股骨頸骨折患者空心螺釘內固定術后股骨頭壞死的危險因素及其預測模型構建

鄭美亮,李克鵬,帖小佳,薛宏偉

保定市第二中心醫院骨科,河北 保定 072750

股骨頸骨折(femoral neck fracture,FNF)是臨床常見骨折類型,在我國占髖部骨折的48%～54%,占全身骨折的3.58%。年輕人多因車輛碰撞、劇烈運動等高能量暴力損傷引起,老年人多因碰撞、跌倒等低能量損傷引起,近年來隨著人均壽命延長和交通工具數量的增加,FNF發生率有增長趨勢[1-2]。目前,手術仍然是FNF的主要治療方法,空心螺釘內固定(cannulated screw fixation,CSF)術是臨床常用的FNF內固定治療方法,具有創傷小、異物小、操作簡便等優勢[3]。但由于股骨頸的解剖結構和血運特殊,且治療效果受患者年齡、骨質、骨折類型和基礎疾病等多種因素影響,FNF患者CSF術后股骨頭壞死的概率仍然較高,嚴重影響患者術后康復[4]。早期預測CSF術后股骨頭壞死風險對改善FNF患者預后至關重要。本研究通過研究2019年1月—2021年6月保定市第二中心醫院骨科收治的205例接受CSF治療FNF患者的臨床資料,回顧性分析FNF患者CSF術后股骨頭壞死的危險因素,構建和驗證FNF患者CSF術后股骨頭壞死的聯合預測模型,旨在為臨床識別高風險股骨頭壞死提供參考。

資料與方法

1 一般資料

納入標準:(1)經X線片或CT/MRI確診,符合《成人股骨頸骨折診治指南》[1]診斷標準;(2)均接受CSF術治療;(3)單側FNF;(4)年齡18～70歲;(5)美國麻醉醫師協會分級≤Ⅱ級。排除標準:(1)不具備CSF適應證[1];(2)病理性骨折;(3)合并其他部位骨折;(4)既往股骨頭壞死;(5)合并惡性腫瘤;(6)近6個月內糖皮質激素、抗凝藥物應用史;(7)合并血液、免疫系統損害;(8)不能接受隨訪或中途失訪;(9)陳舊性FNF;(10)合并嚴重心肝腎功能損害。

本組FNF患者205例,其中男性86例,女性119例;年齡28～70歲,平均52.7歲;致傷原因:道路交通傷、高處墜落等高能量損傷103例,跌倒、碰撞等低能量損傷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患者臨床資料 包括性別、年齡、體質指數、吸煙、飲酒、糖尿病、高血壓、致傷機制[高能量損傷(包括道路交通傷、高處墜落傷、劇烈運動摔傷等),低能量損傷(包括站立高度跌倒、輕微碰撞等)]、Garden分型[1]、骨折至手術時間、術前牽引、手術時間、術中出血量、復位質量(術后采用Garden指數評價,復位后Garden指數155°～180°表示滿意[5])、內固定物取出、完全負重時間、骨折部位、復位方式。

2.2股骨頭壞死診斷和分組 FNF患者入院后均接受CSF術治療,由同一專科醫師會診和手術,術后通過門診復查隨訪1年,根據《成人股骨頭壞死臨床診療指南(2016)》[6]診斷股骨頭壞死:(1)臀部、髖部或腹股溝區疼痛,偶伴膝關節疼痛,髖關節活動受限;(2)CT發現骨硬化帶包繞壞死骨、修復骨或表現為軟骨下骨斷裂;(3)蛙式位或正位X線片發現硬化、囊變和新月征;(3)MRI檢查T1WI局限性軟骨下線樣低信號或T2WI雙線征。具備第1項和其他任1項則診斷為股骨頭壞死。根據是否發生股骨頭壞死分為股骨頭壞死組(n=52)和無股骨頭壞死組(n=153)。

3 統計學分析

結 果

1 FNF患者CSF術后股骨頭壞死的單因素分析

CSF術后隨訪1年,患者均無失訪,205例FNF患者共發生52例股骨頭壞死,股骨頭壞死發生率為25.37%(52/205)。單因素分析顯示,兩組年齡、吸煙、糖尿病、高血壓、Garden分型、骨折至手術時間、復位質量和術中出血量比較差異有統計學意義(P<0.05);兩組患者性別、體質量指數、飲酒、致傷機制、術前牽引、手術時間、內固定物取出、完全負重時間、骨折部位、復位方式比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 FNF患者CSF術后股骨頭壞死的單因素分析

