骨折愈合及早期診斷的研究進(jìn)展

         盡管90%～95%的骨折都能夠愈合，但骨不連仍是目前骨折治療須面臨的重要難題之一。美國(guó)每年骨折患者約有500萬(wàn)人，骨不連的發(fā)病率約為5%～10%[1]。由于骨不連產(chǎn)生的疼痛、肢體功能和心理障礙等，給患者帶來(lái)了極大的痛苦，同時(shí)，也增加了患者及社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。臨床上許多骨不連或者延遲愈合的問(wèn)題往往出現(xiàn)在骨愈合的早期，等到發(fā)現(xiàn)已為時(shí)已晚。X線片目測(cè)骨鹽含量變化達(dá)成25%才能分辨，因而無(wú)法觀察極有臨床意義的早期變化。現(xiàn)將骨折愈合及其早期診斷的研究進(jìn)展報(bào)道如下。　　

         1 骨折愈合理論和骨不連的定義　　

         1.1 McKibbin[2]在1978年提出了骨折愈合領(lǐng)域一個(gè)里程碑性的概念。他發(fā)現(xiàn)人體截肢的骨殘端幾乎不生長(zhǎng)骨痂，于是用老鼠做實(shí)驗(yàn)。老鼠截肢后的骨殘端也發(fā)生修復(fù)性骨痂反應(yīng)，但由于缺乏遠(yuǎn)端的應(yīng)力刺激，2周后這種骨痂反應(yīng)即停止生長(zhǎng)而發(fā)生退化。他把這種短時(shí)的一次性的骨痂反應(yīng)稱為初始骨痂反應(yīng)(primary callus response，PCR)。在此基礎(chǔ)上作者提出了骨折愈合一元論學(xué)說(shuō)，主要包括2方面內(nèi)容：(1)骨折愈合過(guò)程一元論，即初始骨痂反應(yīng)是骨折愈合的基本事件，骨折愈合過(guò)程是初始骨痂反應(yīng)(PCR)不斷重復(fù)和積累的過(guò)程[3]，PCR具有飽和性、平衡點(diǎn)及不應(yīng)期三個(gè)特點(diǎn)，在合適的應(yīng)力條件下，PCR具有放大的成骨效應(yīng)，其產(chǎn)生的過(guò)修復(fù)剩余是骨折愈合的源泉;(2)病理生理一元論，骨折愈合過(guò)程實(shí)際上是借用了骨骼生長(zhǎng)發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機(jī)制，即Frost[4]提出的基本多細(xì)胞單位(BMU)理論。也就是說(shuō)骨折愈合的細(xì)胞學(xué)機(jī)制每時(shí)每刻都在人體中發(fā)揮著作用。骨改建同樣具有放大的成骨效應(yīng)，是骨骼適應(yīng)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行成骨的物質(zhì)基礎(chǔ)。　　

