李永賢 張順聰 梁德 楊志東 郭丹青 莫國業(yè) 李大星 馮蓬勃 郭惠智 李永巍 莫凌

1. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東 廣州 510405 2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)骨傷科學(xué)國家重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510405 3. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510407

骨質(zhì)疏松患者常常容易出現(xiàn)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折，患者的椎體骨折部位出現(xiàn)疼痛，嚴(yán)重者出現(xiàn)功能活動(dòng)受限，影響生活質(zhì)量，此時(shí)需要根據(jù)椎體壓縮骨折的具體情況進(jìn)行相應(yīng)的治療，其中包括保守治療和手術(shù)治療。眾多文獻(xiàn)已報(bào)道，骨質(zhì)疏松人群相對(duì)于無骨質(zhì)疏松人群發(fā)生椎體壓縮骨折率高，但是對(duì)相應(yīng)人群的椎體進(jìn)行深入的內(nèi)部實(shí)質(zhì)性對(duì)比研究卻罕見報(bào)道。筆者通過收集骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折、骨質(zhì)疏松及無骨質(zhì)疏松的實(shí)際臨床手術(shù)病例，借助Micro-CT檢測(cè)對(duì)比3者間椎體骨質(zhì)的差異，探討骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折發(fā)生發(fā)展的主要原因，為防止無骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松性患者發(fā)生椎體壓縮骨折提供指導(dǎo)作用。

1 資料與方法

1.1 病例資料

在2014年1月至2016年1月收入我院脊柱骨科的患者中，從確診為骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fractures，OVCF)、骨質(zhì)疏松(osteoporosis，OP)但無骨折以及無骨質(zhì)疏松無骨折(non-osteoporosis，NOP)的患者中分別隨機(jī)挑選10例入組，且該部分患者均需要接受手術(shù)治療。其中，OVCF組男性患者5例，女性患者5例，年齡58～83歲，平均69.8歲；經(jīng)雙能X射線檢測(cè)骨密度T值為-3.6～-2.7，平均骨密度T值為-3.14±0.29。OP組男性患者6例，女性患者4例，年齡55～77歲，平均65.6歲；經(jīng)雙能X射線檢測(cè)骨密度T值為-3.3～-2.5，平均骨密度T值為-2.88±0.29。NOP組男性患者3例，女性患者7例，年齡48～69歲，平均58歲；經(jīng)雙能X射線檢測(cè)骨密度T值為-2.0～-1.1，平均骨密度T值為-1.50±0.32。OVCF組患者椎體均為不同程度的皮質(zhì)破損。疼痛節(jié)段椎體磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)脂肪抑制序列均表現(xiàn)為高信號(hào)。

1.2 樣本采集

在術(shù)中分別取出3組患者同一部位(L3)少許椎體樣本，椎體樣本大小相等，不影響手術(shù)療效的同時(shí)亦不會(huì)對(duì)患者造成不良影響，患者均表示知情同意。取出后立即放入液氮中冰凍，隨即轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱保存，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中均無菌操作，留待進(jìn)行Micro-CT檢測(cè)。

1.3 指標(biāo)檢測(cè)

分別對(duì)取出的3組椎體標(biāo)本進(jìn)行皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨和骨小梁的骨密度(bone mineral density，BMD)、骨礦含量(bone mineral content，BMC)的測(cè)定，以了解及對(duì)比3組患者之間椎體骨密度、骨礦含量和骨小梁的相關(guān)情況。檢測(cè)設(shè)備由廣州軍區(qū)總醫(yī)院骨科動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，編號(hào)EWK-149，型號(hào)LCT200。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果

2.1 BMD檢測(cè)結(jié)果

對(duì)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(OVCF)、骨質(zhì)疏松但無骨折(OP)以及無骨質(zhì)疏松無骨折(NOP)的患者標(biāo)本椎體進(jìn)行BMD檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)OVCF組的皮質(zhì)骨BMD、松質(zhì)骨BMD、總BMD和骨小梁BMD與OP組、NOP組相比具有顯著下降，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其中骨小梁BMD與OP組、NOP組相比下降更為明顯，其差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。而OP組的皮質(zhì)骨BMD、松質(zhì)骨BMD、總BMD和骨小梁BMD與NOP組相比具有顯著下降(P<0.05)。其中骨小梁BMD下降最為顯著(P<0.01)。詳見表1。

表1 3組患者標(biāo)本椎體BMD檢測(cè)結(jié)果Table 1 Results of BMD of patients in OVCF group, OP group, and NOP

注：*：與OP組比較P<0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；**：與OP組比較P<0.01，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。#：與NOP組比較P<0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；##：與NOP組比較P<0.01，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 BMC檢測(cè)結(jié)果

