成都华西华科研究所分析局部性骨质疏松临床与QCT骨密度软件体模检测

一、炎症疾病与局部性骨质疏松（Disease as­sociated localized osteoporosis inflammation)

各种类沏的关节感染和关节炎，其邻近的骨组织都 可能发生骨质疏松，并且，邻近骨组织的骨质疏松是这类 关节疾病最早出现的X-ray表现。另外一个较早出现 的X-ray表现是关节破坏。化脓性关节炎的病理过程 除了有较快的关节面渐行性破坏之外，还有邻近骨组织 的病理改变。这些破坏包括关节面的侵蚀，关节软骨消 失和骨末端破坏，并有可能引起化脓性骨髄炎◊骨关节 结核病人早期会出现的邻近骨组织的骨质疏松，随后几 个月后将出现的更严单:的关节破坏。如果关节炎的病情 进一步发展的话，还可能出现关节融合，临床上关节结核 病人所出现的关节破坏要比一般的关节炎病人所出现的 关节破坏严重得多。

关节炎引起骨庾疏松的机理比较复杂，主要与一些 炎症介质和炎性因子有关。某些细菌，如葡萄球菌，可能 释放引起骨质疏松的特殊介质。炎性反应时释放的 PGE2、IE - 1、TNF、CK，可能激活破#细胞而引起局部 的骨质破坏。同时，炎性反应时粒细胞_巨噬细胞释放 的CSF,1L-6还可能使破骨细胞的产生增多，而使局部 的骨组织破坏效应增强。另外，关节炎的病人都会出现 疼痛的临床表现，疼痛使关节活动功能障碍，从而引起局 部废用性骨质疏松。

二、脅折和局部性骨质疏松（Fracture and lo­calized osteoporosis}

(一）   骨折以后的骨代谢特点

骨折后会同时发生两种相互矛盾的病理过程。一方 面，由于骨折部位软组织遭到破坏，肌肉正常功能显著下 降，骨折部位骨块的应力剌激大幅度减少，按照骨重建理 论，骨折部位应该出现广泛的骨馕丢失和骨质疏松。但 另一方面，由于骨折部位料伽迅速的形成，成骨效应产生 了大童的新骨。所以最终骨质疏松并不会发生。

骨折引起的应力刺激的减少，会相应的引起局部# 质疏松和骨最的减少，但是，由于骨折修复过程所诱导产 生的各种成骨蛋白，会在骨折部位产生强烈的成骨效应， 所以骨折修复所引起的骨痂形成与背折应力减少引起的 骨M丢失很可能是两个相互独立的过程。这是因为在临 床上，我们观察到，发生了严重骨折癉痪的病人发生骨折 时，治疗过程中的成背效应并没有受到彩响。

移位的骨折端通常会产生大里的网状的原始骨伽， 当原始骨痂将骨折断端连接起来的时候，骨伽就停止生 长。在一舣情况下，大多数原始骨伽都是多余的。3骨 折断端被骨痂连接起来以后，折端的应力剌激幵始恢复， 骨折应力通过骨折点从近端向远端传递，这样一来，折端 周边的骨痂的应力剌激相对减少而发生骨质疏松并逐渐 被吸收。折瑙间的骨伽在应力的剌激下骨密度逐渐增 加，并在几年以后恢复到骨折前的水平。

(二）   骨折内固定与局部骨质疏松的关系

骨外科常用的内固定物有钢板、蠔丝钉和《内针，它 们在手术时被梢入骨折部位，起固定骨折断瑙的作用。 内固定物被植入人体以后，就变成了骨折端的一部分，并 将骨折断端牢固的固定在一起。内固定物能够重建骨的 解剖结构，维持骨的稳定，并允许正常的应力通过骨折 端。内固定物能够使骨折断端尽可能的路在〜起，从而 有利于骨折的修复。但是内固定物往往分担T通过骨折 断端的应力，形成“应力遮挡”，这样就形成了局部的骨萎 缩和骨质疏松。