         1.2 多細(xì)胞基本單位(BMU)[5]是包含多種不同類型細(xì)胞的臨時(shí)性解剖結(jié)構(gòu)，在成人骨骼的重塑型中發(fā)揮重要作用。在每個(gè)(BMU)中，破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞之間在數(shù)月內(nèi)保持一種時(shí)間和空間的穩(wěn)定關(guān)系。BMU的作用，是在破骨細(xì)胞吸收舊骨之后在同一位置由成骨細(xì)胞形成的新生骨取而代之。在無(wú)損傷的成人骨骼中，不管是正常的還是骨質(zhì)疏松的，孤立而不接觸的細(xì)胞是不存在的。在BMU結(jié)構(gòu)中，成骨細(xì)胞僅出現(xiàn)在破骨細(xì)胞吸收舊骨空出的位置上，目前一般稱之為“偶聯(lián)”，“偶聯(lián)”在這里是指用細(xì)胞學(xué)為基礎(chǔ)的局部現(xiàn)象對(duì)整體的觀察。成骨的重塑型通常發(fā)生在骨表面，在BMU穿過(guò)骨表面的時(shí)候，在開(kāi)始到結(jié)束的錐形或半錐形的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)發(fā)生骨吸收與骨生成的轉(zhuǎn)變。在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中，破骨細(xì)胞的凋亡終止骨吸收，骨吸收腔的表面變得光滑，并且被一層水泥樣物質(zhì)所覆蓋，同時(shí)出現(xiàn)性質(zhì)不明的單核細(xì)胞。這些變化共同構(gòu)成所謂的“反轉(zhuǎn)期”，成骨細(xì)胞后大量聚集在水泥樣表面填充空腔。達(dá)到偶聯(lián)的條件為局部新生成骨細(xì)胞數(shù)量增加，成骨細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)(不超過(guò)幾天)準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)。偶聯(lián)發(fā)生的機(jī)制可能包括生長(zhǎng)因子的偶聯(lián)作用、生物力學(xué)機(jī)制、局部細(xì)胞因子的并聯(lián)途徑、血管介導(dǎo)的偶聯(lián)機(jī)制以及偶聯(lián)的統(tǒng)一途徑?！　?/p>

         1.3 (人體)骨不連是骨折愈合的停止或者相對(duì)靜止，即骨折間隙的修復(fù)強(qiáng)度小于再損傷強(qiáng)度。不穩(wěn)定或骨缺損以及應(yīng)力遮擋是導(dǎo)致骨不連的重要原因。在診斷上應(yīng)滿足至少4個(gè)條件：(1)從術(shù)后12周開(kāi)始，經(jīng)過(guò)至少6個(gè)月連續(xù)觀察，骨折愈合無(wú)進(jìn)展。有明顯骨缺損或者內(nèi)固定松動(dòng)移位跡象者不受此時(shí)間限制;(2)有臨床癥狀，骨折部位有疼痛或功能受限或者異?；顒?dòng)。應(yīng)慎重使用無(wú)癥狀骨不連的診斷，持久的無(wú)癥狀就可以判斷為骨折臨床愈合;(3)X線片表現(xiàn)為骨折間隙持續(xù)存在，斷端萎縮、硬化或缺損以及髓腔封閉等;(4)經(jīng)過(guò)正規(guī)的術(shù)后康復(fù)指導(dǎo)，即采取輔助外固定，比如夾板或支具固定，以及限制功能活動(dòng)等，比如扶拐，仍然無(wú)效者。根據(jù)這樣一個(gè)定義，只要患者沒(méi)有癥狀，或者拍片證實(shí)骨折愈合有進(jìn)展，不管多長(zhǎng)時(shí)間，即使超過(guò)1年，也只能診斷為骨折延遲愈合。　　

         1.4 骨不連的原因有三：(1)不能重復(fù)有效的初始骨痂反應(yīng)，骨缺損、過(guò)牽、應(yīng)力遮擋等;(2)識(shí)別障礙，如軟組織介入，纖維組織形成，滑液形成等;(3)不應(yīng)期再損傷，如固定不牢靠，過(guò)量異?；顒?dòng)?！?/p>

