腦癱患兒骨密度與疾病嚴重程度的相關性

王 歡，姚丹丹，燕 華，趙遠闖，劉 剛，朱正林

腦性癱瘓(cerebral palsy，CP)，簡稱腦癱，是一種出生后由于非進行性腦損傷所致的各種姿勢和運動功能障礙為主的綜合征[1]。腦癱是兒童最常見的慢性殘疾性疾患，數據表明每1000個活產兒中就有2～3.5例發生腦癱[2]。痙攣是腦癱最常見的運動異常形式，按原因可分為雙癱、偏癱和四肢癱[3]。其他表現形式包括肌張力障礙舞蹈病、手足徐動癥及共濟失調等[4]。低創性骨折是腦癱患者常見的損傷性骨折，不僅引起疼痛，而且可限制患兒活動能力，引發肌肉廢用性萎縮，導致患兒住院率增高，對患兒的學習和生活影響重大[5，6]。目前對于嬰幼兒腦癱患兒的骨代謝水平關注較少。因此，本研究檢測了1～4 歲腦癱患兒腰椎和胸椎骨密度、血清鈣水平和胰島素樣生長因子-1水平的表達，并分析骨密度與患兒粗大運動和認知功能的相關性，為提高骨密度及其相關代謝指標的檢查在腦癱患兒中的應用奠定理論依據。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2017-01至2018-10在南方醫科大學附屬第三醫院康復醫學科、兒科及兒童骨科治療隨訪的1～4歲腦癱患兒145 例。腦癱診斷標準參照2006年第九屆全國小兒腦癱學術會診斷標準[7]：(1)持續存在的中樞性運動障礙；(2)運動及姿勢發育異常；(3)反射發育異常；(4)肌張力及肌力異常。入選標準: 中樞運動功能障礙或運動發育異常，嬰幼兒期有腦損傷史，頭部影像學檢查異常; 3 d內蛋白質和能量攝入量符合該年齡段平均攝入水平，無明顯下降。排除標準: 合并神經退行性病變、癲、遺傳代謝病、基因異常的患兒。另外選取年齡及性別匹配的在該院同一時期進行健康體檢的同年齡段兒童57 例為對照組。對照組納入標準：(1)未曾患有其他神經系統疾患； (2)在同期生長發育各項常規指標屬于正常范圍。排除標準：(1)患有其他可影響骨代謝的疾病如各種先天性骨病、佝僂病、手足抽動癥等； (2)與其他兒童相比同期發育遲緩者。經醫學倫理委員會批準，有關檢測事項告知所有受試兒童直接監護人，監護人均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 骨密度測量 所有患兒及健康兒童均接受雙能量X射線吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry，DXA)，采用標準的掃描程序測量腰椎1～4和股骨近端BMD。為了最大限度地減少患兒活動引起的誤差，在測量之前15～30 min對嚴重非自愿肌肉收縮或失控運動的患兒采用0.7 mg/kg體重咪唑安定進行鎮靜。所有掃描和分析由南方醫科大學第三附屬醫院有經驗的兒童骨科醫師進行，BMD單位采用g/cm2表達。

1.2.2 血清鈣濃度和堿性磷酸酶水平測定 患兒于早晨9：00前空腹抽取靜脈血3 ml，離心處理，分離血清，使用全自動生化分析儀檢測血清鈣水平，應用酶聯免疫吸附法檢測血清胰島素樣生長因子-1(IGF-1)(Abcam,Cambridge,UK)，分別設空白孔、標準品孔、待測樣品孔；操作按人IGF-1試劑盒說明進行，每孔各加入PBS 緩沖液稀釋1000倍的待測樣品10 μl，37 ℃溫育30 min;洗液洗板5次，加入酶標試劑50 μl，混勻，37 ℃溫育30 min，洗板后加入顯色劑避光顯色10 min。在450 nm波長下測量各孔的吸光度值。根據標準品的濃度及對應的OD值計算出標準曲線的直線回歸方程，再根據樣品的OD值在回歸方程上計算出對應的樣品濃度。

