女性年齡相關(guān)的股骨頸幾何參數(shù)參考值

張?jiān)屏?湯夢(mèng)露 周祥 伍西羽 伍賢平 廖二元

1. 中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院代謝內(nèi)分泌研究所，國(guó)家代謝性疾病臨床研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410011 2. 湖南省湘鄉(xiāng)市第二人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，湖南 湘鄉(xiāng) 411400 3. 山東省菏澤市中醫(yī)院，山東 菏澤274000

股骨頸骨折是后果最嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松性骨折，它雖然在全部各種類型的骨折中所占比例不到20%，但它占醫(yī)療花費(fèi)和死亡率的大部分[1, 2]，是導(dǎo)致老年人發(fā)病率和死亡率增加的重要原因[3-6]。股骨頸發(fā)生脆性骨折的直接因素是骨強(qiáng)度下降，骨強(qiáng)度取決于骨的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)和骨骼質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)骨強(qiáng)度的50%～70%是由骨密度(BMD)決定的[7, 8]，但骨的幾何學(xué)特性、骨重建狀態(tài)和骨微結(jié)構(gòu)也對(duì)骨強(qiáng)度起重要作用[8-10]。股骨頸的幾何學(xué)特征是股骨頸骨強(qiáng)度的重要組成部分和具有高度遺傳性狀[11-15]，對(duì)股骨頸脆性骨折有決定性影響。最新研究顯示，股骨頸幾何參數(shù)(FNGPs)是股骨頸骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險(xiǎn)的獨(dú)立決定因素[10, 16]。研究健康人群FNGPs的特征，對(duì)提高預(yù)測(cè)股骨頸脆性骨折的風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。本文研究了健康女性人群與年齡相關(guān)的8個(gè)FNGPs，即股骨頸的外周直徑(OD)、橫截面積(CSA)、平均皮質(zhì)厚度(CT)、內(nèi)皮質(zhì)直徑(ED)、抗曲比率(BR)、截面系數(shù)(SM)、截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(CSMI)和抗壓強(qiáng)度指數(shù)(CSI)，并分析了它們隨年齡的變化關(guān)系。

1 材料和方法

1. 1 對(duì)象

女性健康志愿者5478名，年齡范圍10～91歲，平均年齡(45.8±14.7)歲。其中絕經(jīng)前3422名，絕經(jīng)后2056名，平均絕經(jīng)年齡(48.8±3.60)歲，絕經(jīng)年齡中位數(shù)49歲。研究對(duì)象均詳細(xì)填寫問卷調(diào)查表，排除了各種疾病因素對(duì)骨代謝的影響，如慢性腎病、慢性肝病、甲狀旁腺和甲狀腺疾病、糖尿病、卵巢功能早衰或40歲前絕經(jīng)、高泌乳素血癥、卵巢切除、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎、吸收障礙綜合癥、惡性腫瘤、血液系統(tǒng)疾病、病理性骨折者等。也排除了各種藥物因素對(duì)骨代謝的影響，如曾服用糖皮質(zhì)激素、雌激素、甲狀腺激素、氟化物、雙膦酸鹽、降鈣素、噻嗪類利尿劑、巴比妥類藥物、抗癲癇藥物、維生素D及含鈣類藥物等。

1. 2 方法

采用扇形束DXA骨密度儀(Hologic Delphi A；美國(guó)Hologic公司)測(cè)量受試者髖部股骨頸(FN)的投射骨面積(BA)和骨密度(BMD)及各種幾何參數(shù)。該儀器測(cè)量股骨頸BA和BMD的精密度變異系數(shù)平均方根(RMSCV)分別是1.36%和1.17%。日常測(cè)量腰椎假體模型的長(zhǎng)期(>17年)精密度變異系數(shù)(CV)小于0.45%。

按文獻(xiàn)報(bào)告方法采用股骨頸BA或/和BMD計(jì)算各種FNGPs[14, 17-20]，它們分別是股骨頸軸長(zhǎng)中點(diǎn)的外周直徑(OD)、橫截面積(CSA)、平均皮質(zhì)厚度(CT)、內(nèi)皮質(zhì)直徑(ED)、抗曲比率(BR)、截面系數(shù)(SM)、截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(CSMI)和抗壓強(qiáng)度指數(shù)(CSI)。

1. 3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2. 1 對(duì)象的基本資料(見表1)

表1顯示研究對(duì)象按5歲年齡分組，各組的樣品數(shù)量、人體測(cè)量學(xué)指標(biāo)、股骨頸BA、BMC和BMD的平均值。受試者身高的最大平均值在15～19歲，之后隨年齡增加而逐漸下降；體重和BA的最大平均值約在45～49歲，股骨頸BMC和BMD最大平均值約在30～34歲。

2. 2 年齡相關(guān)的FNGPs(見表2和圖1)

