应力性骨损伤诊疗新进展

2022-05-19涂鹏王瑾许金芳董晨辉李春宝李慎松刘玉杰唐佩福

解放军医学杂志 2022年4期

涂鹏，王瑾，许金芳，董晨辉*，李春宝，李慎松，刘玉杰，唐佩福

1解放军联勤保障部队第940医院运动医学科，兰州 730050；2西北民族大学医学部，兰州 730030；3解放军联勤保障部队第940医院中医康复科，兰州 730050；4海军军医大学军队卫生统计学教研室，上海 200433；5解放军总医院第四医学中心骨科医学部，北京 100048

应力性骨折作为目前军事训练伤中发病率高、治疗时间长且影响较大的军事训练伤，是造成部队非战斗减员、影响官兵健康、增加医疗负担的重要原因，受到广大官兵的高度关注。国内外最新观点认为，传统应力性骨折是应力性骨损伤(bone stress injuries，BSI)的终末期。目前对于BSI的病因、危险因素、诊断及治疗选择尚未达成共识。本文就BSI的危险因素、诊断、治疗及预防的最新研究进展进行综述，为BSI的科学预防和诊疗提供依据。

1 BSI的定义及其损伤机制

1.1 BSI BSI是指骨组织在反复应力刺激下因无法承受重复机械负荷而发生骨组织微观结构损伤，以局部压痛等为典型临床症状的一种常见运动损伤，该疾病始于应力性骨膜反应，并逐步发展为部分骨折，最终导致完全骨折[1]。应力性骨折(俗称疲劳性骨折、行军骨折)最早于1855年由普鲁士军医首先发现并报道，描述了长期行军的士兵脚部出现的水肿和疼痛症状，直至1895年X线出现才明确这种症状是由跖骨干应力性骨折所致。进一步研究发现，大多数被诊断为应力性骨折或与应力有关的损伤都没有骨折线的迹象，因此提出“骨应力性损伤”这一概念，其机制主要是由于应力刺激所致骨的负载过大或负载循环次数过多，导致骨组织疲劳损伤，从而出现骨微观结构的不可逆破坏[2]。正常骨骼在重复过载的刺激下，当破骨细胞对骨组织的吸收大于成骨细胞的骨骼重塑时，骨组织结构的微损伤与骨重塑之间的平衡被打破[3]，骨小梁结构的破坏积累达到阈值后则可导致宏观结构上骨折的发生[4]。

1.2 应力性骨折应力性骨折是疲劳性骨损伤的最终发展结果，是由于骨骼受到重复性的应力损伤造成的，这种长期、反复、轻微的直接或间接损伤可引起特定部位小的骨裂或骨折。

1.3 胫骨内侧应力综合征(medial tibial stress syndrome，MTSS) MTSS又称外胫夹和胫骨疲劳性骨膜炎，是运动引起小腿疼痛最常见的原因之一，也是常见的过度使用性损伤，主要由于运动和下肢冲击负荷产生的胫骨内应力反应导致胫骨内侧中远2/3的疼痛和压痛，触诊疼痛区域的边界≥5 cm，是胫骨应力性骨折的早期表现。

2 流行病学分析

美国军方对BSI进行流行病学研究发现，男性新兵BSI的发生率为0.8%～6.9%，女性新兵为2.4%～21.0%[5]；目前我国新兵应力性骨折发生率为13.2%[6]，但缺少BSI相关数据的报道。BSI是入伍新兵常见的过度使用性损伤，从轻微的应力反应到骨骼组织内的应力断裂，可发展为应力性骨折[7]。应力性骨折占运动损伤的1%～20%，其中下肢应力性骨折占80%。应力性骨折好发的部位国内外差异较大，中国依次为跖骨(52.8%)、胫骨(34.7%)、股骨干(6.2%)、股骨颈(4.2%)、骨盆(2.1%)[6]，国外依次为胫骨(23.6%)、足舟骨(17.6%)、跖骨(16.2%)、股骨(6.6%)、骨盆(1.6%)[8]。

