股骨颈骨折患者空心螺钉内固定术后股骨头坏死的危险因素及其预测模型构建

郑美亮,李克鹏,帖小佳,薛宏伟

保定市第二中心医院骨科,河北 保定 072750

股骨颈骨折(femoral neck fracture,FNF)是临床常见骨折类型,在我国占髋部骨折的48%～54%,占全身骨折的3.58%。年轻人多因车辆碰撞、剧烈运动等高能量暴力损伤引起,老年人多因碰撞、跌倒等低能量损伤引起,近年来随着人均寿命延长和交通工具数量的增加,FNF发生率有增长趋势[1-2]。目前,手术仍然是FNF的主要治疗方法,空心螺钉内固定(cannulated screw fixation,CSF)术是临床常用的FNF内固定治疗方法,具有创伤小、异物小、操作简便等优势[3]。但由于股骨颈的解剖结构和血运特殊,且治疗效果受患者年龄、骨质、骨折类型和基础疾病等多种因素影响,FNF患者CSF术后股骨头坏死的概率仍然较高,严重影响患者术后康复[4]。早期预测CSF术后股骨头坏死风险对改善FNF患者预后至关重要。本研究通过研究2019年1月—2021年6月保定市第二中心医院骨科收治的205例接受CSF治疗FNF患者的临床资料,回顾性分析FNF患者CSF术后股骨头坏死的危险因素,构建和验证FNF患者CSF术后股骨头坏死的联合预测模型,旨在为临床识别高风险股骨头坏死提供参考。

资料与方法

1 一般资料

纳入标准:(1)经X线片或CT/MRI确诊,符合《成人股骨颈骨折诊治指南》[1]诊断标准;(2)均接受CSF术治疗;(3)单侧FNF;(4)年龄18～70岁;(5)美国麻醉医师协会分级≤Ⅱ级。排除标准:(1)不具备CSF适应证[1];(2)病理性骨折;(3)合并其他部位骨折;(4)既往股骨头坏死;(5)合并恶性肿瘤;(6)近6个月内糖皮质激素、抗凝药物应用史;(7)合并血液、免疫系统损害;(8)不能接受随访或中途失访;(9)陈旧性FNF;(10)合并严重心肝肾功能损害。

本组FNF患者205例,其中男性86例,女性119例;年龄28～70岁,平均52.7岁;致伤原因:道路交通伤、高处坠落等高能量损伤103例,跌倒、碰撞等低能量损伤102例;Garden分型[1]:Ⅰ型65例,Ⅱ型39例,Ⅲ型58例,Ⅳ型43例。

2 方法

2.1收集FNF患者临床资料 包括性别、年龄、体质指数、吸烟、饮酒、糖尿病、高血压、致伤机制[高能量损伤(包括道路交通伤、高处坠落伤、剧烈运动摔伤等),低能量损伤(包括站立高度跌倒、轻微碰撞等)]、Garden分型[1]、骨折至手术时间、术前牵引、手术时间、术中出血量、复位质量(术后采用Garden指数评价,复位后Garden指数155°～180°表示满意[5])、内固定物取出、完全负重时间、骨折部位、复位方式。

2.2股骨头坏死诊断和分组 FNF患者入院后均接受CSF术治疗,由同一专科医师会诊和手术,术后通过门诊复查随访1年,根据《成人股骨头坏死临床诊疗指南(2016)》[6]诊断股骨头坏死:(1)臀部、髋部或腹股沟区疼痛,偶伴膝关节疼痛,髋关节活动受限;(2)CT发现骨硬化带包绕坏死骨、修复骨或表现为软骨下骨断裂;(3)蛙式位或正位X线片发现硬化、囊变和新月征;(3)MRI检查T1WI局限性软骨下线样低信号或T2WI双线征。具备第1项和其他任1项则诊断为股骨头坏死。根据是否发生股骨头坏死分为股骨头坏死组(n=52)和无股骨头坏死组(n=153)。

3 统计学分析

结 果

1 FNF患者CSF术后股骨头坏死的单因素分析

CSF术后随访1年,患者均无失访,205例FNF患者共发生52例股骨头坏死,股骨头坏死发生率为25.37%(52/205)。单因素分析显示,两组年龄、吸烟、糖尿病、高血压、Garden分型、骨折至手术时间、复位质量和术中出血量比较差异有统计学意义(P<0.05);两组患者性别、体质量指数、饮酒、致伤机制、术前牵引、手术时间、内固定物取出、完全负重时间、骨折部位、复位方式比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 FNF患者CSF术后股骨头坏死的单因素分析