表2顯示各年齡組FNGPs的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。大約在30～34歲，女性股骨頸的CSA、CT、SM和CSMI的平均值處于較高水平，之后這些指標(biāo)隨年齡增加而逐漸下降；CSI的峰值年齡最小在25～29歲，30歲之后隨年齡增加而逐漸下降；股骨頸ED和BR在40歲之前穩(wěn)定在較低水平，40歲之后呈逐漸增加趨勢(shì)，最大平均值約在≥80歲年齡組。圖1顯示FNGPs隨年齡變化的散點(diǎn)分布趨勢(shì)及最佳模型擬合曲線和95%可信區(qū)間(95%CI)。女性FNGPs與年齡的變化關(guān)系，均采用三次回歸模型擬合優(yōu)度最佳，但它們的散點(diǎn)分布趨勢(shì)隨指標(biāo)而不同，其中CSA、CT、SM、CSMI和CSI在早期隨年齡而增加，大約在35歲之后這些指標(biāo)隨年齡的增加而逐漸下降；大約在40歲之后，BR的分布趨勢(shì)則隨年齡的增加而增加。

表1 受試者年齡相關(guān)的基本資料±s)Table 1 Age-related basic characteristics of the study subjects (±s)

注：黑體字為峰值。

Note: Peak values are shown in bold.

2. 3 FNGPs擬合曲線的比較(見圖2)

圖2顯示各種FNGPs隨年齡變化擬合曲線相對(duì)值的比較，其中股骨頸OD和ED隨年齡呈緩慢增加趨勢(shì)，但變化幅度最??；大約在40歲之后，股骨頸BR呈快速增加趨勢(shì)，是一個(gè)增加幅度最大的指標(biāo)；大約在35歲之前，股骨頸CSMI、SM、CSA和CT隨年齡的增加而增加，之后隨年齡增加而快速下降；股骨頸CSI大約從30歲開始即呈下降趨勢(shì)，是這些FNGPs中下降幅度最大的指標(biāo)。

表2 受試者年齡相關(guān)的股骨頸幾何參數(shù)±s)Table 2 Age-related femoral neck geometric parameters of the study subjects(±s)

注：黑體字為峰值。

Note: Peak values are shown in bold.

2. 4 FNGPs與人體學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性(見表3)

表3顯示受試者FNGPs與人體測(cè)量學(xué)指標(biāo)之間的Pearson’s相關(guān)系數(shù)和調(diào)整年齡之后的偏相關(guān)系數(shù)，其中身高、體重和BMI無論調(diào)整年齡與否，與股骨頸OD、CSA、CT、ED、SM和CSMI均呈顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.043～0.546，均P=0.002～0.000)；BR與身高、體重和BMI均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.086～-0.329，均P=0.000)；CSI與體重和BMI也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.369～-0.495，均P=0.000)。

圖1 年齡相關(guān)的FNGPs散點(diǎn)圖最佳擬合曲線和95%可信區(qū)間 (n=5478)Fig.1 Scatter plots and best fitting curves and 95% confidence interval of age-related changes in femoral neck geometric parameters (n=5478)A：y=2.575+0.033x-0.001x2+3.53E-006x3；B：y=1.179+0.084x-0.002x2+9.49E-006x3；C：y=9.778+0.419x-0.009x2+4.85E-005x3；D：y=2.380+0.024x+0.0001x2+2.58E-006x3；E：y=12.114-0.146x+0.003x2-6.10E-006x3；F：y=0.502+0.054x-0.001x2+5.88E-006x3；G：y=0.535+0.100x-0.002x2+1.07E-005x3；H：y=3.833+0.090x-0.003x2+1.63E-005x3

指標(biāo)Marker身高Height體重Weight體重指數(shù) BMIr偏rr偏rr偏rFN-OD0.352*0.386*0.301*0.292*0.143*0.124*FN-CSA0.440*0.386*0.424*0.546*0.228*0.411*FN-CT0.321*0.243*0.325*0.463*0.182*0.394*FN-ED0.271*0.330*0.221*0.194*0.099*0.043#FN-BR-0.189*-0.086*-0.198*-0.328*-0.117*-0.329*FN-SM0.482*0.446*0.447*0.526*0.231*0.355*FN-CSMI0.471*0.446*0.430*0.484*0.218*0.307*FN-CSI 0.096*-0.057*-0.410*-0.369*-0.495*-0.387*

注：偏r為調(diào)整年齡之后的偏相關(guān)系數(shù)，*P=0.000，#P=0.002。

Note: Partial correlation coefficients after adjustment for age were shown,*P=0.000，#P=0.002.