3 患者自身危险因素分析

3.1 性别一项针对2009－2012年5 580 875名美国官兵的流行病学调查发现，女性下肢应力性骨折的发生率明显高于男性[9]。对314名(女206名，男108名)运动员进行随访发现，31例患有BSI的运动员中，24例(11.7%)为女性，7例(6.5%)为男性，女性患病率明显高于男性[10]。另有研究发现，确诊BSI的田径运动员中，64.7%(22/34)为女性[11]。

3.2 内分泌及激素水平有大量证据支持患有女性三联征(即饮食不规律及低能量摄入、月经功能障碍、骨密度低)的女性发生BSI的风险增加[12]。饮食不规律(神经性厌食症或神经性贪食症)的女性长跑运动员发生应力性骨折的风险是饮食规律女性长跑运动员的5倍，且患有闭经的女性罹患应力性骨折的风险增加了2倍[13]。在青少年女性运动员中，继发性闭经使应力性骨折的发生风险增加了12.9倍，原因可能为雌激素水平降低和破骨细胞活性增加[14]。在男性运动员中出现的“三联征”，即低能量供应(伴或不伴有进食障碍)、低促性腺素性功能减退症和骨密度降低会影响其身体健康及运动表现，且其低骨密度与BSI密切相关[15]。

3.3 钙含量目前认为，血液循环中25(OH)D正常的最低浓度为50 nmol/L，低于该水平则视为不足，而循环中25(OH)D不足会增加骨折的发生风险[16]。有研究发现，基线血清25(OH)D浓度低于50 nmol/L的新兵较高于50 nmol/L的新兵BSI发生率高，维生素D不足20 μg/L与新兵应力性骨折的发生风险增加有关[17]。有研究发现，血清中25(OH)D浓度低于30 ng/ml的运动员罹患第五跖骨BSI的风险较高[18]。一项针对美国海军官兵的研究发现，每日补充2000 mg钙和800 U维生素D可明显降低应力性骨折的发生率[19]。

3.4 体重指数(body mass index，BMI) BMI是应用任意年龄男性或女性的身高和体重，通过统计学指数测算来反映体质的公认方法，被世界卫生组织(WHO)和美国国立卫生研究院(NIH)广泛应用于世界各国的不同人种。严重低体重为BMI<16.5 kg/m2，低体重为BMI<18.5 kg/m2，超重的定义在白种人、黑人、西班牙人群与亚洲、南亚人群中有所不同，其中亚洲及南亚人群超重为BMI 23.0～24.9 kg/m2，肥胖为BMI>25.0 kg/m2，白种人、黑人及西班牙人群超重为BMI 25.0～29.9 kg/m2，肥胖为BMI≥30.0 kg/m2(其中1度肥胖为BMI 30.0～34.9 kg/m2，2度肥胖为BMI 35.0～39.9 kg/m2，3度肥胖为BMI≥40.0 kg/m2)[20-21]。在以色列部队中，应力性损伤发生率与肥胖程度呈正比，每增加一个BMI单位会使BSI发生率增高2%[22]。芬兰学者对入伍新兵进行研究发现，低体重会增高过劳损伤的概率[23]。据报道，低体重和小腿围(绕小腿一周所测得的最大值)提示下肢的骨骼和肌肉强度降低，可增加胫骨应力性骨折的风险[24]。在美国陆军新兵武装入伍训练(initial entry training，IET)中，低体重的男性和女性均有较高的应力性骨折风险，而肥胖的男性亦有较高的应力性骨折风险；身高较高的男性罹患应力性骨折的风险增加，而相同情况下女性的风险较低[25]。

