跖骨皮質(zhì)指數(shù)在跖骨應(yīng)力性骨折臨床診斷中的應(yīng)用價(jià)值分析

李梓瑞 余康君

咸寧市中心醫(yī)院湖北科技學(xué)院附屬第一醫(yī)院手足外科，咸寧 437100

應(yīng)力性骨折是骨骼長期受到低于自身強(qiáng)度極限的作用力，使骨組織內(nèi)微損傷逐漸累積，骨骼損傷超過了骨骼的自然重塑過程，導(dǎo)致薄弱點(diǎn)的壓力反應(yīng)［1］。應(yīng)力性骨折好發(fā)于身體的承重部位，其中跖骨應(yīng)力性骨折的發(fā)生率高達(dá)25%，常見于第二和第三跖骨［2］。臨床上，跖骨應(yīng)力性骨折發(fā)病隱匿，缺乏早期診斷的有效方法，誤診和漏診率高，一旦延誤治療時(shí)機(jī)，對患者的預(yù)后影響較大［3］。既往研究發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)厚度較薄和骨內(nèi)膜適應(yīng)性擴(kuò)張會(huì)導(dǎo)致骨骼具有脆性傾向，但其是否會(huì)增加應(yīng)力性骨折的風(fēng)險(xiǎn)尚未明晰［4］。同時(shí)，Spross等［5］研究提出，在肩部手術(shù)領(lǐng)域，三角肌粗隆指數(shù)（皮質(zhì)厚度/骨內(nèi)膜厚度）可用作評估局部骨質(zhì)量的工具。因此，我們提出新的放射學(xué)指標(biāo)跖骨皮質(zhì)指數(shù)（MCI），即皮質(zhì)直徑與骨內(nèi)膜直徑的比值，并探究其是否可以用于預(yù)測跖骨應(yīng)力性骨折的存在，協(xié)助臨床醫(yī)生在更早的時(shí)間點(diǎn)診斷出跖骨應(yīng)力性骨折，從而指導(dǎo)臨床醫(yī)生制定合理的治療方案。

資料與方法

1、研究對象

選取2019 年1 月至2021 年10 月期間于咸寧市中心醫(yī)院進(jìn)行治療的41 例跖骨應(yīng)力性骨折患者作為試驗(yàn)組，其中男26 例，女15 例，年齡（36.2±8.9）歲；選取同時(shí)期 41 例健康人作為對照組，男25 例，女16 例，年齡（34.9±9.7）歲。試驗(yàn)組和對照組性別和年齡差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用配對設(shè)計(jì)對兩組患者相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）過去6 個(gè)月參加高強(qiáng)度訓(xùn)練者；（2）影像學(xué)和臨床癥狀符合跖骨應(yīng)力性骨折的診斷標(biāo)準(zhǔn)［6］；（3）年齡≥18 歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）既往骨科手術(shù)史者；（2）過去3 個(gè)月口服糖皮質(zhì)激素或補(bǔ)鈣劑者；（3）伴隨神經(jīng)血管病變者；（4）合并心、肝、脾、腎等重要臟器病變者；（5）合并骨腫瘤或骨髓炎者；（6）暴力型骨折者。本研究開展前經(jīng)咸寧市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批通過，研究開展前已與所有患者或其家屬簽訂知情同意書。

2、研究方法

2.1、基礎(chǔ)資料收集 收集所有研究對象基礎(chǔ)臨床資料，包括年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）、骨密度（BMD）、足弓指數(shù)、足外展度數(shù)、遺傳、文化程度、訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練強(qiáng)度主觀感受、訓(xùn)練鞋舒適程度。

2.2、骨代謝指標(biāo)檢測 所有研究對象均于清晨抽取肘靜脈血，離心后采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測血漿I型氨基端延長肽（PINP，廣東固康生物科技有限公司）、Ⅰ型膠原交聯(lián)羧基末端肽（CTX-I，上海莼試生物技術(shù)有限公司）和25-羥維生素D［25-（OH）D，上海雅吉生物科技有限公司］水平。

2.3、放射線檢查指標(biāo) 所有研究對象均進(jìn)行X 放射學(xué)檢查，使用Xeroviewer 醫(yī)學(xué)成像軟件的數(shù)字標(biāo)尺測量參數(shù)（精確到1.0 mm）。MCI 為一種新型放射性參數(shù)，即外皮質(zhì)邊界和骨內(nèi)膜直徑之間的比率，為計(jì)算MCI，需將跖骨分為3等份，分別于近端到中間1/3（近端）、中間1/3（中間）、中間到遠(yuǎn)端1/3（遠(yuǎn)端）3個(gè)位置測量從皮質(zhì)外緣到骨內(nèi)膜直徑交界處的寬度，若測量水平存在愈合組織形成，則排除該測量。MCI=（A/B近端+A/B中間+A/B遠(yuǎn)端）/3，A定義為外皮質(zhì)邊界，B定義為骨內(nèi)膜直徑。