长骨干骨折大多采用髄内针固定的原因除了《内针 能够起到良好的固定作用以外，还因为髓内针所形成的 “应力遮挡”要比钢板固定形成的“应力遮挡”小得多。所 以应用髄内针闹定引起局部骨质疏松的可能性要比钢板 固定小得多。

内固定物的大小和强度与它对骨折断端的“应力遮

挡”效应成正相关。内固定物的体积和强度越大，它所产 生的应力“遮挡效应”就越强。相应的，应力“遮挡效应” 越强，发生局部骨质疏松的可能性就越大。

甚至在骨折断端愈合以后，受到应力遮挡的部位都 不能够恢复正常的力学效应。在内固定物被取出以后， 邻近的#组织就会因为骨质疏松，而更易于骨折。螵钉 孔处的“应力遮挡”较其他部位更严重，使得这些部位在 螺钉被取出以后，较其他部位更容易发生骨。内固定物 的硬度越大，所形成的应力遮挡效应也就越大，相应的就 会引起更大程度的局部性骨质疏松。但是如果使用硬度 较小的内固定物，又会使内固定物在折端愈合之前折断 的可能性加大。内固定的方法很多，像单钢板、双钢板、 髄内针，都是常见的内固定物，在长骨骨折的时候，临床 医生可以根据实际悄况进行选择。由于骨折固定的稳定 性越高，发生局部骨质疏松的程度就越大，所以临床上， 选择什么样的内固定方法，在很大程度上取决于医生的 判断。

三、全髋置换与局部性骨质疏松（Total hip replacement and localized osteoporosis)

(一）全髋f.换术后骨代谢的改变

全髋置换术后引起的骨质疏松，M临床上机械诱导 性骨质疏松和废用性骨质疏松的典型例子。根据生物力 学定律我们知道，骨骼系统所处的应力环境是维持骨吸 收和骨形成平衡的重要因索。某一骨块所处的应力环境 与这一骨块的形状、以及它内部的器官和外部的负荷有 关。正常悄况下，应力负荷从股骨头传到股骨颈，再传到 股骨的近端皮质区。全髋置换术后，这一正常的应力传 导途径遭到破坏，应力负荷要通过内植物（人工股骨头） 传到股骨的近端皮质区，使得作用于股骨的应力负荷大 大减少。

实验室采用设计好的应力测》仪定置测全髋S换 术后股骨近端所承受的负荷，结果敁示，不论是骨水泥型 股骨头还是非#水泥型股骨头，都会使股骨近端所承受 的应力负荷大大减少^[61。梢入针水泥劫股骨头后，股脊 近端所承受的平均应力负荷大约是术前的15%。而对 于非骨水泥型股骨头植人后的应力改变，类似的结果也 有报道。应力测量仪的测定结果还显示：从股骨近端到 股骨干，存在若一个明显的应力梯度，越靠近内椬物，应 力负荷越小，越远离内植物，应力负荷越大。所冇的这些 结果都印证了有限元索模型（FEM)的正确性^[7*~。

应力的减少激活了骨骼适应性重建反应，从而使骨 吸收增强。这在临床上极为常见。这种现象在很大程度 上是由于“应力遮挡”（准确的说应该是“应力分流引起 的。根据适应性重建理论，髋关节置换术后，适应性吸收 策建反应应该被持续激活，苴到形成新的应力平衡，这种 重建反应才停止。然而，尸检结果并不支持这一理论。 在对一个生前行过全髋置换术的死者（术后17年）进行 髋关节应力检測时发现，死者股骨的应力负荷较术前降 低了 90%。按照适应性重建理论，测设部位的应力大小

应该升至术前的40%。但实际1：,这种结果只在术后 1〜2年内出现，术后17年中并没有一立维持这种新的平 衡。另外一项实验研究对全髋*换术后7.5年死者进行 了类似的柃测，结果并没有找到支持适应性重建理论的 证据。这些现象很难用简单的理论加以解释。有趣的 是,尽管测t部位的应力大小并没有按照适应性重建理 论在机械应力的诱导下显著升高，佝测贵部位的骨组织 也并没有完全消失。

