术后4周血清NTX 、ALP 、IGF-1的变化预测术后骨不连的ROC曲线

骨折愈合为复杂的骨再生生理病理过程，可有多种生物活性物质的释放，从而利于细胞增殖分化或调节骨生成[12]。Ⅰ型胶原的代谢状态可客观反映骨折愈合期间的骨质生长情况。其由NTX及C端交联端肽(CTX)组成，二者均为高度特异性的骨生物因子，其中NTX为Ⅰ型胶原交联总N端交联物，骨组织特异性极强，为最敏感指标，能够监测骨吸收的变化，尽早评估骨折是否成功愈合[13-14]。本研究显示，胫骨骨折患者术前NTX水平相对较低，髓内钉固定治疗后其水平呈增加趋势，并发现有骨不连组术后1周及术后4周NTX水平较无骨不连组低，说明其和胫骨骨折术后的骨折愈合有一定联系。ROC曲线分析可见，血清NTX对胫骨骨折髓内钉固定术后骨不连有一定预测价值，说明术后骨不连患者伴骨代谢异常、骨吸收及骨形成能力显著下降，从而增加骨折愈合难度，导致骨折无法愈合。

ALP同工酶多来自于肝脏及骨，骨特异性ALP在钙生成磷酸钙期间有重要作用，能够利于磷酸钙在骨中的聚集，和骨矿化或形成相关，近年来有研究发现[15]其在诱导骨折愈合中有重要作用。动物实验报道[16]，ALP可特异性促进小鼠成骨细胞生成，参与骨折修复，增加骨形成能力。临床研究认为[17]，骨折后骨特异性ALP能够在短期内出现高表达。本研究也发现，随着骨折时间的延长，ALP的表达相应增加，同时发生骨不连患者血清ALP水平的表达较弱，考虑与成骨细胞生成ALP减少，从而减少机体磷酸钙于骨中的聚集，影响骨折愈合有关。ALP对此类患者术后骨不连预测的曲线下面积均>0.05，证实其对术后骨不连的预测价值。

IGF-1为促进生物细胞增殖及成熟活性的蛋白质复合体，通过结合酪氨酸激酶受体后可启动下游信号途径，调控细胞代谢。骨组织自身也可表达IGF结合蛋白，并经旁分泌方式影响局部IGF-1活性[18-19]。相关研究报道[20]，IGF-1能够促进骨钙素、ALP等成骨标志物的表达。李治国等[21]研究表明，IGF-1能够调控骨钙素活性及增殖，在骨重建周期聚集骨钙素及成骨细胞，促进骨吸收及骨形成，利于骨组织结构及代谢变化。本研究显示，胫骨骨折患者术前IGF-1水平较低，术后1、4周其水平明显上升，说明骨折发生后能够刺激IGF-1分泌，从而参与骨折愈合。且本研究发现，合并骨不连患者血清ALP水平相对较低，考虑与IGF-1分泌不足，进而影响骨折愈合，增加术后骨不连危险性有关。进一步ROC曲线分析可见，胫骨骨折髓内钉固定患者术前、术后1、4周血清IGF-1对术后骨不连均有预测价值。且血清NTX、ALP及IGF-1联合应用的预测价值最高，并以术后4周最为明显，说明联合检测骨代谢指标水平可能是预防并改善术后骨不连的有效方式。但本研究样本量缺乏代表性，随访时间较短，结果可能有一定偏倚，因此有待大样本、多中心研究的进一步分析。

综上所述，胫骨骨折髓内钉固定患者围手术期血清NTX、ALP及IGF-1对术后骨不连有一定预测价值，可能为早期评估术后骨不连的参考指标，进一步指导临床治疗。