2 FNF患者CSF術后股骨頭壞死的多因素Logistic回歸分析

以年齡(≥60歲為“1”;<60歲為“0”)、吸煙(是為“1”;否為“0”)、糖尿病(有為“1”;無為“0”)、高血壓(有為“1”;無為“0”)、Garden分型(Ⅲ～Ⅳ型為“1”;Ⅰ～Ⅱ型為“0”)、骨折至手術時間(≥48h為“1”;<48h為“0”)、術中出血量(原值輸入)、復位質量(不滿意為“1”;滿意為“0”)為自變量,術后股骨頭壞死(有為“1”;無為“0”)為因變量,建立多因素Logistic回歸模型。結果顯示,年齡≥60歲、吸煙、糖尿病、高血壓、Garden分型Ⅲ～Ⅳ型、骨折至手術時間≥48h、復位質量不滿意為FNF患者CSF術后股骨頭壞死的危險因素(P<0.05)。見表2。

表2 FNF患者CSF術后股骨頭壞死的多因素Logistic回歸分析

3 FNF患者CSF術后股骨頭壞死的預測模型及ROC分析結果

根據上述多因素Logistic回歸結果,建立回歸預測模型,以其參量Log(P/1-P)作為FNF患者CSF術后股骨頭壞死的聯合預測虛擬指標,進行ROC分析(組段法),結果如下:(1)回歸預測模型/聯合預測指標Log(P/1-P):0.133+0.293×年齡+0.434×吸煙+0.788×糖尿病+0.562×高血壓+0.866×Garden分型+0.275×骨折至手術時間+0.340×復位質量。(2)ROC分析結果:以股骨頭壞死組(n=52)為陽性樣本,以無股骨頭壞死組(n=153)為陰性樣本。ROC分析見表3。由其知:所建回歸預測模型可用于評估FNF患者CSF術后股骨頭壞死,且具有較高的評估效能,其AUC(95%CI)為0.855(0.780～0.925),對應的截斷值為3.961,靈敏度為0.865,特異度為0.837。見圖1。

ROC:受試者工作特征;FNF:股骨頸骨折;CSF:空心螺釘內固定

討 論

FNF是指股骨頭下至股骨頸基底部間的骨折,內固定手術是FNF常用治療方案,盡管CSF術相比Richard釘、伽馬釘、F釘等內固定手術,在FNF中具有操作簡便、出血量少、組織相容性好、術后可早期活動等多種優勢,但仍然存在術后股骨頭壞死風險[7]。股骨頭壞死是指股骨頭靜脈淤滯、動脈血供受損或中斷導致骨細胞和骨髓成分部分死亡引起的骨組織壞死和隨后修復過程,持續損傷-修復過程可引起股骨頭結構改變、塌陷、變性和炎癥,導致髖關節疼痛和功能障礙,甚至喪失勞動力,嚴重降低患者生活質量[4]。本研究中,205例FNF患者CSF術后1年股骨頭壞死發生率為25.37%,稍高于莊至坤等[8]報道的20.67%?？赡芘c該研究對象均為中青年FNF患者有關,同時也說明FNF患者CSF術后股骨頭壞死發生率較高,因此分析其危險因素以指導臨床做好防范措施,降低股骨頭壞死發生率,改善FNF患者CSF術后生活質量具有重要意義。

表3 FNF患者CSF術后股骨頭壞死的預測效能(ROC分析結果)