2 FNF患者CSF术后股骨头坏死的多因素Logistic回归分析

以年龄(≥60岁为“1”;<60岁为“0”)、吸烟(是为“1”;否为“0”)、糖尿病(有为“1”;无为“0”)、高血压(有为“1”;无为“0”)、Garden分型(Ⅲ～Ⅳ型为“1”;Ⅰ～Ⅱ型为“0”)、骨折至手术时间(≥48h为“1”;<48h为“0”)、术中出血量(原值输入)、复位质量(不满意为“1”;满意为“0”)为自变量,术后股骨头坏死(有为“1”;无为“0”)为因变量,建立多因素Logistic回归模型。结果显示,年龄≥60岁、吸烟、糖尿病、高血压、Garden分型Ⅲ～Ⅳ型、骨折至手术时间≥48h、复位质量不满意为FNF患者CSF术后股骨头坏死的危险因素(P<0.05)。见表2。

表2 FNF患者CSF术后股骨头坏死的多因素Logistic回归分析

3 FNF患者CSF术后股骨头坏死的预测模型及ROC分析结果

根据上述多因素Logistic回归结果,建立回归预测模型,以其参量Log(P/1-P)作为FNF患者CSF术后股骨头坏死的联合预测虚拟指标,进行ROC分析(组段法),结果如下:(1)回归预测模型/联合预测指标Log(P/1-P):0.133+0.293×年龄+0.434×吸烟+0.788×糖尿病+0.562×高血压+0.866×Garden分型+0.275×骨折至手术时间+0.340×复位质量。(2)ROC分析结果:以股骨头坏死组(n=52)为阳性样本,以无股骨头坏死组(n=153)为阴性样本。ROC分析见表3。由其知:所建回归预测模型可用于评估FNF患者CSF术后股骨头坏死,且具有较高的评估效能,其AUC(95%CI)为0.855(0.780～0.925),对应的截断值为3.961,灵敏度为0.865,特异度为0.837。见图1。

ROC:受试者工作特征;FNF:股骨颈骨折;CSF:空心螺钉内固定

讨 论

FNF是指股骨头下至股骨颈基底部间的骨折,内固定手术是FNF常用治疗方案,尽管CSF术相比Richard钉、伽马钉、F钉等内固定手术,在FNF中具有操作简便、出血量少、组织相容性好、术后可早期活动等多种优势,但仍然存在术后股骨头坏死风险[7]。股骨头坏死是指股骨头静脉淤滞、动脉血供受损或中断导致骨细胞和骨髓成分部分死亡引起的骨组织坏死和随后修复过程,持续损伤-修复过程可引起股骨头结构改变、塌陷、变性和炎症,导致髋关节疼痛和功能障碍,甚至丧失劳动力,严重降低患者生活质量[4]。本研究中,205例FNF患者CSF术后1年股骨头坏死发生率为25.37%,稍高于庄至坤等[8]报道的20.67%。可能与该研究对象均为中青年FNF患者有关,同时也说明FNF患者CSF术后股骨头坏死发生率较高,因此分析其危险因素以指导临床做好防范措施,降低股骨头坏死发生率,改善FNF患者CSF术后生活质量具有重要意义。

表3 FNF患者CSF术后股骨头坏死的预测效能(ROC分析结果)

