建立經皮椎體成形術后椎體再骨折風險的預測模型*

軒 沖 李 健 周 濤

安徽醫科大學馬鞍山臨床學院脊柱骨科,安徽省馬鞍山市 243000

椎體壓縮性骨折是常見的老年脊柱疾病,主要表現為突然的劇烈疼痛、后凸畸形,導致生活質量下降及死亡率增加[1]。1984年,經皮椎體成形術(Percutaneous vertebroplasty,PVP)由Galibert等人首次使用,是一種經皮向椎體血管瘤患者注射聚甲基丙烯酸甲酯的方法[2]。目前,PVP被廣泛使用在治療疼痛性的椎體壓縮性骨折,可以穩定椎體,防止進一步塌陷,實現疼痛緩解和功能的恢復,是一種創傷小、療效好的微創手術。

國外研究者Fang SY發現術后新發椎體骨折(New vertebral compression fractures,NVCFs)發生率為2.7%～21.6%,不僅發生于相鄰椎體,也發生在遠端椎體中[3]。因此,應盡早識別高危患者,并實施針對性的預防措施,來降低術后NVCFs的風險[4]。但目前關于構建風險預測模型為PVP術后NVCFs提供個性化臨床預測的研究較少。本研究選取在馬鞍山市人民醫院接受 PVP 手術治療的NVCFs患者臨床資料進行回顧性分析,探討 PVP 術后再次發生椎體骨折的危險因素,通過開發并驗證一款列線圖來評估患者術后NVCFs風險。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月—2020年6月370例在馬鞍山市人民醫院被診斷為椎體壓縮性骨折的患者納為研究對象。納入標準：所有患者均接受PVP手術;患者有明顯腰背疼痛、活動受限等癥狀;X線檢查,提示椎體楔形變;胸腰椎核磁共振成像(MRI)顯示胸腰椎骨折的T信號改變(提示T2高信號,T1低信號)。排除標準：腫瘤、感染、結核病等引起的病理性骨折;患者合并嚴重感染以及其他全身性疾病,無法耐受手術;進行包括經皮椎體成形術的混合型固定手術;脊髓受壓或明顯的神經癥狀;隨訪資料不完整。

1.2 手術方法 患者俯臥位,在C臂機透視下完成PVP手術。具體操作：在局部麻醉(1%利多卡因)后,穿刺椎弓根,結合側位片顯示,當骨穿針經皮插入骨折椎體后1/3時,通道建立完成。取出針芯,注入配方的聚甲丙烯酸甲酯混合物,填充骨折塊。為避免骨水泥滲漏,骨水泥盡可能向椎體前1/3傾斜,發現骨水泥滲漏時,立即停止骨水泥注射,取出穿刺針。

1.3 數據采集 回顧相關文獻并結合臨床研究將以下因素作為可能導致NVCFs的危險因素。包括：人口統計學一般特征：年齡、性別、胸腰段、CT值、體質量指數(Body mass index,BMI)。椎體治療相關參數：骨水泥分布(致密模式或骨小梁模式)、骨水泥滲漏、骨水泥與終板接觸情況、骨水泥注射量、抗骨質疏松藥物治療。術前和術后分別測量骨折椎體的椎體前高度(Anterior vertebral height,AVH)和Cobb角。椎體高度的恢復率(Nterior vertebral height recovery ratio,AVHRR)為術后AVH與術前AVH的比值。Cobb角轉變為骨折椎體的上、下終板形成的角度。Cobb角恢復率為術后Cobb角與術前Cobb角的比值。所有患者均在術后1、3、6個月進行一次MRI檢查,結合臨床癥狀,術后MRI顯示椎體壓迫超過15%和骨髓水腫信號存在時,判定為NVCFs。同時所有隨訪患者一旦出現持續性或新發腰背痛,均返回我院進一步檢查治療。

1.4 統計學方法 分析每位患者NVCFs的風險。計數資料采用χ2,計量資料采用t檢驗,采用單因素Cox回歸分析對所納入的12個可疑危險因素進行數據降維和特征篩選,確定可能的預測因素。基于多變量Cox回歸分析中,選取P<0.05的變量作為預測因素。利用R軟件繪制列線圖。并繪制ROC曲線,計算曲線下AUC的值,對模型區分度進行評價。生成校準曲線評估模型的校準度。決策曲線分析評估模型的凈收益。統計學分析采用SPSS26.0版本(IBM Corporation,Armonk,NY,USA)和R version4.2.1(R Foundation for Statiscal Computing,Vienna,Asutria)。P<0.05 判斷為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般資料比較 370例患者中,55例患者發生NVCFs(骨折組),發生率為14.86%,未發生再骨折315例(對照組)。兩組患者的一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05),見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.2 經皮椎體成形術后再骨折危險因素的Cox回歸分析 在單因素Cox比例風險回歸中年齡、CT值、胸腰連接處、骨水泥外漏、骨水泥分布、抗骨質疏松藥物治療、Cobb角恢復率方面比較差異具有統計學意義(P<0.05)。而在性別、骨水泥與終板接觸、BMI值、骨水泥體積、AVHRR方面比較差異無統計學意義(P>0.05),見表2。在多因素Cox中CT值、胸腰連接處、骨水泥外漏、抗骨質疏松藥物治療方面比較差異具有統計學意義(P<0.05)。而在年齡、性別、骨水泥與終板接觸、骨水泥分布、BMI、骨水泥體積、AVHRR、Cobb角恢復率方面比較差異無統計學意義(P>0.05),見表2。

