步行訓練對外傷性脊髓損傷患者骨量丟失的影響

龐日朝，王文春，董超，袁麗，程超，劉建成，闕方緒，凌澤莎，王畫鴿，張安仁

骨量丟失是脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)常見的并發癥之一，也是SCI患者發生骨折的主要危險因素。一旦發生脆性骨折，會嚴重影響患者的生活質量，甚至會威脅生命，同時給其家庭帶來沉重的經濟負擔。而最新亞洲SCI流行病學提示SCI發病率仍有上升趨勢[1]。因此，如何預防SCI后骨量丟失是一個非常重要而且急迫的醫學難題，但截止目前包括功能性電刺激、藥物及站立行走等負重練習等方法都無法完全逆轉SCI損傷平面以下骨量丟失[2]。結合近年文獻報道[3-6]，負重及步行訓練可能對SCI損傷平面以下骨量的丟失有一定抑制作用，但并未進一步深入探討其作用機制。目前同時觀察步行訓練對SCI患者骨密度及相關骨代謝指標的影響尚未見報道，因此本研究通過同時觀察骨密度和骨代謝標志物的變化來評價步行訓練防治外傷性SCI后骨量丟失的臨床療效并探討其作用機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2015年10月～2017年2月在成都軍區總醫院康復醫學科住院的SCI患者23例。納入標準：外傷所致SCI；DXA法測量腰椎或股骨骨密度T-Score≤-2.5SD或TRACP5b值高于正常值；ASIA分級A～B級；第6胸髓段及以下平面SCI；傷后2個月時；年齡18～50歲；骨密度檢查部位無金屬物；意識清醒，能正常交流；患者本人或由其授權人代簽知情同意書。排除標準：非外傷所致SCI；非外傷性SCI所致的繼發骨量丟失；第6胸髓段以上平面SCI；骨密度檢查部位有金屬內固定物者；合并心臟病等嚴重疾病的患者；攜帶心臟起搏器的患者；妊娠婦女。將23例患者隨機分為2組，①觀察組12例：男9例，女3例；年齡(36.94±12.57)歲；病程(2.5±1.3)個月；體重指數(22.86±1.91)kg/m2。②對照組11例：男9例，女2例；年齡(37.33±8.54)歲；病程(2.2±1.1)個月；體重指數(23.72±1.65)kg/m2。2組一般資料比較差異無統計學意義。

1.2 方法 2組患者均在傷后2個月時入組，均采用常規康復訓練方法和藥物治療，觀察組在此基礎上增加步行訓練。①常規康復訓練方法：主要包括運動療法、作業療法。運動療法，包括肌肉牽張訓練、肌力增強訓練、平衡功能訓練、站立訓練。1～4項治療共30min/次，第5項治療30min/次，各1次/日，10d為1個療程，共治療6個療程；作業療法，包括轉移訓練、輪椅功能訓練等ADL能力訓練。共30min/次，1次/日，10d為1個療程，共治療6個療程。②藥物治療：鈣劑，鈣爾奇D3，600mg，口服，2次/日。對患者補充鈣劑時必須是在患者血鈣水平正常的前提下進行，如果患者出現尿路結石或嚴重便秘，則停用鈣劑。維生素D：阿法骨化醇片，0.25μg，口服，2次/日。③步行訓練：在支具保護下，每位患者每天行走距離300m，行走50m后休息5min。設備：a.截癱行走架,波蘭PARAPODIUM牌，型號PD-180；b.截癱支具：采用無助式支具，德國奧托博克品牌，擺動連接器17h80，由四川省八一康復中心提供。患者使用截癱行走架或截癱支具進行治療性步行訓練；300m/d，10d為1個療程，持續6個療程。

1.3 評定標準 治療前及治療1及2個月時分別使用美國Ge prodigy型骨密度儀采用DXA法測量腰椎和股骨頸、股骨干和股骨全部的骨密度，其中，本研究選擇治療前后有下降趨勢的L4單個椎體和L1～4椎體節段兩處骨密度值來代表腰椎骨密度值。采用酶聯免疫分析法(ELISA)方法測定抗酒石酸酸性磷酸酶5b(Tatrate Resistant Acid Phosphatase-5b，TRACP5b)、骨堿性磷酸酶(Bone Alkaline Phosphatase，BALP)、血鈣、血磷、血清堿性磷酸酶(Alkaline Phosphatase，ALP)、25羥基維生素D[25(OH)Vtamin D，25(OH)D]含量。