本研究通過綜合分析接受CSF術治療FNF患者的臨床資料,發現年齡≥60歲、吸煙、糖尿病、高血壓、Garden分型Ⅲ～Ⅳ型、骨折至手術時間≥48h、復位質量不滿意為FNF患者CSF術后股骨頭壞死的危險因素,分析如下。(1)年齡:本研究結果顯示,年齡≥60歲的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加,分析是與老年人群身體狀況差有關,FNF會影響股骨頭的血液供應,而老年人群多伴有基礎疾病、骨質疏松等影響骨生長疾病和營養不良,CSF術后不能有效促進骨生長,導致股骨頭壞死危險增加。(2)吸煙:本研究結果顯示,吸煙的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加。分析與長期吸煙能損害血液循環系統有關[9]。股骨頭壞死又稱股骨頭缺血性壞死,因股骨頭血供受損或中斷引起[4]。研究表明,長期吸煙可引起大量尼古丁在體內蓄積,不僅影響血脂代謝,還能損傷血管內膜,加速動脈粥樣硬化,導致微循環功能障礙,不能及時為股骨頭提供血液養分,增加股骨頭壞死風險[10]。同時含有7000多種化合物的煙草煙霧直接和間接地通過影響腸道微生物群和磷酸鈣平衡、核因子κB受體活化因子/核因子κB受體活化因子配體/骨保護素通路等,加速鈣質流失和影響股骨頭修復,進而增加股骨頭壞死風險[11]。(3)糖尿病:本研究結果顯示,合并糖尿病的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加,分析與糖尿病作為全身性疾病能導致骨關節病變有關。骨骼是糖尿病慢性并發癥受累的器官之一,糖尿病患者葡萄糖代謝紊亂能直接影響骨骼代謝和導致鈣、磷代謝紊亂,增加骨脆性,影響股骨頭修復而增加股骨頭壞死風險[12]。同時糖尿病作為一種代謝性疾病,可導致脂類代謝紊亂和炎癥,加速動脈粥樣硬化,導致微循環功能障礙,影響股骨頭修復而增加股骨頭壞死風險[13]。(4)高血壓:本研究結果顯示,合并高血壓的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加,分析與合并高血壓的FNF患者股骨頭血供更差有關[14]。高血壓與內膜功能受損密切相關,同時高血壓也能通過促進血管活性胺釋放,促進血管內皮細胞損傷,加速動脈粥樣硬化進展,進而影響全身血供[15]。動物實驗顯示,高血壓大鼠股骨頭中骨細胞凋亡數量顯著增加,是股骨頭壞死發展的重要組成部分[16]。(5)Garden分型:本研究結果顯示,Garden分型Ⅲ～Ⅳ型的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加。Garden分型是臨床常用的FNF分型方法,Ⅰ～Ⅱ型為無移位骨折,Ⅲ～Ⅳ型為移位骨折,Garden分型Ⅲ～Ⅳ型的FNF患者由于骨折斷端移位較多,骨折損傷嚴重,CSF術中骨折端反復的旋轉、牽拉復位可能再次損害股骨頭血供和周圍組織,增加股骨頭壞死風險[17-18]。(6)骨折至手術時間:本研究結果顯示,骨折至手術時間≥48h的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加,分析與骨折至手術時間越長股骨頭血供越長有關?！冻扇斯晒穷i骨折診治指南》指出[1],應在入院后48h內盡快手術修正骨折后血管扭曲和痙攣,減輕FNF后關節囊內壓力,恢復股骨頭血供,進而減輕患者疼痛和降低術后并發癥發生率。另有研究報道,骨折≤24h內實施內固定有助于改善FNF患者髖功能和生活質量[19]。(7)復位質量:復位質量是Garden[5]于1971年提出的一個用于評價FNF患者骨折復位質量的標準,正常股骨頸在正位X線片上表現為上股骨干內緣與股骨頭內側壓力骨小梁的夾角呈160°,當該角度>180°或<150°則表現為嚴重髖外翻或髖內翻,因此Garden將復位后Garden指數為155°～180°定義為滿意。本研究結果顯示,復位質量不滿意的FNF患者CSF術后股骨頭壞死危險增加1.005倍。分析是復位質量不滿意的FNF患者存在嚴重的髖外翻或髖內翻,會增加骨折表面的剪切應力,影響股骨頭周圍血運的重建而增加股骨頭壞死風險;同時嚴重的髖外翻或髖內翻也會導致股骨頭表面應力集中和內部骨小梁超微結構的重新調整[20],影響股骨頭修復而增加股骨頭壞死風險。

最后本研究針對FNF患者CSF術后股骨頭壞死的危險因素構建了聯合預測模型,并經ROC分析顯示:該回歸預測模型對FNF患者CSF術后股骨頭壞死有較高的評估效能,AUC(95%CI)為0.855(0.780～0.925)。本研究存在一定的局限性,樣本量較小,且隨訪時間較短,后期將進行多中心、大樣本量、增加隨訪時長的更深入研究。

綜上所述,年齡≥60歲、吸煙、糖尿病、高血壓、Garden分型Ⅲ～Ⅳ型、骨折至手術時間≥48h、復位質量不滿意可增加FNF患者CSF術后股骨頭壞死風險,根據危險因素構建的聯合預測模型對患者CSF術后股骨頭壞死具有良好的區分度及較高的評估效能。

作者貢獻聲明：鄭美亮:研究設計、論文撰寫;李克鵬:病例收集、資料整理;帖小佳:病例收集、研究實施;薛宏偉:數據統計、研究實施