(二）   全髖置换假体的设计

与假体设计相关的参数如假体材料、坚硬度、假体柄 上孔的覆盏程度，都被认为是影响髋关节置换术后骨质 疏松程度的t要因素。全髋S换常用铬钴合金和钛合金 做假体材料。一般情况下，钛合金的弹性模里是铬钻合 金的一半。按有限元索分析理论，钛合金可以提高应力 分担的程度。动物实验的结果也支持这一观点，提示钛 合金比铬钴合金更有利于#M的维持。一项动物实验对 狗行双侧髋关节置换术，一侧棺入铬钴合金的假体，而另 一侧则植人坚硬度为铬钴合金1/3〜1/5的钛合金假体， 结果显示，钛合金假体对骨S维持的程度高出铬钴合金 对骨翬维持程度的30%。

假体喏硬度对髋关节S换术后骨质疏松程度的影响 与假体的体积成正相关。Engh和Bobyn回顾性的研究 了 411例髋关节S换术（非骨水泥塑）后两年的患者，对 假体大小与假体多孔敷层对术后骨质疏松程度的彩响进 行了定性的评估。此项研究对股骨上的丨6个位点进行 X光线照相，并将出现骨质疏松的位点超过5个的病例 记做出现显著性骨质疏松病例。结果，总体病例中有 18%出现了显著性骨质疏松，假体直径超过丨3.5mm的 病例出现M著性骨质疏松的概率是假体直径未超过 13.5mm病例的5倍。非限制多孔敷层假体病例出现ffl 著性骨质疏松的概率是限制性多孔敷层的2〜4倍。关 于多孔敷层程度对术后骨质疏松的影响，丁urner以狗为 研究对象进行了动物实验，发现在多孔敷层的周围皮质 骨出现了大里的骨丢失。这些研究都表明，限制多孔敷 层能够减轻适应性骨重建的程度。

(三）  髋关节置换术后骨重建过程的评估

在对全髋S换术后的骨策建进行评估的过程中，必 须充分的考虑年龄因素对骨重建的影响^ 45岁以后，人 的股骨会逐年增大，这种变化在妇女尤为明M。并且股 骨干的变化要比干骺端明显。Smith和Walkei■在他们的 报道中指出，45~90岁的妇女股骨千直径的平均增长数 是4.⁴mm。Trotter和Peterson对考古标本股骨干直径 进行直接测戤，并将测里结果与通过X平片间接测ft的 结果进行比较，发现股骨十的直径变化悄况和Smith与 Walker所报道的相似。但是间接测歎的结果略大于直接 测量的结果。并且发现随者年龄的增大，骨皮质逐渐变 薄，骨M逐渐减少。

用来评估髋关节置换术后股骨重建的方法有很多， 包括双能X线吸收法和尸检直接测里法^["‘^15]。在

用双能X线吸收法对髋关节进行了大量的测量以后，许 多学者认为，髋关节术后的背重建过程很可能受到了内 植物松动的彩响。Hoffman等在临床上观察了 30例内 植物松动的病人，并设30例内杭物未松动的病人做对 照。结果发现：内植物松动组的股骨干直径增大率为内 植物未松动组的4倍。提示内植物松动很可能是影响全 髋置换术后骨重建的重要因索。 Morsher 和丨 ttenson 发 现全髋置换术后两年内，股骨干的直径以一定的加速度 加速增大，这可能是引起内椬物松动的原因。Comaddl 对26例粘合性全髄S换术10.4年后的X平片进行研 究，结果发现，不论是男性病人还是女性病人，皮质骨都 M著变薄，股骨千均显著增大，这可能会引起内植物和股 背髄腔分离。Poss对粘合件全髋S换术U.5年后的X 平片进行了抽样研究，计算出股骨干的平均增长率是

1.  33mm/a，骨皮质的厚度的负增长率适0. 15mm/a与同 龄正常人组的增长率相似，两者没有显.著性差别。尸检 结果也没有能够支持伴随正常的骨重建过程的机械诱导 的骨质疏松和股骨于扩大能够引起内植物松动的假设。