對(duì)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(OVCF)、骨質(zhì)疏松但無骨折(OP)以及無骨質(zhì)疏松無骨折(NOP)的患者標(biāo)本椎體進(jìn)行骨礦含量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)OVCF組的皮質(zhì)骨BMC、松質(zhì)骨BMC和總BMC均明顯低于OP組及NOP組，與OP組相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，與NOP組相比差異更為明顯，具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。OP組與NOP組相比，皮質(zhì)骨BMC、松質(zhì)骨BMC和總BMC亦有明顯下降，其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。詳見表2。

2.3 經(jīng)Micro-CT檢測(cè)后樣本椎體情況

由圖1可以看出，骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折組標(biāo)本椎體骨質(zhì)密度小于骨質(zhì)疏松但無骨折組，更明顯小于無骨質(zhì)疏松無骨折組；而無骨質(zhì)疏松無骨折組相對(duì)于骨質(zhì)疏松但無骨折組其標(biāo)本椎體骨質(zhì)密度更高。

表2 3組的患者標(biāo)本椎體BMC檢測(cè)結(jié)果Table 2 Results of BMC of patients in OVCF group, OP group, and NOP mg)

注：*：與OP組比較P<0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；**：與OP組比較P<0.01，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。#：與NOP組比較P<0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；##：與NOP組比較P<0.01，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 Micro-CT檢測(cè)下各組L3椎體骨微結(jié)構(gòu)情況的比較。A：OVCF組；B：OP組；C：NOP組Fig.1 Comparison of the bone microarchitecture of the L3 vertebral body between each group via detection of micro-CT. A: OVCF group; B: OP group; C: NOP group

3 討論

隨著人口老齡化時(shí)代的到來，骨質(zhì)疏松成為該時(shí)代的主題詞。骨質(zhì)疏松癥嚴(yán)重影響著人們的生活質(zhì)量，并容易引起骨質(zhì)疏松性骨折等并發(fā)癥，其中發(fā)生在椎體的骨質(zhì)疏松性壓縮骨折發(fā)生率高達(dá)49%[1]。部分骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(OVCF)可以通過保守治療得以康復(fù)，但嚴(yán)重的OVCF需要通過手術(shù)干預(yù)來治療，其中包括椎體強(qiáng)化術(shù)和內(nèi)固定術(shù)[2]。但無論保守治療還是手術(shù)干預(yù)在一定程度上對(duì)患者的生理、心理及經(jīng)濟(jì)都造成影響。所以早期預(yù)防骨質(zhì)疏松及防止OVCF的發(fā)生發(fā)展尤為重要。

目前在臨床上，經(jīng)由雙能X射線測(cè)定(DXA)得到的BMD是評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松的“金標(biāo)準(zhǔn)”[3]。所以，可以通過醫(yī)院常用的DXA來獲知自己是否存在骨量低下或者骨質(zhì)疏松等情況?？墒?，盡管從DXA得到的BMD值是衡量骨骼強(qiáng)度的重要因素，但僅僅是一種非綜合性的定量分析，無法顯示椎體松質(zhì)骨的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度的變化，而松質(zhì)骨的骨微結(jié)構(gòu)變化是研究骨質(zhì)疏松骨折和評(píng)價(jià)抗骨質(zhì)疏松骨折藥物的重要指標(biāo)[4]。而且DXA得到的BMD值并不能反映發(fā)生在骨小梁的骨微結(jié)構(gòu)的變化，也不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)發(fā)生骨質(zhì)疏松骨折的風(fēng)險(xiǎn)[5]。另外，骨小梁比皮質(zhì)骨對(duì)于治療干預(yù)的反應(yīng)更為敏感，因此骨小梁在骨骼強(qiáng)度和骨骼生物力學(xué)性能方面的地位更為重要[6]。由此可見，骨微結(jié)構(gòu)是骨骼質(zhì)量、強(qiáng)度和密度的重要衡量指標(biāo)，可以幫助醫(yī)生更好地診斷骨質(zhì)疏松及預(yù)測(cè)發(fā)生OVCF的風(fēng)險(xiǎn)因素[7]。Micro-CT與DXA的原理相同，都是基于不同密度的物質(zhì)吸收X射線的衰減程度不同的成像原理。但是在這兩種方法中使用的X射線的能量卻不相同，Micro-CT使用的X射線能量遠(yuǎn)低于DXA中的射線能量。而過高的X射線能量更不容易被例如皮膚、肌肉和骨髓等軟組織吸收，導(dǎo)致其不能完全到達(dá)骨骼被骨礦物吸收[8]。而Micro-CT能對(duì)樣本進(jìn)行全面掃描，帶有各部位密度信息的 X 射線由 X線接收器接受后加以處理，再轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出到圖像處理系統(tǒng)中，通過CT 重建算法重建無損圖像，能對(duì)骨礦含量和骨微結(jié)構(gòu)的全方位分析，避免了在使用DXA時(shí)產(chǎn)生的誤差[9]。

