張蕓 齊浩然 高觀 姜強 王磊 王文波 孫建民 王均寧 薛景才*

1. 山東中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院 山東 濟南 250012 2. 山東大學附屬省立醫(yī)院 山東 濟南 250012 3. 山東中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院脊柱外科，山東 濟南 250012 4. 山東省威海衛(wèi)人民醫(yī)院脊柱外科，山東，威海 261002

隨著人口老齡化程度的不斷加劇，骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF)患病率不斷上升，已成為影響我國老年人群的三大疾病之一。2015年我國50歲以上人群中，新發(fā)OVCF 約為127萬例，預計到2050年，將高達300萬例[1]。目前，椎體成形術(shù)中常規(guī)椎體內(nèi)活檢已被廣泛應用于OVCF的診斷和治療，其常用于明確椎體骨折的病因，對惡性腫瘤的診斷尤為重要[2]。薈萃分析顯示，椎體活檢診斷準確率為88.1 %，診斷滿意率為90.1 %，并發(fā)癥發(fā)生率僅為5.3 %[3]。骨組織活檢不僅有助于排除惡性病理性骨折，其組織形態(tài)學測量更能動態(tài)地反映骨骼的組織學與生理學特征與變化，準確反映椎體骨折修復與重建的病理過程[4]。然而，迄今為止，很少有文獻報道應用骨組織活檢分析椎體骨折后不同愈合時期的骨微觀結(jié)構(gòu)。因此，本研究目的是通過研究骨質(zhì)疏松性椎體骨折后不同愈合時期骨組織形態(tài)學變化，探討椎體活檢對椎體骨折愈合的判斷價值及其在指導臨床治療中的意義。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2016年6月至2019年10月入住山東中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院脊柱外科的165例OVCF患者。所有患者均行脊柱MRI檢查，并證實存在新鮮椎體骨折。入選標準：(1)年齡在50歲以上；(2)輕微外傷后背痛≤3個月；(3)骨密度T值≤-2.5；(4)單節(jié)段骨折；(5)具有完整的臨床資料。排除標準：多節(jié)段骨折；既往患椎體成形術(shù)、脊柱感染、妊娠、肥胖、脊柱畸形、椎體腫瘤等。最終，共有119例(119節(jié)椎體)患者符合標準(表1)。根據(jù)不同骨折時間，將所有患者分為4期：I期(0～15 d)；II期(15～30 d)；III期(30～60 d)；IV期(60～90 d)。此項研究得到了醫(yī)院倫理委員會的批準，并獲得了所有患者的書面知情同意。

1.2 方法

1.2.1骨組織活檢：所有患者均常規(guī)置于俯臥位，在局部麻醉(1 %利多卡因)下經(jīng)椎弓根入路經(jīng)皮穿刺活檢?；顧z定位于椎體內(nèi)骨折區(qū)域，取0.5～1 cm大小松質(zhì)骨標本。標本常規(guī)脫水、脫鈣、石蠟包埋、切片、蘇木精-伊紅染色，由經(jīng)驗豐富的病理學醫(yī)師在顯微鏡下進行切片觀察。

1.2.2定量分析：據(jù)美國骨礦研究協(xié)會(ASBMR)提出的標準命名法[5]，參數(shù)如下：松質(zhì)骨體積/組織體積(BV/TV,%)，編織骨體積/組織體積(WBV/TV,%)，軟骨內(nèi)骨體積/組織體積(EBV/TV,%)，肉芽或纖維組織體積/組織體積(FV/TV,%)，類骨質(zhì)體積/骨體積(OV/BV,%)，類骨質(zhì)表面/骨表面(OS/BS,%)和類骨質(zhì)厚度(μm)。

1.3 統(tǒng)計分析

2 結(jié)果

2.1 一般資料比較

本次研究中，I 期67例(56.3 %)，II期28例(23.5 %)，III期12例(10.8 %)，IV期13例(10.9 %)，其中女性87例，男性32例，女性發(fā)生率(73.1 %)遠高于男性(26.9 %)。平均骨折時間：I期(11.4±0.2)天，II期(24.8±0.6)天，III期(50.6±0.4)天，IV期(80.1±0.2)天，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，期間骨密度和體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)差異不顯著。見表1。

