骨質疏松性椎體壓縮性骨折經皮椎體成形術后殘余腰背痛風險列線圖模型的構建與驗證

成昌桂, 高增鑫, 陳優民, 葉林輝, 吳戰坡, 吳富華, 程慶華, 夏新成

(東南大學附屬中大醫院溧水分院/南京市溧水區人民醫院, 1. 脊柱外科, 2. 骨科, 江蘇 南京, 211200)

隨著中國人口老齡化進程的不斷加劇,骨質疏松癥的臨床患病率不斷增高,骨質疏松性椎體壓縮性骨折(OVCF)是骨質疏松癥患者最常見和嚴重的并發癥,主要發生于低能量損傷或無明確創傷史情況下,降低了患者的活動能力和生活質量[1]。OVCF可引發持續性腰背痛、局部脊柱后凸,導致患者住院率增高、住院時間延長和病死率升高。經皮椎體成形術(PVP)具有操作簡單、技術成熟、安全性高、療效確切、創傷輕和恢復快的優點,已成為治療OVCF的公認標準術式,通過微創注射聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)型骨水泥,能夠實現即時緩解疼痛并穩定骨折椎體的作用[2]。然而臨床中有部分患者PVP后仍存在殘余腰背痛,甚至因此影響日常生活[3-4]。本研究分析OVCF患者PVP后殘余腰背痛的發生情況和影響因素,并構建風險預測列線圖模型,以期改善OVCF患者的臨床預后。

1 對象與方法

1.1 研究對象

回顧性選取2020年9月—2022年9月在本院確診單節段OVCF并接受雙側PVP治療的302例患者作為研究對象。納入標準: ① 年齡55～90歲者; ② 經雙能X射線吸收法測量脊椎和髖部骨密度值, T值<-2.5者; ③ 經脊柱磁共振成像(MRI)檢查證實OVCF, 順利完成PVP并康復出院者; ④ 臨床資料和隨訪資料完整,簽署知情同意書者。排除標準: ① 外傷性、腫瘤性、結核性脊柱骨折者; ② 嚴重腰椎間盤突出、椎管狹窄性疼痛者; ③ 痛覺過敏者; ④ MRI圖像不清晰者; ⑤ 對骨水泥過敏者; ⑥ 有重癥感染、嚴重基礎疾病、脊髓壓迫或明顯神經癥狀者。

1.2 研究方法

根據術后1個月時疼痛視覺模擬評分法(VAS)評分,將患者分為殘余腰背痛組(VAS評分≥4分)43例和無疼痛組(VAS評分<4分)259例。比較2組患者臨床資料和治療前后MRI參數變化,主要包括性別、年齡、體質量指數、基礎疾病(高血壓病和糖尿病)、病變節段、骨密度、骨水泥注射量、骨水泥滲漏、手術時間和抗骨質疏松治療情況,治療前Oswestry功能障礙指數(ODI)問卷表評分、骨折椎體前緣高度(AVH)、骨折椎體前緣高度比(AVHR)、Cobb角、椎管內真空裂隙征(IVC)、后筋膜水腫和椎旁肌變性分級,治療后骨水泥分布、椎體前緣高度恢復率(AVHRR)和Cobb角變化。

1.3 PVP手術流程

術前完善脊柱數字X線攝影(DR)、電子計算機斷層掃描(CT)、MRI、骨密度和血生化檢查,確定病變節段和嚴重程度,制訂合適的手術流程,手術均由經驗豐富的手術團隊完成。患者麻醉成功后,于C臂機引導下將穿刺針經雙側椎弓根插入椎體,尖端位于椎體的前中1/3處; 建立工作通道,常規椎體活檢,于C臂機監測下緩慢注射高黏度骨水泥,待骨水泥即將發生泄漏時停止注射,在骨水泥硬化后緩慢收回工作通道。囑患者手術前后常規口服鈣劑和維生素D, 靜脈注射唑來膦酸進行抗骨質疏松治療。術后常規預防深靜脈血栓,并給予非甾體抗炎藥等進行鎮痛,但不進行強效鎮痛治療。囑患者出院后不使用鎮痛藥,除非疼痛難以忍受。

