MSCT联合血清免疫炎性因子在骨折不愈合诊断中的应用

刘鹿锋， 王 猛

1. 西北政法大学体育部， 陕西 西安 710100； 2. 西安交通大学第一附属医院， 陕西 西安 710061

膝关节损伤为运动损伤常见类型，包括骨质改变、半月板及韧带损伤等类型，临床主要表现为关节肿胀、疼痛及功能障碍等，患者通常存在不同程度活动受限情况[1,2]。膝关节作为支撑人体压力的重要部位，损伤后极易引起骨折[3,4]，故快速准确诊断膝关节损伤后骨折，评估骨折愈合情况，对制定最佳治疗方案尤为关键。多层螺旋CT(MSCT)可通过螺旋式容积扫描，三维显示图像，较为完整清晰地显示骨折部位、形态等情况，明确骨关节解剖结构及细微损伤，对膝关节创伤诊断质量提高具有重要意义[5,6]。有研究指出，CT定量测量骨折局部形态学参数与骨量参数，可评价骨折愈合进程[7]。另有研究指出，血清免疫炎性因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、IL-1β在骨吸收及骨质破坏中发挥重要作用[8,9]。本研究分析MSCT联合血清免疫炎性因子在骨折不愈合诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年5月至2022年4月西安交通大学第一附属医院82例疑似膝关节损伤后骨折患者，其中，男37例、女45例；年龄16～25岁，平均(20.52±2.04)岁；体质量指数(BMI)20～24 kg/m2，平均(22.12±0.78)kg/m2；受伤至就诊时间2～24 h，平均(12.06±2.67)h；受伤至手术时间1～7 d，平均(3.20±0.54)d。纳入标准：年龄16～25岁；均为体操运动员；膝关节损伤史明确，X线片确诊膝关节损伤；高度怀疑骨折，受伤至手术时间≤7 d；患者知情同意；相关资料详细完整。排除标准：无明确外伤史；伴有血液或免疫功能障碍者；合并重要器官功能不全者；精神异常或神经功能障碍者；既往膝关节骨折者；妊娠期、哺乳期女性。

1.2 方法

MSCT检查：受检者均于入院2 h之内进行X线检查，采用锐柯CARESTREAM DRX-Evolution X线机检查，常规拍摄膝关节正侧位，电压150 kV，电流5 mA；X线检查完成后，24 h内进行MSCT检查，采用德国SIEMENS 16层螺旋CT扫描仪，患者平躺，双腿伸直，足先进，自股骨踝上3 cm至胫骨踝下3 cm扫描，参数设置：电流100 mA，电压120 kV，层厚3 mm，螺距0.8，准直16 mm×0.6 mm，扫描时间5 s。将扫描数据上传至后处理工作站，进行冠状面、矢状面多面重建，并进行三维重建；术后第12周进行定量CT扫描，扫描骨折患处同时扫描标准骨模，根据扫描数据计算骨密度(BMD)、骨折端为中心远近1 cm测量区域的横截面积(CSA)、截面惯性矩(CSMI)及横截面积力学强度指数(BSICSA)、截面惯性矩力学强度指数(BSICSMI)。

血清学检查：术后第12周抽取5 mL空腹肘静脉血，离心速度3500 r/min，离心半径16.5 cm，离心10 min后，分离血清待检；采用日立7600全自动生化分析仪,以深圳晶美生物工程有限公司提供酶联免疫吸附法测定血清TNF-α、IL-6、IL-1β(粤深械备20220975号)水平，操作严格遵循仪器及试剂盒说明书进行。

愈合的判定标准：X线片显示骨折线消失，且皮质连续、损伤处仅残留少量不规则骨痂，症状、体征消失，本研究根据该标准判定膝关节损伤后骨折患者的愈合及未愈合[10]。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 MSCT、X线对膝关节损伤后骨折的诊断效能

82例疑似膝关节损伤后骨折患者经手术结果证实，有67例骨折、15例非骨折。MSCT诊断灵敏度及准确度均高于X线(P<0.05)，MSCT诊断特异度、阳性预测值及阴性预测值与X线比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1、表2。

表1 MSCT、X线诊断结果

表2 MSCT、X线对膝关节损伤后骨折的诊断效能

2.2 MSCT诊断与手术结果的一致性分析

手术确诊的67例膝关节损伤后骨折患者中，胫骨平台骨折27例，髌骨骨折23例，股骨踝骨折17例(表3),一致性检验结果显示：MSCT诊断膝关节损伤后骨折类型与手术结果的Kappa值为0.901(95%CI：0.776～1.027)，符合率为92.68%。

表3 MSCT诊断与手术病结果的一致性分析

2.3 骨折愈合与未愈合患者MSCT定量参数与血清免疫炎性因子比较

67例膝关节损伤后骨折患者中，愈合47例，未愈合20例。骨折愈合患者BMD、BSICSA、BSICSMI高于骨折未愈合患者，血清TNF-α、IL-6、IL-1β水平低于骨折未愈合患者(P<0.05)。见表4。