3.5 下肢力学结构国外研究发现，与健康男性队员相比，既往有BSI病史的男性长跑运动员胫骨的骨强度明显降低，其骨强度降低是由于骨皮质区横截面积而非骨皮质层厚度减小所致；既往有BSI病史的男性胫骨总横截面积较小，尤其是在胫骨中段骨干处[7]。运动员的胫骨横截面积减小与BSI的发生关系密切。患有下肢BSI的女运动员胫骨更薄，这是由较小的胫骨横截面积引起的[26]。此外，不同的足部形态(正常足、扁平足、高弓足)可导致不同类型的损伤。研究发现，扁平足由于低足弓可导致膝关节外翻，易发生膝关节内侧间隙的损伤；高弓足由于足弓较高，易导致踝关节外侧间隙骨组织损伤。足部形态结构差异与胫骨BSI的发生是否存在关联仍需进一步研究证实，但足部的某些特殊形态如扁平足及高弓足可能是胫骨BSI的重要危险因素，若训练中及时采取措施纠正可避免出现严重并发症[27-28]。

4 诊断标准

依据《军事训练伤诊断标准及防治原则》[29]，以胫骨为例，符合以下任意2项即可诊断为BSI：(1)强度较大的训练史后无明显诱因出现固定部位的疼痛，且疼痛随运动强度增大而加重，早期休息后可逐渐减轻；(2)查体骨干长轴触诊时有局部且固定的压痛点，晚期出现纵向叩击痛伴有软组织肿胀；(3)X线片示骨膜增生，后期出现骨折及移位。

应用X线片进行分型，Ⅰ型损伤部位只有骨痂而无明显骨折线，Ⅱ型损伤部位有骨折但无移位，Ⅲ型损伤部位有明显的错位[30]。全身骨扫描是诊断BSI最早的金标准[31]。Nattiv等[11]应用MRI在Fredericson分级的基础上进行了改良。Ⅰ级：T2相提示轻度骨髓或骨膜水肿，T1相正常；Ⅱ级：中度骨髓或骨膜水肿，T2相阳性；Ⅲ级：T2和T1相均可见严重骨髓和(或)骨膜水肿；Ⅳ级：T2和T1相出现严重的骨髓和(或)骨膜水肿，T2或T1相出现骨折线、错位。Ⅰ级和Ⅱ级定义为低等级骨应力损伤，Ⅲ级和Ⅳ级定义为高等级骨应力损伤。

BSI的诊断与早期治疗流程如图1所示。

图1 下肢应力性骨损伤(BSI)的诊断与早期治疗流程Fig.1 Flowchart of diagnosis and treatment of legs BSI

4.1 早期评估及鉴别诊断结合患者病史及辅助检查结果是评估可疑BSI的第一步。BSI患者通常会逐渐出现与活动有关的局部疼痛，并随着休息而逐渐减轻，可无肿胀。如症状恶化，疼痛加剧，活动时会出现局部剧痛、跛行，甚至不能站立[31]。当BSI进展为应力性骨折时，会出现局部压痛或伴有肿胀。不能触及的较深部位的应力性骨折(如股骨颈应力性骨折)需要活动关节和刺激性试验才能引发疼痛。因此，BSI的明确诊断务必将临床表现与影像结果相结合[32]。临床中多种疾病如肌肉拉伤、肌腱病变、韧带损伤、感染及肿瘤等的影像表现与BSI类似，需要鉴别。

4.2 影像学评估 BSI的早期临床表现不典型，极易出现漏诊、误诊，错过早期治疗的最佳时机。因此，当临床评估怀疑BSI时，应尽早完善影像学检查。BSI影像学检查的方式、表现及优缺点如表1所示。

表1 BSI影像学检查方式、表现及优缺点Tab.1 Methods, profiles, advantages and disadvantages of imaging examination for BSI

