骨質疏松性股骨頸骨折內固定術后骨不愈合的可視化預測模型構建與驗證

陳俊地,王璐

(1.南陽張仲景醫院 骨傷科,河南 南陽 473000;2.南陽市中心醫院 骨科,河南 南陽 473000)

股骨頸骨折是指股骨頭下至頸基底的部分發生骨折,占髖部骨折的48%～54%,是臨床常見的一種骨折類型[1]。骨質疏松癥是一類以骨量減少為特征的代謝性骨病,是引發骨折的重要因素之一。目前,每年確診為骨質疏松性骨折的患者達數百萬,其中骨質疏松性股骨頸骨折(osteoporotic femoral neck fractures,OFNF)的患者占比約為3.58%,且主要為中老年人,嚴重威脅中老年人的身心健康[2]。空心加壓螺釘內固定術創傷小,固定可靠,操作簡單,療效明確,且技術成熟,已成為臨床治療OFNF的主要手段,但股骨頸獨特的結構特點以及患者本身骨量減少、骨微結構破壞、骨脆性增加等原因,使得內固定治療常無法達到十分滿意的治療效果,易出現術后骨不愈合的現象,引發股骨頭壞死、肢體縮短、髖關節炎等并發癥,嚴重影響患者預后[3]。有研究指出,采用全螺紋空心加壓螺釘治療的74例股骨頸骨折患者與采用部分螺紋空心螺釘治療的78例患者,術后隨訪期間分別有6、7例發生骨不連,表明應用空心加壓螺釘內固定術治療股骨頸骨折存在術后骨不愈合的情況[4]。故對OFNF患者空心加壓螺釘內固定術后骨不愈合的發生風險進行評估具有重要的臨床意義。目前,已有報道對股骨頸骨折術后骨不愈合的危險因素進行分析[5],雖能篩選出不良事件發生的危險、保護因素,但多重因素綜合對風險的定量評估卻尚存不足。列線圖作為新型的風險預測模型,能準確、穩定預測不良事件發生的概率,可將不良事件發生風險量化,已在術后切口感染、抑郁并發風險等多個領域中推廣使用并獲得良好效果[6-7]。另有研究報道,建立老年股骨頸骨折術后認知障礙風險預測列線圖模型能有效區分術后認知障礙高風險群體[8]。據此,本研究分析OFNF患者的臨床資料,歸納內固定術后骨不愈合的危險因素,并構建列線圖模型。

1 對象與方法

1.1 研究對象

經醫院醫學倫理委員會批準,回顧性分析2014年1月至2021年7月在南陽張仲景醫院進行內固定術治療的226例OFNF患者的臨床資料,年齡48～65歲,平均(58.62±5.14)歲;男83例,女143例;Garden分型Ⅰ/Ⅱ型128例,Ⅲ/Ⅳ型98例;骨折部位頭下型45例,經頸型93例,基底型88例。(1)納入標準:①滿足骨質疏松診斷標準[9],且通過影像學雙能X線吸收法確定為骨質疏松;②符合《實用骨科學》中股骨頸骨折的診斷標準[10],且經影像學檢查證實;③為非暴力或低能量因素所致的單側股骨頸骨折;④滿足內固定術手術指征且接受復位后行空心加壓螺釘內固定術治療;⑤術后進行常規的抗菌藥物治療、切口消毒換藥和康復訓練指導;⑥臨床資料保留完整。(2)排除標準:①合并血液系統、呼吸系統、循環系統、神經系統疾病;②肝、腎等器官功能嚴重不全;③合并其他部位骨折,或暴力所致的非骨質疏松性骨折;④各種原因導致的股骨頭壞死;⑤骨腫瘤所致的病理性骨折;⑥內固定術引發感染;⑦1 a內有同側股骨頸骨折康復史。

