肱骨近端骨量分布特點的研究進展

王燁明，魏萬富

（天津市天津醫(yī)院骨科，天津 300211）

肱骨近端骨折是臨床常見的骨折，其發(fā)生率約占全身骨折的5%～9%［1］。多屬于低能量脆性骨折。隨著社會老齡化，肱骨近端骨折的發(fā)生率在2002—2017年間增加了46%。常見于60歲以上絕經(jīng)后女性伴有骨量減少或骨質(zhì)疏松者［1，2］。目前，移位的肱骨近端骨折常采用切開復(fù)位鎖定鋼板內(nèi)固定。與傳統(tǒng)鋼板比較，鎖定鋼板具有更強的抗扭轉(zhuǎn)性能，其角穩(wěn)定性可避免螺釘退出、松動及內(nèi)固定失?。?］。但近年來隨著鎖定鋼板的廣泛應(yīng)用，相關(guān)的并發(fā)癥時有報道，如肱骨頭內(nèi)翻移位、螺釘穿出肱骨頭關(guān)節(jié)面等，發(fā)生率可高達48.8%［4］。肱骨頭內(nèi)鎖定螺釘?shù)某醪椒€(wěn)定性取決于螺釘-骨界面的局部骨質(zhì)量。已知骨質(zhì)疏松是肱骨近端骨折術(shù)后內(nèi)固定失敗發(fā)生的危險因素之一［3，4］。在骨質(zhì)疏松人群，肱骨近端的骨密度（bone mineral density,BMD）下降，而且在肱骨頭、大、小結(jié)節(jié)和肱骨干骺端的骨量減少程度不同，區(qū)域性分布差異明顯。目前存在的問題是尚無明確的肱骨近端“骨量區(qū)域分布圖”來預(yù)測內(nèi)置物設(shè)計和手術(shù)時螺釘?shù)姆较蚝臀恢?，指?dǎo)螺釘置入局部骨質(zhì)量更好的解剖位置，增加螺釘?shù)姆€(wěn)定性，尤其是在合并骨質(zhì)疏松時。本文擬通過回顧已發(fā)表的相關(guān)文獻，就肱骨近端的骨質(zhì)量與性別、年齡的關(guān)系，分布特點和骨量的測量工具進行綜述，以期對肱骨近端骨折的手術(shù)治療提供借鑒和幫助。

1 肱骨近端骨量的測量工具

目前肱骨近端骨量的診斷工具主要是雙能X線骨密度吸收儀（dual engery X-ray absorptiometry,DXA）和定量CT（quantitative computed tomography,QCT）。

DXA測定腰椎和髖部骨密度是診斷骨質(zhì)疏松癥的金標(biāo)準(zhǔn)。既往文獻證實BMD每下降一個標(biāo)準(zhǔn)差，骨質(zhì)疏松性骨折的風(fēng)險增加1.5～3.0倍［5］。老年人群在BMD明顯降低前，松質(zhì)骨骨小梁顯微結(jié)構(gòu)已經(jīng)衰敗。骨幾何形狀、骨微結(jié)構(gòu)、骨基質(zhì)及骨轉(zhuǎn)換率等對評價骨強度和預(yù)測脆性骨折均起著重要的作用，因此DXA測定不能完全有效的進行骨質(zhì)疏松性骨折的預(yù)測［5-7］。DXA主要測定股骨頸和腰椎的面積骨密度，對于肱骨近端的骨質(zhì)量是間接估計，與肱骨近端骨折Neer分型的相關(guān)性低［8］。同時由于DXA是二維的骨密度測量，不能分別對皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨進行測量并提供力學(xué)特性的分析。由于肱骨近端不是常規(guī)的測量解剖部位，DXA對于感興趣區(qū)的建立尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般包括肱骨頭、外科頸、大結(jié)節(jié)和小結(jié)節(jié)［9，10］。

