肌肉參數和骨密度與髖部骨折后2年內再發髖部骨折風險的相關性分析*

張 薇,周鳳云,蘇永彬,劉艷東,黃朋舉,閆 東,耿 健,尹 潞,程曉光,王 玲,3△

(1.首都醫科大學附屬北京積水潭醫院放射科,北京 100035;2.國家心血管中心醫學研究與生物信息中心,北京 102300;3.北京市創傷骨科研究所積水潭肌少癥研究中心,北京 100035)

老年髖部骨折是最嚴重的骨質疏松性骨折,具有高致殘率和死亡率,且治療費用高昂[1-2]。而對于髖部骨折的患者,再次發生髖部骨折的風險較高,其發生率為2%～11%[3]。另外,也有研究報道髖部骨折可導致對側再發骨折的風險增加2～4倍,并且再發骨折多發生在初次髖部骨折后2年內[4]。因此,對髖部骨折的患者進行再發髖部骨折風險評估和預防至關重要。目前很少有經證實的治療方法來減少髖部骨折患者的再發骨折,因而再發事件的風險預測就更為重要[5]。雙能X線測量儀(dual-energy X-ray absorptiometry,DXA)測量的面積骨密度(area bone mineral density,aBMD)是診斷骨質疏松和預測髖部骨折風險的重要指標,既往前瞻性研究表明低aBMD可以預測髖部骨折風險[6-7]。定量CT(quantitative CT,QCT)可測量近端體積骨密度(volumetric BMD,vBMD),它能反映骨礦物質三維分布及幾何結構,可提高髖部骨折風險預測[8]。目前除了骨密度外,肌肉參數被認為是評估髖部骨折和預測再發骨折風險的重要指標[4],而基于CT測量的肌肉面積和密度與2年內髖部再發骨折風險的相關性目前尚不清楚。本研究探討髖部骨折患者手術治療后2年內再發髖部骨折風險與術前CT測量的肌肉參數及股骨近端骨密度間的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

所有髖部骨折的受試者都被招募參加中國第2次髖部骨折評估(CSHFE),美國臨床試驗注冊庫(NCT03461237),本研究為前瞻性縱向研究,旨在評估首次髖部骨折患者發生第2次髖部骨折的風險[9]。本研究共招募2015年5月至2016年6月北京積水潭醫院收治的低能量髖部骨折患者共278例,將受試者分為2年內再發髖部骨折組(A組)、2年以上再發髖部骨折組(B組)、隨訪期內未再發骨折組(C組)。納入標準:(1)發生髖關節骨折后48 h內就診;(2)自主生活的社區成年居民;(3)髖部骨折均為低能量損傷骨折。排除標準:(1)不能獨立坐立,不能獨立行走(有或無輔助裝置),或因為疼痛無法進行測試;(2)中風、神經系統疾病、代謝疾病、風濕病、心力衰竭、嚴重慢性阻塞性肺疾病和凝血功能障礙,以及其他限制功能的疾病;(3)手術后或者死亡前帕克活動能力評分(parker mobility score,PMS)<3分。采用PMS評分評估患者在第1次髖部骨折前的活動能力。2019-2020年(隨訪中位時間4.5年),通過電話對患者進行隨訪,以了解再發髖部骨折和/或死亡的發生率,并評估再發髖部骨折前或死亡前的PMS評分。如果患者既沒有死亡也沒有發生第2次髖部骨折,則評估電話訪談前3個月內患者的活動能力。本研究經北京積水潭醫院倫理委員會批準(201512-2),患者及家屬知情同意。

1.2 方法

1.2.1肌肉參數和骨密度評估

采用東芝Aquilion CT掃描儀(日本東芝公司)對所有患者進行髖關節掃描?；颊叱恃雠P位,掃描范圍從髖臼頂部至小轉子下3 cm,包括雙腿。掃描參數:管電壓120 kVp,管電流125 mAs,視野50 cm,矩陣512×512,層厚1 mm,標準重建算法。

肌肉測量的步驟和精度參照文獻[10]。2018年9月采用OsiriX軟件(Lite version 10.0.2,瑞士Pixmeo公司)測量非骨折側股骨近端的大轉子水平的臀大肌(gluteus maximus,G.Max)和第三骶椎(S3)水平的臀中小肌(gluteus medius and minimus,G.Med/Min)的肌肉橫截面積(cross sectional area,CSA)和密度,見圖1A、B。2017年5月采用計算機斷層X射線吸收技術(version 4.2.3,美國Mindways公司)測量非骨折側股骨近端的股骨頸(femoral neck,FN)、粗隆(trochanter,TR)、粗隆間(intertrochanter,IT)和全髖關節(total hip,TH)的aBMD,見圖1C。采用醫學圖像分析組件軟件中的股骨分析系統(MIAF,Femur Version 7.1.0,MRH,德國埃朗根紐倫堡大學)測量三維股骨頸皮質厚度(CortThick),見圖1D。

A:臀大肌面積和密度;B:臀中小肌面積和密度;C:股骨近端各骨密度;D:股骨頸CortThick。

1.2.2評估活動能力

PMS評分是評估移動能力的有效可靠方法[11]。在第1次髖部骨折前(3個月內)、第2次髖部骨折前(3個月內)和未發生第2次髖部骨折的患者電話訪談前(3個月內)評估PMS評分。

