下肢骨折術(shù)后骨密度變化的相關(guān)性研究

李長(zhǎng)洲 高天虎 于利 趙祖發(fā)

大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院創(chuàng)傷骨科，遼寧 大連 116011

骨密度(Bone Mineral Density)是指骨骼礦物質(zhì)密度，是骨質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志，能夠反映骨強(qiáng)度以及骨質(zhì)疏松程度，預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)。骨密度降低會(huì)導(dǎo)致脆性骨折的發(fā)生，Kanis等報(bào)道骨密度每減少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，骨折風(fēng)險(xiǎn)增加1.4～2.6倍[1]。

研究顯示，骨折后骨密度下降[2]，急性制動(dòng)后，患者每周骨丟失約占骨總量的1%[3]，相當(dāng)于正常情況下每人每年的“生理性骨丟失量”。骨折后早期監(jiān)測(cè)骨密度，預(yù)防和治療繼發(fā)性骨質(zhì)疏松，對(duì)骨折康復(fù)、預(yù)防再發(fā)骨折有積極意義。骨折后骨密度的變化規(guī)律很少有研究報(bào)道。本文旨在研究下肢骨折術(shù)后下肢骨密度變化規(guī)律及其相關(guān)因素分析，評(píng)估骨健康狀況，為臨床預(yù)防骨折再發(fā)生及治療提供理論依據(jù)。

目前DXA法是公認(rèn)的骨密度測(cè)量金標(biāo)準(zhǔn)[4]。世界衛(wèi)生組織2004年發(fā)布的骨質(zhì)疏松癥診斷標(biāo)準(zhǔn)：正常≥-1.0SD；骨量減少-1.0SD～-2.5SD；骨質(zhì)疏松≤-2.5SD。跟骨定量超聲系統(tǒng)(QUS，Quantitative Ultrasound System)測(cè)量簡(jiǎn)單方便，適用于骨質(zhì)疏松篩查。 QUS篩查骨量異常(骨量減少和骨質(zhì)疏松)的靈敏度為86.16%、特異度為47.57%，診斷骨質(zhì)疏松的靈敏度為23.57%、特異度為97.70%。QUS篩查骨量異常的高靈敏度和診斷骨質(zhì)疏松的高特異度使之成為值得在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)推廣使用的骨質(zhì)疏松篩查和診斷工具[5]。應(yīng)用QUS測(cè)量骨折術(shù)后雙下肢骨密度更能直接反映骨折肢體的骨量改變。

1 資料與方法

1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：男性20～60歲，女性20～55歲，骨折后2 h～7d進(jìn)行手術(shù)的下肢骨折患者；門診同期健康體檢者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：甲狀旁腺功能異常，甲狀腺功能異常，代謝綜合征，嚴(yán)重的肝腎功能不全，腫瘤，腦梗死等病史；術(shù)前使用糖皮質(zhì)激素、雙膦酸鹽、降鈣素等影響骨密度的藥物；跟骨骨折。

1.2 一般資料

回顧性研究，選取2014年10月至2017年10月大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院創(chuàng)傷骨科收治的下肢骨折患者102例，其中男55例，女47例; 年齡20～60歲，平均年齡(43.5±12.5) 歲；84例為單側(cè)骨折，18例為雙側(cè)骨折；22例為開放性損傷，80例為閉合性損傷；股骨頸骨折9例，轉(zhuǎn)子間骨折6例，股骨干骨折13例，髕骨骨折8例，脛骨平臺(tái)骨折15例，脛腓骨骨折19例，踝關(guān)節(jié)骨折23例，足跖骨、趾骨骨折9例；均于骨折后2小時(shí)～7天進(jìn)行切開復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)。術(shù)后均早期功能鍛煉未石膏固定。分別于術(shù)后1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月門診復(fù)查，應(yīng)用韓國OsteoSys公司生產(chǎn)SONOST 3000超聲骨密度測(cè)量?jī)x檢測(cè)雙側(cè)跟骨骨密度：包括BQI(Bone Quality Index骨質(zhì)量指數(shù))、T值(將所測(cè)得的骨密度值與機(jī)體內(nèi)自帶的選定民族的同一性別正常成人的平均值相比，用標(biāo)準(zhǔn)差表示)。按照WHO 標(biāo)準(zhǔn)：T值≥-1.0為正常，- 2.5