1.2 評估方法

(1)骨折不愈合的判斷標準[11]:①X線上顯示骨折處仍有透明帶,骨折治療3個月后,每6周復查1次,連續3次未見骨痂明顯變化;②骨折治療6～8個月,仍未愈合,X線顯示骨折端無骨小梁通過,骨髓腔封閉,骨折端硬化以及有假關節生成 ;③治療滿1 a卻未達到預期的愈合效果,需再次手術治療;治療后不足1 a,但發生顯著的骨折移位、內固定物折斷、骨折端吸收硬化等現象。(2)資料收集:參考相關文獻[5,11],患者身體情況,病史以及本次疾病發生至術后的相關信息(發病情況、病程、治療與術后康復),統計OFNF患者相關臨床資料,主要包括性別、年齡、體重指數(body mass index,BMI)、骨折Garden分型、同側股骨頸骨折史、骨質疏松病程、骨質疏松程度(Singh指數)、骨折發生至手術時間、骨折部位、是否粉碎性骨折、復位方式、復位質量、術前牽引、術后下地扶拐不負重活動時間等。

1.3 觀察指標

(1)OFNF患者內固定術后骨折愈合者與不愈合者的基本資料;(2)OFNF患者內固定術后骨折不愈合的危險因素;(3)OFNF患者內固定術后骨折不愈合的風險列線圖模型,根據受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線和曲線下面積(area under the curve,AUC)、一致性指數(consistency index,CI)評估。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 兩組OFNF患者的一般資料

OFNF患者在內固定術治療后骨不愈合者52例,不愈合率為23.01%(52/226)。愈合組與不愈合組患者的性別、年齡、BMI、同側股骨頸骨折史、骨質疏松病程、骨折部位、復位方式、術前牽引比較,差異無統計學意義(P>0.05);不愈合組骨折Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型、Singh指數Ⅰ～Ⅲ度、骨折發生至手術的時間>2 d、粉碎性骨折、非解剖復位、術后下地扶拐不負重活動時間<3個月的患者占比均高于愈合組(P<0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 OFNF患者內固定術后骨折不愈合的危險因素分析

將表1中差異有統計學意義的因素作為自變量,將OFNF患者內固定術后骨折是否愈合作為因變量,進行logistic回歸分析,賦值情況見表2。logistic分析結果顯示:骨折Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型、Singh指數Ⅰ～Ⅲ度、骨折發生至手術的時間>2 d、粉碎性骨折、非解剖復位均是OFNF患者內固定術后骨折不愈合的獨立危險因素(P<0.05),見表3。

表2 變量賦值情況

表3 OFNF患者內固定術后骨折不愈合多因素logistic回歸分析

2.3 建立并驗證OFNF患者內固定術后骨折不愈合的風險列線圖模型

基于上述多因素分析結果,構建OFNF患者內固定術后骨折不愈合的風險預測列線圖模型,見圖1。通過R軟件繪制OFNF患者內固定術后骨折不愈合的ROC曲線,見圖2,計算得到AUC為0.815。采用Bootstrap自抽樣法和CI對上述模型進行內部驗證,校準采用1 000次自抽樣,CI=0.868,校準曲線見圖3。

圖1 OFNF患者內固定術后骨折不愈合的風險

圖2 列線圖預測OFNF患者內固定術后骨折

圖3 預測OFNF患者內固定術后骨折不愈合的校正圖

3 討論

近年來,隨著人口老齡化問題的不斷加劇,OFNF的發生率呈遞增趨勢,其較高的致死率、致殘率嚴重影響患者的生活[12]。目前,加壓空心螺釘內固定術被視為股骨頸骨折臨床治療的“金標準”,雖然其對股骨頸血運的影響較小,固定的穩定性好,但由于股骨功能以及血供解剖上的特征,術后患者仍會出現股骨頸部供血不足的現象,不利于骨愈合,OFNF患者的骨不愈合率高達20%～30%,嚴重阻礙患者的康復進程,可能需要再次對患者進行治療,增加患者痛苦及家庭經濟負擔[13-14]。因此,探索OFNF患者加壓空心螺釘內固定術后骨不愈合的風險因素,并建立可視化預測模型,對于降低術后骨不愈合率、提高治療效果、促進預后改善至關重要。