2.3 經皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型構建 根據Cox統計回歸分析得到的4個危險因素(CT值、胸腰段、骨水泥的滲漏、抗骨質疏松治療),建立預測經皮椎體成形術后再骨折的預測模型,見圖1。列線圖使用方法：讓每個患者的值位于每個變量軸上,向上畫一條線來確定每個變量值所在對應的點數。這些數字的總和位于最下方的總點數軸上,并向下畫一條線到概率軸,確定術后NVCFs的概率。

圖1 經皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型構建

2.4 經皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型驗證 繪制ROC曲線,計算曲線下AUC的值為0.827(見圖2a),表明模型具有良好的區分度。繪制校準曲線,顯示實際發生曲線與擬合曲線具有良好的一致性(見圖2b)。繪制決策圖,圖示閾值>3.5%,<98%,使用列線圖預測NVCFs的風險更有利(見圖2c)。綜上所述,列線圖在區分度、校準度與臨床凈獲益方面都具有良好的預測效果。

圖2 經皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型驗證a.ROC曲線評價模型區分度 b.校準度曲線 c.臨床決策圖

3 討論

PVP作為一種微創手術能在術后立即緩解患者疼痛,恢復患者日常生活,在骨質疏松性椎體骨折中被廣泛應用[5]。PVP可減輕椎體壓縮性骨折患者的疼痛,減少其對消炎止痛藥物的依賴,改善生活質量,降低死亡率[6]。文獻表明感染、骨水泥滲漏導致的肺栓塞以及NVCFs的發生均與之有關[7]。NVCFs是最常見的并發癥,相關研究表明其發生率高達6.5%～34.8%[8],因此它依然是臨床面臨的一個棘手問題。

本實驗中,通過Cox回歸分析發現CT值、胸腰段、骨水泥外漏和抗骨質疏松藥物治療是NVCFs的獨立危險因素,并建立臨床預測模型。該模型各項危險因素評分來自多因素Cox回歸分析,在提取多因素回歸分析結果的同時兼具方便閱讀使用的優點。其次本次研究對模型進行驗證,較高的AUC值與校準曲線表明該模型具有良好的區分度與校準度,具有廣泛的應用前景。骨科醫生能更好地預估術后NVCFs的概率并制定有效的個性化預防措施。

在BMD的測量中,通常采用雙能X線吸收儀(Dual-emission X-ray Absorptiometry,DXA)所測的T值判定。但在實際臨床實踐中發現, DXA的使用仍有很多局限性,對于脊柱側彎畸形,退行性病變和壓縮鈣化等情況T值的判讀會產生較大的偏倚。這可能的原因是老年人的骨質疏松嚴重,導致代償性骨贅的產生,從而降低T值的準確性[9]。與此同時,對于胸椎的測量,由于肺部氣體的干擾,無法直接對胸椎就行T值測量。通過翻閱相關文獻,發現作為骨折診斷標準之一的CT,可作為BMD測量的重要補充手段。研究表明,CT測量CT值具有較高的靈敏度和特異性[10-11]。因此,在本次實驗中用CT值替代T值用來評估骨質疏松情況,并發現它們在相關性回歸中P值<0.05,是術后NVCFs的獨立危險因素,這與文獻的結果也相一致[12]。較低的CT值就表明骨質疏松的可能,骨質疏松會導致骨小梁強度小于從相鄰椎間盤傳遞到椎體的軸向載荷,骨小梁的抗壓機械強度與其密度比例失衡使其更易發生NVCFs。本實驗中使用降鈣素和雙膦酸鹽,通過抑制破骨細胞活性來減少骨折吸收,從而更加有效防止骨流失,實驗結果表明抗骨質疏松治療是影響NVCFs的獨立危險因素,這與Saag等人實驗結果相一致[13],為了更好地預防NVCFs,臨床醫生應該讓患者了解骨質疏松的危害,針對不同患者采取相適應的抗骨質疏松治療。

骨水泥作為椎體成形手術的必要材料,一直是相關研究的熱點。研究表明骨水泥的滲漏、骨水泥的分布、骨水泥的體積是術后發生NVCFs的獨立危險因素[14],這與本研究的結果并不完全相同,本研究中骨水泥的滲漏是NVCFs的獨立危險因素。骨水泥的滲漏作為椎體成形術最常見的并發癥之一,一方面在生物力學上削弱椎間盤緩沖能力,使軸線負荷不能及時得以中和;另一方面骨水泥的滲漏阻斷了終版靜脈叢對椎間盤的營養作用,加速了椎間盤的退變過程。

骨折組與對照組Cobb角恢復率之間的差異有統計學意義,Zou等人發現過度的Cobb角恢復是PVP后NVCFs的危險因素[15]。Cobb角會導致椎體內部結構紊亂和應力不平衡,從而導致椎體矢狀面失衡,增加再骨折的風險,多因素分析顯示,術后Cobb角和骨水泥角的恢復并不是危險因素,因為它們與手術和骨水泥劑量密切相關。

本研究中胸腰段骨折占總數的57.8%,是NVCFs的獨立危險因素之一。胸腰段是生物力學一個特殊的解剖區域,因為它具有相對脊柱其他區域更大的活動范圍,所以它在注射骨水泥后相對過高的骨密度導致相鄰椎體受力不均,進而導致再骨折的發生。

但是該實驗也存在一些局限性,首先,本實驗屬于回顧性研究,所搜集數據存在一定的偏倚,且研究對象均來自同一家醫院,盡管該模型已經進行相關驗證評價,但我們必須知道不同醫院、地區和國家術后NVCFs發生率不同,這使得該模型適用范圍受限。其次,由于不同的CT設備測量的CT值可能存在些許偏倚,同樣抗骨質疏松治療的方案也沒有進行統一標準;最后,兩組患者“每次治療的椎骨”的數量存在不同,這可能會對研究產生影響。