長(zhǎng)久以來，測(cè)量椎體松質(zhì)骨及骨小梁骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的“黃金準(zhǔn)則”是由組織形態(tài)學(xué)技術(shù)提供的2D結(jié)構(gòu)參數(shù)予以衡量。但在近幾年，Micro-CT作為一個(gè)新興的、非侵入性的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用于測(cè)量骨骼的3D結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，代替了具有破壞性的、需要冗長(zhǎng)的染色過程的骨組織形態(tài)學(xué)計(jì)量學(xué)方法?；?D結(jié)構(gòu)的分析，Micro-CT克服了以往的技術(shù)不能量化骨重塑情況的限制，能夠洞察深層次的骨礦含量的變化以及生物力學(xué)方面的性能，是一種非常敏感和可靠的定量定性分析技術(shù)[10]，可以準(zhǔn)確評(píng)估骨骼強(qiáng)度和預(yù)見骨質(zhì)疏松骨折的風(fēng)險(xiǎn)，從而應(yīng)用于抗骨質(zhì)疏松藥物的藥效評(píng)價(jià)和機(jī)制研究[11]。有學(xué)者提出MRI也可以區(qū)分皮質(zhì)骨和骨小梁，但其影像資料的分辨率太低以至于無法觀察皮質(zhì)骨、骨小梁的骨微結(jié)構(gòu)[12]。而Micro-CT所提供的影像學(xué)資料可以達(dá)到微米級(jí)，能夠準(zhǔn)確區(qū)分皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨并得到高分辨率的3D骨微結(jié)構(gòu)影像。因此從Micro-CT提供的高分辨影像資料能分析出更準(zhǔn)確、更全面的骨骼參數(shù)，例如骨密度(BMD)、骨體積分?jǐn)?shù)(bone volume fraction，BV/TV)、骨小梁厚度(trabecular thickness，Tb.Th)、骨小梁數(shù)量(trabecular number，Tb.N)、骨小梁分離度(trabecular spacing，Tb.Sp)等評(píng)價(jià)骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)[13]，為診斷和評(píng)估骨質(zhì)疏松和骨質(zhì)疏松性骨折提供更為詳實(shí)的依據(jù)。綜上所述，Micro-CT因其具有無破壞性的分析技術(shù)、快捷的測(cè)量方法，能夠同時(shí)獲得定量定性的數(shù)據(jù)結(jié)果以及高分辨率的影像資料等優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)而受到越來越多的骨科研究學(xué)者的歡迎和認(rèn)可[14]，已經(jīng)被國內(nèi)外許多學(xué)者利用于研究骨質(zhì)結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)改變，特別是骨小梁結(jié)構(gòu)[15-16]、骨密度及骨成分的測(cè)量[17]、骨微結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)性能[17]、轉(zhuǎn)基因和基因敲除對(duì)骨變化的研究、骨血管的研究等[18]。

BMD及BMC是Micro-CT測(cè)定骨質(zhì)含量及骨微細(xì)結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，其臨床及科研價(jià)值已得到了充分的肯定。有研究提出[19]，防止BMC的流失有助于預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生，從而有效減少發(fā)生OVCF的幾率。也有學(xué)者認(rèn)為[20]，保持較好的椎體BMD是防止發(fā)生OVCF的必要方法。更有專家[21]認(rèn)為，女性特別需要保持好BMD以防止發(fā)生骨質(zhì)疏松。筆者借助Micro-CT對(duì)3組相應(yīng)椎體的測(cè)定，從椎體骨微細(xì)結(jié)構(gòu)結(jié)果得出OVCF組患者對(duì)比OP組患者、NOP組患者具有更加稀疏的骨小梁結(jié)構(gòu)，結(jié)合更低的皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨BMD以及低的BMC可以認(rèn)為較低的椎體BMD和BMC是椎體壓縮骨折發(fā)生發(fā)展的主要原因。而且OP患者的皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨小梁及總的BMD和皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及總的BMC均低于NOP組，進(jìn)一步提示正常的椎體BMD和BMC是防止骨質(zhì)疏松發(fā)生的重要因素。

人體出現(xiàn)較低的椎體BMD及BMC，伴隨而來的是骨質(zhì)疏松的發(fā)生，嚴(yán)重的將進(jìn)一步發(fā)展為OVCF，所以防止BMD下降及BMC的流失尤為重要。日?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)、適量的日曬、進(jìn)食含鈣高的食物及必要時(shí)可以服用抗骨質(zhì)疏松藥物，予以預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展[22]。雖然較低的椎體BMD和BMC是OVCF發(fā)生發(fā)展的主要原因，但人們平常也要注意人身安全，防止摔倒導(dǎo)致椎體壓縮骨折。當(dāng)發(fā)生了OVCF時(shí)，需要及時(shí)到正規(guī)醫(yī)院尋找?？漆t(yī)生及時(shí)治療。

本研究顯示，由OVCF組、NOP組及OP組椎體的Micro-CT影像學(xué)參數(shù)分析得出較低的椎體BMD和BMC是椎體壓縮骨折發(fā)生發(fā)展的主要原因，所以骨質(zhì)疏松患者和暫無骨質(zhì)疏松人群需要預(yù)防BMD、BMC的下降，這樣能有效防止骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折的發(fā)生。