119節(jié)傷椎中，胸椎59節(jié) (T7=3；T8=2；T10=9；T11=14；T12=31)，腰椎60節(jié)(L1=25；L2=16；L3=12；L4=4；L5=3)，胸腰段發(fā)生率高達79.8 % (95節(jié))，組間差異無統(tǒng)計學意義。

2.2 骨形態(tài)計量學

所有患者均順利完成手術(shù)，術(shù)后未出現(xiàn)與活檢取出相關(guān)的并發(fā)癥，取得活檢標本119例，其中胸椎63例(T7=5；T8=4；T10=6；T11=13；T12=35)，腰椎56例(L1=25；L2=15；L3=8；L4=5；L5=3)。所有病理標本均未發(fā)現(xiàn)腫瘤或結(jié)核。在所有標本中，最主要的骨形成方式是軟骨成骨，無膜內(nèi)成骨。采用長骨骨折愈合組織學定義[6]，對不同骨折時間骨組織愈合特點進行形態(tài)學描述。BV/TV (%)在所有活檢組織中均明顯降低(12.8 %)，在同一活檢標本中，83例(70 %)患者至少有2個或以上的骨折愈合期，不同分期之間存在明顯的重疊。見表2和圖1。

表1 一般臨床資料Table 1 General clinical data

表 2 不同骨折時間骨組織形態(tài)測量結(jié)果分析

I期：OV/BV和WBV/TV比值達到最小值[(1.9±0.4)%，(0.13±0.05)%,P=0.000 6，P=0.000]。骨小梁裂隙增寬，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，血腫形成，并伴有炎性細胞浸潤。見圖2。

圖1 不同骨折時間骨組織形態(tài)分布特點Fig.1 Bone morphology distribution according to different time since fracture

圖2 I期活檢骨組織病理顯微鏡下觀察所見注：HA=血腫，BT=正常骨小梁。蘇木精-伊紅染色，×100。Fig.2 Pathological microscopic observation of stage I biopsy bone tissue

II期：FV/TV明顯升高[(50.2±7)%,P=0.026]。血腫機化，肉芽和纖維期織增生，軟骨細胞增生并形成局灶性軟骨，骨基質(zhì)合成鈣化，鈣鹽沉積形成原始性骨小梁。見圖3。

圖3 II期活檢骨組織病理顯微鏡下觀察所見注：WB=編織骨，BT=正常骨小梁。蘇木精-伊紅染色，×100。Fig.3 Pathological microscopic observation of stage II biopsy bone tissue

III期：OS/BS比值達到峰值[(41.8±2.7)%,P=0.001]。骨折愈合進一步發(fā)展，新骨小梁形成，并與舊骨小梁連接，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)初步形成。成骨細胞產(chǎn)生，形成骨樣組織，鈣鹽沉積形成編織骨。此時形成的編織骨不夠致密，骨小梁不夠成熟。見圖4。

圖4 III期活檢骨組織病理顯微鏡下觀察所見注：WB=編織骨，BT=正常骨小梁。蘇木精-伊紅染色，×100。Fig.4 Pathological microscopic observation of stage III biopsy bone tissue

IV期：WBV/TV比值達到峰值[(9.6±1.0)%,P=0.001]。此期顯示骨重塑過程，血腫及纖維性小血管明顯減少，骨基質(zhì)和骨小梁明顯增多，部分骨小梁成熟，出現(xiàn)應力線。編織骨最終被板層骨取代，重建正常的松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)。見圖5。其中部分椎體骨折可能出現(xiàn)延遲愈合甚至不愈合，鏡下可見壞死骨組織與新生編織骨并存。見圖6。

2.3 骨折時間與骨組織形態(tài)相關(guān)性

采用統(tǒng)計學模型評價不同時期骨折愈合過程中的特點及組織病理學參數(shù)。分析顯示，骨折時間和骨組織形態(tài)測量是一個恒定的顯著預測因子，并在骨折愈合中顯示出明顯的相關(guān)性(表3)。I期、II期FV/TV(%)顯著增高(P<0.000 1,r=0.488 2)，III期OS/BS(%)顯著增高(P<0.000 1,r=-0.572 7)，IV期WBV/TV(%)顯著增高(P<0.000 1,r=-0.583 6)。