定量 CT （quantitative computed tomography,QCT）是在臨床CT掃描圖像的基礎(chǔ)上，采用專用體模和軟件對骨密度、體質(zhì)成分和幾何形態(tài)參數(shù)進行測量的方法。由于QCT采用CT的原始數(shù)據(jù)進行骨密度測量，測出的數(shù)值是真正體積骨密度（volumetric bone mineral density,vBMD）。QCT能將皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨分開評價，且在CT圖像上建立感興趣區(qū)，不受肥胖、骨質(zhì)增生和血管鈣化的影響，是更準(zhǔn)確的骨密度測量方法［10］。隨著近年來QCT技術(shù)快速發(fā)展，輻射劑量逐漸降低，在肱骨近端骨折風(fēng)險評估的價值已被充分肯定［11］。

2 肱骨近端骨質(zhì)量與性別、年齡的關(guān)系

隨年齡的增加，肱骨近端出現(xiàn)與中軸骨相似的骨量低下、骨微結(jié)構(gòu)損壞的病理變化。首先在松質(zhì)骨，肱骨近端冠狀面切片的骨計量學(xué)結(jié)果表明，60歲以上的女性和骨量與年齡呈負(fù)相關(guān)，骨小梁的數(shù)量減少，連接性下降，在大結(jié)節(jié)最為明顯。肱骨頭上內(nèi)側(cè)骨小梁的結(jié)構(gòu)、數(shù)目和連接性在各年齡組與性別上差異不明顯［12］。肱骨頭定量CT分析顯示，隨著年齡的增加，橫截面內(nèi)CT值低于80HU的松質(zhì)骨面積逐漸增大，以外側(cè)為主，在老年女性更為顯著［13］。其次，皮質(zhì)骨的厚度、皮質(zhì)多孔性和皮質(zhì)骨的橫截面積是骨強度的重要影響因素［5，15］。Helfen 等［14］發(fā)現(xiàn)，65歲以后外科頸骨皮質(zhì)厚度下降34%，骨皮質(zhì)孔隙率增加93%。這種與年齡相關(guān)的皮質(zhì)骨量丟失是由于骨髓腔面和皮質(zhì)內(nèi)的骨吸收增加，表現(xiàn)為骨髓腔橫截面的擴大和骨皮質(zhì)厚度減低［14，15］。另外，肱骨近端的松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨總體骨量隨年齡增加顯著減少。一項應(yīng)用DXE和QCT的橫截面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，白人男性在30～80歲期間BMD下降29%［15］。高分辨外周定量CT（high-resolution peripheral quantitative computed to?mography,HR-pQCT）掃描64例健康人肱骨近端新鮮標(biāo)本的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，BMD下降的主要年齡段為65～79 歲，最高降幅為 27%［14］。

3 肱骨近端骨結(jié)構(gòu)的區(qū)域分布特點

肱骨近端骨結(jié)構(gòu)由皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨組成。松質(zhì)骨被認(rèn)為是影響內(nèi)置物穩(wěn)定性的主要內(nèi)在結(jié)構(gòu)，原因是肱骨近端富含松質(zhì)骨，且老年人的皮質(zhì)骨菲薄，常呈現(xiàn)為蛋殼樣變化［10，12，14］。因此文獻更多關(guān)注的是肱骨頭內(nèi)含松質(zhì)骨分布特點。目前認(rèn)為松質(zhì)骨分布差異明顯。松質(zhì)骨螺釘?shù)纳锪W(xué)穩(wěn)定性與局部骨密度、骨小梁顯微結(jié)構(gòu)和分布特點有關(guān)。在骨組織計量學(xué)上，冠狀面上肱骨頭中心上內(nèi)方感興趣區(qū)的骨小梁體積分?jǐn)?shù)（bone volume to total tissue volume ratio,BV/TV）最高，自近端向遠端逐漸下降［12］。Tingart等［16］自解剖頸截取肱骨頭標(biāo)本，在截骨面上建立前上、前下、后上、后下和中央5個感興趣區(qū)。應(yīng)用外周定量CT測定感興趣區(qū)的BMD的同時，體外測定松質(zhì)骨螺釘?shù)陌殉至?。結(jié)果顯示，肱骨頭內(nèi)松質(zhì)骨并非均一分布，以中央?yún)^(qū)BMD最高；并與螺釘?shù)陌殉至φ嚓P(guān)。Kamer等［17］發(fā)現(xiàn)組成肱骨近端的各個解剖部位的松質(zhì)骨體積骨密度（vBMD）存在顯著的可變性。其中松質(zhì)骨vBMD在關(guān)節(jié)面下最高，肱骨近端髓腔最低，大結(jié)節(jié)和小結(jié)節(jié)沒有明顯差別（圖1）。當(dāng)骨量丟失時，松質(zhì)骨的分布模式?jīng)]有明顯變化。