虽然X平片为我们提供了大贵的信息，但是应用X -ray对近端股骨的结构变化进行评估，其方法本身仍然 存在者很多缺点。首先，X-ray对骨皮质密度的微小变 化不够敏感。其次，股骨微小的转动可以引起对股骨干 直径测量和皮质骨厚度测M的大的误差。最后，一旦松 动发生，同时发生的骨吸收可以导致研究者对骨重建的 变化估计过高。所以通常采用的方法是双能X线吸收法 (DXA)和回败性研究时应用的直接尸检法。

1.双能 X 线吸收法（Dual Energy x** ray Absorpti­ometry) 双能X线吸收法（DXA)也是测贵内椬物周围 骨密度的一种常用方法。但是，因为这种测量方法在实 际测《中不能有效的区别骨水泥和骨，所以这种方法常 被用来测童未采用种水泥的全髋*换的假体周围骨密 度。Engh等采用DXA测里镀铬假体（这些假体都是采 用非骨水泥股骨头组件棺人体内的）周围的骨密度，并将 观察个体的健侧股骨周闱的骨密度做对照，在作统计分 析后发现，病脷骨密度的最大降鲕为健侧降幅的45%。 Hughes等采用DXA对钛合金假体和钴铬合金假体周闱 的骨密度分别进行了测里，这两种假体均采用非骨水泥 法椬人，日.其弹性模M分别是120000mPa和250000mPa。 Hughes等的这项研究对单侧髋关节置换的病人进行了 3 — 4年的随访，并对干骺端四个区域的骨密度进行了测 蜇，但是由于术舫没有收集健侧髋关节的骨密度数据，所 以这项研究所收集的数据还不能用来评价健侧髋关节密 度的改变。在所收集的数据中，只是发现（ca丨car)区的骨 密度在这两种不同的内棺物周围有明显的不同。所以 Hughes等认为内椬物的弹性模擞对内棺物周围的骨密 度没有明M的影响。但是，实验结果仍在意料之中。这 是因为首先这项研究只对千骺端的骨密度进行了测贵， 而没有测最内棺物体积较小骨干的部位。干骺端内植物 的体积很大，且内棺物的坚硬度比周围骨的密度要大得 多。并且，尸检研究的结果显示，不论是骨水泥型全髋置换还是非#水泥型全髋置换术后，靠近股骨大转子侧面 的骨皮质都没有出现骨量大M丢失的现象。

2.  尸检法（Autopsy Specimens)直接检测厂体标 本在M化骨吸收重建的程度和区分特异性的骨重建类细 的研究中都具有十分重要的意义。通过横断的切开标 本，就可以检测不同水平（干骺端和骨干水平）和不同方 向上的骨里建程度了。这种分析方法已经显示，骨水泥 型股骨头植人法和非骨水泥型股骨头植人的骨甫建存在 本质的不间。骨水泥贺椬入股骨头，其骨重建和新皮质 骨的生长围绕着粘合覆盏膜进行，并且在内层的新皮质 骨和外层的皮质骨之间，通常形成一个新的骨髄腔。但 在对采用非骨水泥型股骨头棺入的尸体标本进行的检测 中，并没有发现这种新的髓腔。相反，内椬物以“点焊接” 的方式与骨皮质连接在一起。为了确定影响骨重建的儿 个因素之间的相互关系，Maloney对单侧髋关节病人进行 了综合变摄分析。发现健侧股骨的骨矿密度与椬人股骨 头骨矿密度下降的百分比强烈相关。骨矿的丢失与年 龄、性别、内棺物的植人时间、固定类型和植人物的大小 没有关系。随若样本容*的扩大，植人物的强度和其他 参数与适应性骨m建之间的关系就会变得越来越明显。

直接的尸体标本检测已经取得了阶段性的成果。主 要表现在以下几个方面，第一，必须在综合水平评估，在 综合水平评估卄水泥瑣和非骨水泥型股骨头棺入后发 现，骨M丢失最多的地方并没有出现在干骺端，而是出现 在干骺绱-骨干连接的下方（在综合考虑前、后、中间、侧 面四个方向的因索时）。如果只考虑一个方向上的骨缳 丢失，近端中间的皮质骨骨里丢失最为显著。因为近端 皮质区的骨最丢失在前后两个方向都出现f小网状的改 变，这样一来，这两个区域在整体上就不是骨M丢失最多 的区域了。第二，不同方向的骨M丢失分析显示后方的 骨里丢失较为显著。以前的研究显示，后皮质区，特别是 股骨脊处的后皮质区，其代谢活动很显著。其高代谢率 很可能娃这个区域很容姑在机械应力减小的情况下出现 骨量丢失的主要原因。