5 治疗策略

BSI的治疗策略应根据其MRI分级及病变解剖部位的危险程度决定。低风险应力性骨折通常位于骨的压力侧，且骨折区域具有丰富的血液微循环支持，预后好，延迟愈合或不愈合的风险低[40]；高危应力性骨折常位于张力侧，极易转变为完全骨折，骨折延迟愈合、骨不连和慢性疼痛的倾向较大[32]。低风险应力性骨折通常采用非手术治疗，通过绝对休息、制动及限制负重来减轻症状，直至患者临床症状消失为止；配合以循序渐进的康复运动，可更快地恢复患肢功能[40]。对于高风险的应力性骨折考虑采取手术治疗，可加快骨折愈合，尽快恢复正常生活及工作，降低延迟愈合和再骨折的风险[41]。

BSI加速康复的相关研究较少，目前体外冲击波疗法是一种具有有效性、便利性和安全性的非侵入性治疗手段，是近年来应用于骨骼肌肉系统疾病的新兴治疗方式。研究发现，在平均治疗8周后，10名第五跖骨和胫骨应力性骨折运动员均恢复了部分体育活动[42]。

6 预防策略

6.1 及时补充钙和维生素D 最新研究发现，军事训练期间每天补充钙和维生素D3可通过抑制甲状旁腺激素(PTH)而提升骨骼健康状况。血清中较高浓度的维生素D3可降低应力性骨折的发生风险[43]。一项对女性长跑运动员的研究发现，每天额外补充500 ml脱脂牛奶，可使应力性骨折发生率降低62%[44]，因此摄入足量的钙和维生素D可减少BSI的发生。

6.2 加强身体素质训练身体素质一般是指人体在活动中所表现出来的力量、速度、耐力、灵敏度、柔韧性、协调性、平衡感等身体反应力。一个人身体素质的好坏与遗传有关，但与后天营养和体育锻炼的关系更为密切。身体素质训练主要包括下肢肌肉(特别是下肢核心肌群)的力量训练以及身体灵活性、柔软性、协调性和平衡性的训练。下肢核心肌力增强可有效防止BSI的发生；根据临床研究，有学者指出，高强度军事训练时，髋关节和膝关节的动态稳定性不足、关节肌肉无力或两侧肌力不对称等为训练伤发生的诱因，髋、膝的核心力量和稳定性训练可使关节潜在的肌肉无力和关节稳定性不足得到明显改善，尤其是髌骨关节失稳所致的疼痛得到明显减轻[45]，从而迅速提高训练成绩[46]。对某陆军1454名新兵应力性骨折风险因素进行分析发现，入伍前每周锻炼时间超过7 h的新兵应力性骨折的发病率低于每周锻炼短于7h的新兵[6]；有研究报道，芬兰新兵入伍前每周进行2次以上的高强度耐力训练可有效减少应力性骨折的发生[47]，训练后放松和恢复运动对预防训练后疲劳性损伤非常重要，包括静态拉伸及肌筋膜的自我松解，旨在放松身心与帮助机体消除疲劳、恢复体能，避免因生理和心理性疲劳的累积导致训练伤的发生。

6.3调整训练计划训练过程中，若出现下肢疼痛、肿胀及跛行等临床症状时，通过及时调整训练计划可减少BSI的发生。通常应力性骨折发生率在训练初期较高，并在训练第12周达到峰值[48]。近期有学者建议，在训练前16周开始循序渐进地增加训练强度，并在应力性骨折发生高峰期前(第12周左右)暂停训练，可促进骨骼应力损伤的自我修复，有效避免骨折的发生[49]。

7 复训建议

新兵是否重回训练场取决于BSI的恢复程度和近期的军事训练要求。军医可根据伤员的影像学检查结果对比和临床体征，来判断伤员的伤情及是否适合继续服役。BSI复训时限相关的循证医学证据仍未达成共识。近期有研究发现，胫骨BSI伤员在受伤后3～6个月双下肢骨密度持续下降，6个月时骨密度有所回升并接近正常范围[50]。有研究表明，根据解剖部位的不同，战士复训的时间周期为12～21周[51]。因此，治疗期间有效的抗骨质疏松治疗尤为关键，有助于缩短复训周期。