3、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料用率（%）表示，使用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行比較；計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，使用t檢驗(yàn)進(jìn)行比較；在本研究中，經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)，兩組人群BMI、BMD、足弓指數(shù)、足外展度數(shù)、PINP、CTX-I、25-（OH）D 和 MCI 均符合正態(tài)分布；采用Spearman 相關(guān)分析探討MCI 與跖骨應(yīng)力性骨折的相關(guān)性；應(yīng)用logistic 回歸分析跖骨應(yīng)力性骨折的危險(xiǎn)因素；通過受試者工作特征曲線（ROC）分析MCI 對跖骨應(yīng)力性骨折的診斷價(jià)值。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1、基礎(chǔ)資料比較

試驗(yàn)組和對照組BMI、足弓指數(shù)、足外展度數(shù)、遺傳傾向、每天訓(xùn)練時(shí)間、文化程度、訓(xùn)練強(qiáng)度主觀感受、訓(xùn)練鞋舒適程度比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）；試驗(yàn)組BMD小于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 跖骨應(yīng)力性骨折患者與健康對照人群基礎(chǔ)資料比較

2、骨代謝相關(guān)指標(biāo)比較

試驗(yàn)組CTX-Ⅰ水平高于對照組，PINP 和25（OH）D 水平均低于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見表2。

表2 跖骨應(yīng)力性骨折患者與健康對照人群骨代謝相關(guān)指標(biāo)比較(μg/L，)

表2 跖骨應(yīng)力性骨折患者與健康對照人群骨代謝相關(guān)指標(biāo)比較(μg/L，)

注：試驗(yàn)組為跖骨應(yīng)力性骨折患者，對照組為健康人群；CTX-Ⅰ為Ⅰ型膠原交聯(lián)羧基末端肽，PINP 為I 型氨基端延長肽，25(OH)D為25-羥維生素D

25（OH）D 44.17±10.09 49.19±11.75-2.075 0.041組別試驗(yàn)組對照組t值P值例數(shù)41 41 CTX-Ⅰ0.37±0.12 0.29±0.08 3.670＜0.001 PINP 49.62±11.64 55.20±11.73-2.164 0.033

3、跖骨皮質(zhì)指數(shù)比較

試驗(yàn)組每個(gè)跖骨的MCI 均小于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見表3。

表3 跖骨應(yīng)力性骨折患者與健康對照人群每個(gè)跖骨的跖骨皮質(zhì)指數(shù)比較(%，)

表3 跖骨應(yīng)力性骨折患者與健康對照人群每個(gè)跖骨的跖骨皮質(zhì)指數(shù)比較(%，)

注：試驗(yàn)組為跖骨應(yīng)力性骨折患者，對照組為健康人群；MCIⅠ為第一腳跖骨MCI，MCI Ⅱ?yàn)榈诙_跖骨MCI，MCI Ⅲ為第三腳跖骨MCI，MCI Ⅳ為第四腳跖骨MCI，MCI V為第五腳跖骨MCI

MCI Ⅴ1.47±0.20 1.59±0.31-2.083 0.040組別試驗(yàn)組對照組t值P值例數(shù)41 41 MCI Ⅰ1.23±0.16 1.31±0.19-2.062 0.042 MCI Ⅱ1.71±0.16 1.82±0.31-2.019 0.047 MCI Ⅲ1.68±0.35 1.84±0.37-2.012 0.048 MCI Ⅳ1.53±0.31 1.96±0.35-5.889＜0.001

4、跖骨皮質(zhì)指數(shù)與跖骨應(yīng)力性骨折的相關(guān)性分析

Spearman相關(guān)性分析結(jié)果顯示，第一腳跖骨MCI（MCI Ⅰ，r=0.236，P=0.033）、第二腳跖骨 MCI（MCI Ⅱ，r=0.270，P=0.049）、第三腳跖骨MCI（MCI Ⅲ，r=0.258，P=0.019）、第四腳跖骨MCI（MCI Ⅳ，r=0.807，P＜0.001）、第五腳跖骨MCI（MCI Ⅴ，r=0.222，P=0.045）與跖骨應(yīng)力性骨折均呈正相關(guān)。