1.2.3 腦癱患兒疾病嚴重程度評定 采用腦癱粗大運動功能分級系統(gross motor function classification system,GMFCS)對疾病嚴重程度進行評定[8]。GMFCS由我科兩位專業兒童康復治療師進行評定，采用Kappa值對評定進行一致性分析。GMFCS根據以下三個方面來判斷功能受到的限制，分為1～5級；包括是否需要輔助技術，包括移動輔助器具(如助行器、拐杖和手杖)和輪椅等；活動質量降低程度。為便于分類，本研究將1～2級定義為輕度，3～4級定義為中度，5級定義為重度。

2 結 果

2.1 各組人口學資料和生長發育測量數據 各組在年齡、性別、喂養方式之間差異均無統計學意義(P>0.05) ; 腦癱發育遲緩組、GMFCS中度和重度組出生體質量與對照組之間差異均有統計學意義(P<0.05);腦癱伴發育遲緩組頭圍與對照組、腦癱發育正常組之間差異均有統計學意義(P<0.05);GMFCS輕度組、GMFCS中度組及GMFCS重度組與對照組比較，差異均有統計學意義(P<0.05);GMFCS重度組在出生體質量和頭圍與GMFCS輕度組、GMFCS中度組及對照組之間差異均有統計學意義(P<0.05，表1)。經Kolmogorov-Smirnov檢驗方法統計各組劑量資料數據均呈正態分布(腦癱發育遲緩組 KS距離值=0.1003，P=0.20；腦癱發育正常組KS距離值=0.0914，P=0.20；GMFCS輕度組KS距離值=0.1053，P=0.20；GMFCS中度組KS距離值=0.0810，P=0.20；GMFCS重度組： KS距離值=0.1022，P=0.20；對照組KS距離值=0.0947，P=0.20)。

分組例數年齡(歲)性別男女出生體重(kg)頭圍(cm)喂養方式母乳混合配方奶腦癱發育 遲緩組822.35±0.3346362.54±0.63①④45.42±3.58①④302827 正常組602.24±0.1740202.84±0.5447.43±3.75251223GMFCS 輕度組402.29±0.2125152.95±0.4546.34±3.41①21910 中度組722.37±0.1441312.73±0.37①②46.22±3.38①②372015 重度組302.27±0.2320102.62±0.28①②③46.15±3.27①②③13107對照組572.33±0.1632253.15±0.4048.01±3.61291414

注: 與對照組比較，①P<0.05; 與GMFCS輕度組比較，②P<0.05; 與GMFCS中度組比較，③P<0.05;與腦癱發育正常組比較，④P<0.05

2.2 腦癱患兒各亞組與對照組骨密度情況 腦癱患兒的椎體和股骨近端的BMD明顯低于對照組[腰椎(0.46±0.11) g/cm2vs(0.56±0.13) g/cm2,P<0.001; 股骨近端(0.43±0.06) g/cm2vs(0.53±0.12) g/cm2,P<0.001]，差異具有統計學意義。一方面，腦癱發育遲緩組椎體和股骨近端BMD值均明顯低于腦癱發育正常組，差異具有統計學意義;另一方面，GMFCS重度組椎體和股骨近端BMD明顯低于GMFCS中度組股骨近端BMD，GMFCS中度組椎體和股骨近端BMD明顯低于GMFCS輕度組股骨近端BMD，差異均具有統計學意義(圖1)。腦癱患兒椎體和股骨近端水平BMD與GMFCS分級之間呈顯著負相關性(腰椎r=-0.363,P<0.001;股骨近端：r=-0.491,P<0.001)(圖2)。

2.3 腦癱患兒各亞組與血清鈣及IGF-1表達水平 腦癱患兒的血清鈣及IGF-1明顯低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。一方面，腦癱發育遲緩組血清鈣及IGF-1明顯低于腦癱發育正常組，差異有統計學意義(P<0.05)。GMFCS重度組血清鈣及IGF-1均低于GMFCS中度組，GMFCS中度組血清鈣水平及IGF-1均低于GMFCS輕度組，差異具有統計學意義(P<0.05)。另一方面，腦癱發育遲緩組血清鈣及IGF-1明顯低于腦癱發育正常組，差異有統計學意義(P<0.05) ;腦癱發育正常組血清鈣水平及IGF-1均略低于對照組，但差異無統計學意義(P<0.05，表2)。