         1.5 OPGRANKLRANK系統(tǒng)[6] 　　

         該系統(tǒng)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的在破骨細(xì)胞分化過(guò)程中的一個(gè)重要的信號(hào)傳導(dǎo)通路，對(duì)該系統(tǒng)的研究是由OPG(osteoprotegerin，護(hù)骨素)的發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)的。OPG于1997年分別被美國(guó)和日本兩家實(shí)驗(yàn)室同時(shí)發(fā)現(xiàn)，人OPG基因位于染色體8q23-24，其mRNA可在包括肺、心、腎和骨骼等在內(nèi)的多種組織細(xì)胞中表達(dá)。OPG屬于TNF(腫瘤壞死因子)受體超家族，以可溶性蛋白形式分泌，是RANKL的誘騙(decoy)受體，它通過(guò)阻斷RANKL與RANK結(jié)合而抑制破骨細(xì)胞前體的分化、存活與融合，抑制成熟破骨細(xì)胞活化及骨吸收活性，導(dǎo)致破骨細(xì)胞凋亡。OPG配基為RANKL(細(xì)胞核因子КB受體活化因子配基)，其mRNA主要在淋巴組織及骨組織(骨骼、骨髓)中表達(dá)。RANKL在骨骼中的生物學(xué)效應(yīng)是促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，增強(qiáng)成熟破骨細(xì)胞的活力，阻止破骨細(xì)胞凋亡。ARANKL刺激破骨細(xì)胞分泌、成熟的靶受體為RANK，屬于TNF受體超家族，是Ⅰ型跨膜蛋白，表達(dá)于巨噬P單核細(xì)胞系，在來(lái)自骨髓的破骨細(xì)胞前體細(xì)胞表面高度表達(dá)。RANK是參與破骨細(xì)胞分化、成熟及發(fā)揮功能的重要因子，它是RANKL與破骨細(xì)胞表面的RANK結(jié)合后，通過(guò)激活核因子(NF)B和cFos，JNK，csrc以及絲氨酸-蘇氨酸激酶Akt/PKB途徑引起破骨細(xì)胞內(nèi)一系列酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使破骨細(xì)胞前體分化、存活、融合為成熟破骨細(xì)胞，活化并抑制其凋亡?！　?/p>

         2 骨折的早期診斷進(jìn)展　　

         2.1 石維強(qiáng)等[7]認(rèn)為骨折愈合各階段不同時(shí)間細(xì)胞成分和骨基質(zhì)特征不同。不同密度的組織結(jié)構(gòu)衰減系數(shù)不同，其超聲回聲即有所不同。直方圖根據(jù)采樣區(qū)聲像圖灰階度自動(dòng)顯示量化參數(shù)，為超聲檢測(cè)骨折愈合奠定生物學(xué)及物理學(xué)基礎(chǔ)。研究方法：連續(xù)監(jiān)測(cè)36例骨折愈合過(guò)程，著重分析15例以外固定架治療的脛腓骨新鮮骨折愈合過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果：術(shù)后5～6周骨折間隙超聲灰階值達(dá)健側(cè)的50%～60%時(shí)，提示骨折愈合具有一定牢固性不易移位，可考慮拆除外固定架;超過(guò)75%便基本達(dá)到臨床愈合?！　?/p>

         2.2 英國(guó)Nokes等[8]率先運(yùn)用振動(dòng)響應(yīng)分析(直接法)研究了脛骨骨折處兩側(cè)頻晌的差異，發(fā)現(xiàn)骨折初期靠近激振點(diǎn)一端固有頻率增大，而遠(yuǎn)端則降低。隨著骨折處的愈合，兩者的偏差逐漸消失，認(rèn)為在骨的同一側(cè)面上，不管測(cè)點(diǎn)在何位置，測(cè)試結(jié)果均不變。　　

         Doemland等運(yùn)用振動(dòng)響應(yīng)分析(間接法)研究了在體正常脛骨及骨折脛骨的頻率響應(yīng)。他們認(rèn)為，根據(jù)骨折肢與對(duì)照肢所得的固有頻率偏差，可以估計(jì)骨折愈合程度。美國(guó)學(xué)者M(jìn)ichael研究了模擬材料缺陷大小對(duì)不同振動(dòng)模式的影響程度。他發(fā)現(xiàn)用多模態(tài)分析比以往用單一模態(tài)分析能更好地估計(jì)骨折愈合?！　?/p>

