双能X线骨密度仪测定股骨假体周围骨密度水平对患者术后治疗效果的评估

孟丽颖， 高峰， 李和培， 武飞， 杨建波， 李通宪

髋关节置换术是目前临床上治疗股骨颈骨折或股骨头坏死的一种常用手段，对于改善髋关节功能和患者生存质量具有重要价值[1-3]。Harris髋关节功能评分系统是临床评价髋关节功能的重要量表，常用于髋关节置换术后的疗效评估，一般评分越高表明患者术后髋关节功能恢复越佳[4]。髋关节假体属于人体异物，容易引起髋关节的局部炎症反应，且在固定假体过程中需要给予股骨一定的应力，因此常导致部分患者在接受髋关节置换术后会出现股骨假体周围的骨量变化，且有相关研究表明骨密度(bone mineral density，BMD)变化情况与髋关节功能恢复程度具有一定相关性[5-7]。但目前临床上关于股骨假体周围BMD水平是否可以作为评估髋关节置换术患者术后髋关节功能恢复的一种有效定量指标尚且需要进一步研究。双能X线测量技术是目前临床常用的一种BMD测量手段，因其具有操作简便、灵敏度高以及响应迅速等优势已成为骨质疏松诊断的重要评价标准[8]。因此本文通过采用双能X线骨密度仪测定股骨假体周围BMD水平，并分析各分区BMD与Harris髋关节功能评分之间的相关性以评价BMD对患者术后治疗效果的影响，现报道如下。

材料与方法

1.一般资料

选取2019年10月-2021年4月本院收治的148例髋关节置换术患者为研究对象，根据所有患者术后12个月髋关节功能Harris评分，将髋关节功能术后疗效分为优(≥90分)、良(80～89分)、中(70～79分)和差(<70分)4个等级。并将纳入的148例患者分为疗效良好(优、良)组102例(≥80分)、疗效不良(中、差)组46例(<80分)。疗效良好组男46例，女60例，年龄30～74岁，平均年龄(54.26±5.15)岁，疗效不良组男20例，女26例，年龄32～75岁，平均年龄(53.53±6.15)岁，两组患者的性别、年龄等基线资料比较差异无统计学意义(P<0.05)。所有患者均在知情同意书上签字，该研究方案已得到我院伦理委员会准许。

入组标准：①所有患者均符合髋关节置换术指征且接受髋关节置换术；②年龄18～75周岁；③愿意参与试验并接受各种功能评估；④签署知情同意书。

排除标准：①存在髋关节置换术禁忌证者；②患有骨代谢疾病、骨质疏松、低钙血症或维生素D缺乏症者；③存在长期服用糖皮质激素史者；④合并有脊髓损伤、髋关节结核、陈旧性股骨颈骨折者；⑤合并严重心脏疾病、肝肾功能障碍、造血系统疾病或精神疾病者；⑥术后出现严重感染或出血等并发症者；⑦术后失访或转院治疗者。

2.BMD检测方法

入组患者于术后1个月、术后12个月采用PRODIGYADVANCE双能X线骨密度检查仪检测股骨假体周围分区BMD。取仰卧位，保持下肢内旋约15°，并固定于泡沫板上。扫描大粗隆上1 cm至远端下4 cm，平均扫描时间7 min，平均扫描剂量为2.4 mkem，分辨率为1.0 mm×1.0 mm，完整扫描5次。采用配套的软件处理扫描图片，应用Gruen-Amstutz分区法将股骨假体周围划分为ROI1～ROI7共7个感兴趣区(region of interest,ROI)，各分区具体部分如下所示：ROI1、ROI2、ROI3分别为假体上、中、下1/3所对应的外侧区域；ROI4为假体远端15个单位像素内的股骨干区域；ROI5为Gruen R3所对应的假体内侧区域；ROI6为Gruen-Amstutz R5与小转子下缘之间的区域；ROI7为小转子下缘与股骨颈截骨处之间的区域(图1)。

图1 假体周围各兴趣区骨密度检测示意图。

3.考察指标

比较两组术后1个月和术后12个月BMD、骨量升高率、骨量降低率；关性分析：采用Pearson相关性分析分析BMD变化率与Harris评分变化值之间的相关性。

4.统计学处理

表1 两组患者股骨假体周围分区BMD比较

表2 两组患者手术后BMD变化率比较

结 果

1.两组患者股骨假体周围分区BMD比较

两组患者术后1个月和术后12个月ROI 2～ROI 6的BMD差异无统计学意义(P>0.05)；疗效不良组术后12个月ROI 1的BMD相较于术后1个月和疗效良好组术后12个月显著升高(P<0.05)；两组患者术后12个月ROI 7的BMD相较于术后1个月均明显下降，但疗效不良组下降程度明显(P<0.05，表1)。

2.两组患者术后1个月、12个月的BMD变化率比较

疗效良好组ROI1、ROI5以及ROI6的骨量升高率低于疗效不良组，ROI2、ROI3、ROI4、ROI7的骨量降低率均低于疗效不良组(P<0. 05，表 2)。