圖1 肱骨近端骨量的三維分布（A）前面觀（B）側(cè)面觀（C）顱側(cè)觀。肱骨近端根據(jù)體積骨密度（vBMD,mg HA/cm3）閾值設(shè)定3個有效區(qū)間：0～52（上排），0～250（中排）和0～500（下排）。在高閾值區(qū)間，僅軟骨下松質(zhì)骨未染色，提示骨量良好［17］

短柄的肩關(guān)節(jié)置換時，肱骨頭假體的近端固定和骨長入對于維持假體穩(wěn)定至關(guān)重要。松質(zhì)骨BMD是肩關(guān)節(jié)假體初期穩(wěn)定的重要影響因素，與負(fù)荷/移位的斜率正相關(guān)［18］。Alidousti等［19］應(yīng)用定量 CT 掃描8例健康人的肱骨標(biāo)本，自近至遠平行于解剖頸將肱骨近端等分為12個截面。在每個截面內(nèi)等分6個扇形，同時根據(jù)直徑自中心至外周等分為4個同心圓區(qū)域。結(jié)果顯示，肱骨近端解剖頸以上各截面骨密度較高，自近端向遠端逐漸下降。在解剖頸以下骨密度自中心向外周依次增加。內(nèi)側(cè)柱的骨密度最高，但外側(cè)靠近大、小結(jié)節(jié)骨密度最低。因此建議短柄肩關(guān)節(jié)置換時，注意保留解剖頸以上骨量，充分利用皮質(zhì)下高密度的骨小梁穩(wěn)定肱骨頭假體。Reeves等［20］進一步擴大樣本量至98例，利用定量CT測量肱骨近端松質(zhì)骨-髓腔柱。其結(jié)果與Alidousti報道的相似?？傊?，盡管研究目的和感興趣區(qū)設(shè)定不同，多數(shù)作者認(rèn)為肱骨近端的松質(zhì)骨存在明顯區(qū)域性分布差異。

肱骨近端包括肱骨頭、大結(jié)節(jié)、小結(jié)節(jié)和肱骨干骺端4個部分。每個部分內(nèi)部松質(zhì)骨都為差異性分布模式［9］。文獻多集中在大結(jié)節(jié)骨質(zhì)量與肩袖修復(fù)錨釘?shù)姆€(wěn)定性相關(guān)研究［9，21］。大結(jié)節(jié)的骨皮質(zhì)厚度與所在位置密切相關(guān)，靠近肱骨頭關(guān)節(jié)面的皮質(zhì)最厚［21］。從micro-CT分析數(shù)據(jù)看，大結(jié)節(jié)近端松質(zhì)骨的骨小梁微結(jié)構(gòu)指標(biāo)明顯優(yōu)于遠端，后1/3的骨小梁體積較前2/3為高。大結(jié)節(jié)近解剖頸處松質(zhì)骨的骨小梁體積比、厚度和數(shù)量最高，骨小梁分離度最低，提示松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)良好，有利于內(nèi)排錨釘?shù)纳飳W(xué)固定。而大結(jié)節(jié)最高點以遠15～22 mm的骨皮質(zhì)最厚，尤其是前1/3是外排錨釘?shù)淖罴阎萌朦c［22］。