四、交感反射性营养不良（RSD)与局部骨质 班松（Reflex sympathetic dystrophy and 丨ocalized osteoporosis)

交感反射性营养不良是机体对外伤的一种局限性反 应，以肢体持续，剧烈的疼痛、局部软组织肿胀、血管舒缩 功能障碍、运动功能障碍，和骨质疏松为主要临床特征。 斑片状竹质疏松是交感反射性背养不良的早期X-ray 表现。3个月后，骨质疏松开始弥馼，6〜9个月左右，皮 质骨变薄，骨质疏松变得更加严重^[16]。

出现这些临床表现的主耍原因是外伤先引起了局部 的血管痉挛，后导致血管持续舒张，骨吸收加快。在 对17位（这些病人后来全部确诊位RSD)出现（RSD)早 期症状的病人进行MR丨检测后发现，10位病人检测结果

正常，7位病人的结果乏特异性。

尽苷交感神经系统封闭不是对所有的RSD病人都 有效，但是目前，它仍然是治疗RSD最为®要，也最为有 效的方法。主要是因为封闭治疗可以有效缓解病人的疼 痛，解除肢体运动功能障碍和血管舒缩功能障碍，并有效 的抑制局部的骨质疏松。

早在美国南北战争时期，就有人描述过RSD这种 病，当时对它的命名是“灼痛”。在X-ray检测出现以 后，Sudeck对该病进一步的阐述，并将局部出现骨质疏松 作为该病的一项诊断指标。20世纪中叶，有人提出根据 外伤程度的不同，将“灼痛”分为“一级灼痛”和“次级灼 痛”。“肩-手征”专指定位在肩和/或手局部的次级 灼痛。

骨质疏松的程度和临床上出现的症状直接相关。症 状严重时，骨质疏松的程度也较重，症状消失时，骨质疏 松也相继消失。提示骨质疏松是RSD的结果而不是

原因。

五、髋关节一过性骨质疏松（TOH) (Tran­sient osteoporosis of the hip)

髋关节一过性骨质疏松（TOH)在临床上较为少见， 但仍有专门的病例报道。此病多见于妊娠3个月的妇女 和中年男件，并且在几个月后可以完全恢复。其临床症 状包括髋关节疼痛、活动受限、和跛行。X平片显示好量 减少，二磷酸盐骨扫描结果阳性。预后好，无后遗症，无 任何并发症。

TOH与股骨头坏死早期的临床表现的区别主要是 发生骨质疏松的部位不同。TOH时股骨头，股骨颈均会 出现骨质疏松，而股骨头坏死的病人出现骨质疏松的部 位仅局限在股骨头。对TOH病人进行的一项临床研究 M示，10例病人中有8例出现了与股骨头坏死相似的骨 坏死，但没有发现骨质疏松^:181。另一项临床研究没有报 道骨坏死，但发现了脂肪坏死，并且通过组织活检还发现 骨吸收作用和骨形成作用均增强。两项研究的结果均显 示骨髄水肿在6〜8个月后会完全消失。

X乎片在疼痛出现8周后显示骨：S减少。几个月 后，所有的症状将全部消失。目前，临床上还没有关节间 隙变窄，或继发关节炎的T0H病例报道。

与TOH相关的自限性临床疾病还有其他关节的一 过性#质疏松和转移性大关节一过性骨质疏松，但很少 见。和TOH—样，这些病都会完全自愈。所有的这些一 过性骨质疏松都厲于原发性疾病。病原菌培养和实验室 检査均为阴性结果。在某些情况下，一过性付质疏松和 反射性交感神经营养不良同时出现，但这种几率很小，而 且,这两种病的发病过程、治疗方法，和预后完全不同。 所以这两种病存在因果关系的可能性很小。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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