5、跖骨應(yīng)力性骨折相關(guān)危險(xiǎn)因素的多因素logistic回歸分析

上述單因素分析可見，試驗(yàn)組和對照組BMD、PINP、CTX-Ⅰ、25（OH）D，以及每個(gè)跖骨的MCI 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，為進(jìn)一步明確跖骨應(yīng)力性骨折的相關(guān)危險(xiǎn)因素，我們對上述指標(biāo)進(jìn)行多因素logistic 回歸分析，結(jié)果顯示，CTX-I為跖骨應(yīng)力性骨折的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（OR=6 065.508，P=0.021），而MCI Ⅳ為跖骨應(yīng)力性骨折的保護(hù)性因素（OR=0.011，P=0.001），見表4。

6、CTX-I 和跖骨皮質(zhì)指數(shù)（MCI Ⅳ）診斷跖骨應(yīng)力性骨折的ROC分析

由表4可知，CTX-I和MCI Ⅳ對跖骨應(yīng)力性骨折具有臨床診斷價(jià)值，繪制ROC，結(jié)果顯示，CTX-I 和MCI Ⅳ診斷跖骨應(yīng)力性骨折的ROC、曲線下面積（AUC）分別為0.825（95%CI0.735～0.914）和0.869（95%CI0.793～0.945），CTX-I 和MCI Ⅳ的最佳截點(diǎn)值（cutoff 值）分別為0.34 μg/L和1.7%，CTX-I和MCI Ⅳ的診斷敏感度分別為66%和81%，CTX-I 和MCI Ⅳ的診斷特異度分別為83% 和85%。見圖1。

表4 影響跖骨應(yīng)力性骨折相關(guān)危險(xiǎn)因素的多因素logistic回歸分析

圖1 CTX-I和跖骨皮質(zhì)指數(shù)MCI Ⅳ診斷跖骨應(yīng)力性骨折的ROC

討 論

跖骨應(yīng)力性骨折是運(yùn)動(dòng)中較為嚴(yán)重的損傷之一，發(fā)生此類損傷后，若及時(shí)發(fā)現(xiàn)并去除骨骼的應(yīng)力負(fù)荷，骨形成和骨吸收逐漸恢復(fù)平衡狀態(tài)，骨損傷得以修復(fù)至完全愈合［7］。Robertson 和 Wood 等［8］研究提出，若跖骨應(yīng)力性骨折因漏診未得到及時(shí)的休息，骨折部位在相對穩(wěn)定的環(huán)境下逐漸愈合，但在外力作用下會(huì)再次出現(xiàn)骨折，反復(fù)損傷會(huì)導(dǎo)致骨折延遲愈合或不愈合。而臨床中，通常先行X 線檢查進(jìn)行篩查，但跖骨應(yīng)力性骨折的“灰色骨皮質(zhì)征”不典型，導(dǎo)致漏診［9］。Endo 等［10］對 44 名股骨疲勞性骨折影響因素研究發(fā)現(xiàn)，放射學(xué)指標(biāo)股骨皮質(zhì)厚度指數(shù)與股骨疲勞性骨折具有較強(qiáng)的相關(guān)性。因此，筆者提出MCI，探究MCI 對跖骨應(yīng)力性骨折的診斷價(jià)值，以期為臨床提供理論指導(dǎo)。

骨密度是反應(yīng)骨量多少的重要指標(biāo)，骨密度下降表示骨量減少，反應(yīng)骨細(xì)胞外基質(zhì)和骨礦物質(zhì)的含量降低，表現(xiàn)為骨小梁的變稀、變細(xì)，難以承受原來的負(fù)荷，在較小的外力作用下即可發(fā)生骨折。Zendeli 等［11］研究發(fā)現(xiàn) 26 例脛骨應(yīng)力性骨折患者的骨密度低于62 例健康對照組，但Loud等［12］對168 名青年女性應(yīng)力性骨折危險(xiǎn)因素研究發(fā)現(xiàn)，168 例應(yīng)力性骨折女性骨密度與336 例健康女性骨密度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究結(jié)果與Loud 等［12］研究結(jié)果趨于一致，分析原因可能由于參選的患者多數(shù)為健康青年，骨密度測定多數(shù)在正常范圍，變化區(qū)間相對較窄，無法影響骨骼脆性，另外骨密度還受到骨橫截面積大小影響，因此骨密度不能成為診斷跖骨應(yīng)力性骨折的指標(biāo)。