2 結果

2.1 治療前后2組患者腰椎骨密度變化情況 治療1及2個月后，2組患者的L4、L1～4椎體骨密度均呈下降趨勢，組內和組間比較，其差異并無統計學意義。見表1。

2.2 治療前后2組患者股骨骨密度變化情況 治療1及2個月后，2組患者的股骨頸、股骨全部骨密度均呈下降趨勢，對照組治療2個月后和治療前相比明顯下降(均P<0.05)，其他組內和組間均數差異均無統計學意義。治療1及2個月后，2組患者的股骨干骨密度均呈下降趨勢，組內和組間比較，其差異并無統計學意義。見表2。

2.3 治療前后2組患者的骨代謝標志物變化情況 治療1個月時，2組患者TRACP5b值與治療前比較差異無統計學意義，2組間比較差異無統計學意義；治療2個月后，觀察組的TRACP5b治療前后差異無統計學意義，對照組治療2個月后TRACP5b值較治療前明顯升高(P<0.05)；且觀察組低于對照組(P<0.05)。見表3。

2.4 2組治療前后BALP、25(OH)D、血鈣、血磷、ALP的變化 治療后1、2個月后，BALP、25(OH)D、血鈣、血磷、ALP 5個指標組內及組間比較差異均無統計學意義。見表4。

表12組治療前后各時間段L4、L1～L4骨密度比較

組別n項目治療前治療1個月后治療2個月后 對照組11L41．087±0．0461．061±0．0490．989±0．069 L1～L41．166±0．0691．123±0．0691．071±0．070 觀察組12L41．082±0．1181．082±0．1201．068±0．131 L1～L41．145±0．1391．138±0．1491．119±0．141

表22組治療前后各時間段股骨頸、股骨全部、股骨干骨密度比較

組別n項目治療前治療1個月后治療2個月后 對照組11股骨頸0．952±0．0600．880±0．0610．848±0．060a 股骨全部0．953±0．0620．896±0．0690．824±0．064a 股骨干1．060±0．0640．995±0．0640．947±0．071 觀察組12股骨頸0．951±0．1740．898±0．1840．886±0．184 股骨全部0．913±0．1020．873±0．1010．865±0．091 股骨干1．074±0．1291．035±0．1411．018±0．144

與治療前相比，aP<0.05

組別n治療前治療1個月治療2個月 對照組115．008±0．9836．019±1．2106．945±1．352a 觀察組125．141±0．8965．213±1．0044．963±0．825b

與治療前相比，aP<0.05；與對照組同時間點相比，bP<0.05

組別項目治療前治療1個月后治療2個月后 對照組BALP(μg/L)19．425±5．48520．799±6．15824．712±6．960 (n=11)25(OH)D(nmol/L)57．790±28．22164．243±22．90273．023±20．937 血鈣(mmol/L)2．216±0．8482．225±0．8422．239±0．093 血磷(mmol/L)1．438±0．3041．520±0．2691．423±0．280 ALP(mmol/L)95．400±20．175103．300±23．44999．807±20．288 觀察組BALP(μg/L)17．029±3．88918．136±3．39519．300±4．304 (n=12)25(OH)D(nmol/L)64．541±26．93066．859±20．02471．312±21．123 血鈣(mmol/L)2．244±0．1172．232±0．1062．286±0．079 血磷(mmol/L)1．432±0．2221．481±0．2021．457±0．157 ALP(mmol/L)87．388±18．86593．256±13．22592．106±9．763

