建立骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折術(shù)后再骨折預(yù)測模型

施嶄,范明星,王祺龍,何達(dá)

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京積水潭醫(yī)院脊柱外科,北京 100035)

人口老齡化導(dǎo)致與骨量下降相關(guān)骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)發(fā)病率呈逐年上升趨勢[1]。雖然經(jīng)皮椎體成形術(shù)等微創(chuàng)手術(shù)能恢復(fù)椎體高度和穩(wěn)定性,取得良好效果,但OVCF術(shù)后再骨折率仍較高,嚴(yán)重影響患者康復(fù)和生活質(zhì)量,甚至威脅患者生命健康,因此明確其風(fēng)險因素、加強(qiáng)防治意義重大[2-3]。既往雖有部分學(xué)者研究了OVCF的危險因素,但存在樣本量小、指標(biāo)欠全面、缺乏可視化模型等不足,故有必要進(jìn)一步研究。本研究基于北京積水潭醫(yī)院近年來病例資料,全面納入人口學(xué)資料、手術(shù)一般資料、影像學(xué)參數(shù)等項目,并采用多樣化、復(fù)雜化統(tǒng)計學(xué)方法建立精簡、高精度的預(yù)測模型,以期為臨床防治OVCF術(shù)后再骨折提供理論指導(dǎo)與數(shù)據(jù)支持,現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標(biāo)準(zhǔn):(1)OVCF[4];(2)接受經(jīng)皮椎體成形術(shù);(3)初次手術(shù)治療;(4)承諾可配合隨訪;(5)患者或家屬知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)OVCF前失去行走能力、長期臥床或需輔助工具行走;(2)伴其他影響骨代謝疾病;(3)合并癌癥;(4)嚴(yán)重腎、肝、心、凝血功能異常;(5)伴病理性骨折;(6)合并強(qiáng)直性脊柱炎;(7)帕金森病。

納入2021年8月至2022年6月符合以上標(biāo)準(zhǔn)的122例(包含3例失訪患者)OVCF患者作為研究對象。其中女60例,男62例;年齡55～86歲,平均(71.08±9.13)歲;身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)18～26 kg/m2,平均(22.90±1.41)kg/m2。

1.2 研究方法

1.2.1 隨訪與分組 所納入對象均接受統(tǒng)一的經(jīng)皮椎體成形術(shù)和器械,單側(cè)椎弓根外側(cè)入路,針頭穿過皮質(zhì)、椎弓根進(jìn)入椎體,視椎體壓縮程度、大小決定骨水泥注射量,C型臂監(jiān)視骨水泥注射情況,于骨水泥硬化前拔針,局部包扎。術(shù)后定期門診或電話隨訪,隨訪時間為8～20個月,平均隨訪時間為(12.0±2.4)個月。3例因為復(fù)查意識不強(qiáng)失訪,22例(18.49%)再骨折,97例(81.51%)非再骨折,分別納入再發(fā)組和非再發(fā)組。

1.2.2 資料收集 采用一般資料調(diào)查表收集兩組患者一般人口學(xué)資料(性別、年齡、高血壓、糖尿病、高脂血癥)、骨密度T值、實驗室指標(biāo)[抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase 5b,TPACP-5b)、核因子kB受體激活因子配體(receptor acti-vator nuclear factor kappa B ligand,RANKL)、骨保護(hù)素(osteoprotegrin,OPG)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-17]、手術(shù)一般資料(手術(shù)椎體數(shù)、手術(shù)時間、椎體裂隙征、骨水泥用量、骨水泥滲漏、手術(shù)部位)、術(shù)后抗骨質(zhì)疏松治療、長期糖皮質(zhì)激素使用史、脊柱畸形指數(shù)(spinal deformity index,SDI)、手術(shù)段Cobb角、后凸角度、椎體前緣高度。其中SDI每個椎體的形態(tài)分為0～3分,統(tǒng)計T4～L4椎體中陳舊性骨折椎體的評分總和,分?jǐn)?shù)越高,畸形越嚴(yán)重[5];TPACP-5b、RANKL、OPG、IL-17檢測標(biāo)本為外周靜脈血清,檢測方法為放射免疫法;后凸角度、椎體前緣高度變化值采用臥位CT檢測。

2 結(jié) 果

2.1 術(shù)后再骨折風(fēng)險單因素分析 再發(fā)組BMI、骨密度T值、TPACP-5b、RANKL、OPG、術(shù)后抗骨質(zhì)疏松治療、IL-17、長期糖皮質(zhì)激素使用史、SDI、Cobb角變化值、后凸角度與非再發(fā)組比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表1)。

