脑瘫患儿骨密度与疾病严重程度的相关性

王 欢，姚丹丹，燕 华，赵远闯，刘 刚，朱正林

脑性瘫痪(cerebral palsy，CP)，简称脑瘫，是一种出生后由于非进行性脑损伤所致的各种姿势和运动功能障碍为主的综合征[1]。脑瘫是儿童最常见的慢性残疾性疾患，数据表明每1000个活产儿中就有2～3.5例发生脑瘫[2]。痉挛是脑瘫最常见的运动异常形式，按原因可分为双瘫、偏瘫和四肢瘫[3]。其他表现形式包括肌张力障碍舞蹈病、手足徐动症及共济失调等[4]。低创性骨折是脑瘫患者常见的损伤性骨折，不仅引起疼痛，而且可限制患儿活动能力，引发肌肉废用性萎缩，导致患儿住院率增高，对患儿的学习和生活影响重大[5，6]。目前对于婴幼儿脑瘫患儿的骨代谢水平关注较少。因此，本研究检测了1～4 岁脑瘫患儿腰椎和胸椎骨密度、血清钙水平和胰岛素样生长因子-1水平的表达，并分析骨密度与患儿粗大运动和认知功能的相关性，为提高骨密度及其相关代谢指标的检查在脑瘫患儿中的应用奠定理论依据。

1 对象与方法

1.1 对象 选取2017-01至2018-10在南方医科大学附属第三医院康复医学科、儿科及儿童骨科治疗随访的1～4岁脑瘫患儿145 例。脑瘫诊断标准参照2006年第九届全国小儿脑瘫学术会诊断标准[7]：(1)持续存在的中枢性运动障碍；(2)运动及姿势发育异常；(3)反射发育异常；(4)肌张力及肌力异常。入选标准: 中枢运动功能障碍或运动发育异常，婴幼儿期有脑损伤史，头部影像学检查异常; 3 d内蛋白质和能量摄入量符合该年龄段平均摄入水平，无明显下降。排除标准: 合并神经退行性病变、癫、遗传代谢病、基因异常的患儿。另外选取年龄及性别匹配的在该院同一时期进行健康体检的同年龄段儿童57 例为对照组。对照组纳入标准：(1)未曾患有其他神经系统疾患； (2)在同期生长发育各项常规指标属于正常范围。排除标准：(1)患有其他可影响骨代谢的疾病如各种先天性骨病、佝偻病、手足抽动症等； (2)与其他儿童相比同期发育迟缓者。经医学伦理委员会批准，有关检测事项告知所有受试儿童直接监护人，监护人均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 骨密度测量 所有患儿及健康儿童均接受双能量X射线吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry，DXA)，采用标准的扫描程序测量腰椎1～4和股骨近端BMD。为了最大限度地减少患儿活动引起的误差，在测量之前15～30 min对严重非自愿肌肉收缩或失控运动的患儿采用0.7 mg/kg体重咪唑安定进行镇静。所有扫描和分析由南方医科大学第三附属医院有经验的儿童骨科医师进行，BMD单位采用g/cm2表达。

1.2.2 血清钙浓度和碱性磷酸酶水平测定 患儿于早晨9：00前空腹抽取静脉血3 ml，离心处理，分离血清，使用全自动生化分析仪检测血清钙水平，应用酶联免疫吸附法检测血清胰岛素样生长因子-1(IGF-1)(Abcam,Cambridge,UK)，分别设空白孔、标准品孔、待测样品孔；操作按人IGF-1试剂盒说明进行，每孔各加入PBS 缓冲液稀释1000倍的待测样品10 μl，37 ℃温育30 min;洗液洗板5次，加入酶标试剂50 μl，混匀，37 ℃温育30 min，洗板后加入显色剂避光显色10 min。在450 nm波长下测量各孔的吸光度值。根据标准品的浓度及对应的OD值计算出标准曲线的直线回归方程，再根据样品的OD值在回归方程上计算出对应的样品浓度。

