絕經后女性不同Singh指數骨掃描電鏡特點

徐　叢　徐　飛　杜元良　李　嘉　戴海峰　王中新　呂永明

(承德醫學院附屬醫院關節外科，河北　承德　067000)

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絕經后女性不同Singh指數骨掃描電鏡特點

徐叢徐飛杜元良李嘉戴海峰王中新1呂永明

(承德醫學院附屬醫院關節外科，河北承德067000)

〔摘要〕目的觀察絕經后女性不同Singh指數股骨頭骨小梁結構及骨超微結構情況。方法取股骨頸骨折、粗隆間骨折絕經后女性患者行假體置換患者股骨頭標本33份，將33份標本采用低真空掃描電鏡觀察股骨頭主要承重區骨小梁和骨超微結構；拍攝術前健側X線片進行Singh指數分級。結果不同Singh指數分級掃描電鏡下呈現出明顯的差異，對于Singh指數6級，骨小梁結構完整顯示清晰，高倍鏡下骨膠原纖維排列緊密為特征；Singh指數5級和4級鏡下辨別困難，共同特點為骨小梁變細，表面欠光滑，部分骨小梁出現斷裂和缺失現象，骨膠原纖維出現卷曲，局部出現分散情況，但這對于6級和3級分辨清晰；Singh指數3級掃描電鏡下骨小梁斷裂、缺失情況普遍，骨膠原纖維斷裂、排列散亂為其特征；Singh指數1級和2級分辨困難，表現為骨小梁結構破壞嚴重，骨膠原纖維出現大部分斷裂、 缺失情況。結論女性患者Singh指數可以大致反映骨結構的變化，了解骨質疏松情況，但因其主觀因素影響，6級分法不能更加準確反映出骨結構，尤其是骨超微結構的具體變化。

〔關鍵詞〕Singh指數；掃描電鏡；骨密度；絕經婦女

1承德縣醫院骨科

第一作者：徐叢(1975-)，男，副主任醫師，醫學碩士，碩士生導師，主要從事關節外科研究。

絕經后女性Singh指數可以大致反映骨結構的變化，了解骨質疏松情況，但因其主觀因素影響，6級分法不能更加準確反映出骨結構，尤其是骨超微結構的具體變化。

1材料和方法

1.1材料來源本實驗標本均來自我院2009年11月至2013年10月收治股骨頸和轉子間骨折女性患者行假體置換取下的股骨頭，共33例。年齡51~84歲，絕經時間大余1年。

1.2納入及排除標準患者均為低能量外傷所致股骨頸骨折，受傷至手術時間在2 w內，并已除外代謝性骨病、腫瘤、遺傳病、局部感染性炎癥、結核、股骨近端骨折史和酗酒史。術前化驗血鈣、磷、堿性磷酸酶在正常范圍內，實驗前已向所有患者告知，取得其同意。標本經手術取出后取材甲醛液固定。

1.3實驗方法

1.3.1掃描電鏡標本制作與觀察選取股骨頭承重部位，取6 mm×5 mm×4 mm松質骨標本，甲醛固定；乙醇脫水，干燥；放大鏡下標本殘留骨小梁間隙中碎屑去除；DM-250Ⅲ型高真空鍍膜機噴金150 s。標本處理后骨小梁結構清晰。利用 JSM-6360LV低真空掃描電鏡進行觀察并進行詳細記錄。標本在15 000倍掃描電鏡下觀察骨小梁形態、大小、連續性及骨小梁表面骨膠原纖維形態、排列和完整性等情況。主要觀察不同Singh指數下股骨頭骨小梁結構及骨超微結構。

1.3.2Singh指數分級由3名資深副主任醫師對所有患者術前健側髖關節X射線正位片進行Singh指數分級，確定此技術的評判間信度(觀察者間)。4 w后，每個觀察者再次進行重新分級，確定觀察者內信度。組內相關系數(ICCs)評估觀察者間和觀察者內的一致性。