表1 術(shù)后再骨折風(fēng)險單因素分析

2.2 術(shù)后再骨折風(fēng)險模型分析

2.2.1 變量選擇與模型估計 以O(shè)VCF術(shù)后是否再骨折為因變量,單因素分析中11個具有統(tǒng)計學(xué)意義的因素作為自變量,建立全變量Logistic回歸、逐步Logistic回歸和Lasso-Logistic回歸模型,各變量賦值情況見表2。采用R軟件包glmnet進(jìn)行Lasso-Logistic回歸模型分析,經(jīng)交叉驗證確定最優(yōu)λ值,折疊次數(shù)為10次(見圖1)。本研究選取lambda.lse值0.049為最優(yōu)模型,此時進(jìn)入模型的變量涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、后凸角度、術(shù)后抗骨質(zhì)疏松治療(見圖2)。

圖1 Lambda與模型誤差

表2 變量賦值表

2.2.2 參數(shù)估計與模型評價 全變量Logistic回歸、逐步Logistic回歸和Lasso-Logistic回歸模型的參數(shù)估計結(jié)果見表3,其中Lasso-Logistic回歸模型的BIC、AIC均為最小,說明其擬合和預(yù)測效果相對較好。

表3 不同回歸模型分析結(jié)果(OR及其95%CI)

2.3 諾莫圖模型構(gòu)建與評價 (1)以O(shè)VCF術(shù)后再骨折風(fēng)險作為結(jié)局,結(jié)合Lasso-Logistic回歸分析篩選出的影響因素繪制諾莫圖模型,各影響因素對應(yīng)諾莫圖上方的Points數(shù)值為該因素得分,各影響因素得分之和對應(yīng)概率值為術(shù)后再骨折發(fā)生風(fēng)險(見圖3);(2)繪制諾莫圖預(yù)測精度的ROC曲線發(fā)現(xiàn),ROC下面積(Area under the curve,AUC)為0.865,敏感度及特異度分別為95.45%、68.04%(見圖4);(3)繪制諾莫圖預(yù)測準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)曲線發(fā)現(xiàn),預(yù)測效能與實際吻合較好(見圖5)。

圖3 諾莫圖模型示意圖

圖4 諾莫圖預(yù)測精度的ROC曲線

3 討 論

有報道[6]顯示,OVCF術(shù)后不同個體發(fā)生再骨折風(fēng)險存在異質(zhì)性,提示某些個性化因素影響了術(shù)后再骨折的發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn),再發(fā)組SDI高于非再發(fā)組,是術(shù)后再骨折的一個風(fēng)險因素。SDI值可反映脊柱畸形嚴(yán)重程度,與骨密度之間存在一定關(guān)聯(lián),脊柱畸形越嚴(yán)重,骨質(zhì)疏松程度越明顯[7]。OVCF尤其是陳舊性O(shè)VCF,脊柱生物力學(xué)發(fā)生楔形改變,使脊柱前負(fù)荷增大,負(fù)荷通過椎體前方傳導(dǎo),從而易于發(fā)生骨折[8]。OPG作為一種骨的保護(hù)素,可以與RANKL結(jié)合,預(yù)防嚴(yán)重骨質(zhì)疏松并發(fā)高發(fā)生率的骨折。本研究發(fā)現(xiàn)再骨折組的外周血OPG明顯降低,RANKL水平增高,說明體內(nèi)骨質(zhì)流失增多,再骨折風(fēng)險增高。研究[9-10]發(fā)現(xiàn),炎癥反應(yīng)可破壞骨細(xì)胞活性,導(dǎo)致再發(fā)骨折。IL-17系重要炎癥因子之一,添加外源性IL-17可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化,增加破壞細(xì)胞因子分泌[11-12]。本研究發(fā)現(xiàn),再骨折患者IL-17較高與再骨折風(fēng)險有關(guān),其一是高水平IL-17刺激了破骨細(xì)胞的異常激活,直接導(dǎo)致骨量減少,其次高水平IL-17破壞了機(jī)體骨代謝平衡狀態(tài),間接導(dǎo)致骨的破壞,從而參與再骨折發(fā)生。