分組例數血清鈣水平(mg/L)血清IGF-1水平(ng/mL)腦癱發育遲緩8248.2±5.7①④46.7±14.1①④腦癱發育正常6056.7±8.562.3±19.2GMFCS輕度4067.2±6.6①69.4±18.5①GMFCS中度7255.3±7.2①②51.7±16.2①②GMFCS重度3041.2±5.1①②③43.6±11.3①②③健康對照5771.2±6.399.2±23.1

注: 與對照組比較，①P<0.05; 與GMFCS輕度組比較，②P<0.05; 與GMFCS中度組比較，③P<0.05;與腦癱發育正常組比較，④P<0.05

圖1 腦癱患兒不同GMFCS分級椎體和股骨近端骨密度的比較

圖2 腦癱患兒BMD與GMFCS嚴重程度的相關性研究

3 討 論

本研究探討了腦癱患兒骨密度與疾病嚴重程度的相關性的研究，我們發現腦癱患兒的骨密度顯著低于對照組，并且其骨密度與疾病嚴重程度具有顯著的相關性。此外我們還發現骨代謝相關指標血清鈣和血清IGF-1水平在腦癱患兒中亦降低，表明腦癱患兒骨代謝水平異常，需要特別關注腦癱患兒的骨代謝狀況，進行及時干預。

腦癱是兒童疾患中最為常見的伴有骨質疏松和骨脆性增高的疾病。研究表明有多種因素引起兒童和青少年腦癱的BMD降低，包括身體殘疾、低營養狀況、肌肉量減少、低鈣攝入、低維生素D水平，以及固定使用抗驚厥藥物等。身體殘疾和低營養狀況導致生長障礙，這會影響骨量的增加。在峰值高度速度下達到峰值骨量，但在患有腦癱生長障礙的兒童中，擾亂骨骼穩態并導致BMD進一步下降到正常范圍之外。除了肌肉不平衡、關節攣縮和癲發作外，低BMD使患有腦癱的兒童處于維持骨折的高風險中。腦癱患兒的骨折可能有嚴重的并發癥，包括廢用性肌營養不良、固定、長期住院、畸形愈合、反復骨折和生活質量下降[9]。有研究表明上述風險因素在腦癱患兒早年可以察覺，表明骨質的增長速率下降相對于骨密度減少而言是導致其骨質疏松一個更為重要的因素[10]。

本研究選取椎體和股骨近端兩個測量部位，由于股骨近端是兒童站姿的主要負重部位，而椎體是兒童坐姿狀態下力學傳導的主要部位，且這兩個部位的骨密度在兒童易于測量。從本研究結果發現，股骨近端的骨密度在與椎體相比較與GMCFS分級的負相關性更加顯著，表明腦癱患兒股骨近端較椎體相對性地骨密度降低。研究發現在維持直立位較為困難的腦癱患兒時，通過股骨傳導的力要少于通過脊柱傳導的力，因為在坐姿狀態下力可以繞過股骨直接向腰椎傳遞[12]。而有研究表明腦癱患兒股骨骨密度隨著年齡的增長在不斷下降[11]。

本研究發現腦癱患兒存在低鈣血癥,可能與腦癱患兒肢體固定于靜止姿勢, 骨長期廢用使骨吸收增強等有關。GH/IGF-1軸在哺乳類動物生長、發育過程中具有重要作用，而IGF-1對于神經及骨生長發育具有重要的意義[12]，本研究亦發現IGF-1水平在腦癱患兒中顯著降低，表明腦癱患兒的骨密度下降可能涉及內分泌代謝障礙、神經發育障礙及骨骼肌系統障礙等多方面因素。

總體來說，本研究從骨密度、血鈣和IGF-1水平探討了腦癱患兒骨密度與疾病嚴重程度的相關性，發現腦癱患兒疾病程度越嚴重上述指標就越低，表明腦癱患兒發生骨代謝紊亂是全方位的，臨床上應結合患兒具體情況給予必要的抗骨質疏松治療，預防可能的低創性骨折，防止疾病進入惡性循環。