2結果

Singh指數6級2例，骨掃描電鏡特點：100倍鏡下，觀察到股骨頭主要承重區松質骨由板狀骨小梁組成，骨小梁相互交織成網狀結構，小梁厚度與小梁間隙面積比為1∶ 2；1 500倍鏡下，觀察到骨小梁表面被覆有排列緊密的骨膠原纖維，走行方向與骨小梁長軸方向保持一致。骨膠原纖維間有1 μm的間隙并有側束相互連接支持，骨膠原纖維表面由更細的纖絲構成，它們緊密排列呈束狀而無分離現象。Singh指數4~5級共7例，骨掃描電鏡特點：在100倍鏡下，可見股骨頭主要承重區骨小梁較前組變細且不均勻，偶可見骨小梁斷裂和缺失現象，均以橫向為主。骨小梁仍交織成網狀結構，小梁厚度與小梁間隙面積比為1∶3；1 500 倍鏡下，觀察到骨小梁表面被覆的骨膠原纖維松散，但走行與骨小梁長軸方向保持一致；骨膠原纖維間有顆粒狀物質，各骨膠原纖維之間可觀察到互相支持連接的側束。Singh指數3級13例，骨掃描電鏡特點：在100倍鏡下，可見股骨頭骨小梁網狀結構遭到不同程度的破壞，骨小梁明顯變細，小梁厚度與小梁間隙面積比為1∶ 4~1∶6，骨小梁在橫向、 縱向缺均出現斷裂現象，以橫向為著；1 500倍鏡下，可見骨膠原纖維排列不再整齊，走行各異、 排列紊亂，骨膠原纖維間空隙增大，由更細纖絲構成，并顯示結構散亂、粗細不等，并有卷曲及斷裂現象出現。Singh指數1~2級11例，骨掃描電鏡特點：在 100 倍鏡下，可見股骨頭骨小梁完全失去網狀結構特征，骨小梁表面凹凸不平極為粗糙，吸收破壞明顯，骨小梁普遍變的菲薄、 排列雜亂無章，吸收、 穿孔、 斷裂和缺失現象普遍；1 500倍鏡下，骨小梁表面可見殘留不規則骨膠原纖維；骨膠原纖維的更細纖絲排列雜亂無章、 粗細不均，出現纖絲退行性改變，并見多處出現斷裂、 缺失現象，骨膠原纖維表面呈“毛刷狀”改變。在我們的研究中，骨掃描電鏡對Singh指數6級顯示清晰，特征強；對于5級和4級分辨無明顯差別，但這兩級對于6級和3級分辨清晰；3級與1級和2級分辨清晰。見圖1。

圖1　絕經后女性不同Singh指數骨掃描電鏡特點

3討論

本研究為排除性別和絕經后內分泌變化對骨密度及骨結構的影響，故選擇絕經后女性作為研究對象〔1~4〕。Singh指數是由一種根據股骨近端骨小梁的形態變化來評估骨量變化的評價方法，其主要評價標準是根據張力骨小梁、壓力骨小梁和大粗隆骨小梁的多小而決定〔4~6〕。骨強度與骨小梁的數量、骨小梁的厚度呈正相關性，即骨小梁數量越多，厚度越厚，連接越多，骨強度越高。同時骨小梁在保持完整連接的情況下，更能增加骨質承重性。連接的骨小梁越多，承重性越強〔7〕。Mittra等〔8〕通過動物實驗研究發現骨骼極限強度與骨小梁數量相關性要明顯優于骨小梁厚度，因此若增強骨強度，保存骨小梁的數量比維持骨小梁的厚度更佳有意義。Silva等〔9〕通過研究發現，在丟失相同骨量時，骨小梁數量丟失造成的骨強度的下降是骨小梁厚度變薄造成效果的2~5倍。由此維持骨強度保存骨小梁的數量要明顯優于維持骨小梁的厚度。Aaron等〔10〕對骨量相近但是合并或不合并椎體壓縮性骨折的兩組絕經后婦女進行對比研究發現，骨折組的骨小梁連接性相對較差。Singh指數越高，骨小梁數量、骨小梁厚度及骨小梁連接性越高，因此骨強度越大。目前世界公認的最普遍的用于診斷骨質疏松癥是DXA測得的骨密度小于平均值2.5個標準差即可診斷為骨質疏松〔11〕。作為診斷骨質疏松金標準的骨密度與骨強度呈正相關性，骨密度越高，骨強度越大。因此在一定程度上可以說 Singh指數與骨密度具有相關性，雖然不能作為診斷骨質疏松的金標準，但能夠反映出骨質疏松的情況，隨著Singh指數的降低，骨質疏松就會越來越嚴重。

