绝经后女性不同Singh指数骨扫描电镜特点

徐　丛　徐　飞　杜元良　李　嘉　戴海峰　王中新　吕永明

(承德医学院附属医院关节外科，河北　承德　067000)



绝经后女性不同Singh指数骨扫描电镜特点

徐丛徐飞杜元良李嘉戴海峰王中新1吕永明

(承德医学院附属医院关节外科，河北承德067000)

〔摘要〕目的观察绝经后女性不同Singh指数股骨头骨小梁结构及骨超微结构情况。方法取股骨颈骨折、粗隆间骨折绝经后女性患者行假体置换患者股骨头标本33份，将33份标本采用低真空扫描电镜观察股骨头主要承重区骨小梁和骨超微结构；拍摄术前健侧X线片进行Singh指数分级。结果不同Singh指数分级扫描电镜下呈现出明显的差异，对于Singh指数6级，骨小梁结构完整显示清晰，高倍镜下骨胶原纤维排列紧密为特征；Singh指数5级和4级镜下辨别困难，共同特点为骨小梁变细，表面欠光滑，部分骨小梁出现断裂和缺失现象，骨胶原纤维出现卷曲，局部出现分散情况，但这对于6级和3级分辨清晰；Singh指数3级扫描电镜下骨小梁断裂、缺失情况普遍，骨胶原纤维断裂、排列散乱为其特征；Singh指数1级和2级分辨困难，表现为骨小梁结构破坏严重，骨胶原纤维出现大部分断裂、 缺失情况。结论女性患者Singh指数可以大致反映骨结构的变化，了解骨质疏松情况，但因其主观因素影响，6级分法不能更加准确反映出骨结构，尤其是骨超微结构的具体变化。

〔关键词〕Singh指数；扫描电镜；骨密度；绝经妇女

1承德县医院骨科

第一作者：徐丛(1975-)，男，副主任医师，医学硕士，硕士生导师，主要从事关节外科研究。

绝经后女性Singh指数可以大致反映骨结构的变化，了解骨质疏松情况，但因其主观因素影响，6级分法不能更加准确反映出骨结构，尤其是骨超微结构的具体变化。

1材料和方法

1.1材料来源本实验标本均来自我院2009年11月至2013年10月收治股骨颈和转子间骨折女性患者行假体置换取下的股骨头，共33例。年龄51~84岁，绝经时间大余1年。

1.2纳入及排除标准患者均为低能量外伤所致股骨颈骨折，受伤至手术时间在2 w内，并已除外代谢性骨病、肿瘤、遗传病、局部感染性炎症、结核、股骨近端骨折史和酗酒史。术前化验血钙、磷、碱性磷酸酶在正常范围内，实验前已向所有患者告知，取得其同意。标本经手术取出后取材甲醛液固定。

1.3实验方法

1.3.1扫描电镜标本制作与观察选取股骨头承重部位，取6 mm×5 mm×4 mm松质骨标本，甲醛固定；乙醇脱水，干燥；放大镜下标本残留骨小梁间隙中碎屑去除；DM-250Ⅲ型高真空镀膜机喷金150 s。标本处理后骨小梁结构清晰。利用 JSM-6360LV低真空扫描电镜进行观察并进行详细记录。标本在15 000倍扫描电镜下观察骨小梁形态、大小、连续性及骨小梁表面骨胶原纤维形态、排列和完整性等情况。主要观察不同Singh指数下股骨头骨小梁结构及骨超微结构。

1.3.2Singh指数分级由3名资深副主任医师对所有患者术前健侧髋关节X射线正位片进行Singh指数分级，确定此技术的评判间信度(观察者间)。4 w后，每个观察者再次进行重新分级，确定观察者内信度。组内相关系数(ICCs)评估观察者间和观察者内的一致性。

2结果

Singh指数6级2例，骨扫描电镜特点：100倍镜下，观察到股骨头主要承重区松质骨由板状骨小梁组成，骨小梁相互交织成网状结构，小梁厚度与小梁间隙面积比为1∶ 2；1 500倍镜下，观察到骨小梁表面被覆有排列紧密的骨胶原纤维，走行方向与骨小梁长轴方向保持一致。骨胶原纤维间有1 μm的间隙并有侧束相互连接支持，骨胶原纤维表面由更细的纤丝构成，它们紧密排列呈束状而无分离现象。Singh指数4~5级共7例，骨扫描电镜特点：在100倍镜下，可见股骨头主要承重区骨小梁较前组变细且不均匀，偶可见骨小梁断裂和缺失现象，均以横向为主。骨小梁仍交织成网状结构，小梁厚度与小梁间隙面积比为1∶3；1 500 倍镜下，观察到骨小梁表面被覆的骨胶原纤维松散，但走行与骨小梁长轴方向保持一致；骨胶原纤维间有颗粒状物质，各骨胶原纤维之间可观察到互相支持连接的侧束。Singh指数3级13例，骨扫描电镜特点：在100倍镜下，可见股骨头骨小梁网状结构遭到不同程度的破坏，骨小梁明显变细，小梁厚度与小梁间隙面积比为1∶ 4~1∶6，骨小梁在横向、 纵向缺均出现断裂现象，以横向为著；1 500倍镜下，可见骨胶原纤维排列不再整齐，走行各异、 排列紊乱，骨胶原纤维间空隙增大，由更细纤丝构成，并显示结构散乱、粗细不等，并有卷曲及断裂现象出现。Singh指数1~2级11例，骨扫描电镜特点：在 100 倍镜下，可见股骨头骨小梁完全失去网状结构特征，骨小梁表面凹凸不平极为粗糙，吸收破坏明显，骨小梁普遍变的菲薄、 排列杂乱无章，吸收、 穿孔、 断裂和缺失现象普遍；1 500倍镜下，骨小梁表面可见残留不规则骨胶原纤维；骨胶原纤维的更细纤丝排列杂乱无章、 粗细不均，出现纤丝退行性改变，并见多处出现断裂、 缺失现象，骨胶原纤维表面呈“毛刷状”改变。在我们的研究中，骨扫描电镜对Singh指数6级显示清晰，特征强；对于5级和4级分辨无明显差别，但这两级对于6级和3级分辨清晰；3级与1级和2级分辨清晰。见图1。

