預測骨質疏松性椎體壓縮性骨折患者椎體成形術后鄰近椎體骨折的風險Nomogram模型的建立與驗證

周啟付,張勝友,胡元武,吳云龍

(六安市中醫院,安徽六安 237006)

近年來,骨質疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)的發生率正呈逐年增長趨勢,嚴重影響老年患者的生活質量[1]。目前,經皮椎體成形術(percutaneous vertebroplasty,PVP)是OVCF患者的主要外科治療方式,可顯著緩解患者疼痛癥狀,加快骨折康復,改善患者術后生活質量[2]。但研究表明[3],PVP術后1～2年內,出現新的鄰近椎體壓縮性骨折發生率可高達52%,嚴重影響患者預后。因此,加強對PVP術后鄰近椎體再發骨折的預測,進而采取個體化的干預措施,對于保障術后療效具有重要的臨床意義。本研究擬對OVCF患者PVP術后鄰近椎體再發骨折的危險因素進行分析,并通過構建列線圖模型,將風險因素定量化,預測患者術后再次發生椎體骨折的風險,以期為高危患者的早期識別和干預提供參考依據,現報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取本院骨科2017年1月～2020年6月行PVP手術治療的OVCF患者作為研究對象,對所有患者進行12個月隨訪,根據患者在隨訪期內是否再次發生鄰近新椎體骨折,分為再骨折組和無骨折組。納入標準:①骨質疏松癥臨床診斷明確,符合我國《原發性骨質疏松癥診療指南(2017)》[4]中的相關標準;②影像學檢查提示新鮮的腰椎壓縮性骨折,病程≤2周;③患者接受PVP手術治療,術前和術后臨床資料完整,且能按要求完成隨訪;④患者已簽署知情同意書。排除標準:①陳舊性腰椎骨折;②由脊柱腫瘤或脊柱結核等非骨質疏松癥引起的椎體病理性骨折;③患者既往有脊柱手術病史;④術后出現手術相關神經功能損傷;⑤伴有嚴重的心功能不全、肝腎功能障礙、血液系統疾病或惡性腫瘤性疾病等。本研究經本院醫學倫理委員會批準同意。本研究最終納入符合上述入排標準的OVCF患者179例,其中男70例,女109例;年齡60～81歲,平均(73.27±7.61)歲,隨訪期內發生鄰近椎體再次骨折50例。

1.2 手術方法

患者取俯臥位,保持脊柱過伸,對骨折處進行定位并標記,分別在傷椎的2點鐘和10點鐘方向進行逐層穿刺,通過C型臂對穿刺針和傷椎相對位置進行觀察,確保穿刺針在正位位于椎弓根圓心,側位位于椎弓根中點;正位位于椎弓根內側時,側位位于椎弓根與椎體后緣交界處。此時將針芯抽出,插入導管,并置入工作套管,使用實心鉆延順時針方向鉆入椎體,在C型臂透視下,當鉆頭鉆至椎體前1/4與后3/4交界處取出實心鉆,通過工作套管將骨水泥注入椎體,待骨水泥硬化后取出工作套筒,消毒切口并使用無菌敷料包扎,術畢。

1.3 臨床資料收集

回顧性收集兩組患者以下臨床資料:(1)患者性別、年齡、體質量指數(body mass index,BMI)、吸煙史、飲酒史、是否合并高血壓或糖尿病等;(2)初始骨折椎體個數、初始骨折部位、骨密度T值、術后傷椎前緣高度恢復率、注入骨水泥量、骨水泥分布類型(彌散性或致密型),術后是否規律接受抗骨質疏松癥治療等。其中傷椎前緣高度恢復率=(術后傷椎前緣高度-術前)/[(上椎體前緣高度+下椎體前緣高度)/2]×100%。