表3 骨折時間與骨組織形態(tài)相關(guān)性分析

3 討論

眾所周知，松質(zhì)骨骨折愈合方式與皮質(zhì)骨不同，在其愈合過程中沒有明顯的類似皮質(zhì)骨的骨痂形成[7-8]。迄今為止，雖然長骨骨折愈合過程已被骨組織形態(tài)學進行了詳細的描述[9]，但對于骨質(zhì)疏松性椎體骨折后的修復過程研究很少[10]。Vernon-Roberts和Pirie[11]首次報道了腰椎骨小梁微骨折尸檢標本的愈合情況，發(fā)現(xiàn)骨折愈合方式為軟骨成骨。國內(nèi)張淑嫻等[12]利用兔的椎體骨折愈合模型觀察其病理變化特點，認為隨著骨折的修復, 骨折椎體內(nèi)的低密度骨折線逐漸被帶狀致密影所代替。近年來，透視下經(jīng)椎弓根活檢技術(shù)[13]的出現(xiàn)，為獲取椎體骨組織用于臨床研究提供了便利。松質(zhì)骨骨折成骨方式主要為軟骨內(nèi)成骨，包括纖維軟骨向礦化軟骨轉(zhuǎn)化，最終轉(zhuǎn)化為成熟骨，其最基本的步驟是炎性反應、骨修復和骨重塑[14]。創(chuàng)傷后不久，椎體骨髓中產(chǎn)生血腫，炎細胞浸潤。2～4周后，水腫和出血逐漸被吸收，成纖維細胞增殖，新生毛細血管增生，血腫開始機化，纖維蛋白增生，形成肉芽組織和局灶性軟骨組織[15]，原始骨小梁形成。4～8周后，骨小梁增多，大量類骨樣組織形成，鈣鹽沉積。8～12周后骨小梁增大趨于成熟，編織骨形成，部分脂肪組織改變，水腫完全吸收，創(chuàng)傷區(qū)血腫完全清除。但也有個別椎體會出現(xiàn)延遲愈合甚至不愈合，椎體內(nèi)出現(xiàn)裂隙(IVC)，活檢標本可以觀察到壞死骨組織。不同于長骨骨折愈合的不同階段沒有重疊[6]，椎體骨折愈合過程中會出現(xiàn)明顯的多階段重疊現(xiàn)象[16]。究其原因大概是長骨骨折處通常有內(nèi)固定或外固定來穩(wěn)定，防止移動或再骨折，允許骨折有序的修復。而在椎體骨折中，由于合并骨質(zhì)疏松，骨小梁變得稀疏、斷裂，其穩(wěn)定性無法得到保障，就會出現(xiàn)骨折區(qū)域修復與損傷共存現(xiàn)象，因此嚴重骨質(zhì)疏松的椎體在骨折愈合過程中更容易再次骨折，并且這一現(xiàn)象可能對如何解釋骨折后MRI椎體內(nèi)長期存在的骨髓水腫有所幫助。

近年來，雖然保守治療對大多數(shù)OVCF患者效果良好[17-18]，但經(jīng)皮椎體成形術(shù)等微創(chuàng)脊柱手術(shù)已在臨床得到廣泛應用，并已被證明對OVCF有效[19]。I期骨折椎體處于急性水腫期，應及時給予保守治療(包括藥物止痛、臥床休息、外固定支架)或微創(chuàng)手術(shù)治療(經(jīng)皮椎體成形術(shù))；II期、III期均處于骨折修復期，不宜早期負重，可繼續(xù)保守治療或盡早手術(shù)治療；IV期椎體骨折大部分基本愈合，癥狀消失，功能鍛煉可逐步開始。然而，由于部分骨折椎體延遲愈合甚至不愈合，出現(xiàn)后凸畸形或空隙征(IVC)，導致持續(xù)慢性癥狀，對此種情況可酌情進行經(jīng)椎弓根截骨術(shù)(PSO)矯形或經(jīng)皮椎體成形等手術(shù)。

綜上所述，本次對骨質(zhì)疏松骨折椎體的研究表明，發(fā)病時間不同，其椎體內(nèi)部的病理變化也不盡相同。在組織學上，不同于長骨骨折愈合的持續(xù)連貫性，椎體骨折愈合存在不同階段交叉重疊現(xiàn)象，而這可能提示在愈合過程中存在反復損傷伴復發(fā)性微骨折，對于評估椎體骨折的愈合情況及繼發(fā)性病理改變有很大的幫助。