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 隨訪結(jié)果

所有手術(shù)患者均獲得隨訪，隨訪時(shí)間平均(7.8±3.8)個(gè)月，均一期獲得骨性愈合，平均愈合時(shí)間(3.3±2.1)個(gè)月，隨訪期間未發(fā)生血栓、再骨折、內(nèi)固定斷裂和失效、感染等并發(fā)癥。

2.2 病例組與對(duì)照組一般情況比較

病例組與對(duì)照組相比，性別、年齡、身體質(zhì)量指數(shù)【體重(kg)/身高2(m2)】均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。對(duì)照組左側(cè)跟骨BQI值均值是(94.0±18.1)，右側(cè)跟骨BQI值均值是(95.8±19.2)，雙側(cè)跟骨BQI值均值是(94.9±18.3)；左右側(cè)相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 病例組與對(duì)照組一般情況比較Table 1 Comparison of general data between the case group and control group

2.3 單側(cè)下肢骨折術(shù)后骨密度的變化

單側(cè)下肢骨折術(shù)后骨密度表現(xiàn)為術(shù)后1～3月快速降低，3～6月緩慢降低，術(shù)后6個(gè)月時(shí)骨密度最低，6～12月緩慢升高但仍未恢復(fù)傷前水平的變化規(guī)律。術(shù)后1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月，健肢、患肢、對(duì)照組BQI值整體比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且兩兩比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表2、圖1。

術(shù)后1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月健肢BQI值相對(duì)對(duì)照組分別下降0.04%、1.87%、6.25%、8.45%；患肢BQI值相對(duì)對(duì)照組分別下降7.45%、8.36%、15.43%、16.56%；術(shù)后12個(gè)月健肢、患肢BQI值較術(shù)后6個(gè)月增加1.57%、3.34%，但仍未達(dá)到傷前水平，見圖2。

表2 單側(cè)下肢骨折術(shù)后骨密度的變化Table 2 Changes of BMD after unilateral lower extremity fractures

圖1 單側(cè)下肢骨折術(shù)后骨密度的變化趨勢(shì)圖Fig.1 The trend of BMD change in unilateral lower extremity fracture

圖2 單側(cè)下肢骨折術(shù)后骨密度下降圖Fig.2 Bone mineral density decreased after unilateral lower extremity fractures

2.4 性別對(duì)下肢骨折術(shù)后骨密度的影響

單側(cè)下肢骨折術(shù)后男性與女性相比，不論健肢還是患肢男性比女性BQI值均略高，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表3、圖3。

表3 下肢骨折術(shù)后不同性別骨密度變化比較表Table 3 Comparison of BMD changes of different genders after lower extremity fractures

2.5 不同解剖部位骨折對(duì)下肢骨折術(shù)后骨密度的影響

單側(cè)單一骨折不同解剖部位骨折之間相比，術(shù)后各月份健肢骨密度、患肢骨密度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見圖4、5、表4。

2.6 單側(cè)骨折與雙側(cè)骨折對(duì)下肢骨折術(shù)后骨密度的影響

單側(cè)骨折與雙側(cè)骨折患肢相比，術(shù)后2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月雙側(cè)骨折患肢骨密度較單側(cè)骨折患肢低，分別低4.56%、6.54%、5.67%、7.82%，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表5、圖6。

圖3 下肢骨折術(shù)后不同性別骨密度變化比較圖Fig.3 Comparison chart of BMD between different genders after lower extremity fractures

圖4 不同解剖部位下肢骨折術(shù)后健肢骨密度變化Fig.4 Changes of BMD in healthy limbs of lower extremity fractures in different anatomical sites

