一、概述
应力骨折是体育运动和军事训练中常见的损伤,属于过度使用性损伤的一种,也称疲劳骨折。1855年,普鲁士军医Briethaupt描写了在新兵中出现的足痛和肿胀,直到1897年才由Stechow将其X线片表现做了描写并称之为“行军骨折”,实际上这就是跖骨应力骨折。与暴力引起的急性骨折不同,应力骨折是反复作用的阈下损伤积累的结果,其特征是骨的破坏和修复同时进行。
(一)流行病学
应力骨折多发生于运动员,也常见于军训人员。应力骨折的发病率报道不一,但比一般预料的要高。美国海军陆战队新兵中其发病率为2%,而以色列新兵调查高达31%。
应力骨折好发于下肢,但各种运动引起的应力骨折部位各异。篮球运动员跗、跖骨应力骨折发病率较高,田径运动员多发于胫骨、腓骨或跖骨,足球运动员好发第五跖骨应力骨折。军事训练中以胫骨应力骨折最为多见,占50%~80%。
(二)发病机制
骨组织如同任何物质一样有一定的内在特性,当力作用于骨时不论是压力还是张力,骨内均受到应力作用。应力作用使骨的形状产生变化称为应变。应力和应变的关系用图表表示的话,在一定范围内呈线形,即应力越大则应变越大,当应力去除后,由于骨组织的弹性特点而恢复原来的长度或形状,一旦应力过大超过范围骨形变就不可逆,在压力作用下骨发生塌陷,在张力作用下骨裂开。反复作用的、较小的外力同一次大的外力一样也会引起骨折,并随着负荷次数增加,显微骨折逐渐明显,进而出现症状或骨折裂开。
(三)病理改变
有学者在兔连续跑跳试验中,成功地制造了应力骨折动物模型,并观察了胫骨的病理改变。实验第1周出现哈氏系统内血循环障碍,血管充血及血栓形成,第7天破骨细胞开始大量出现和骨皮质空腔形成,第10天哈氏系统周围黏合线处出现小裂隙,第21天出现皮质部分断裂。在上述骨破坏的同时出现骨膜增生、骨膜下成骨细胞活跃,第14天开始出现新骨形成。随着成骨和破骨过程同时进行,新生骨和原有骨进一步融合改建,整个胫骨皮质明显增厚。在上述过程中,骨再吸收明显加快和较多的空腔形成是在实验第14天,而大量新骨形成则在21天以后。这些实验结果与Johnson在军训新兵中获得的胫骨活组织检查结果基本相同。
生物力学研究表明,应力骨折的发生与骨所承受的应力与应变,以及骨的几何形状有关。临床应力骨折的好发部位正是骨在不同运动状态下的应力集中区,说明应力集中所致的骨破坏是应力骨折的病理基础。此外,肌肉在应力性损伤中也起着重要作用。一方面,骨结构可因肌肉的反复收缩牵拉引起骨皮质增厚或骨质疏松,直至出现应力性损伤;另一方面,长骨受负载后根据条柱原理,骨一侧受张应力而另一侧受压应力,张力侧的肌肉保护性收缩能减少骨承受的张应力,使骨组织得到保护,肌肉疲劳时此作用减弱,发生应力骨折的危险性增加。
(四)临床表现
应力骨折的主要症状是四肢某部位的局灶性疼痛,并随活动量增加而加重,休息后减轻。疼痛出现前一至数周有较大强度的运动,如频繁的跳跃、中长跑、长距离行走等。局部肿胀,有明显的压痛点和骨干纵向叩击痛,晚期可触及梭形骨质增厚。如已出现明显的骨皮质断裂或已发展为完全骨折,则表现为一般骨折的症状和体征。
(五)辅助检查
1.X线片检查
由于应力骨折在症状出现后3~4周才能显示骨痂形成的征象,所以X线片检查的早期检出率很低,Greaney报道首次就诊者仅15%出现X线片征象。随着病程延长和损伤程度的加重,X线片显示骨干一侧的不全骨折线和骨膜下新骨形成,可作为临床确诊的依据。
2.超声波诱痛试验
Moss等发现治疗范围的超声波有激发应力骨折损伤部位骨膜疼痛的作用,并被用作应力骨折的一种辅助诊断手段,据国外文献报道其诊断符合率可达71%~89%,但据学者的研究结果,其误诊率达50.5%,认为其可靠性较低。
3.红外线热成像(https://www.daowen.com)
由于应力骨折局部血供增加和骨代谢活动增强而形成异常热点,可在红外线热成像仪所显示的热像图上测出损伤部位。但由于体表本身的温差及异常热点对诊断应力骨折的非特异性,其误诊率和漏诊率均较高。
4.核素骨扫描
核素99mTc骨扫描能在骨遭受应力性损伤时显示局部异常活跃的骨代谢活动。其灵敏度极高,甚至能在患者无明显症状、体征时查出骨的应力性损伤,其诊断符合率可达100%。但由于需专用设备且费用较高,不能作为应力骨折的常规诊断手段。
(六)诊断
由于应力骨折是反复微小损伤的一个积累过程,早期X线片无阳性表现,加上基层医务人员对其缺乏认识,所以早期常被诊断为一般软组织损伤,其中一部分经休息后好转而漏诊,一部分骨损伤继续加重,病程较长后才得以确诊。由于诊断标准掌握不一,以及辅助检查手段不同,各家报道的应力骨折发病率有很大差异。我们认为,应力骨折诊断的最终确立,应符合以下3点:
(1)有过度使用性损伤病史。
(2)有较典型的临床表现。
(3)后期X线片出现阳性征象,或其他辅助检查提供诊断依据。
(七)鉴别诊断
1.暴力所致的不完全性骨折
除与应力骨折的病史不同外,一般合并较明显的软组织损伤。X线片主要表现为不全骨折线,而不会同时出现骨痂等骨修复征象。
2.骨髓炎
应力骨折虽然也可有局部肿胀、发热,但一般程度较轻,无全身中毒症状。X线片表现两者都有骨膜反应,骨髓炎同时可有局灶性骨破坏,而应力骨折为不全骨折线。
3.骨肿瘤
应力骨折误诊为骨肿瘤甚至行手术治疗者屡见不鲜,主要原因是对患者病史缺乏详尽的了解,对体征、X线片表现未作连续的比较分析。
(八)治疗
应力骨折多为不完全性骨折,骨破坏与骨修复同时进行,一般只需休息3~6周即可痊愈。对局部体征较重,X线片表现骨折线明显者,可行石膏外固定,有利于局部制动修复,并防止因再次损伤而发展为完全性骨折。应力骨折重在预防,应针对其发病原因,科学安排训练,选择合适场地,控制运动强度,尽量减少其发生。