圖2 各種FNGPs擬合曲線相對(duì)值隨年齡變化的比較Fig.2 Comparison between the relative values of various FNGPs fitting curves with age

3 討論

本研究建立了女性人群年齡相關(guān)的FNGPs參考數(shù)據(jù)庫，這些參考數(shù)據(jù)庫將為臨床醫(yī)師和相關(guān)專業(yè)人員評(píng)估患者的FNGPs結(jié)果及預(yù)測(cè)股骨頸脆性骨折風(fēng)險(xiǎn)提供參考值，也可以使同行研究者對(duì)不同地域或種族之間的人群進(jìn)行比較，為股骨頸脆性骨折發(fā)病率為何存在較大的地域差異或人種差異提供有益的借鑒。

該研究顯示，女性人群大約在25～34歲年齡段，股骨頸CSA、CT、SM、CSMI和CSI的平均值較大，BR的平均值則較小，提示此年齡段的股骨頸強(qiáng)度可能較好；之后股骨頸CSA、CT、SM、CSMI和CSI隨年齡增加而逐漸下降，到老年末期處于最低水平；BR則隨年齡增加而增加，到老年末期處于最高水平，提示CSA、CT、SM、CSMI和CSI處于低水平及BR處于高水平時(shí)，女性股骨頸的強(qiáng)度可能較弱。

本研究證實(shí)女性人群的各種FNGPs隨年齡的變化趨勢(shì)，均呈三次回歸模型的曲線關(guān)系，而Zhang等[17]的研究顯示，不論種族或性別，各種FNGPs與年齡均呈簡(jiǎn)單的直線關(guān)系。從各種FNGPs擬合曲線相對(duì)值變化率觀察(圖2)，股骨頸CSA、CT、SM、CSMI和CSI在峰值之后快速下降，BR則快速增加，與Iki等[21]的采用年齡橫斷面平均值的連接線結(jié)果相似。這些現(xiàn)象提示，衰老期股骨頸CSA、CT、SM、CSMI和CSI的快速下降及BR的快速增加，可能是女性人群發(fā)生股骨頸骨質(zhì)疏松性骨折的風(fēng)險(xiǎn)因素。

Riggs等[22]認(rèn)為，女性絕經(jīng)后的快速骨轉(zhuǎn)換加速了骨內(nèi)膜表面的骨吸收，導(dǎo)致股骨頸皮質(zhì)骨殼變薄，消弱了骨結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[19，22]，可能是女性股骨頸骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)病率增加的重要原因。最新的病例-對(duì)照研究顯示，調(diào)整年齡、身高、體重和BMI之后，隨著股骨頸CSA、CT、SM、CSMI和CSI水平的下降，女性股骨頸骨折風(fēng)險(xiǎn)分別增加1.43～3.35倍，隨著股骨頸OD、ED和BR水平的增加骨折風(fēng)險(xiǎn)分別增加1.30～3.28倍[16]；在進(jìn)一步調(diào)整年齡、身高、體重、BMI和股骨頸BMD之后，股骨頸的皮質(zhì)厚度(CT)和抗曲比率(BR)仍然與股骨頸骨折風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)，CT變薄和BR增加導(dǎo)致女性股骨頸骨折風(fēng)險(xiǎn)分別增加3.35倍和1.86倍。這些現(xiàn)象提示，在這8個(gè)FNGPs中，即使排除了股骨頸骨密度的作用，CT和BR仍然是女性股骨頸脆性骨折風(fēng)險(xiǎn)的重要預(yù)測(cè)因子[16]。Zhang等[23]的研究顯示，調(diào)整年齡和人體測(cè)量學(xué)指標(biāo)后，只有股骨頸CSA是預(yù)測(cè)骨折的風(fēng)險(xiǎn)因素；進(jìn)一步調(diào)整股骨頸BMD之后，股骨頸強(qiáng)度指數(shù)(SI)是女性股骨頸骨折的唯一風(fēng)險(xiǎn)因素。另一項(xiàng)研究顯示，盡管中國(guó)人的股骨頸BMD、OD和SM顯著低于美國(guó)白人[24]，但整合了BMD、OD和體重信息的CSI，即使調(diào)整性別、年齡和身高的影響，中國(guó)人的CSI仍然顯著高于美國(guó)白人，認(rèn)為較高的CSI可能是中國(guó)人股骨頸骨折發(fā)病率較低的一個(gè)重要因素[24]。

本研究的局限性，正如其他研究者[17，21，23]認(rèn)為的那樣，從DXA測(cè)量圖像推導(dǎo)出近端股骨不同區(qū)域橫截面的三維模型，可能與每個(gè)受試者個(gè)體的實(shí)際骨幾何學(xué)形態(tài)存在差異；將股骨頸橫截面的CT假設(shè)為均一性的圓環(huán)形皮質(zhì)骨外殼，與真實(shí)情況不一致，可能影響該參數(shù)的準(zhǔn)確性；受試者個(gè)體近端股骨周圍的軟組織厚度不同，可能對(duì)DXA掃描投射的骨骼圖像及估算的FNGPs產(chǎn)生影響。本研究建立的參考數(shù)據(jù)庫，可能只適用于Hologic骨密度儀的用戶。

總之，本文研究了健康女性人群各種股骨頸幾何參數(shù)與年齡和人體學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系，建立的女性股骨頸幾何參數(shù)參考數(shù)據(jù)庫，將為臨床醫(yī)師評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)股骨頸骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險(xiǎn)提供可靠的參考值。