表4 不同解剖部位下肢骨折術(shù)后骨密度變化比較表Table 4 Comparison of changes of BMD after lower extremity fracture in different anatomical sites

圖5 不同解剖部位下肢骨折術(shù)后患肢骨密度變化Fig.5 Changes of BMD in limbs after fractures of different anatomical sites

圖6 單側(cè)骨折與雙側(cè)骨折下肢骨折術(shù)后患肢骨密度變化圖Fig.6 Changes of BMD in unilateral fracture and bilateral fracture of lower extremity limb

表5 單側(cè)骨折與雙側(cè)骨折下肢骨折術(shù)后骨密度變化比較表Table 5 Changes of BMD after unilateral fracture and bilateral fracture of lower extremity fracture

2.7 閉合性損傷與開放性損傷對(duì)下肢骨折術(shù)后骨密度的影響

開放性損傷Gustilo-Anderson Ⅲ型患肢術(shù)后各月份骨密度均較閉合性損傷低，術(shù)后2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月分別低8.64%、13.26%、12.72%、13.56%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，開放性損傷Gustilo-AndersonI、Ⅱ型與閉合性損傷患肢相比，術(shù)后各月份差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表6、圖7。

表6 閉合性損傷與開放性損傷骨密度變化比較表Table 6 Comparison of changes of BMD between close injury and open injury

圖7 閉合性損傷與開放性損傷骨折術(shù)后患肢骨密度變化比較圖Fig.7 Comparison of changes of BMD of limbs between close injury and open injury

3 討論

骨折后人體短期內(nèi)處于一種應(yīng)急狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生一系列生理變化和病理變化，包括骨折局部血運(yùn)的改變，內(nèi)外凝血系統(tǒng)的激活，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞平衡的打破，內(nèi)源性生長(zhǎng)因子的釋放，從而來促進(jìn)骨折的愈合。在骨折愈合過程中骨密度的變化對(duì)預(yù)后產(chǎn)生重要的影響，嚴(yán)重者可導(dǎo)致痛性骨萎縮、骨折愈合不良或骨折愈合強(qiáng)度不夠，甚至再發(fā)骨折或鋼板周圍骨折。

Alan M等[2]在研究髖部骨折后骨密度變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，髖部骨密度在術(shù)后1～6月份下降，術(shù)后1年骨密度仍未恢復(fù)，男性、女性無差異。Ohta H等[6]認(rèn)為髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍骨密度變化一般持續(xù)1～1.5年，6個(gè)月內(nèi)會(huì)減少較快。Kim KK等[7]發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后健側(cè)、患側(cè)股骨近端骨密度術(shù)后1～3個(gè)月下降最為明顯，術(shù)后1年骨密度仍未恢復(fù)，健側(cè)、患側(cè)較術(shù)前水平分別下降1.01%、1.31%，認(rèn)為這與術(shù)后疼痛、一般情況、營養(yǎng)狀況等有關(guān)。