本研究結(jié)果顯示,骨密度值是OVCF術(shù)后再骨折的風(fēng)險因素之一,與既往研究[13]結(jié)果一致,低骨密度患者骨量低、骨質(zhì)量差,故更易發(fā)生再骨折。有觀點[14]認(rèn)為,經(jīng)皮椎體成形術(shù)后,患椎對應(yīng)力適應(yīng)性降低,BMI較大時,可使軀體中心前移,進(jìn)而增加再骨折風(fēng)險。本研究再骨折與非再骨折患者BMI比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義,但在Lasso-Logistic回歸模型變量選擇與模型估計中,BMI的影響被壓縮至0,說明BMI對術(shù)后再骨折影響有限,與崔智慧等[15]結(jié)論一致,而與An等[16]結(jié)論不符,一方面可能是所納入患者平均BMI不高,另一方面可能與納入患者數(shù)量有關(guān),仍需下一步的探討驗證。

骨水泥滲漏是OVCF經(jīng)皮椎體成形術(shù)后的一種并發(fā)癥,因危害較大受到骨科醫(yī)生的普遍重視與關(guān)注,若骨水泥滲漏至椎間盤,可使臨近椎體所受應(yīng)力加大,顯著提高相鄰椎體骨折概率;若未發(fā)生滲漏或僅滲漏至骨小梁范圍內(nèi),其再骨折風(fēng)險將明顯降低[17-18]。現(xiàn)階段多認(rèn)為骨水泥滲漏增加再骨折風(fēng)險的機(jī)制與加速椎間盤突出、被滲漏椎體緩慢變性、力學(xué)分布不均勻等因素有關(guān)[19-20]。本研究兩組骨水泥滲漏情況差異無統(tǒng)計學(xué)意義,提示骨水泥滲漏與再發(fā)骨折無關(guān),可能是手術(shù)醫(yī)生技術(shù)熟練,經(jīng)驗豐富,發(fā)生骨水泥滲漏患者較少,所以兩組未見明顯差異,但臨床上應(yīng)警惕骨水泥滲漏帶來的潛在骨折風(fēng)險[21-22]。

術(shù)后抗骨質(zhì)疏松治療已成為防治OVCF術(shù)后再骨折的一項重要舉措,Wu等[23]的一項系統(tǒng)報道和meta分析顯示,抗骨質(zhì)疏松治療可預(yù)防骨質(zhì)疏松進(jìn)行性發(fā)展,有益于椎體高度的保持,可有效降低經(jīng)皮椎體成形術(shù)后再骨折率。鄭敏哲等[24]術(shù)后給予OVCF患者抗骨質(zhì)疏松治療,并遠(yuǎn)期隨訪患者骨密度、椎體功能,取得了預(yù)期效果,有助于減少再骨折發(fā)生。術(shù)后抗骨質(zhì)疏松治療是預(yù)防骨折再發(fā)的重要措施,對于OVCF經(jīng)皮椎體成形術(shù)后患者,如何選擇合理的抗骨質(zhì)疏松方案尤其重要。除常規(guī)戒煙禁酒、均衡膳食、適當(dāng)戶外活動、多曬太陽等措施外,本研究還給予患者鈣劑、維生素D、雙磷酸鹽進(jìn)行抗骨質(zhì)疏松治療,能有效減少再骨折的發(fā)生。手術(shù)椎體數(shù)≥2個患者術(shù)后再骨折風(fēng)險是手術(shù)椎體數(shù)<2個患者的7倍,原因在于手術(shù)椎體數(shù)越多,手術(shù)難度越大,骨水泥使用量及滲漏、分布相關(guān)的再骨折率隨之增加[25]。

結(jié)合以上分析,防治OVCF術(shù)后再骨折可從以下方面著手:(1)加強(qiáng)對SDI、IL-17高水平患者隨訪管理,必要時給予藥物控制炎癥反應(yīng);(2)對患者進(jìn)行健康宣教,囑其術(shù)后遵醫(yī)接受抗骨質(zhì)疏松治療與隨訪;(3)對OVCF患者,術(shù)前應(yīng)做好評估,不能過度增加手術(shù)椎體數(shù)量,對≥2個患椎患者,需在術(shù)后做好防護(hù)措施,預(yù)防椎體再骨折;(4)術(shù)中填充骨水泥應(yīng)精確控制用量、填充方式,盡可能避免骨水泥滲漏的發(fā)生。

綜上所述,OVCF術(shù)后再骨折的發(fā)生受圍手術(shù)期多方面影響,涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、術(shù)后抗骨質(zhì)疏松治療,基于以上因素可有效預(yù)測患者再骨折風(fēng)險,為臨床防治再骨折提供參考依據(jù)。