图1　绝经后女性不同Singh指数骨扫描电镜特点

3讨论

本研究为排除性别和绝经后内分泌变化对骨密度及骨结构的影响，故选择绝经后女性作为研究对象〔1~4〕。Singh指数是由一种根据股骨近端骨小梁的形态变化来评估骨量变化的评价方法，其主要评价标准是根据张力骨小梁、压力骨小梁和大粗隆骨小梁的多小而决定〔4~6〕。骨强度与骨小梁的数量、骨小梁的厚度呈正相关性，即骨小梁数量越多，厚度越厚，连接越多，骨强度越高。同时骨小梁在保持完整连接的情况下，更能增加骨质承重性。连接的骨小梁越多，承重性越强〔7〕。Mittra等〔8〕通过动物实验研究发现骨骼极限强度与骨小梁数量相关性要明显优于骨小梁厚度，因此若增强骨强度，保存骨小梁的数量比维持骨小梁的厚度更佳有意义。Silva等〔9〕通过研究发现，在丢失相同骨量时，骨小梁数量丢失造成的骨强度的下降是骨小梁厚度变薄造成效果的2~5倍。由此维持骨强度保存骨小梁的数量要明显优于维持骨小梁的厚度。Aaron等〔10〕对骨量相近但是合并或不合并椎体压缩性骨折的两组绝经后妇女进行对比研究发现，骨折组的骨小梁连接性相对较差。Singh指数越高，骨小梁数量、骨小梁厚度及骨小梁连接性越高，因此骨强度越大。目前世界公认的最普遍的用于诊断骨质疏松症是DXA测得的骨密度小于平均值2.5个标准差即可诊断为骨质疏松〔11〕。作为诊断骨质疏松金标准的骨密度与骨强度呈正相关性，骨密度越高，骨强度越大。因此在一定程度上可以说 Singh指数与骨密度具有相关性，虽然不能作为诊断骨质疏松的金标准，但能够反映出骨质疏松的情况，随着Singh指数的降低，骨质疏松就会越来越严重。

骨质疏松主要是骨密度降低、骨量减低、骨强度下降、骨脆性增加、骨组织显微结构发生退变。根据骨质疏松的程度在电镜下其主要结果变化包括：骨小梁由稀疏，变细，表面欠光滑到骨小梁出现断裂和缺失再到骨小梁结构破坏严重，骨胶原纤维由出现卷曲，局部出现分散情况到骨胶原纤维断裂、排列散乱为其特征再到骨胶原纤维大部分缺失。骨小梁微血管走形盘旋迂回，微血管变形、狭窄、萎缩甚至断裂〔12〕。目前，多数的研究认为Singh 指数4 级对应张力骨小梁出现明显减少，可作为诊断骨质疏松的阈值〔13〕。本研究中发现对于Singh指数6级，骨小梁结构完整显示清晰，高倍镜下骨胶原纤维排列紧密为特征；Singh指数5级和4级镜下辨别困难，共同特点为，骨小梁变细，表面欠光滑，部分骨小梁出现断裂和缺失现象，骨胶原纤维出现卷曲，局部出现分散情况，但这对于6级和3级分辨清晰；Singh指数3级扫描电镜下骨小梁断裂、缺失情况普遍，骨胶原纤维断裂、排列散乱为其特征；Singh指数1级和2级分辨困难，表现为骨小梁结构破坏严重，骨胶原纤维出现大部分断裂、 缺失情况。Singh指数分级中电镜下骨显微结构变化与骨质疏松变化相近。因此Singh指数可以作为反映骨质疏松的一种评价方法。

不足之处，Singh指数受人为因素影响较大，不同水平、经验的医师会对同一张X线片得出不同的结论，影响其可靠性〔14~16〕。同时，X线片质量等因素也影响最后的诊断结果。

4参考文献

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14Hordon LD，Raisi M，Aaron JE，etal.Trabecular architecture in women and men of similar bone mass with and without vertebral fracture:I.Two-dimensional histology〔J〕.Bone，2000；27(2):271-6.

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16徐丛，徐世田，汪宏斌，等.DEXA测量松质骨BMD与其生物力学相关性〔J〕.中国骨质疏松杂志，2007；13(3):152-7.

〔2014-12-07修回〕

(编辑安冉冉/曹梦园)

通讯作者：吕永明(1963-)，男，主任医师，硕士生导师，主要从事关节外科研究。

基金项目：承德市科学技术研究与发展计划项目(20121045)

〔中图分类号〕R681.1

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)04-0936-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.04.079