應(yīng)用定量CT探討絕經(jīng)后女性股骨近端骨折的危險(xiǎn)因素

仲玉僑，王植，孟祥虹，祝鳳玲，徐華，樊紅星

隨著人口老齡化加劇，股骨近端骨折的發(fā)病率逐年上升[1]，尤其是在絕經(jīng)后女性人群中。股骨近端骨折致殘率高，部分患者長期臥床，生活質(zhì)量嚴(yán)重下降[2]，且患者死亡率高。因此，對(duì)股骨近端骨折危險(xiǎn)因素的探討引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，常見的危險(xiǎn)因素有年齡增長、基礎(chǔ)疾病(如糖尿病、動(dòng)脈硬化等)和骨密度減低等，但肌少癥作為重要因素之一往往被忽略。肌少癥是與年齡增長相關(guān)的表現(xiàn)為肌量減少、肌力下降和運(yùn)動(dòng)功能減退的一種綜合征[3]，在80歲以上的高齡老年人中發(fā)病率達(dá)50%[4]，與骨質(zhì)疏松關(guān)系密切。以往臨床上以雙能X線吸收測(cè)量儀(dual-energy X-ray absorptiometry,DXA)測(cè)量的骨密度和肌量作為金標(biāo)準(zhǔn)[5]。但DXA對(duì)患者的體位要求嚴(yán)格，某些患者(如骨折)可能不能耐受；測(cè)量的是骨膜內(nèi)物質(zhì)的整體密度，為面積骨密度，骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)不能被準(zhǔn)確區(qū)分，無法避開鈣化和骨贅等；測(cè)量的是瘦體組織，除肌肉組織外，還包括了脂肪、筋膜和血管壁鈣化等[6]。因此，DXA測(cè)量的骨密度和肌量均存在一定程度的高估，誤差較大，精準(zhǔn)性差。定量 CT(quantitative computed tomography，QCT)是利用臨床CT掃描的數(shù)據(jù)，結(jié)合QCT的質(zhì)控體模和軟件分析系統(tǒng)測(cè)量骨密度的方法，測(cè)量的是體積骨密度，測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確避開血管壁鈣化、骨贅和骨島等干擾因素，因而更準(zhǔn)確，對(duì)患者體位要求不嚴(yán)格，擺位不增加骨折患者的痛苦，且QCT擁有專業(yè)的肌肉和脂肪含量測(cè)量軟件，可定量分析每一塊肌肉的脂肪含量，測(cè)得的骨密度和肌肉脂肪含量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可靠性和可重復(fù)性高。相比DXA，QCT更簡便快捷，每天只需校準(zhǔn)一次體模，數(shù)據(jù)永久保存，可隨時(shí)使用異步校準(zhǔn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，簡單方便，由常規(guī)CT檢查所得，并不額外增加輻射劑量。本研究應(yīng)用QCT探討絕經(jīng)后女性股骨近端骨折的危險(xiǎn)因素，旨在為預(yù)防和臨床早期干預(yù)提供影像學(xué)依據(jù)。

材料與方法

1.一般臨床資料

本課題為回顧性研究，經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，受試者無需簽署知情同意書。

連續(xù)納入2021年1月-2021年12月在本院放射科行髖關(guān)節(jié)CT檢查的50歲以上絕經(jīng)后女性患者。排除既往有任何部位骨折、手術(shù)或感染以及有影響骨代謝的慢性疾病(如甲旁亢、腎性骨病、惡性腫瘤等)的患者。共納入受試者522例，年齡51～99歲。將所納入的病例分為2組：股骨近端骨折患者232例(骨折組)，包括股骨頸骨折148例和股骨轉(zhuǎn)子間骨折84例；因查體、外傷、髖部不適和關(guān)節(jié)退變等原因來院就診、明確診斷為無骨折的患者290例(無骨折組)。記錄每例患者的身高、體重，并計(jì)算體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)。

2.CT檢查方法

使用GE CT750 64排螺旋CT機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。掃描前進(jìn)行QCT體模校準(zhǔn)，患者取仰臥位、雙手上舉、雙足尖內(nèi)旋，掃描參數(shù)：掃描范圍為髂嵴至股骨小轉(zhuǎn)子下方水平，120 kV，200～300 mA(根據(jù)體重自動(dòng)調(diào)節(jié))，掃描視野50 cm×50 cm，重建視野38 cm×38 cm，床高161.5 mm，層厚1.0 mm，標(biāo)準(zhǔn)算法重建。