1.4 統計學方法

采用SPSS 23.0軟件對數據進行分析。單因素分析中,計數資料采用卡方檢驗;計量資料采用獨立樣本t檢驗;以P<0.05為差異有統計學意義。采用二元Logistic回歸分析篩選OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次發生骨折的獨立危險因素;通過R(Version 3.5.3)軟件和rms程序包建立列線圖模型。列線圖模型內部驗證采用Bootstrap自舉法,模型預測能力通過C-index和校正曲線進行評估。

2 結果

2.1 單因素分析

再骨折組患者平均年齡、術后傷椎前緣高度恢復率及注入骨水泥量明顯高于無骨折組,且再骨折組患者初始骨折椎體個數2個或2個以上、初始骨折部位位于胸腰段(T11、T12、L1或L2)及骨水泥分布類型為致密型的患者比例明顯高于無骨折組,而骨密度T值、術后規律接受抗骨質疏松癥治療的患者比例明顯低于無骨折組,差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表1。

表1 再骨折組和無骨折組患者臨床資料單因素分析

2.2 二元Logistic回歸分析

將單因素分析中有統計學意義的因素作為自變量,以患者術后是否再次發生鄰近椎體骨折作為因變量,進行二元Logistic回歸分析。結果發現,在控制其他混雜因素的前提下,患者骨密度T值升高和術后接受規律抗骨質疏松癥治療是OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折的獨立保護性因素(P<0.05);而骨水泥分布為致密型、骨水泥注入量增加、初始骨折位于胸腰段以及術后傷椎前緣高度恢復率升高,則是其獨立危險因素(P<0.05)。詳見表2。

表2 OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折的二元Logistic回歸分析

進一步對骨密度T值、骨水泥注入量及術后傷椎前緣高度恢復率行ROC曲線分析,上述三個指標的最大約登指數分別為-0.53、0.461和0.551,最佳診斷指界值分別為-3.168 SD、3.305 mL和15.35%。

2.4 風險預警模型的建立與應用

將回歸分析得到的6個具有統計學意義的變量,通過R軟件rms程序包建立OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折的列線圖風險預測模型(見圖1)。在實際臨床應用中,醫務人員可在圍手術期評估患者各項獨立危險因素,并在圖1的各預測因素中找到其對應數值,將各預測因素得分相加即可得到總分,最后將總分在發生風險數軸上讀數,即為該患者再次骨折的風險系數。

圖1 OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折的風險預警模型的建立

2.5 風險預警模型的效應評價

采用C-index對該模型進行評價,結果發現初始列線圖的C-index為0.958(見圖2A),通過1000次Bootstrap法對模型進行驗證后,C-index為0.952(見圖2B);校正曲線顯示,模型預測值和觀察值具有一定的相關性(見圖3),說明該模型用于預測OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折的概率與實際發生概率具有較高的一致性。

圖2 初始列線圖模型(A)和1000次Bootstrap內部驗證(B)的ROC曲線

圖3 OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折的校正曲線驗證

3 討論

PVP術后鄰近椎體再次骨折的發生機制較為復雜,但引起骨折的原因主要來自于患者自身因素、骨水泥因素及椎體因素三個方面。研究證實,患者性別、年齡及骨質疏松癥嚴重程度等均是PVP術后鄰近椎體再次骨折的重要風險因素[5]。本研究發現,再次骨折組患者平均年齡顯著高于無骨折組,且骨密度T值明顯降低(P<0.05)。研究表明,隨著年齡上升,骨質疏松癥患者的骨吸收更為顯著,從而導致骨密度下降,增加骨折的風險程度[6]。除此之外,高齡患者常伴有下丘腦-垂體-性腺軸失衡,尤其是絕經后女性患者體內雌激素明顯下降,將進一步導致維生素D受體下調,骨代謝紊亂,使骨脆性增加[7]。然而,本研究二元Logistic回歸分析表明,骨密度升高是患者再次骨折的保護性因素,而性別和年齡與骨折的發生并無統計學相關性,這提示性別和年齡很可能是通過影響骨密度而對鄰近椎體發生骨折產生影響,在回歸分析中,該兩個因素作為混雜因素而被剔除。有研究認為,OVCF患者PVP術后鄰近椎體再次骨折是骨質疏松癥的自然進程,其主要與脊柱骨密度的進行性下降有關[8]。本研究進一步對兩組患者骨密度行ROC分析,結果發現,骨密度最佳診斷界值為-3.168 SD,即當患者骨密度低于該值時,其鄰近椎體骨折風險將明顯增加。吳偉峰等[9]通過類似方法同樣發現,當骨密度T值取-3.185時,對PVP術后患者鄰近椎體再次發生骨折具有較高的診斷價值,這與本研究結果較為一致。

