临床研究中骨折愈合过程的评价方法进展
[摘要] 在临床研究中,虽然评价骨折愈合有很多种方法,但是仍没有能够就骨折愈合最有效及可靠的评价方法达成一致的意见。本文系统回顾目前在公开的临床研究中较常使用的评价标准,从而对临床中骨折愈合评价标准作一简要综述。
[关键词] 临床研究;骨折愈合;评价方法
[中图分类号] R683[文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2010)04-43-03
近年来,随着各个相关学科的飞速发展,随之也给骨科学带来了日新月异的变化,最为突出的一点是骨折愈合的检测技术有了很大的飞跃,使得骨折愈合评价标准向着精确化、多样化方向迈入了一大步;然而,受种种原因影响,各种骨折愈合的检测方法虽然有些已经用于临床,但因精确度不够而影响其评价的效能,有些检测技术虽然精确度高,但由于经济等原因使其无法得到全面推广,现就各种骨折检测技术及其评价标准作一简要综述。
1骨折愈合的放射学评价
1.1常规X线照相
有多种放射评价方法可用于骨折修复过程的临床研究,而常规(“平片”)X线照相是最古老、最常用的方法。常规X线照相可以对骨折处所形成的骨痂、皮质衔接、骨折线消失以及骨小梁进行评价。其优点是费用低且放射剂量小,因而能够得到广泛而有效的推广应用。然而,许多学者发现,从X线照相上所获得的放射学特征与骨折的机械强度并没有很好的相关性。Whelan等[1]对胫骨骨折行髓内钉内固定后行X线照相,测试结果经处理后描绘在多重标准正交视图上,发现对于胫骨皮质桥的测定是最可靠的,其组间K值为0.75(95%的可信区间为0.61～0.89),从而得出骨折处的皮质桥接最能够反映骨折的愈合,并且是最可靠的结论,但是这种方法对于干骺端骨折的评价则是较不可靠,并且因骨折固定类型的不同而有所差异[2]。
1.2吸收分光光度法及光密度分析法
至今已有多种方法,通过测定机体某一部位的单光子的吸收率,从而获得该部位骨矿物质密度的信息,包括光密度分析法、单光子吸收测量法及双能X射线吸收测量法。它们虽然具有一些优点,如费用少,特别是在具有内固定的情况下仍然可以使用,但是它不能够提供如CT以及MRI那样高质量的图像。在以上这些测量方法中,高清晰的双能X射线吸收测量法对于胫骨骨折骨不连的诊断具有最高的敏感性(100%)及特异性(78%)。虽然上述各种方法可以为骨折愈合的评价提供一个较好的定量评价,但它们并没有为胫骨骨折的临床处理措施进一步提供一个比较确切的信息[3],从而很少用于临床或是科研中。
1.3放射性核素骨扫描
放射性核素骨扫描测定法是指在注射放射性显影剂如锝-99亚甲基二磷酸盐后,拍摄这些显影剂在组织分布所形成的二维图像,大多数感兴趣的显像区,都具有在对骨折延迟愈合或是不愈合的早期预测能力(敏感性为70%,特异性为90%)[4],该测量方法是建立在骨折部位的早期摄取(注入显影剂的15min之内)以及邻近的正常骨组织在伤后1～4周期间的摄取这两者之间联系的基础之上的;然而,已经证实这种测量方法较难应用,主要是由于在有内固定物的情况下,这种方法的测定就显得不是可靠的[5]。
1.4超声测定
超声测定的方法是建立在循环机械压力波穿过组织所产生的图像的基础之上。超声检查具有费用低、轻便、无电离辐射的特点。近年来,由于超声图像分辨率的增高,许多研究者已经将其用于骨折愈合的评估。最初,通过超声波在骨中的传导来对骨质疏松进行评估[6,7]。在骨折愈合的过程中超声测量具有监测骨折愈合过程、探测愈合过程障碍(如延迟愈合或骨不连)及定量评价骨连接的潜在能力,因而超声已被作为骨折愈合的监测工具[8]。利用超声波传播速度,称之为轴向传播技术已经用于骨折愈合的评价,并已证实该技术适于对长骨的检测。然而,超声波速率对于骨折愈合过程的分析并非是定量的,在局部的骨折愈合和骨不连上尚无明显的区别。超声波检测最主要的缺点是由于它是一种经皮检测设备,检测过程必须穿过软组织,这就影响了测量的可重复性及精确性,为此,它只适宜应用于浅表的骨骼部位的评价,从解剖学上,胫骨、尺骨及部分桡骨最适于用超声波检测。软组织的厚度、皮质骨的厚度和骨折线的宽度、深度及骨折线和骨痂内的骨质数量都影响超声波的速度。测量过程中所用的传导器很少被植入骨内,而是放在骨折处邻近部位的骨表面[8,9],超声测定法是安全的,且易为病人所接受,并且,使用超声测量的同时,还具有治疗作用。