對(duì)于下肢骨折術(shù)后骨密度變化的研究尚未見確切報(bào)導(dǎo)。本研究中，骨折術(shù)后雙下肢骨密度均下降，且患肢骨密度比健肢下降程度更重，差異有顯著性。這是因?yàn)榛颊咝g(shù)后制動(dòng)、活動(dòng)量減少，作用于骨的機(jī)械應(yīng)力減少，打破了骨形成和骨吸收的平衡[8]，從而導(dǎo)致健肢、患肢在術(shù)后同時(shí)出現(xiàn)骨密度下降。而患肢由于術(shù)后疼痛、手術(shù)導(dǎo)致骨周圍血運(yùn)的破壞、活動(dòng)的進(jìn)一步下降導(dǎo)致骨密度降低更加明顯。本研究還發(fā)現(xiàn)術(shù)后1～6個(gè)月骨密度持續(xù)下降，其中術(shù)后1～3個(gè)月骨密度下降較快，其原因可能是骨折早期血腫形成，破骨細(xì)胞活躍，清理壞死組織，骨折修復(fù)形成類骨組織，再經(jīng)鈣化形成新骨，整體骨代謝處于一種活躍代謝中，骨形成量低于骨流失量，同時(shí)術(shù)后肢體制動(dòng)進(jìn)一步加劇了骨量流失[9]。術(shù)后3～6個(gè)月骨密度仍然下降，6月份降至最低，患肢及健肢較對(duì)照組分別降低16.56%和8.45%，但是下降速率較術(shù)后1～3個(gè)月減慢，術(shù)后1～3個(gè)月盡管已經(jīng)開始功能鍛煉，甚至骨痂開始形成，但是仍未達(dá)到傷前機(jī)械應(yīng)力刺激水平，因此骨丟失仍在繼續(xù)，有研究顯示在下肢這種承重部位，廢用性骨質(zhì)疏松是骨量下降的主要原因[10]，這種變化規(guī)律與髖部骨折術(shù)后變化相似。術(shù)后6～12個(gè)月骨密度逐漸上升，此時(shí)骨折已愈合，患者已完全負(fù)重，機(jī)械應(yīng)力刺激也和健肢基本相同，骨量開始增加，進(jìn)一步顯示機(jī)械性應(yīng)力刺激對(duì)骨密度增加的重要性。但術(shù)后12個(gè)月骨密度仍低于對(duì)照組，患肢及健肢較對(duì)照組分別降低13.79%、6.95%，此時(shí)骨密度值約相當(dāng)于術(shù)后3～4個(gè)月水平，骨密度何時(shí)能夠恢復(fù)傷前水平，需繼續(xù)隨訪研究。

絕經(jīng)后女性體內(nèi)雌激素水平迅速降低，導(dǎo)致骨量丟失顯著增加，造成全身骨密度下降[11]。本研究中排除絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性患者，發(fā)現(xiàn)男性、女性骨折術(shù)后骨密度均下降，男性骨密度略高于女性，但男性、女性之間骨密度比較無顯著差異，提示性別可能不是影響下肢骨折術(shù)后骨密度變化的決定因素，與文獻(xiàn)報(bào)告一致。

本研究中發(fā)現(xiàn)單側(cè)下肢骨折不同解剖部位骨密度變化無顯著性差異，說明骨折固定后，下肢穩(wěn)定性均呈現(xiàn)良好趨勢(shì)，不同解剖部位功能鍛煉沒有太大差異所致。而對(duì)比雙側(cè)下肢骨折發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)骨折比單側(cè)骨折骨密度在術(shù)后2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月下降更重，差異有顯著性，這是因?yàn)樾g(shù)后雙側(cè)骨折患者制動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)，作用于骨的機(jī)械應(yīng)力更少導(dǎo)致，因此雙側(cè)下肢骨折是影響下肢骨折骨密度變化的因素之一。

下肢骨折后嚴(yán)重骨密度下降患者，會(huì)出現(xiàn)患肢疼痛感，皮膚毛發(fā)稀少、腫脹、光滑、局部皮膚色素沉著等臨床表現(xiàn)，X片雖有骨痂形成，但骨小梁稀疏、骨皮質(zhì)變薄，稱為反射性交感神經(jīng)營養(yǎng)不良綜合征(reflex sympathetic dystrophy syndrome，RSDS)，目前發(fā)生原因不清楚。一項(xiàng)對(duì)脛骨遠(yuǎn)端骨折患者RSDS與創(chuàng)傷嚴(yán)重程度關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，盡管創(chuàng)傷程度與RSDS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)之間沒有明顯的關(guān)系，但有RSDS的患者平均創(chuàng)傷程度評(píng)分高于沒有RSDS的患者，RSDS患者比沒有RSDS的局部循環(huán)得分更低，且RSDS患者傷口污染程度也較高[12]。本研究顯示開放性損傷Gustilo-Anderson Ⅲ型患肢術(shù)后各月份骨密度均較閉合性損傷低，術(shù)后2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而開放性損傷Gustilo-Anderson分型I、Ⅱ型與閉合性損傷相比，術(shù)后各月份差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與文獻(xiàn)報(bào)告相似。對(duì)于Gustilo-Anderson Ⅲ型開放性損傷，可能需要多次清創(chuàng)、植皮等治療，其固定制動(dòng)時(shí)間較閉合性損傷更長(zhǎng)，骨折端局部軟組織損傷程度較閉合性損傷更重，骨折端血供差，嚴(yán)重的軟組織缺損甚至影響骨折愈合[13]，因此更容易出現(xiàn)骨密度下降，說明嚴(yán)重軟組織損傷對(duì)下肢骨折術(shù)后骨密度變化起到重要作用。