3 討論

SCI引起的骨丟失是最嚴重的骨質疏松癥[7]。Bauman[8]對SCI不一致的同卵雙胞胎的研究顯示，該SCI雙胞胎的損傷平面以下骨丟失在以后的幾十年中不斷增加，充分說明SCI后高強度的骨丟失會持續很長時間。步行能力是康復工作者提高SCI患者能力的主要目標[9]，部分學者同時觀察了步行訓練防治SCI后骨丟失的臨床研究。Morse等[6]發現步行和他汀類藥物可以減輕SCI后骨量丟失，可以預防慢性SCI導致的骨質疏松癥。關晨霞等[3]觀察了40例SCI患者(包含完全性損傷32例，不完全性損傷8例)，認為治療性站立及行走對減少SCI患者跟骨骨量的丟失有一定作用，但是不能完全逆轉SCI后骨密度的下降。本研究結果提示步行訓練對SCI患者股骨頸、股骨全部骨量丟失的防治作用優于對照組，而腰椎骨密度變化無差異，出現這樣的結果可能和SCI患者康復早期開始坐輪椅，腰椎承重較早，而股骨必須是在站立或步行才開始承重有關[10]。雖然康復早期患者也進行了電動起立床訓練，但站立的角度大部分并未達到90°，而且每天站立的時間較短，在應力刺激量和時間上均不及步行訓練。

SCI后，多種機制對骨丟失起作用，包括力學、激素和神經系統的變化[11]。雖然SCI繼發骨丟失的發生機制極為復雜，并非單純由肢體廢用引起，但其中制動仍被普遍認為是原因之一[12]，SCI后平面以下肢體的活動喪失或減少直接導致骨骼的應力減少，無論是重力應力刺激和肌肉收縮產生的應力刺激。Gibbs[13]研究發現成年慢性SCI患者的肌肉密度和功能與其遠端脛骨骨密度密切相關，而肌肉尺寸與脛骨干的骨骼尺寸和幾何形狀密切相關；運動可使血中睪酮、雌激素等性激素水平升高，促進鈣吸收和利用，增加骨礦物質含量[14]，改善骨皮質血液循環，影響骨內微電位，提高肌力，預防OP的發生；因此力學刺激對于改善SCI后骨丟失有一定的意義。步行訓練時肢體受到應力刺激根據Wolff定律，骨會順應應力刺激進行適應性重建，從理論上該方法存在減少骨吸收、促進骨形成的可能性。而本研究卻發現步行訓練僅抑制骨吸收而沒有促進骨形成。這和Morse等[6]的研究結果并不一致。可能是因為本研究的對象病程是2個月，而Morse研究的對象病程平均是21個月。

SCI后骨代謝相關指標的變化要早于骨密度的變化。多項研究顯示，骨吸收指標最早可在SCI 1周后發生變化，骨形成標志物早期變化不明顯。余文超[15]發現，對SCI模型大鼠術后10d的股骨遠端石蠟切片進行TRACP染色，干骺端可見大量破骨細胞聚集并附著在骨小梁上，骨吸收活性明顯比對照組增強。李靖[16]發現，SCI模型大鼠傷后1周時血鈣、尿鈣、尿鈣/肌酐升高，而ALP在傷后1周顯著下降。TRACP是良好的骨吸收標志物[17]。多項動物實驗發現，SCI后早期TRACP含量即明顯增加。本研究中TRACP5b的結果說明步行訓練能減輕骨吸收的程度，但仍無法完全使SCI后骨吸收恢復到正常水平，即兩組的干預措施均無法完全抑制SCI后骨吸收的增強，可能還是和其復雜的發病機制有關。本研究顯示步行訓練對SCI患者BALP、25(OH)D、血鈣、血磷、ALP的影響不大。但僅從均值來看，2組患者骨形成標志物BALP均值均增加，反映骨形成逐漸增強，但無統計學意義，尤其是觀察組通過步行訓練使雙下肢得到重力應力刺激并不能促進骨形成的明顯增強，這一點值得繼續研究。

人體骨骼代謝主要有賴于骨的吸收與重塑，使之維持動態平衡，并保持骨骼的質量與形態[18]。缺乏應力刺激會導致破骨細胞活性增強，骨吸收增強，給予應力刺激會促進成骨細胞的活性，骨形成增強[19]。步行訓練給予應力刺激后破骨細胞的活性得到抑制，這一點容易理解，但為何卻未促進骨形成？抑制骨吸收增強的機制又是什么？這些問題尚待進一步研究。

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