         2.3 1973年Thompson等率先將機(jī)械阻抗分析方法用來(lái)估計(jì)骨的力學(xué)特征，測(cè)出輸入力信號(hào)及輸出加速度信號(hào)的頻譜，可得到速度導(dǎo)納，即機(jī)械傳遞函數(shù)。美國(guó)學(xué)者R.J.Colfier等建立了一套測(cè)定骨的機(jī)械傳遞函數(shù)的系統(tǒng)，研究了測(cè)試時(shí)刻，激振點(diǎn)位置對(duì)重復(fù)性影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：骨折的一個(gè)重要特征就是接收信號(hào)中高頻成份小。新加坡學(xué)者Lim等甩阻抗頭測(cè)試了骨折脛骨。他們發(fā)現(xiàn)骨折愈合過(guò)程中，測(cè)得的一階固有頻率值逐漸增加。12周后由剛骨折時(shí)正常肢固有頻率的一半增為80%?！　?/p>

         2.4 其他方法　　
         20世紀(jì)80年代末，Kaufman等[9]用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)骨折處的硬度對(duì)骨折愈合的不同階段進(jìn)行了分類。有人還提出通過(guò)測(cè)定骨中聲速及相位分布來(lái)估計(jì)骨折愈合程度?！　?/p>

         2.5 李峰等[10]覺(jué)得無(wú)法對(duì)骨不連進(jìn)行早期診斷。骨髓腔造影技術(shù)為骨不連早期診斷創(chuàng)造了條件，具有重要價(jià)值。其原理：骨髓腔內(nèi)靜脈造影，骨折愈合后在骨折處應(yīng)有靜脈血管通過(guò)骨痂;超過(guò)10周若仍無(wú)血管通過(guò)，即為延遲愈合，超過(guò)10周若仍無(wú)造影劑通過(guò)血管，即有延遲愈合的可能?！　?/p>

         2.6 Schmidhammer R[11]報(bào)道高分辨率CT在骨不連早期診斷的定性或定量研究方面的重要性已逐漸得到認(rèn)識(shí)。Forman[12]提到，大約70%的手腕疼痛病人根據(jù)詳細(xì)的病史可以得出特定的診斷?；颊叱霈F(xiàn)自發(fā)性手腕疼痛、有模糊或遙遠(yuǎn)的外傷史、或其經(jīng)常提重物則有可能存在腕骨不連或缺血性壞死。手和手腕可從觸痛中定位特殊解剖結(jié)構(gòu)。特定檢查可以幫助支持具體的診斷(如Finkelstein試驗(yàn)，研磨試驗(yàn)，McMurray試驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)升降試驗(yàn)，Watson試驗(yàn)等)。如需要X線的話，前后位和側(cè)位在評(píng)價(jià)骨的結(jié)構(gòu)和連續(xù)性、關(guān)節(jié)的寬度和對(duì)稱性、軟組織等很有必要。當(dāng)診斷仍不清楚時(shí)，或采用保守的措施，臨床過(guò)程沒(méi)有進(jìn)展時(shí)，需進(jìn)一步選擇其它影像學(xué)工具，包括B超，放射性骨掃描，電腦斷層，核磁共振成像。如果所有的結(jié)果都是陰性，手腕仍有疼痛，病人可能需要專家作進(jìn)一步的檢查，其中可能包括透視、診斷性造影、關(guān)節(jié)鏡檢查?！　?/p>

         綜上所述，可見(jiàn)骨愈合理論的研究已詳盡到分子水平，早期預(yù)測(cè)骨折愈合的方法眾多，沒(méi)有統(tǒng)一的方式，甚至有些專家認(rèn)為無(wú)法對(duì)骨不連進(jìn)行早期診斷;早期診斷骨折的時(shí)間目前較滿意的為手術(shù)后5～6周，但缺乏分子水平上的診斷方法研究。骨生化標(biāo)志物[13]反映的是成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、膠原等的代謝狀態(tài)，應(yīng)給予重視，分析其在術(shù)前、術(shù)后的變化，有可能揭示骨折不愈合的分子基礎(chǔ)。 
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