人體的骨吸收、骨形成和骨平衡這3 種狀態(tài)相互交織，處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，共同構(gòu)成骨的重建過程。Mauntel等［13］通過對45 例軍人組成的病例研究顯示，血清PINP 與CTX-I 的含量與應(yīng)力性骨折具有相關(guān)性，然而，本研究與其并不完全一致。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)PINP 不是影響跖骨應(yīng)力性骨折的危險(xiǎn)因素，但CTX-I 為跖骨應(yīng)力性骨折的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（OR=6 065.508，P=0.021），且 ROC 分析顯示CTX-I 對跖骨應(yīng)力性骨折具有臨床輔助診斷價(jià)值。分析原因?yàn)閼?yīng)力性骨折是由于骨吸收和骨形成的平衡被打破，骨吸收速度加快，大于骨形成的速度，導(dǎo)致骨強(qiáng)度降低，損傷不斷積累最終導(dǎo)致骨折，因此，骨吸收是跖骨應(yīng)力性骨折的危險(xiǎn)因素。另外，本研究中骨代謝標(biāo)志物水平僅反應(yīng)了一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的含量，而跖骨應(yīng)力性骨折是一個(gè)發(fā)展變化的動(dòng)態(tài)過程，一次檢測不能反應(yīng)全部變化特征，可能會(huì)影響研究結(jié)果。此外，國外一項(xiàng)為期32 周的皇家海軍陸戰(zhàn)隊(duì)訓(xùn)練計(jì)劃中對51 名男性進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，患有應(yīng)力性骨折的新兵的25（OH）D濃度較低，但另一項(xiàng)研究沒有發(fā)現(xiàn)這種相關(guān)性，同時(shí)本研究也發(fā)現(xiàn)25（OH）D 不是跖骨應(yīng)力性骨折的危險(xiǎn)因素［14-15］。另外，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)血清 25（OH）D 水平低于30 μg/L 時(shí)增加了第五跖骨應(yīng)力性骨折的風(fēng)險(xiǎn)，盡管關(guān)于25（OH）D 的適當(dāng)水平仍存在爭議，但研究表明最低水平為32 μg/L［16-17］。因此，跖骨應(yīng)力性骨折風(fēng)險(xiǎn)可能與25（OH）D水平低于特定閾值有關(guān)，而本研究發(fā)現(xiàn)25（OH）D 不是跖骨應(yīng)力性骨折的影響因素，可能由于納入患者血清25（OH）D水平均高于既往研究中25（OH）特定閾值，導(dǎo)致研究結(jié)果偏倚［16-17］。

應(yīng)力性骨折的發(fā)生與潛在的代謝性骨病、較薄的皮質(zhì)和局部骨密度降低等因素有關(guān)，而重復(fù)的負(fù)荷導(dǎo)致骨骼完整性的喪失，誘發(fā)應(yīng)力性骨折。該理論已在肩部外科領(lǐng)域確立，三角肌結(jié)節(jié)指數(shù)被用作評估局部骨質(zhì)量的工具［5］。在本研究中，logistic 回歸分析結(jié)果顯示，MCI Ⅳ為跖骨應(yīng)力性骨折的保護(hù)性因素（OR=0.011，P=0.001），通過應(yīng)用ROC評估MCI 對跖骨應(yīng)力性骨折的診斷價(jià)值，結(jié)果顯示MCI IV對應(yīng)力性骨折具有臨床輔助診斷價(jià)值。Opsomer等［18］表明，接受拇外翻手術(shù)的患者內(nèi)側(cè)皮質(zhì)骨顯著減少，MCI II 的髓腔顯著增加。然而，他們沒有觀察到MCI IV 的顯著變化。因此，與MCI I、MCI II、MCI III 和MCI V 相比，MCI IV 似乎不太容易發(fā)生應(yīng)力分布和重新分布，故MCI IV 是跖骨應(yīng)力性骨折的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，Lenz 等［19］的研究也得出了與本研究一致的結(jié)果。

然而，本研究還存在一些不足之處，首先樣本量較少且來源較單一，會(huì)在一定程度上影響研究結(jié)果；另外，由于時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的限制，本研究未對患者各個(gè)跖骨應(yīng)力分布進(jìn)行分析，因此后期我們將進(jìn)行大樣本、多中心的深入研究。綜上所述，CTX-I 和MCI IV 為應(yīng)力性骨折的影響因素，CTX-I和MCI IV可作為診斷跖骨應(yīng)力性骨折的重要指標(biāo)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突