3.Pearson相关性分析

Pearson相关性分析显示Harris评分变化值与ROI2～6的骨密度变化率无相关性(P>0.05)而与ROI1的骨密度变化率呈负相关性，与ROI7的骨密度变化率呈正相关性(P<0.05，表3、图2～3)。

表3 BMD变化率与Harris评分变化值的相关性

图2 ROI1变化率与Harris评分变化值的相关性。 图3 ROI7变化率与Harris评分变化值的相关性。

讨 论

髋关节置换术后患者的骨密度变化受到固定方式、手术类型、髓腔锉扩腔、股骨假体类型等因素的影响，因此临床治疗过程中往往需要借助股骨假体远端作为参照[9]。临床研究发现髋关节置换术后股骨假体BMD下降程度较健侧更明显，已被认为是引起术后假体松动、关节稳定性下降、手术失败的重要原因[10]，因此密切关注患处BMD变化情况对于评估手术治疗效果、预后恢复情况具有重要意义。目前临床上常采用定量CT仪、双光子吸收仪、单光子吸收仪等方法定量检测BMD，但存在定量测量准确性与灵敏性低、放射剂量高等缺点，且金属假体可能影响BMD的测定，导致临床运用受限，如何准确、有效的检测BMD已成为临床关注的重点问题。既往研究中常采用X线片评估骨量，但也存在灵敏性较低的问题，且无法定量测量骨量丢失[11]。近年来，越来越多研究发现双能X线骨密度具有放射剂量低、准确性高、重复检查误差小以及可反复扫描的优点，且可借助配套软件准确测量股骨假体周围各个区域的BMD，从而指导医生于早期评估骨量丢失情况，已被应用于定量检测股骨假体BMD[12-13]。本研究发现疗效不良组术后12个月ROI1的BMD相较于术后1个月和疗效良好组术后12个月显著升高(P<0.05)，两组患者术后12个月ROI7的BMD相较于术后1个月均明显下降，但疗效不良组下降程度更低(P<0.05)，表明髋关节置换术后患者的股骨假体周围部分区域的骨密度呈下降趋势，且疗效不良组的下降程度高于疗效良好组，与既往研究结果相近。分析认为假体移植后难以避免的引起周围骨密度丢失，主要原因在于髋关节置换术后，胫骨近端、股骨远端的应力发生遮挡，而异常的应力分布引起股骨假体周围各区域的骨组织自我调节，抑制骨细胞增殖，诱导骨细胞凋亡，导致骨丢失速率大于骨生成速率，故而总体表现为骨密度丢失[14]。而部分区域的骨密度丢失程度较小，可能为该区域位于假体远端，受到的应力较小，故而变化程度较小。

进一步分析发现疗效良好组ROI1、ROI5以及ROI6的骨量升高率低于疗效不良组，ROI2、ROI3、ROI4、ROI7的骨量降低率均低于疗效不良组(P<0.05)，表明疗效良好组的股骨假体周围BMD的变化程度明显低于疗效不良组，提示髋关节置换术后股骨假体周围BMD变化量越小则患者的手术疗效越好，检测手术后BMD变化情况可指导医师评估手术治疗效果，从而指导临床及时采取相应的措施以维持股骨假体的稳定性。Harris评分是用于评估髋关节病变的评分，得分越高表明患者恢复效果越好，生存质量越高。本次实验采用Pearson相关性分析进一步研究Harris评分变化值与BMD变化率的关系，结果显示，Harris评分变化值与ROI2～6的BMD变化率无相关性(P>0.05)，而与ROI1、ROI7的骨密度变化率呈负、正相关性(P<0.05)，与蒋维海等[15]研究结果相近，即Harris评分与ROI1、ROI7骨密度水平密切关联。Dc等[16]研究认为髋关节假体移植后，血清抗酒石酸酸性磷酸酶5b的表达水平明显升高，表明破骨细胞活跃程度增加，而骨钙素和碱性磷酸酶等骨生成相关指标无明显变化，进一步说明假体周围BMD丢失与应力导致的骨破坏增多密不可分，故而疗效较差组患者的BMD变化率较大。Petursson等[17-18]研究证实髋关节置换术后患者假体周围BMD水平呈下降趋势，建议术前应常规检测骨密度水平，并根据患者的骨密度情况合理选择假体，并于术中提供合适的应力，从而维持骨代谢的平衡，利于髋关节功能的恢复。

此次研究存在一定局限性，ROI2、ROI3、ROI4、ROI7的BMD呈降低趋势，而ROI1、ROI5以及ROI6的BMD呈升高趋势，导致该差异的具体机制尚未完全明确，仍需通过分子生物学、细胞水平的研究进入探讨，从而为本次研究结果提供科学依据。

综上所述，髋关节置换术患者手术后股骨假体周围BMD变化程度越低则术后疗效越佳。