1.2.3 脑瘫患儿疾病严重程度评定 采用脑瘫粗大运动功能分级系统(gross motor function classification system,GMFCS)对疾病严重程度进行评定[8]。GMFCS由我科两位专业儿童康复治疗师进行评定，采用Kappa值对评定进行一致性分析。GMFCS根据以下三个方面来判断功能受到的限制，分为1～5级；包括是否需要辅助技术，包括移动辅助器具(如助行器、拐杖和手杖)和轮椅等；活动质量降低程度。为便于分类，本研究将1～2级定义为轻度，3～4级定义为中度，5级定义为重度。

2 结 果

2.1 各组人口学资料和生长发育测量数据 各组在年龄、性别、喂养方式之间差异均无统计学意义(P>0.05) ; 脑瘫发育迟缓组、GMFCS中度和重度组出生体质量与对照组之间差异均有统计学意义(P<0.05);脑瘫伴发育迟缓组头围与对照组、脑瘫发育正常组之间差异均有统计学意义(P<0.05);GMFCS轻度组、GMFCS中度组及GMFCS重度组与对照组比较，差异均有统计学意义(P<0.05);GMFCS重度组在出生体质量和头围与GMFCS轻度组、GMFCS中度组及对照组之间差异均有统计学意义(P<0.05，表1)。经Kolmogorov-Smirnov检验方法统计各组剂量资料数据均呈正态分布(脑瘫发育迟缓组 KS距离值=0.1003，P=0.20；脑瘫发育正常组KS距离值=0.0914，P=0.20；GMFCS轻度组KS距离值=0.1053，P=0.20；GMFCS中度组KS距离值=0.0810，P=0.20；GMFCS重度组： KS距离值=0.1022，P=0.20；对照组KS距离值=0.0947，P=0.20)。

分组例数年龄(岁)性别男女出生体重(kg)头围(cm)喂养方式母乳混合配方奶脑瘫发育 迟缓组822.35±0.3346362.54±0.63①④45.42±3.58①④302827 正常组602.24±0.1740202.84±0.5447.43±3.75251223GMFCS 轻度组402.29±0.2125152.95±0.4546.34±3.41①21910 中度组722.37±0.1441312.73±0.37①②46.22±3.38①②372015 重度组302.27±0.2320102.62±0.28①②③46.15±3.27①②③13107对照组572.33±0.1632253.15±0.4048.01±3.61291414

注: 与对照组比较，①P<0.05; 与GMFCS轻度组比较，②P<0.05; 与GMFCS中度组比较，③P<0.05;与脑瘫发育正常组比较，④P<0.05

2.2 脑瘫患儿各亚组与对照组骨密度情况 脑瘫患儿的椎体和股骨近端的BMD明显低于对照组[腰椎(0.46±0.11) g/cm2vs(0.56±0.13) g/cm2,P<0.001; 股骨近端(0.43±0.06) g/cm2vs(0.53±0.12) g/cm2,P<0.001]，差异具有统计学意义。一方面，脑瘫发育迟缓组椎体和股骨近端BMD值均明显低于脑瘫发育正常组，差异具有统计学意义;另一方面，GMFCS重度组椎体和股骨近端BMD明显低于GMFCS中度组股骨近端BMD，GMFCS中度组椎体和股骨近端BMD明显低于GMFCS轻度组股骨近端BMD，差异均具有统计学意义(图1)。脑瘫患儿椎体和股骨近端水平BMD与GMFCS分级之间呈显著负相关性(腰椎r=-0.363,P<0.001;股骨近端：r=-0.491,P<0.001)(图2)。

2.3 脑瘫患儿各亚组与血清钙及IGF-1表达水平 脑瘫患儿的血清钙及IGF-1明显低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。一方面，脑瘫发育迟缓组血清钙及IGF-1明显低于脑瘫发育正常组，差异有统计学意义(P<0.05)。GMFCS重度组血清钙及IGF-1均低于GMFCS中度组，GMFCS中度组血清钙水平及IGF-1均低于GMFCS轻度组，差异具有统计学意义(P<0.05)。另一方面，脑瘫发育迟缓组血清钙及IGF-1明显低于脑瘫发育正常组，差异有统计学意义(P<0.05) ;脑瘫发育正常组血清钙水平及IGF-1均略低于对照组，但差异无统计学意义(P<0.05，表2)。