3.數(shù)據(jù)測(cè)量方法

CT掃描完成后，將CT原始數(shù)據(jù)上傳至Mindways QCT PRO V6.1工作站，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和測(cè)量，主要包括以下步驟：①采用QCT Pro軟件中的“New QCT slice range pick”程序進(jìn)行圖像選取工作，在冠狀面圖像上選取“髖臼頂上緣至小轉(zhuǎn)子下緣5 cm水平”作為后續(xù)分析橫軸面圖像的上下范圍。②選擇軟件中的“New 3D spine exam analysis”程序打開患者的QCT掃描數(shù)據(jù)，輸入患者的身高和體重，核對(duì)患者的信息準(zhǔn)確無誤。③使用“Extraction”功能，在橫軸面定位圖像上將十字定位框分別放置于髖臼、股骨頭、股骨頸和轉(zhuǎn)子間(待測(cè)骨密度的位置)，軟件自動(dòng)生成相應(yīng)位置股骨近端的橫軸面、矢狀面和冠狀面三維重組圖像(圖1a)。④選擇“Rotation”功能，調(diào)整待測(cè)骨密度位置處的定位框，使股骨近端在橫軸面、冠狀面及矢狀面圖像上均顯示完整且位于最大層面。⑤選擇“ROIs”功能，分別放置于股骨近端上述4個(gè)區(qū)域內(nèi)，ROI內(nèi)不能包含骨島、病變區(qū)域等。測(cè)量髖臼時(shí)，選取臼頂中心層面(上下方向)上方1 cm處的橫軸面圖像，ROI置于髖臼中部，直徑為5 mm；測(cè)量股骨頭時(shí)，選擇股骨頭顯示最大的橫軸面圖像，ROI直徑為股骨頭最大直徑的1/2；測(cè)量股骨頸時(shí)，選擇股骨頸長軸最大層面，ROI直徑為該層面股骨頸短軸長度的1/2；測(cè)量轉(zhuǎn)子間位置的骨密度時(shí)，選取股骨大轉(zhuǎn)子與小轉(zhuǎn)子連線的中點(diǎn)處的橫軸面圖像，并于冠狀位圖像上進(jìn)行調(diào)整，ROI直徑為大、小轉(zhuǎn)子連線長度的一半。⑥選擇“Extraction”功能中的“Measure Liver Fat”程序，測(cè)量肌肉的脂肪含量，分別在上述骨密度測(cè)量層面上測(cè)量臀大肌的脂肪含量。ROI位置的選取方法為將肌肉長度分為3等份，在肌肉全長的1/3和2/3處分別勾畫ROI進(jìn)行測(cè)量，ROI直徑為肌肉的厚度(圖1b)。⑦保存結(jié)果，分別記錄每個(gè)ROI測(cè)量得到的骨密度值和肌肉脂肪含量，取所有ROI的平均值作為每例患者股骨近端的骨密度和肌肉脂肪含量。

圖1 股骨近端QCT圖像顯示骨密度及髖周肌肉脂肪含量的測(cè)量方法。a)在橫軸面圖像中分別選取髖臼、股骨頭、股骨頸及轉(zhuǎn)子間層面，畫出相應(yīng)ROI，并于矢狀面和冠狀面圖像上進(jìn)一步調(diào)整ROI的位置，黃色線條即為測(cè)量層面；b)在骨密度測(cè)量相應(yīng)層面上，于臀大肌內(nèi)勾畫ROI，測(cè)量肌肉的脂肪含量。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用IBM SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。本研究中各指標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布且方差齊，故采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式描述數(shù)據(jù)，并采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較骨折組及無骨折組的年齡、BMI、骨密度和肌肉脂肪含量的差異。對(duì)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)進(jìn)行ROC曲線分析，確定對(duì)于絕經(jīng)后女性其判斷股骨近端骨折的最佳閾值，采用Pearson相關(guān)分析探討骨折組和無骨折組中年齡、骨密度與肌肉脂肪含量的相關(guān)性。檢驗(yàn)水準(zhǔn)a=0.05。

結(jié) 果

1.骨折組與無骨折組臨床和QCT參數(shù)的比較

骨折組患者年齡為52～99歲，平均(72.7±9.8)歲；無骨折組年齡51～87歲，平均(66.3±9.6)歲；兩組間年齡的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=7.43，P<0.001)，骨折組患者的年齡顯著大于無骨折組，差值的均值為6.4歲。骨折組BMI為(23.38±3.9)kg/m2，無骨折組為(24.46±3.7)kg/m2，兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-3.45，P>0.05)。骨折組股骨近端骨密度為(93.0±33.3)mg/cm3，低于無骨折組的(113.5±36.1)mg/cm3，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-6.70，P<0.001)。骨折組臀周肌肉的脂肪含量為12.9%±6.9%，高于無骨折組(11.1%±5.2%)，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.43，P<0.001)。

