股骨近端几何结构结合骨密度预测髋部骨质疏松性骨折风险的可行性分析

黎 宇，廖 瑛，黄煊怀

（南华大学附属第一医院骨外科，湖南 衡阳 421001）

骨质疏松症是一种因骨量低下、骨组织微观结构破坏，导致骨的脆性及骨折危险性增加的全身性、代谢性骨病[1]。骨折是骨质疏松症最具破坏性的结局，髋部骨折在骨质疏松引起骨折中数量最大，危害最严重[2]。筛查骨质疏松性髋部骨折的易感人群，进行骨质疏松症和骨质疏松性髋部骨折的预防，具有重大的社会意义。本实验通过测量股骨近端骨密度和几何结构，分析其对预测髋部骨质疏松性骨折危险性影响，以便临床筛选出高风险病人，采取预防措施和进行针对性的治疗，减少髋部骨折的发生。

1 资料和方法

1.1 一般资料

收集2010年6月—2011年5月期间就诊的髋部新鲜骨质疏松性骨折患者46例，其中男19例，女27 例；年龄 52～90 岁，平均（67.9±8.4）岁；身高 145～172 cm，平均（161.2±8.3）cm；体质量 40～78 kg，平均（55.3±7.6）kg。 对照组 187 例，男 73 例，女 114 例；年龄 50～87 岁，平均（65.7±8.9）岁；身高 135～176 cm，平均（159.4±9.1） cm；体质量 22～86 kg，平均（56.1±9.3）kg。对照组根据骨密度不同，又分为骨量正常组77例、低骨量组58例、骨质疏松组52例。

1.2 测量方法

采用法国MEDILINK公司Osteocore 3型双能X线骨密度仪，测量部位为股骨近端，骨折组为健侧，对照组为左侧，双足固定于与仪器配套的专用固定装置上，内旋20°，分别取股骨颈、转子间与大转子骨密度测量结果，使用该仪器自带的高级骨科专用分析测量工具包（图1），完成股骨近端几何结构的测量。测量的步骤如下：

1.2.1 确定股骨纵轴

在股骨干部分选取水平线（Y坐标相同），将其与股骨干内、外侧缘的交点定位X1和X2，平均值为X，同理得出另一水平线股骨干的中点X’，于股骨上方寻找一点C，使三点所围成的面积为0，该线即为股骨纵轴。

1.2.2 股骨头圆心的确定

将圆弧通过股骨颈长轴与股骨头边缘的交点，沿股骨颈长轴调整圆心，使圆弧与股骨头投影边缘大致重叠。

1.2.3 参数的测量

股骨颈轴长（Femoral neck axis length，FNAL），颈干角（Femoral neck angle，FNA），颈长（Intertrochanter head，IH）由高级骨科专用分析测量工具包自动计算；内侧偏距（Media offset，MO）为圆心至股骨纵轴的距离（图2）。

实验数据经统计学处理分析，计量资料经正态性检验及方差齐性检验。正态计量资料的假设检验采用t检验。以上统计分析采用SPSS 13.0 for Windows（SPSS lnc，Chicago，USA）软件完成。

2 结果

各组股骨近端各部位骨密度（T值）见表1，各组股骨近端几何结构测量值见表2。

上述各组的股骨近端几何结构测量值均符合正态分布，正常骨量组、低骨量组、骨质疏松组之间FNAL、FNA、MO没有显著性差异，骨折组的上述测量值与其它各组比较有显著性差异（P＜0.05）。骨折组FNAL、MO较其他各组增大，FNA减小。