表4 骨折愈合与未愈合患者MSCT定量参数与血清免疫炎性因子

2.4 MSCT定量参数与血清免疫炎性因子的相关性分析

膝关节损伤后骨折患者BMD、BSICSA、BSICSMI与血清TNF-α、IL-6、IL-1β水平呈负相关(P<0.05)。见表5。

表5 MSCT定量参数与血清免疫炎性因子的相关性分析

2.5 MSCT定量参数、血清免疫炎性因子对骨折不愈合评估价值

以骨折不愈合为阳性样本，骨折愈合为阴性样本，ROC曲线结果显示，BMD、BSICSA、BSICSMI、TNF-α、IL-6、IL-1β评估骨折不愈合的曲线下面积(AUC)分别为0.736、0.774、0.735、0.777、0.716、0.754，截断值分别为25.93、70.74、73.13、31.22 ng/L、23.97 pg/mL、220.03 pg/mL。六项联合评估骨折不愈合的AUC为0.908，优于各指标单独评估。见图1。

图1 MSCT定量参数、血清免疫炎性因子评估骨折不愈合的ROC曲线

3 讨论

膝关节作为人体最易损伤关节之一，由多个组织共同组成，其中包括胫骨、髌骨、股骨及韧带等，体操运动员运动过程中因技术动作错误、准备活动足、训练负荷安排不合理、缺乏医务监督等原因，极易出现膝关节损伤，甚至骨折，严重影响其日常生活工作[11-13]，因此，尽早诊断并实施治疗尤为关键。

组成膝关节的胫骨、髌骨及股骨与其关节囊周围软组织间差异显著，通过X线检查也具有一定临床效果。目前，X线检查仍为临床应用最多的诊断方式，其可短时间内成像，且费用相对较低，在进行骨折疾病诊断时通常首选X线检查，但其仅可提供平面图像，无法直观观察膝关节损伤情况，极易造成误诊及漏诊，尤其是对于无明显移位的骨折部位而言，X线检查通常无法观察到，临床应用具有一定局限性[14,15]。近年来，随着医疗技术的飞速发展，膝关节损伤后骨折疾病诊断不再仅仅局限于对骨折处及其脱位情况的检查，还需确认关节脱位方向及骨折断端，有助于更加准确判定疾病损伤类型，为临床制定合理有效的治疗方案提供参考依据。MSCT于轴位扫描后，进行图像重建，通过调节窗外、窗宽，组织结构细微改变得以清晰显示，其可进一步缩短扫描时间，有望取代X线检查，成为临床首选影像学检查方法[16,17]。本研究中MSCT诊断灵敏度、特异度明显高于X线，提示MSCT诊断效能更高。MSCT可进行多层面重建，构成三维模型，并将模型沿矢状面、冠状面或任一平面甚至曲面断开形式形成新的断层图像，反映骨皮质、骨密度及骨小梁改变较为清晰、直观，同时还可实现三维立体显示，更为清晰地观察膝关节解剖结构，有利于骨折定位，有助于隐匿性骨折检查。

骨折愈合是创伤后骨结构、组织及功能恢复的过程，精确评估骨折愈合，避免影响骨折愈合因素尤为关键。骨折愈合过程中伴随骨密度及骨量变化，故BMD动态变化可作为判定骨折愈合的参数[18]。此外，骨折愈合不仅恢复原有组织结构，还包括生物力学功能的恢复，研究证实，骨力学强度特性重构与骨骼生长发育过程中生物力学强度上升过程一致。另有研究指出，由定量CT测量获得BMD衍生出的BSICSA、BSICSMI可较为精确地反映骨骼生物力学强度变化，且三者用于评价骨折愈合具有较高灵敏性及准确性[19]，本研究中骨折愈合患者BMD、BSICSA、BSICSMI均高于骨折未愈合患者，证实了上述观点。此外，骨折愈合患者血清TNF-α、IL-6、IL-1β水平均低于骨折未愈合患者，提示TNF-α、IL-6、IL-1β可能参与骨折愈合过程。骨折愈合过程伴随复杂而精细的生物学调节，IL-1β作为介导机体炎症过程的多功能因子，可诱导IL-6大量释放，对破骨细胞形成具有促进作用，参与骨质吸收过程；TNF-α作为一种免疫炎性因子，可作用于免疫细胞引起组织破坏及骨吸收。相关性分析可知，膝关节损伤后骨折患者MSCT定量参数BMD、BSICSA、BSICSMI与血清TNF-α、IL-6、IL-1β水平呈负相关，提示骨折愈合过程中，骨吸收减少，TNF-α、IL-6、IL-1β释放随之下降，促进骨折愈合，骨骼生物力学强度明显增加。ROC曲线显示BMD、BSICSA、BSICSMI、TNF-α、IL-6、IL-1β均可用于评价骨折愈合，尤其是各指标联合评价，效能更高，可能是由于联合评价从骨密度、骨骼生物力学强度及血清学层面共同分析，可协同补充，进一步提高评估效能。

综上所述，MSCT诊断膝关节损伤后骨折效能较高，且MSCT定量参数与血清免疫炎性因子有相关性，MSCT联合血清免疫炎性因子可有效诊断骨折不愈合。但本研究样本量较小，有待临床扩大样本量，作进一步证实。