骨質疏松主要是骨密度降低、骨量減低、骨強度下降、骨脆性增加、骨組織顯微結構發生退變。根據骨質疏松的程度在電鏡下其主要結果變化包括：骨小梁由稀疏，變細，表面欠光滑到骨小梁出現斷裂和缺失再到骨小梁結構破壞嚴重，骨膠原纖維由出現卷曲，局部出現分散情況到骨膠原纖維斷裂、排列散亂為其特征再到骨膠原纖維大部分缺失。骨小梁微血管走形盤旋迂回，微血管變形、狹窄、萎縮甚至斷裂〔12〕。目前，多數的研究認為Singh 指數4 級對應張力骨小梁出現明顯減少，可作為診斷骨質疏松的閾值〔13〕。本研究中發現對于Singh指數6級，骨小梁結構完整顯示清晰，高倍鏡下骨膠原纖維排列緊密為特征；Singh指數5級和4級鏡下辨別困難，共同特點為，骨小梁變細，表面欠光滑，部分骨小梁出現斷裂和缺失現象，骨膠原纖維出現卷曲，局部出現分散情況，但這對于6級和3級分辨清晰；Singh指數3級掃描電鏡下骨小梁斷裂、缺失情況普遍，骨膠原纖維斷裂、排列散亂為其特征；Singh指數1級和2級分辨困難，表現為骨小梁結構破壞嚴重，骨膠原纖維出現大部分斷裂、 缺失情況。Singh指數分級中電鏡下骨顯微結構變化與骨質疏松變化相近。因此Singh指數可以作為反映骨質疏松的一種評價方法。

不足之處，Singh指數受人為因素影響較大，不同水平、經驗的醫師會對同一張X線片得出不同的結論，影響其可靠性〔14~16〕。同時，X線片質量等因素也影響最后的診斷結果。

4參考文獻

1林守清.雌激素對骨質疏松的防治及在骨轉換中的作用〔J〕.中華醫學雜志，2005；85(11):728-9.

2Gamem P，Somay-Rendu E，Duboeuf F，etal.Markers of bone turnover predict postmenopausal fore arm bone loss over 4 years：the OFELY study〔J〕.J Bone Miner Res，1999；14：1614-21.

3楊春云，邱清芳，翟學君，等.山東省膠東半島多中心人群骨密度分析研究〔J〕.中國骨質疏松雜志，2011；17(5)：493-7.

4Singh M，Nargath AR，Maini PS.Changes in trabeerlar pattern of the upper end of the femur as an index of osteoporosis〔J〕.J Bone Joint Surg Am，1970；51：457-67.

5Soontrapa S.Modified Singh index in diagnosing femoral neck osteoporosis〔J〕.J Med Assoc Thai，2011；94：S79-83.

6Hauschild O,Ghanem N,Oberst M，etal.Evaluation of Singh index for assessment of osteoporosis using digital radiography〔J〕.Am J Bone Joint Surg，2009；71：152-8.

7Oliveira ML，Pedrosa EF，Cruz AD，etal.Relationship between bone mineral density and trabecular bone pattern in postmenopausal osteoporotic Brazilian women〔J〕.Clin Oral Invest，2013；17：1847-53.

8Mittra E，Rubiu C，Qin YX.Interrelationship of trabecular mechanical and microstructural properties in sheep trabecular bone〔J〕.J Biomech，2005；38：1229-37.

9Silva MJ，Gibson LJ.Modeling the mechanical behavior of vertebral trabecular bone：effects of age-related changes in microstructure〔J〕.Bone，1997；21：191-9.

10Aaron JE,Shore PA，Shore RC，etal.Trabecular architecture in women and men of similar bone mass with and without vertebral fracture：Ⅱ.Three-dimensional histology〔J〕.Bone，2000；27(2)：277-82.

11Compston J，Bowring C，Cooper A，etal.Diagnosis and management of osteoporosis in postmenopausal women and older men in the UK：National Osteoporosis Guideline Group(NOGG)update 2013〔J〕.Maturitas，2013；75：392-6.

12劉芳，黃海，楊槐，等.骨質疏松性股骨頸骨折掃描電鏡觀察〔J〕.廣東醫學，2010；31(7)：843-5.

13任翔，謝芳.Singh指數在股骨轉子問骨折治療的應用〔J〕.中國矯形外科雜志，2011；22：1929-31.

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.

15徐叢，王志強，徐世田，等.不同骨密度人股骨頭承重區骨超微結構比較〔J〕.中國組織工程研究與臨床康復，2007；11(2):286-9.

16徐叢，徐世田，汪宏斌，等.DEXA測量松質骨BMD與其生物力學相關性〔J〕.中國骨質疏松雜志，2007；13(3):152-7.

〔2014-12-07修回〕

(編輯安冉冉/曹夢園)

通訊作者：呂永明(1963-)，男，主任醫師，碩士生導師，主要從事關節外科研究。

基金項目：承德市科學技術研究與發展計劃項目(20121045)

〔中圖分類號〕R681.1

〔文獻標識碼〕A

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