2.判斷股骨近端骨折的QCT參數(shù)的閾值

采用ROC曲線分析年齡、骨密度和脂肪含量對(duì)判斷的效能，結(jié)果顯示年齡≥73.5歲(AUC=0.68，P<0.001)、骨密度<112.3 mg/cm3(AUC=0.66，P<0.001)和肌肉脂肪含量≥12.8%(AUC=0.57，P=0.006)時(shí)更容易發(fā)生股骨近端骨折(圖2)。

3.股骨近端骨密度與肌肉脂肪含量的相關(guān)性

骨折組及無骨折組中均發(fā)現(xiàn)股骨近端骨密度越高，鄰近肌肉脂肪含量越低，兩者呈負(fù)相關(guān)(骨折組：r=-0.403，P<0.001；無骨折組，r=-0.191，P<0.001；圖3)。

圖2 各項(xiàng)定量參數(shù)預(yù)測(cè)骨折的ROC曲線圖。a)年齡的ROC曲線，AUC=0.68；b)骨密度的ROC曲線，AUC=0.66；c)肌肉脂肪含量的ROC曲線，AUC=0.57。

圖3 骨密度與肌肉脂肪含量相關(guān)性分析散點(diǎn)圖。a)骨折組，股骨近端骨密度與肌肉脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，骨密度越高，肌肉脂肪含量越低；b)無骨折組，骨密度與肌肉脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，骨密度越高，肌肉脂肪含量越低。

討 論

本文納入的患者均為短期內(nèi)發(fā)生股骨近端骨折者，尚無因骨折而導(dǎo)致的廢用性骨質(zhì)疏松，因此，可用于骨折危險(xiǎn)因素的探討。本課題應(yīng)用影像學(xué)手段，對(duì)肌肉脂肪和骨骼的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，綜合評(píng)價(jià)人體肌骨系統(tǒng)的狀況，輔助臨床對(duì)高危人群進(jìn)行干預(yù)，以期減少骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生率。本研究結(jié)果顯示，對(duì)于絕經(jīng)后女性，與無骨折組相比，骨折組患者的年齡更大、股骨近端骨密度更低、肌肉脂肪含量更高，股骨近端骨密度與肌肉脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，而BMI不是絕經(jīng)女性股骨近端骨折的危險(xiǎn)因素。另外本研究中分別繪制了年齡、骨密度和肌肉脂肪含量的ROC曲線，進(jìn)一步確定其預(yù)測(cè)股骨近端骨折的閾值，為臨床分析老年跌倒引發(fā)股骨近端骨折的風(fēng)險(xiǎn)提供一定的依據(jù)，但這3個(gè)指標(biāo)的AUC偏小，臨床診斷效能相對(duì)不高，有一定的誤判可能，因此，課題組認(rèn)為股骨近端骨折可能受到其它因素的影響，是多種因素綜合作用的結(jié)果，故接下來需要進(jìn)一步尋找更多的危險(xiǎn)因素加以補(bǔ)充。

在50歲以上人群中，年齡與骨密度有明顯相關(guān)性，年齡越大，骨密度越低。李楊等[7]對(duì)806例50歲以上志愿者的骨密度與肌少癥的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著骨密度的下降，肌少癥的發(fā)病率由3.2%增加到12.5%左右。李長洲等[8]回顧性對(duì)比分析住院治療的髖部骨折老年患者及門診無髖部骨折的體檢患者，結(jié)果顯示骨折組髖部骨密度顯著低于體檢組。本研究中骨折組患者年齡更大，骨質(zhì)疏松更明顯，肌肉脂肪含量更高，與上述研究結(jié)果基本一致。但是，李長洲等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，年齡在骨折組與體檢組之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與本研究結(jié)果不同。本研究中納入的骨折組患者中高齡患者的人數(shù)較多，而無骨折組低年齡段的人數(shù)較多，下一步研究中需增加各年齡段的人數(shù)，分年齡段進(jìn)行分析和比較。