廢用性骨質(zhì)疏松癥是機(jī)械應(yīng)力刺激減少導(dǎo)致局部或全身骨量丟失的繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥。有研究顯示，機(jī)體廢用狀態(tài)下骨質(zhì)疏松發(fā)生率高達(dá)81%，骨折發(fā)生率為1%～39%，根據(jù)持續(xù)時(shí)間而異[14]。廢用性骨質(zhì)疏松可導(dǎo)致骨痛、骨畸形、深靜脈血栓等，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量甚至壽命。雖然骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的骨量降低不影響骨愈合[15]，但骨密度下降會(huì)影響螺釘?shù)妮S向穩(wěn)定性，骨密度每降低 10 mg /cm3，其拔出力減少60 N[16]，所以術(shù)后骨量的明顯下降會(huì)影響內(nèi)固定的堅(jiān)強(qiáng)程度及增加術(shù)后失敗率，術(shù)后早期防治下肢骨質(zhì)疏松對(duì)預(yù)后有積極意義。

術(shù)后早期功能鍛煉可以促進(jìn)骨形成，增加肌肉力量，預(yù)防骨質(zhì)疏松，但這有賴于手術(shù)的堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定及創(chuàng)面的早期愈合。維生素D可以促進(jìn)腸道對(duì)鈣、磷的吸收，增加骨密度，增加骨骼肌的平衡力。維生素D缺乏不僅影響骨的質(zhì)量，也增加骨折的風(fēng)險(xiǎn)[17,18]。李長(zhǎng)洲等[19]研究顯示，維生素D水平在骨折后明顯不足，手術(shù)后進(jìn)一步加重，因此建議圍手術(shù)期應(yīng)早期持續(xù)補(bǔ)充足量維生素D，而血鈣通常不低，可適量補(bǔ)充。根據(jù)術(shù)后骨密度變化過程中出現(xiàn)快速降低(1～3月)-緩慢降低(3～6月)-緩慢升高(6～12月)的變化規(guī)律，對(duì)于軟組織損傷不重、骨密度下降不明顯的患者術(shù)后應(yīng)補(bǔ)充足量維生素D及適量鈣劑，而對(duì)于Gustilo-Anderson Ⅲ型或雙下肢骨折患者，應(yīng)術(shù)后早期聯(lián)合應(yīng)用維生素D、抗骨質(zhì)吸收藥和鈣劑，持續(xù)至少6月，術(shù)后6月根據(jù)骨密度變化調(diào)整藥物。

下肢骨折愈合過程中，下肢骨密度出現(xiàn)快速降低(1～3月)-緩慢降低(3～6月)-緩慢升高(6～12月)的變化規(guī)律，可能與骨折術(shù)后肢體活動(dòng)量減少、骨機(jī)械性應(yīng)力減低和骨折周圍軟組織損傷程度有關(guān)，骨折解剖部位、性別對(duì)術(shù)后骨密度變化無顯著影響。為防治骨密度下降、預(yù)防廢用性骨質(zhì)疏松發(fā)生，需要早期積極功能鍛煉及聯(lián)合藥物治療。