分组例数血清钙水平(mg/L)血清IGF-1水平(ng/mL)脑瘫发育迟缓8248.2±5.7①④46.7±14.1①④脑瘫发育正常6056.7±8.562.3±19.2GMFCS轻度4067.2±6.6①69.4±18.5①GMFCS中度7255.3±7.2①②51.7±16.2①②GMFCS重度3041.2±5.1①②③43.6±11.3①②③健康对照5771.2±6.399.2±23.1

注: 与对照组比较，①P<0.05; 与GMFCS轻度组比较，②P<0.05; 与GMFCS中度组比较，③P<0.05;与脑瘫发育正常组比较，④P<0.05

图1 脑瘫患儿不同GMFCS分级椎体和股骨近端骨密度的比较

图2 脑瘫患儿BMD与GMFCS严重程度的相关性研究

3 讨 论

本研究探讨了脑瘫患儿骨密度与疾病严重程度的相关性的研究，我们发现脑瘫患儿的骨密度显著低于对照组，并且其骨密度与疾病严重程度具有显著的相关性。此外我们还发现骨代谢相关指标血清钙和血清IGF-1水平在脑瘫患儿中亦降低，表明脑瘫患儿骨代谢水平异常，需要特别关注脑瘫患儿的骨代谢状况，进行及时干预。

脑瘫是儿童疾患中最为常见的伴有骨质疏松和骨脆性增高的疾病。研究表明有多种因素引起儿童和青少年脑瘫的BMD降低，包括身体残疾、低营养状况、肌肉量减少、低钙摄入、低维生素D水平，以及固定使用抗惊厥药物等。身体残疾和低营养状况导致生长障碍，这会影响骨量的增加。在峰值高度速度下达到峰值骨量，但在患有脑瘫生长障碍的儿童中，扰乱骨骼稳态并导致BMD进一步下降到正常范围之外。除了肌肉不平衡、关节挛缩和癫发作外，低BMD使患有脑瘫的儿童处于维持骨折的高风险中。脑瘫患儿的骨折可能有严重的并发症，包括废用性肌营养不良、固定、长期住院、畸形愈合、反复骨折和生活质量下降[9]。有研究表明上述风险因素在脑瘫患儿早年可以察觉，表明骨质的增长速率下降相对于骨密度减少而言是导致其骨质疏松一个更为重要的因素[10]。

本研究选取椎体和股骨近端两个测量部位，由于股骨近端是儿童站姿的主要负重部位，而椎体是儿童坐姿状态下力学传导的主要部位，且这两个部位的骨密度在儿童易于测量。从本研究结果发现，股骨近端的骨密度在与椎体相比较与GMCFS分级的负相关性更加显著，表明脑瘫患儿股骨近端较椎体相对性地骨密度降低。研究发现在维持直立位较为困难的脑瘫患儿时，通过股骨传导的力要少于通过脊柱传导的力，因为在坐姿状态下力可以绕过股骨直接向腰椎传递[12]。而有研究表明脑瘫患儿股骨骨密度随着年龄的增长在不断下降[11]。

本研究发现脑瘫患儿存在低钙血症,可能与脑瘫患儿肢体固定于静止姿势, 骨长期废用使骨吸收增强等有关。GH/IGF-1轴在哺乳类动物生长、发育过程中具有重要作用，而IGF-1对于神经及骨生长发育具有重要的意义[12]，本研究亦发现IGF-1水平在脑瘫患儿中显著降低，表明脑瘫患儿的骨密度下降可能涉及内分泌代谢障碍、神经发育障碍及骨骼肌系统障碍等多方面因素。

总体来说，本研究从骨密度、血钙和IGF-1水平探讨了脑瘫患儿骨密度与疾病严重程度的相关性，发现脑瘫患儿疾病程度越严重上述指标就越低，表明脑瘫患儿发生骨代谢紊乱是全方位的，临床上应结合患儿具体情况给予必要的抗骨质疏松治疗，预防可能的低创性骨折，防止疾病进入恶性循环。