1.2.3數據收集

人口統計學和人體測量學評估:年齡、性別和體重指數。健康相關:血壓、高血壓、既往骨折、骨關節炎、冠心病、糖尿病和抗骨質疏松治療情況。骨質疏松癥的治療認定為服用雙膦酸鹽或特立帕肽。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 各組肌肉參數和骨密度比較

A組年齡高于C組(P<0.05),肌肉參數和骨密度均低于C組(P<0.05),但上述指標與B組比較無明顯變化(P>0.05)。各組肌肉面積、密度及股骨近端各骨密度比較差異有統計學意義(P<0.01),見表1。

表1 各組一般資料、肌肉參數和骨密度比較

續表1 各組一般資料、肌肉參數和骨密度比較

2.2 相關性分析

G.Med/MinM密度在校正年齡、性別和第1次髖部骨折前PMS評分后仍與2年內再發髖部骨折風險相關(OR=1.88,95%CI:1.20～2.94,P=0.01),而其他肌肉參數在校正后與2年內再發髖部骨折風險無關(P>0.05)。所有骨密度參數均與2年內再發髖部骨折風險相關(P<0.05),而僅IT aBMD與2年以上再發髖部骨折風險相關(OR=1.70,95%CI:1.03～2.82,P=0.01),見表2。

表2 肌肉參數和骨密度每降低一個標準差發生再骨折風險OR和AUC

2.3 再發髖部骨折風險模型選擇

G.Med/MinM密度和TR aBMD結合的模型在校正年齡、性別和第1次髖部骨折前PMS評分后區分2年內再發髖部骨折風險效能最好,見表3。

表3 肌肉參數和骨密度每降低一個標準差再發骨折風險模型選擇

表中模型為2年內再發髖部骨折vs.未再發骨折;G.MaxM:臀大肌肌肉;G.Med/MinM:臀中小肌肌肉;P1:邏輯回歸模型;P2:Hosmer-Lemeshow檢驗。

3 討 論

老年髖部骨折患者再發髖部骨折風險較高,特別是2年內再發髖部骨折風險,這與髖部骨折患者術后的活動能力降低密切相關。老年髖部骨折患者發生再次髖部骨折后,其死亡和致殘風險進一步增高,故研究老年髖部骨折患者的再發髖部骨折風險意義重大。目前文獻報道中的相關風險因素,如年齡、性別、既往慢病史等[12-13],均無法進行干預,也就無從預防。而本研究中發現G.Med/MinM密度與2年內再發髖部骨折密切相關,提示加強肌肉鍛煉、增強相關髖關節的肌肉質量和力量能夠預防再次髖部骨折的發生,為進一步提高髖部骨折患者的診療效果提供了新的思路。

基于CT測量的肌肉參數包括橫斷面的肌肉面積和密度。肌肉密度是反映肌肉質量的重要指標,其與失能、骨折、預后等臨床事件密切相關。然而肌肉密度的測量需要將肌肉間的脂肪組織剔除后計算,以消除密度很低的脂肪組織對于肌肉真實密度測量的影響。目前多采用第三方軟件,如Osirix、Image J、Slice-O-matic等,或某些品牌CT的后處理工作站進行閾值分割,肌肉的閾值分割常定位-29～150 HU。但需要指出的是,該閾值范圍不一定適用于所有肌肉組織。

既往有研究采用病例對照研究設計發現,髖部肌肉密度和面積或大腿肌肉間脂肪面積與髖部骨折風險相關[11,14-16],而最近一項研究[4]發現髖部肌肉密度和再發髖部骨折風險相關,但臀肌的肌肉面積和密度與2年內再發髖部骨折風險的關系則尚不清楚。因老年髖部骨折患者術后常需臥床且活動往往受限,故難以獲得術后的CT或MRI等影像資料,而術前髖關節CT平掃檢查是確診髖部骨折的重要手段,并且不受骨折后體質成分變化影響,通過測量術前髖部的肌肉面積和密度,可探索性研究術前髖部CT評估骨折術后再發髖部骨折風險。本研究前瞻性地收集了術前髖關節CT平掃資料,建立了髖部骨折患者的術前肌肉測量值的基線資料,明確了低肌肉密度與老年髖部骨折患者2年內再發骨折風險相關。

骨密度在髖部骨折風險評估中占據重要地位,而目前國內外骨質疏松相關的指南中[17-18]均建議發生髖部脆性骨折后,無論患者的骨密度如何,均應積極抗骨質疏松治療,以預防再次骨折的發生。本研究顯示股骨近端的TH aBMD、FN aBMD、IT aBMD、TR aBMD均與再發髖部骨折風險相關,這符合指南中的臨床實踐。

本研究存在以下局限性:(1)2年內再發髖部骨折的樣本量較小,今后嘗試擴大樣本量后進一步核實研究結果;(2)髖部骨折患者的日?；顒幽芰蜖I養狀況未評估;(3)基于CT測量的肌肉面積和密度均為單層面CT圖像測量,而肌肉的功能應從整塊肌肉的三維角度分析,這有待未來人工智能自動分割軟件實現后進一步分析。

綜上所述,G.Med/MinM密度與2年內再發髖部骨折風險密切相關,髖部肌肉質量評估可用于再發髖部骨折的風險預測。