本研究通过综合分析接受CSF术治疗FNF患者的临床资料,发现年龄≥60岁、吸烟、糖尿病、高血压、Garden分型Ⅲ～Ⅳ型、骨折至手术时间≥48h、复位质量不满意为FNF患者CSF术后股骨头坏死的危险因素,分析如下。(1)年龄:本研究结果显示,年龄≥60岁的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加,分析是与老年人群身体状况差有关,FNF会影响股骨头的血液供应,而老年人群多伴有基础疾病、骨质疏松等影响骨生长疾病和营养不良,CSF术后不能有效促进骨生长,导致股骨头坏死危险增加。(2)吸烟:本研究结果显示,吸烟的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加。分析与长期吸烟能损害血液循环系统有关[9]。股骨头坏死又称股骨头缺血性坏死,因股骨头血供受损或中断引起[4]。研究表明,长期吸烟可引起大量尼古丁在体内蓄积,不仅影响血脂代谢,还能损伤血管内膜,加速动脉粥样硬化,导致微循环功能障碍,不能及时为股骨头提供血液养分,增加股骨头坏死风险[10]。同时含有7000多种化合物的烟草烟雾直接和间接地通过影响肠道微生物群和磷酸钙平衡、核因子κB受体活化因子/核因子κB受体活化因子配体/骨保护素通路等,加速钙质流失和影响股骨头修复,进而增加股骨头坏死风险[11]。(3)糖尿病:本研究结果显示,合并糖尿病的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加,分析与糖尿病作为全身性疾病能导致骨关节病变有关。骨骼是糖尿病慢性并发症受累的器官之一,糖尿病患者葡萄糖代谢紊乱能直接影响骨骼代谢和导致钙、磷代谢紊乱,增加骨脆性,影响股骨头修复而增加股骨头坏死风险[12]。同时糖尿病作为一种代谢性疾病,可导致脂类代谢紊乱和炎症,加速动脉粥样硬化,导致微循环功能障碍,影响股骨头修复而增加股骨头坏死风险[13]。(4)高血压:本研究结果显示,合并高血压的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加,分析与合并高血压的FNF患者股骨头血供更差有关[14]。高血压与内膜功能受损密切相关,同时高血压也能通过促进血管活性胺释放,促进血管内皮细胞损伤,加速动脉粥样硬化进展,进而影响全身血供[15]。动物实验显示,高血压大鼠股骨头中骨细胞凋亡数量显著增加,是股骨头坏死发展的重要组成部分[16]。(5)Garden分型:本研究结果显示,Garden分型Ⅲ～Ⅳ型的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加。Garden分型是临床常用的FNF分型方法,Ⅰ～Ⅱ型为无移位骨折,Ⅲ～Ⅳ型为移位骨折,Garden分型Ⅲ～Ⅳ型的FNF患者由于骨折断端移位较多,骨折损伤严重,CSF术中骨折端反复的旋转、牵拉复位可能再次损害股骨头血供和周围组织,增加股骨头坏死风险[17-18]。(6)骨折至手术时间:本研究结果显示,骨折至手术时间≥48h的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加,分析与骨折至手术时间越长股骨头血供越长有关。《成人股骨颈骨折诊治指南》指出[1],应在入院后48h内尽快手术修正骨折后血管扭曲和痉挛,减轻FNF后关节囊内压力,恢复股骨头血供,进而减轻患者疼痛和降低术后并发症发生率。另有研究报道,骨折≤24h内实施内固定有助于改善FNF患者髋功能和生活质量[19]。(7)复位质量:复位质量是Garden[5]于1971年提出的一个用于评价FNF患者骨折复位质量的标准,正常股骨颈在正位X线片上表现为上股骨干内缘与股骨头内侧压力骨小梁的夹角呈160°,当该角度>180°或<150°则表现为严重髋外翻或髋内翻,因此Garden将复位后Garden指数为155°～180°定义为满意。本研究结果显示,复位质量不满意的FNF患者CSF术后股骨头坏死危险增加1.005倍。分析是复位质量不满意的FNF患者存在严重的髋外翻或髋内翻,会增加骨折表面的剪切应力,影响股骨头周围血运的重建而增加股骨头坏死风险;同时严重的髋外翻或髋内翻也会导致股骨头表面应力集中和内部骨小梁超微结构的重新调整[20],影响股骨头修复而增加股骨头坏死风险。

最后本研究针对FNF患者CSF术后股骨头坏死的危险因素构建了联合预测模型,并经ROC分析显示:该回归预测模型对FNF患者CSF术后股骨头坏死有较高的评估效能,AUC(95%CI)为0.855(0.780～0.925)。本研究存在一定的局限性,样本量较小,且随访时间较短,后期将进行多中心、大样本量、增加随访时长的更深入研究。

综上所述,年龄≥60岁、吸烟、糖尿病、高血压、Garden分型Ⅲ～Ⅳ型、骨折至手术时间≥48h、复位质量不满意可增加FNF患者CSF术后股骨头坏死风险,根据危险因素构建的联合预测模型对患者CSF术后股骨头坏死具有良好的区分度及较高的评估效能。

作者贡献声明：郑美亮:研究设计、论文撰写;李克鹏:病例收集、资料整理;帖小佳:病例收集、研究实施;薛宏伟:数据统计、研究实施