类风湿关节炎掌骨头软骨下骨强度影响因素分析及其对硅胶假体术后沉降的临床意义

《Scientific Reports》：Subchondral bone strength of the metacarpal head and its related factors in patients with rheumatoid arthritis

本研究针对接受掌指关节硅胶假体置换术的类风湿关节炎(RA)患者，系统评估了105个切除掌骨头的骨强度、骨密度(BMD)和骨质量参数。研究发现骨强度与μCT骨体积分数(BV/TV)显著相关(r=0.8237)，且多因素回归分析显示BV/TV是骨强度的唯一独立预测因子(β=4.43, P<0.0001)。低骨强度组假体年沉降量(1.139±0.381 mm/年)显著高于高骨强度组(0.680±0.395 mm/年)，表明维持软骨下骨结构对假体长期稳定性至关重要。该研究为RA患者骨质量评估和手术预后判断提供了重要依据。

　　

在类风湿关节炎(RA)的治疗征程中，医学工作者们始终在与关节破坏这一"顽敌"作斗争。这种慢性自身免疫性疾病不仅带来疼痛和肿胀，更会悄然侵蚀骨骼，导致关节畸形和功能丧失。尽管生物制剂等先进疗法已将治疗目标推向临床和结构双重缓解，但RA患者面临的骨折风险仍是健康人群的2-3倍，这一严峻现实凸显了骨质量研究的紧迫性。

传统观念认为，骨密度(BMD)是评估骨骼健康的核心指标，然而临床观察发现，许多骨折恰恰发生在骨量减少而非骨质疏松的范围内。这一矛盾提示我们，骨骼的坚固程度不仅取决于矿物含量，更与骨微结构、骨转换状态等"骨质量"因素密不可分。特别是在RA这种炎症性疾病中，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)等炎性细胞因子会打破破骨细胞与成骨细胞之间的平衡，而糖皮质激素的长期使用更是雪上加霜。在这种复杂的病理环境下，掌指关节(MP关节)作为手部最常受累的部位，其软骨下骨的力学性能如何？影响骨强度的关键因素是什么？这些问题的解答对改善手术预后具有重要意义。

针对这一科学问题，Kakutani R.团队在《Scientific Reports》上发表了创新性研究，他们对105个来自RA手术患者的掌骨头标本进行了全面分析。这些标本取自新泻风湿病中心2012年12月至2021年6月期间接受硅胶假体置换术的患者，所有患者均符合美国风湿病学会(ACR)的RA分类标准。研究人员采用生物力学测试、微计算机断层扫描(μCT)和骨组织形态计量学等多项技术，深入探索了骨强度与临床特征、骨微结构参数之间的内在联系。

研究的关键技术方法包括：通过压缩试验直接测量骨生物力学性能（以韧性参数表征骨强度）；采用μCT扫描定量分析骨微结构参数（如骨体积分数BV/TV、骨小梁厚度Tb.Th等）；通过不脱钙骨组织切片进行骨形态计量学分析（评估骨形成和骨吸收参数）；并通过影像学测量硅胶假体术后沉降量。

研究结果揭示了多项重要发现：

患者特征：研究纳入48例RA患者的105个掌骨头标本（拇指32个、食指36个、中指33个等）。患者平均年龄63.6岁，女性占91.7%，51%正在接受抗骨质疏松治疗。大多数患者疾病活动度为低至中度，约半数患者使用糖皮质激素或生物改善病情抗风湿药(bDMARDs)。

掌骨头骨强度：骨强度平均值为83.1±73.6 N/mm。有趣的是，骨强度在甲氨蝶呤(MTX)或bDMARDs治疗者与未治疗者间无显著差异，但在泼尼松(PSL)使用者中显著降低(67.7 vs 100.5 N/mm, P=0.032)。接受抗骨质疏松治疗的患者骨强度也较低，但双膦酸盐类药物内部比较无统计学差异。

骨强度与临床特征的相关性：简单回归分析显示，年轻成人均值百分比(%YAM)和T值与骨强度呈正相关，而手术时PSL日剂量与骨强度负相关。Rooney评分（评估滑膜炎症的病理学指标）与骨强度正相关，而疾病持续时间、28个关节疾病活动度评分(DAS28-ESR)等参数与骨强度无显著相关性。

骨强度与μCT变量的相关性：所有μCT参数均与骨强度显著相关，其中BV/TV与骨强度的正相关性最强(r=0.8237)。

图1直观展示了最强骨强度标本(373.02 N·mm)与最弱骨强度标本(3.4 N·mm)的μCT图像差异，可见高骨强度标本具有更致密的骨小梁网络。

骨强度与骨形态计量学变量的相关性：骨结构参数（BV/TV、Tb.Th、Tb.N）与骨强度正相关，而骨小梁分离度(Tb.Sp)负相关。骨形成参数中，骨基质厚度(O.Th)和成骨细胞表面(Ob.S/BS)与骨强度正相关，而骨基质体积(OV/BV)和表面积(OS/BS)无显著相关性。令人意外的是，骨吸收参数如侵蚀表面(ES/BS)和破骨细胞表面(Oc.S/BS)也与骨强度正相关，提示在RA局部炎症环境下存在骨转换亢进状态。

多元线性回归分析：为解决多重共线性问题，研究人员筛选变量后进行多元线性回归分析。最终模型可解释83%的骨强度变异(调整后R2=0.72)，其中μCT的BV/TV是骨强度的唯一独立预测因子(β=4.43, P<0.0001)。

假体沉降：