表1 各组股骨近端各部位骨密度（T值）

表2 各组股骨近端几何结构测量值

3 讨论

当机械压力超过局部骨所能承受的强度时，就会发生骨折。在骨质疏松症患者，股骨颈逐渐发生退行性变，皮质骨薄而疏松，骨小梁稀疏，张力骨小梁及压力骨小梁减少尤其明显，从而不能承受较大的应力和变形[3]。这些都是骨质疏松症患者容易骨折的内因。由于老年人反应灵敏度下降，运动量减少，肌力下降，再加上有些老年人患中风后遗症，肥胖或腰腿痛后，均可使老年人行走不稳，易于跌倒，是造成髋部骨折的外因[4]。骨折危险性评估工具（Fracture risk assessment tool，FRAX）是通过评测年龄、性别、体质量、身高、既往骨折史、父母髋部骨折、抽烟、肾上腺皮质激素、风湿性关节炎、继发性骨质疏松症、饮酒、股骨颈骨密度等指标来评价骨折风险的一个计算机评价软件[5]。Kanis教授在2008年使用FRAX评估近4万英国老年人群，发现FRAX能够被用来评估患者未来10年的骨折可能性，好于单纯使用骨密度来评估未来的骨折风险，也好于使用骨密度联合一个或多个骨折风险因子来评估患者未来的骨折风险[6]。但临床上不具备以上危险因素而发生骨质疏松性骨折的患者并不鲜见，在本研究中，46例刚发生骨质疏松性髋部骨折的患者使用FRAX工具进行分析时得出的骨折风险不高，最高值为3.57%，最低值为0.19%，绝大多数患者在1%左右，这就为筛选出高骨折风险的患者造成了困难。Robbins等[7]在临床诊疗过程中也发现了许多骨量在正常范围内却具高骨折风险的患者，认为单一的骨量指标并不能理想预测骨的力学性能。本研究结果显示髋部骨质疏松性骨折患者的股骨近端几何结构与对照组有显著性差异，说明FNAL和MO的增加以及FNA的变小是重要的危险因素，可能是FRAX评估骨折低风险患者发生髋部骨折的原因。

对于FNAL与骨质疏松性髋部骨折的关系，已有许多学者进行了研究。Pulkkinen等[8]在对股骨骨折风险预测的研究中发现，在结合股骨整体解剖结构和显微结构两个因素后，将显著提高对该部位骨折的破坏载荷的预测。其中股骨颈部位的松质骨量和FNAL是预测该部位破坏载荷的主要相关因素，当这两个因素与该部位的骨密度结合后，预测相关性更高。国外的一些研究认为髋轴长可以预测股骨颈骨折的发生，且与股骨颈骨折发病率呈正相关，老年女性髋轴长每增加一个标准差，其髋部骨折发病率就增加1.8倍[9]。国内外的一些研究发现，发生髋部骨折的老年女性的平均髋轴长要明显大于非骨折对照组[10]。有学者对比研究了中国与欧洲妇女，发现中国妇女髋轴长与FNAL明显减小，认为这是亚洲女性髋部骨折发病率较低的原因[11]。髋轴长与FNAL相比，仅仅增加了关节间隙的软骨厚度和髋臼内侧壁的厚度，而这两项仅在发生髋关节骨关节炎和髋臼发育异常等少见情况时才发生变化，可以认为它们有高度的相关性。本实验得到的结论也证实骨质疏松性髋部骨折患者FNAL的长度较对照组增加，与以上学者的观点一致。

骨的受力方向对骨折的发生也有着重要意义。骨承受压力负荷能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力。在骨质疏松的松质骨中，当载荷的角度倾斜30°后，引起骨折的载荷量下降了24%[12]。本实验研究的MO和IH是从人工髋关节假体力学分析中引入来描述股骨近端几何结构的，反映的是股骨近端在重力、扭转力或剪切力下的力臂，它与力的大小的乘积即为扭矩，表示的是在该作用力下骨骼的负荷。在作用力不变的情况下，MO和IH变长也能使骨骼的负荷明显增加，增加骨质疏松症患者髋部骨折的风险。本实验中，髋部骨折组的MO和IH较对照组明显增大，与力学分析相符（图3，4）。

目前，大部分学者认为股骨FNA的增大将导致髋部骨折的风险增大。Szulc等[13]认为：骨密度、FNA和皮质厚度都是决定股骨上段骨强度的重要因素。股骨颈骨折者的FNA及髋轴长度都明显大于正常对照人群。Alonso等[14]发现FNA增加1SD，女性髋部骨折危险性增加3.48倍。但张扬等[15]通过生物力学测试发现股骨FNA的度数与股骨近端极限载荷间没有明显的相关性。本研究发现骨质疏松性髋部骨折患者FNA较对照组减小，与以上学者的观点不同，但更符合生物力学原理。因为FNA为钝角，它增大后剪切力的力臂减小；同时髋关节旋转活动时，FNA增大，股骨头和股骨干的旋转轴接近，有利于缓冲扭转力对股骨近端的负荷；而FNA减小的效应刚好相反（图5）。上述的各个观点还需要在统一测量方法的基础上进行大样本的调查才能得出结论。

骨质疏松性髋部骨折患者FNAL、FNA、MO和IH等股骨近端几何结构的特点，使股骨近端在受到重力、剪切力或扭转力时力臂增大，骨骼负荷增加，是导致骨折发生的重要因素。

股骨近端几何结构分析结合骨密度测定可以提高骨质疏松性髋部骨折风险的预测水平，对骨折的预防有积极意义。

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