1.5计算机断层扫描
许多研究均详述了计算机断层扫描在评价骨折愈合上,能够提供较精确的准度及较高的骨折刚度相关性。再者,当从常规X线片上观察不到明显的骨痂形成,这时CT对于评价干骺端的骨折及关节周围的骨折就具有很大的优势[10]。一项研究证实,在诊断骨不连上,CT的可靠性及诊断准确率均较之普通X线片高,普通X线片组的K值为0.14、P=0.36,敏感性为54%、特异性为62%,而CT组的K值为0.67、P<0.01,敏感性为100%、特异性为62%[11]。以霍斯菲耳德氏单位为基础所形成的定量CT,可以对所形成的骨痂体积及密度进行定量评价,从而使得定量CT的益处不断得到拓展应用。早期使用定量CT的研究表明骨矿物质具有很高的相关性,并且较新的三维定量CT对于特殊体积的骨矿物质密度及骨痂密度的定量测定,能够对长骨干的扭转强度及扭转刚度进行早期的预测[12]。Kalpakcioglu 等对高分辨率的显微CT的试验性应用,正是对这一方法的进一步补充。当前,由于费用较高、在有内固定物情况下的比较难把握的精确定量评价及较高的辐射剂量等因素,这一技术大规模运用于临床仍然比较困难的。
2机械测定
机械测定方法主要用在实验室和活体内。在此,描述一些评价骨折愈合的技术。机械测定大体可分为两类:即振动分析和生物力学测试。
2.1振动分析
振动分析具有非侵入性、无痛的优点,它主要由两部分组成:共振频率分析和计算机成像测定。
2.1.1共振频率分析是以某一材料(骨)以某种频率振动至最大振幅的趋势为基础的。随着骨折的愈合,骨弹性的改变引起共振频率的改变,共振频率引起的振动可以被一种特殊的仪器锤所探测,并且可以用加速器测量它所引起的加速度。共振频率分析与弯曲刚度和扭转刚度具有高度的相关性,杨氏模量至少达到正常骨的5%[13]。然而,有研究表明,这种测量方法只在皮下骨是可靠的,它取决于骨折的部位,当应用于强度稳定的骨折时,这种测定方法就可能是不可靠的了[14]。
2.1.2计算机成像测定法是以测量越过骨折线的声音传导为基础的。临床上通过监测超声传播速度来监测经保守治疗的长骨骨折的技术,已被证实是可靠的了。在一个胫骨骨折采用外固定治疗的研究中,Fellinger等[15]发现不论是定量CT测定还是骨密度测定,都体现了骨折的临床愈合和影像学愈合具有紧密的相关性。和超声测定一样,不同软组织的厚度以及路径长度的甚微差别都将大大地影响到测量的可靠性。
因此,由于对内部软组织以及内固定器械的敏感性的存在,这两种测定方法不常用于骨折修复的研究。
2.2生物力学测试
生物力学测试是指用有创或无创的方法对骨折部位的刚度进行直接或是间接的测定,主要包括弯曲刚度和扭转刚度测试。采用外固定架治疗的骨折病人可以通过使用安装在外固定架上的应变仪对骨折的刚度进行测量[16],但骨针松动时会降低测定的精确率。直接刚度测试则通常在骨折后的6～8周进行,常用于胫骨骨折的评价。间接刚度测试是指使用,或是在局麻下将应变仪植入行骨折保守治疗的患者体内从而进行测量的方法。相比之下,直接生物力学测试指在拍摄X线片或表面测量时加载负荷而引起骨折部位成角,从而进行测量,该方法一个明显的不足之处是在测试时需要去除夹板或固定器械,因而可能会引起病人不适。再者,不管是直接测定或是间接测定,在有内固定器械如钢板或是髓内钉的情况下都不能使用。
3结论
随着骨科学的发展,尤其是骨折固定方法和固定原则的完善,不同干预因素对骨折愈合过程影响的各不相同,如何得到正确且精确的评价方法已越来越受到骨科界的注意,采用不同治疗方法时由于骨折愈合方式不同,也可能采用不同的测量方法。骨折愈合是多种因素相互协调、相互拮抗作用的结果。单一考虑某一因素而得出最终结论是不可靠的,并且,许多检测指标在临床上的推广有待进一步的研究和改进。一种指标不可能适合于所有骨折愈合过程的评价。
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(收稿日期:2009-11-06)