1.4 MRI檢查

使用美國GE SIGNA 3.0T MRI檢查儀進行檢查,囑患者取平臥位,參數設置為重復時間(TR)2 800～3 000 ms, 回波時間(TE)40～50 ms, 矩陣288×192, 視野18～36 cm, 選擇6次激勵,層厚3～4 mm, 層間距0.5 mm, 掃描范圍包括胸腰段全部節段。將初始數據導入后處理工作站,由經驗豐富的影像科醫師獨立判讀。AVHR=壓縮椎體前緣高度/(上椎體前緣高度+下椎體前緣高度)×2, AVHRR=術后AVHR-術前AVHR。Cobb角是骨折椎體上下終板形成的夾角, Cobb角變化為術前Cobb角與術后Cobb角之差。見圖1。

A: AVHR評估,公式為壓縮椎體前緣高度(b)/[上椎體前緣高度(a)+下椎體前緣高度(c)]×2;B: Cobb角評估, Cobb角為骨折椎體上端板(b線)與下端板(a線)形成的夾角。

1.5 統計學分析

2 結 果

2.1 臨床資料比較

2組患者性別、年齡、體質量指數、基礎疾病、病變節段、骨密度、骨水泥注射量、手術時間等臨床資料比較,差異無統計學意義(P>0.05), 具有可比性,見表1。

表1 2組患者臨床資料比較

2.2 治療前后MRI參數比較

治療前,殘余腰背痛組有IVC、后筋膜水腫者占比和椎旁肌變性分級高于無疼痛組,差異有統計學意義(P<0.05), 見表2; 治療后,殘余腰背痛組塊狀骨水泥分布率高于無疼痛組,差異有統計學意義(P<0.05), 見表3。

表2 2組治療前MRI參數比較

表3 2組治療后MRI參數比較

2.3 殘余腰背痛危險因素的多因素Logistic回歸分析

多因素Logistic回歸分析顯示, IVC、后筋膜水腫、椎旁肌變性Ⅱ級、椎旁肌變性Ⅲ～Ⅳ級、塊狀骨水泥分布均為殘余腰背痛的獨立危險因素(P<0.05), 見表4。

表4 殘余腰背痛危險因素的多因素Logistic回歸

2.4 殘余腰背痛的列線圖模型

根據回歸分析結果,通過R軟件構建列線圖模型,總分0～200分,見圖2。1例70歲L3節段骨折男性患者評分示例: 術前診斷IVC對應分值35分,后筋膜水腫對應分值39分,椎旁肌變性Ⅱ級對應分值38分,術后骨水泥為塊狀分布對應分值20分,相加后總分為132分,對應風險為0.82, 提示該患者發生殘余腰背痛的概率較高。

圖2 OVCF患者PVP后殘余腰背痛的列線圖模型

2.5 列線圖模型的預測效能驗證

ROC曲線顯示,列線圖模型預測殘余腰背痛的AUC為0.845(95%CI: 0.778～0.896,P<0.001), 提示該模型具有較好的區分度,見圖3。校準曲線和決策曲線顯示,列線圖模型具有較好的吻合度和凈獲益率,見圖4、圖5。

圖3 列線圖模型預測殘余腰背痛的ROC曲線

圖4 列線圖模型的校準曲線

圖5 列線圖模型的決策曲線

3 討 論

PVP后腰背痛分為早期和晚期,早期腰背痛主要發生于術后72 h內,與手術和麻醉應激反應有關,晚期腰背痛主要發生于術后1個月,與疾病本身、手術并發癥等有關[5]。晚期腰背痛即殘余腰背痛,資料[6]顯示, PVP后殘余腰背痛的發生率為5%～20%。殘余腰背痛的影響因素可能有骨密度、骨水泥體積、骨水泥分布和胸腰椎背筋膜損傷等[7], 本研究基于臨床資料和MRI參數嚴格篩選最可能的危險因素并構建定量列線圖模型,以期更好地指導臨床實踐。

本研究結果顯示, PVP后殘余腰背痛的發生率為14.2%(43/302)。殘余腰背痛可大大降低患者對手術的滿意度,嚴重影響患者的日常生活質量。盡管PVP技術比較成熟,但仍有并發癥發生風險,如骨水泥滲漏、相鄰椎體骨折和術后疼痛緩解效果不佳等。研究[8]顯示,約63%的OVCF患者接受手術治療后疼痛明顯緩解, 32%患者疼痛中度緩解, 5%患者疼痛緩解不明顯[8]。手術切口痛和腰背痛是OVCF患者術后30 d最常見的不良反應,本研究單因素與多因素Logistic回歸分析顯示, IVC、后筋膜水腫、椎旁肌變性Ⅱ級、椎旁肌變性Ⅲ～Ⅳ級、塊狀骨水泥分布均為殘余腰背痛的獨立危險因素(P<0.05)。IVC患者殘余腰背痛的風險是無IVC患者的2.680倍,后筋膜水腫患者殘余腰背痛的風險是無后筋膜水腫患者的2.863倍,椎旁肌變性Ⅱ級、Ⅲ～Ⅳ級患者殘余腰背痛的風險分別是Ⅰ級患者的3.726、5.801倍,塊狀骨水泥分布患者殘余腰背痛的風險是海綿狀骨水泥分布患者的1.578倍。