多因素logistic分析顯示骨折Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型、Singh指數Ⅰ～Ⅲ度、骨折發生至手術時間>2 d、粉碎性骨折、非解剖復位均是OFNF患者內固定術后骨折不愈合的獨立危險因素。骨折后來自于股骨遠端的血供幾乎被完全切斷,骨折近端對股骨頸和頭部的血液供應不足,導致骨不愈合,若要改善骨折愈合情況,則需建立有效的代償性血液供應,此多依賴于骨折遠端血管的重建[5]。Garden分型直接決定了骨折時患者血管的受損程度以及移位情況,Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型的患者,血管損傷嚴重,骨折部位存在明顯的移位,股骨頭處于嚴重缺血的狀態,肱骨遠端的血管重建難度更大,移位后復位難度也大,股骨頸部血供恢復困難,近端血供難以滿足,骨愈合的難度更大,故骨不愈合率更高[15]。本研究構建的風險預測列線圖模型顯示,Garden分型Ⅲ/Ⅳ型對應的分值為39.5分,表明當OFNF患者Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型時,應當重視術后監測。Singh指數Ⅰ～Ⅲ度的患者,骨質疏松程度更嚴重,骨質更加脆弱,更難為內固定物提供堅固的錨點和骨支持,易引發固定物松動、斷端移位、再骨折等問題;同時,骨質疏松嚴重的患者骨質恢復能力越差,術后骨愈合能力也隨之降低,故骨愈合率下降[16]。骨折至手術時間是決定血液供應能否成功恢復的關鍵,時間延長,使得原可再通的血管完全閉塞,骨折端則會因長期血液供應不足而硬化閉合,手術打通髓腔后新生血管依然難以進入,增加了骨不愈合率[17]。列線圖模型顯示,Singh指數Ⅰ～Ⅲ度、骨折發生至手術的時間>2 d對應的分值分別為36.2、42.2分,表明臨床應盡可能早地對OFNF患者實施手術治療,且還需積極采取抗骨質疏松治療。粉碎性骨折對骨折局部的血液供應影響較大,且內固定的穩定性欠佳,術后骨折斷端的愈合難度更大,使骨不愈合的風險增大。非解剖復位患者的骨折斷端的對位、對線不夠理想,使得因骨折而導致的血管扭曲難以恢復,從而阻礙股骨頭內部血液供應的恢復,導致基于解剖復位的股骨頭壓力骨小梁與內側皮質的夾角過大或過小,引發術后骨不連,影響患者術后骨折愈合[18]。列線圖模型顯示,粉碎性骨折、非解剖復位對應的分值分別為41、40分,表明應對粉碎性骨折患者積極復位與固定,保證復位質量,術中多角度X線透視監測,以保證達到滿意、嚴格的解剖復位。因此,臨床需加大對Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型、Singh指數Ⅰ～Ⅲ度、粉碎性骨折等OFNF患者的關注力度與術后監測,在行內固定術前,先盡量使股骨頸解剖復位,多個角度X線片監測,同時應及早為患者實施內固定術治療,同時兼顧抗骨質疏松治療,以全面預防術后骨不愈合的發生。

基于以上危險因素構建列些圖模型,通過ROC曲線驗證,AUC為0.815,證明了列線圖模型較好的區分度;采用Bootstrap自抽樣法和CI驗證上述列線圖模型,結果表明,校準曲線與理想曲線貼合良好,CI=0.868,表明上述列線圖對OFNF患者內固定術后骨不愈合的風險具有較好的預測效能。風險列線圖模型將logistic分析的結果呈現得更加簡單、直觀、可視化,同時將多重危險因素對OFNF患者內固定術后骨不愈合的影響轉化為評分呈現出來,通過總分評估風險,更加客觀、全面預測風險,準確性更好,更易臨床應用。

4 結論

骨折Garden分型為Ⅲ/Ⅳ型、Singh指數Ⅰ～Ⅲ度、骨折發生至手術的時間>2 d、粉碎性骨折、非解剖復位均可能會增加OFNF患者內固定術后骨不愈合的風險,構建的風險預測列線圖模型能夠幫助臨床醫生早期有效篩選出術后骨不愈合高危人群,從而能及時制定相應的干預對策,對減少術后骨不愈合、促進患者預后改善具有積極意義。