Miyakoshi等[9]納入2400例絕經(jīng)女性的研究結(jié)果顯示，骨密度與肌量呈正相關(guān)，骨密度越大，肌量越高，發(fā)生骨折的概率越小。He等[10]納入了 17891例美國或中國人的研究結(jié)果表明，肌肉含量與骨密度呈正相關(guān)，四肢肌肉含量每增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，骨量減少的風(fēng)險(xiǎn)下降37%。本研究結(jié)果與以上兩項(xiàng)研究結(jié)果基本一致。無論是骨折組還是無骨折組，股骨近端骨密度與肌肉脂肪含量都呈負(fù)相關(guān)，骨密度越高，肌肉脂肪含量越低，肌肉質(zhì)量越好；反之，骨密度越低，肌肉脂肪含量越高，越容易發(fā)生股骨近端骨折。對(duì)骨折組來說，這兩者相關(guān)性更顯著一些，無骨折組的這種相關(guān)性較小，說明對(duì)股骨近端骨折患者，骨質(zhì)疏松與肌肉脂肪含量減少關(guān)系更密切。

本研究中骨折組與無骨折組之間BMI的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，因此BMI不是絕經(jīng)女性股骨近端骨折的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。吳少明等[11]對(duì)172例有骨質(zhì)疏松癥的女性患者(包括股骨近端無骨折、股骨頸骨折、股骨轉(zhuǎn)子間骨折)的BMI進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)三組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)?？娍藞F(tuán)等[12]對(duì)117例絕經(jīng)后女性患者進(jìn)行分析，骨質(zhì)疏松組與無骨質(zhì)疏松組之間BMI的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。以上學(xué)者均證實(shí)BMI并不是股骨近端骨折的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

程曉光[13]研究發(fā)現(xiàn)，骨骼提供支架和支撐作用，骨骼肌提供人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，骨骼肌的功能和力量可以保持人體正常運(yùn)動(dòng)、預(yù)防跌倒以及跌倒后起到保護(hù)作用。王植等[14]指出，由肌肉和骨骼組成的肌骨骼系統(tǒng)是人體活動(dòng)的前提。二者相互調(diào)控、受共同的內(nèi)分泌通路作用。肌肉產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)可促進(jìn)成骨和抑制破骨，肌肉收縮促成骨生長、骨密度增加，反過來，骨細(xì)胞分泌的因子如骨鈣素等對(duì)肌肉產(chǎn)生同化作用，調(diào)節(jié)肌量與肌力，二者互相協(xié)同[15]。玄淑興等[16]認(rèn)為，絕經(jīng)后女性骨密度需定期測(cè)量，圍絕經(jīng)期也應(yīng)該定期監(jiān)測(cè)骨密度與肌肉脂肪含量，對(duì)骨質(zhì)疏松做到早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)，提高生活質(zhì)量。鍛煉對(duì)肌量和骨量有正性效應(yīng)，可一定程度使骨密度增加并能促進(jìn)肌肉生長、增加肌力，提高人體的協(xié)調(diào)平衡能力，減少跌倒，進(jìn)而減少骨折風(fēng)險(xiǎn)。這也提示臨床大夫在治療骨質(zhì)疏松時(shí)，不能一味的補(bǔ)鈣、抑制破骨細(xì)胞，需要配合肌肉鍛煉來增加肌肉力量。本研究定量分析了骨密度與肌肉脂肪含量的相關(guān)性，為臨床治療提供依據(jù)。

本研究尚存在一些不足之處：①各年齡段樣本量分布不均，有的年齡段樣本量太少，可能會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性；②測(cè)量過程中，少數(shù)病例測(cè)得的髓腔骨密度為負(fù)值，被人為剔除，一定程度影響了隨機(jī)性；③未進(jìn)行后期隨訪。未來展望：①繼續(xù)深入研究，測(cè)量具體哪塊肌肉的肌肉含量減少對(duì)骨折的影響更大；②加大各年齡段樣本量，進(jìn)行不同年齡段的分析；③進(jìn)行后期隨訪，觀察股骨近端骨折患者最終預(yù)后。

綜上所述，絕經(jīng)后女性的年齡、骨密度和肌肉脂肪含量是股骨近端骨折的危險(xiǎn)因素，年齡越大，股骨近端骨密度越低，肌肉脂肪含量越高，股骨近端骨折發(fā)生率越高，但仍需尋找其它相關(guān)的危險(xiǎn)因素加以補(bǔ)充。對(duì)于股骨近端骨折患者，骨質(zhì)疏松與肌肉脂肪含量減低關(guān)系更密切。因此，在老年人群中開展骨密度及肌少癥篩查對(duì)有效預(yù)防骨折的發(fā)生具有重要意義，并為臨床健康宣教提供有力依據(jù)。