本研究發現,骨密度和骨水泥注射量不是PVP后殘余腰背痛的影響因素。骨質疏松是椎體骨折發生的重要因素,也是PVP后骨折椎體塌陷甚至相鄰椎體繼發性骨折的危險因素[9]。術后多個椎體塌陷時,患者的矢狀平衡能力下降,身體會代償性補償下背部肌肉的損傷以調節平衡,進而導致慢性下腰背疼痛以及繼發相鄰椎體骨折[10]。術后1個月骨折椎體的塌陷并不明顯,多節椎體繼發骨折的可能性很小,患者出現明顯矢狀面不平衡的概率亦較小。因此,低骨密度可能不是PVP后1個月殘余腰背痛的危險因素。注射骨水泥可以增強椎體的強度和硬度,有效防止進行性椎體塌陷,一定程度上緩解腰背痛。研究[11]指出骨水泥注射量與疼痛緩解程度無顯著相關性,其可能原因是少量的骨水泥已足以增強骨折椎體的強度。生物力學研究[12]發現,骨水泥體積達到15%椎體體積時,骨折椎體的硬度即可很好地恢復,骨水泥體積超過24%椎體體積后則幾乎沒有明顯益處。1.5 mL骨水泥可以獲得令人滿意的疼痛緩解效果,因此,骨水泥注射量不是殘余腰背痛的影響因素。本研究中,患者平均骨水泥注射量大于3 mL, 已超過可緩解疼痛的最低劑量。海綿狀骨水泥分布可實現骨水泥與松質骨的緊密結合,有效降低受傷椎體術后塌陷的發生風險[13]。更充分的骨水泥分布可以更有效地固定骨折碎片,更好地緩解腰背痛[14]。

OVCF中, IVC存在是受傷椎體術后塌陷、進行性后凸和慢性腰背痛的主要危險因素[15]。這可能是因為IVC周圍的纖維軟骨膜中填充的骨水泥不足,阻止了水泥與周圍松質骨的緊密結合,進而造成骨折椎體不穩定[16]。腰椎間盤突出癥和腰椎管狹窄癥患者的椎旁肌萎縮和變性是慢性下腰痛的重要原因[17]。加強背部肌肉的功能鍛煉能有效減輕非特定疼痛[18], 故推測椎旁肌變性與腰痛存在一定聯系。本研究采用Goutracker分級法定性評估椎旁肌變性程度,但未對椎旁肌脂肪進行更精確的定量分析[19]。

本研究構建的列線圖模型可視化強、操作簡單,能夠指導臨床醫生快速且準確地篩選術后殘余腰背痛高危患者。ROC曲線顯示該模型具有較好的預測價值,校準曲線顯示該模型預測殘余腰背痛的概率與實際發生率具有較好的一致性,決策曲線顯示該模型預測殘余腰背痛的可行域較大,提示模型臨床適用性較好。但本研究存在一定局限性: 本研究為單中心回顧性病例分析,樣本量相對較小,病例選擇可能存在偏倚性; 本研究未探討PVP入路方式對殘余腰背痛的發生有無影響; 以VAS評分作為殘余腰背痛的判斷標準可能存在一定主觀性,且以術后1個月作為判斷殘余腰背痛的時間節點是否科學尚有待確認; 本研究僅進行了內部數據驗證,未來還需通過外部數據驗證該列線圖模型的推廣價值。未來,研究者還需開展多中心、大樣本量和長隨訪期的研究進一步明確OVCF患者PVP后殘余腰背痛的危險因素。

綜上所述,OVCF患者PVP后仍有較高的殘余腰背痛發生率, IVC、后筋膜水腫、嚴重椎旁肌變性和塊狀骨水泥分布是殘余腰背痛發生的重要預測因素,基于這些因素構建的風險預測列線圖模型在識別殘余腰背痛高危患者方面具有較好的臨床應用潛能。