值得一提的是，肩袖損傷對大結(jié)節(jié)松質(zhì)骨的影響存在爭議。Oh等［23］發(fā)現(xiàn)，在有癥狀的肩袖損傷患者，患側(cè)大結(jié)節(jié)松質(zhì)骨的vBMD低于健側(cè)。但與肩袖撕裂面積的大小無線性相關(guān)。在合并肩袖損傷的肱骨體外標(biāo)本，大結(jié)節(jié)的骨小梁較肩袖完整者退變明顯，骨計量學(xué)上表現(xiàn)為骨小梁體積比、骨小梁的厚度、數(shù)量和骨小梁模式因子下降［22］。說明大結(jié)節(jié)松質(zhì)骨的骨量不僅受到年齡、性別、骨質(zhì)疏松癥等全身因素的影響，也與肩袖損傷及肩關(guān)節(jié)功能狀態(tài)等局部因素有關(guān)。但也有結(jié)論相反的報道，經(jīng)年齡校正后肩袖損傷對大結(jié)節(jié)骨小梁分?jǐn)?shù)沒有影響［21］。

肱骨近端的皮質(zhì)骨也呈現(xiàn)與松質(zhì)骨相似的差異性分布的特點。大結(jié)節(jié)后側(cè)的皮質(zhì)骨厚度最小，在大結(jié)節(jié)近外科頸水平的外側(cè)皮質(zhì)骨也存在薄弱點。這些生物力學(xué)上的薄弱點在摔傷時可形成應(yīng)力集中，與肱骨近端骨折的發(fā)生密切相關(guān)［24］。Majed 等［25］對 37 例冰凍新鮮肱骨標(biāo)本進行CT掃描，發(fā)現(xiàn)肱骨近端皮質(zhì)骨厚度為0.33～3.5 mm。在30/37例標(biāo)本中，肱骨干部骨皮質(zhì)厚度高于干骺端；相對于大結(jié)節(jié)，小結(jié)節(jié)或結(jié)節(jié)間溝皮質(zhì)骨厚度為高；在肱骨頭關(guān)節(jié)面周圍的皮質(zhì)骨中，后側(cè)的皮質(zhì)骨最?。?5］。皮質(zhì)骨的薄弱點、上肢的傷時位置與骨折線形態(tài)有關(guān)。大結(jié)節(jié)因其皮質(zhì)骨厚度值相對小，是復(fù)雜肱骨近端骨折發(fā)生時骨折線的起點［26，27］。因此，皮質(zhì)骨的非均一分布或許可解釋肱骨近端骨折的受傷機制。同時結(jié)節(jié)間溝皮質(zhì)骨厚度值較高的特點，對提高肱骨近端骨折的固定強度有幫助。當(dāng)內(nèi)側(cè)柱骨折塊粉碎缺乏有效支撐時，在結(jié)節(jié)間溝可輔助鋼板固定，體外生物力學(xué)實驗證實，其固定的剛度與肱骨距螺釘相似［28］。

綜上所述，肱骨近端骨質(zhì)量與性別、年齡密切相關(guān)，也受到肩袖損傷等局部因素的影響。肱骨近端的松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的分布存在明顯的差異性，是肩關(guān)節(jié)內(nèi)置物穩(wěn)定性的重要影響因素。但由于實驗設(shè)計、測量工具和方法不同，現(xiàn)有的研究結(jié)果相互引用時有一定困難。因此，肱骨近端的骨量分布特點有待進一步深入研究，以獲得更加清晰、全面的骨量分布和變化圖，以指導(dǎo)內(nèi)置物的設(shè)計和減少手術(shù)并發(fā)癥。