除此之外,本研究還發現術后接受規律抗骨質疏松癥治療是患者再次發生骨折的保護性因素。李正等[10]研究表明,在補充維生素D和鈣劑的基礎上,術后給予一劑唑來膦酸可明顯增加患者骨密度,減少PVP術后鄰近椎體再次發生骨折的風險。胡麗丹等[11]對骨質疏松性腰椎骨折的研究中發現,在術后發生骨折的患者中有80%未給予規律抗骨質疏松癥治療。該結果進一步提示,OVCF患者術后應重視骨密度的監測,并積極給予抗骨質疏松癥治療,以降低再次骨折的風險。

已有研究證實,骨水泥滲漏是PVP術后鄰近椎體再次骨折的重要風險因素,而臨床中骨水泥滲漏與骨水泥注入的量和分布類型均存在密切關系。最新研究表明,骨水泥注入量與手術治療效果并無統計學相關性,但卻和滲漏的發生呈正比,而骨水泥分布為致密型則更易發生滲漏[12-13]。本研究發現,再骨折組患者骨水泥注入量和骨水泥分布類型為致密型的患者比例明顯高于無骨折組,而且是術后鄰近椎體再次骨折的獨立風險因素。分析其主要原因,可能與骨水泥注入量過大或分布過于致密、導致骨水泥滲漏有關。注入椎體的骨水泥可通過上下終板而滲漏至椎間盤,而骨水泥硬化后可顯著增加椎體間應力,使其生物力學發生改變,從而導致鄰近椎體骨折[14]。通過ROC分析發現,預測患者術后發生鄰近椎體骨折的骨水泥注入量最佳診斷界值為3.305 mL。

除此之外,本研究還發現,患者傷椎前緣高度恢復率與術后鄰近椎體再次骨折的發生存在密切關系,其主要原因可能與術中骨水泥注入量過大或骨水泥分布呈致密型且集中于椎體前緣,導致椎體前方應力過于集中所致。然而,目前關于高度恢復多少更加有利于患者預后尚無統一結論,韓曉東等[15]比較了PVP術后鄰近椎體再骨折患者和無骨折患者傷椎前緣高度恢復率發現,骨折組患者平均恢復率約為17.68%,而無骨折組為11.64%,這與本研究的結果較為一致。本研究通過ROC分析進一步發現,預測患者術后發生鄰近椎體骨折前緣高度恢復率的最佳診斷界值為15.35%。以上研究結果提示,術前應充分分析OVCF患者影像學資料,個體化評估患者骨水泥注入量和傷椎前緣的高度恢復率,術中更應注意操作,待骨水泥形成拉絲后再緩慢推注,避免骨水泥滲漏的發生,以降低術后再次骨折的風險。T11、T12、L1或L2位于脊柱的胸腰節段區域,為整個生理性彎曲的轉折點,也是應力相對集中的部位,極易形成鄰近椎體骨折的空間叢集現象,使相鄰椎體再發骨折的風險明顯增加[16]。

綜上所述,OVCF患者骨密度T值、骨水泥注入量、骨水泥分布類型、初始骨折部位、術后傷椎前緣高度恢復率及術后是否接受規律抗骨質疏松癥治療,均與鄰近椎體的再次骨折存在密切關系,基于以上風險因素建立的列線圖模型具有較高的診斷效能。但本研究為單中心樣本,研究數量有限,仍需多中心、大樣本研究進一步證實。