骨密度對全膝關節置換術恢復的預測分析

章旭，張占豐，施晶晶，謝斌

骨密度對全膝關節置換術恢復的預測分析

章旭，張占豐，施晶晶，謝斌

湖州市第一人民醫院骨科，浙江湖州 313000

探討絕經女性患者骨密度（bone mineral density，BMD）對骨關節炎全膝關節置換術恢復情況的預測價值。選取2019年4月至2021年12月湖州市第一人民醫院收治的骨關節炎全膝關節置換術患者78例為研究對象，采用雙能X線測量患者的BMD水平，術后6個月采用美國膝關節協會評分（Keen Society score，KSS）對膝關節功能進行評估，根據KSS評分將患者分為恢復良好組（=41）和恢復不良組（=37）；采用Logistic回歸分析對患者術后膝關節功能恢復的影響因素進行評估；利用R軟件建立預測列線圖模型；繪制受試者操作特征曲線分析構建模型的預測效能。術后6個月，非骨質疏松患者的KSS評分均顯著高于骨質疏松患者（<0.05）。兩組患者的年齡、病程、絕經時間、BMD及體質量指數（body mass index，BMI）比較差異均有統計學意義（<0.05）。多因素Logistic回歸分析表明，年齡、BMI、病程、絕經時間及BMD均是影響骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復的獨立危險因素（<0.05）。列線圖構建關節功能恢復預測模型的曲線下面積為0.832（95%：0.762～0.883），預測的敏感度與特異性較高。絕經女性患者BMD對骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復產生影響，建立的列線圖對判斷預后具有較高應用價值。

絕經女性；骨密度；骨關節炎；全膝關節置換術；預測效能

骨關節炎是一種以關節軟骨損害為主并累及整個關節組織的疾病，最終可導致關節軟骨退變、纖維化、斷裂及缺損，嚴重者可損害整個關節面[1]。骨關節炎好發于中老年人群，臨床多表現為關節疼痛、僵硬、肥大及活動受限等，是致殘的重要原因[2]。絕經后女性隨著年齡的不斷增長，骨質疏松癥伴膝骨關節炎發生率呈上升趨勢，導致膝關節運動功能受累，影響女性健康[3]。全膝關節置換術是骨關節炎患者常用的治療方法，該治療方法能恢復關節功能，多數患者可從中受益，但仍有部分患者術后癥狀未能得到明顯緩解[4]。因而探索骨關節炎全膝關節置換術恢復的預測指標，對改善預后具有重要意義。本研究以骨關節炎全膝關節置換術患者為研究對象，探討絕經女性患者骨關節炎全膝關節置換術恢復情況的預測因素，現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2019年4月至2021年12月湖州市第一人民醫院收治的骨關節炎全膝關節置換術患者78例為研究對象，手術前采用雙能X線測定骨密度（bone mineral density，BMD），根據測定結果顯示骨質疏松癥患者32例，非骨質疏松癥患者46例。術后6個月采用美國膝關節協會評分（Keen Society score，KSS）對膝關節功能進行評估，根據KSS評分情況，將患者分為恢復良好組和恢復不良組。恢復良好組患者41例，年齡51～78歲，平均（58.89±7.89）歲；體質量指數（body mass index，BMI）19～32kg/m2，平均（20.78±3.58）kg/m2；患病時間1～9年，平均（2.41±0.35）年；絕經時間1～3年，平均（1.67±0.26）年。恢復不良組患者37例，年齡51～79歲，平均（67.43±6.67）歲；BMI 20～31kg/m2，平均（24.48±3.26）kg/m2；患病時間1～8年，平均（4.56±0.49）年；絕經時間1～4年，平均（4.46±0.96）年。本研究經湖州市第一人民醫院倫理委員會批準，患者或患者家屬已簽署知情同意書。

1.2 納入、排除標準

納入標準：①符合骨關節炎診斷標準[5]；②行全膝關節置換術治療，且患者均可耐受；③Kellgren- Lawrence分級系統（KL分級）為Ⅲ～Ⅳ級；④術前完成BMD檢查（檢查部位為腰椎、髖關節）；⑤絕經后女性。排除標準：①合并精神異常、骨代謝相關疾病者；②5年內服用影響BMD的藥物或近期使用糖皮質激素、雌激素及避孕藥者；③有嚴重的器質性疾病、伴有自身免疫疾病或凝血功能異常者。

1.3 方法

1.3.1 手術方法 患者均行全膝關節置換術治療。具體方法：術前完善相關檢查，評估患者身體狀況，采用膝前側縱行切口、內側髕旁入路，分別于關節囊、股四頭肌腱與髕韌帶部位常規注射甲潑尼龍羅哌卡因混合稀釋液，松解攣縮的韌帶、軟組織，保證兩側軟組織張力平衡。股骨與脛骨根據術前計劃完成截骨，去除周圍多余骨贅，預安裝假體完成試模。進一步確定假體與骨面匹配，給予適量的骨水泥固定。手術完成后，常規于傷口部位放置止血粉1支，放置負壓引流管1根，縫合手術切口。術后持續鎮痛48h，常規預防感染、深靜脈血栓等對癥支持治療，術后36～72h引流量<50ml/d則拔除引流管，并根據患者恢復情況指導康復鍛煉。

1.3.2 膝關節功能評估 分別于術前、術后6個月采用KSS評估膝關節功能，包括疼痛、穩定性、活動范圍、缺陷、功能及附加項，總分100分，得分越高，膝關節功能越好[6]。

1.3.3 構建預測模型并驗證 查閱兩組患者的病歷資料，以年齡、BMI、病程、絕經時間及BMD為自變量，采用Logistic回歸分析對術后膝關節功能改善進行評估；利用R軟件根據上述多因素分析結果，納入有統計學意義的指標建立預測列線圖模型[7]。為進一步分析預測模型在骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復中的預測價值，繪制受試者操作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC曲線），分析構建模型的預測效能。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 是否伴有骨質疏松患者的KSS評分比較

伴或不伴有骨質疏松患者術前的各項KSS評分比較差異均無統計學意義（>0.05）；術后6個月，伴或不伴有骨質疏松患者的各項KSS評分均顯著高于手術前（<0.05），非骨質疏松患者的各項KSS評分均顯著高于骨質疏松患者（<0.05），見表1。

2.2 兩組患者的一般資料比較

兩組患者的年齡、病程、絕經時間、BMD及BMI比較差異均有統計意義（<0.05），見表2。

2.3 骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復的多因素Logistic回歸分析

以術后膝關節功能恢復為因變量，以年齡、BMI、病程、絕經時間及BMD為自變量，多因素Logistic回歸分析結果顯示，年齡、BMI、病程、絕經時間及BMD均是影響骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復的獨立危險因素（<0.05），見表3。

2.4 骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復預測模型

針對多因素Logistic回歸分析結果，構建骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復預測模型，從列線圖結果看出，骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復得分依次為：BMD 65分，病程51分，絕經時間60分，年齡45分，BMI 37分，見圖1。

表1 是否伴有骨質疏松患者的KSS評分比較（，分）

注：與本組術前比較，*<0.05

表2 兩組患者的一般資料比較（）

表3 骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復的多因素Logistic回歸分析

圖1 骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復預測模型

2.5 骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復預測模型驗證

ROC曲線驗證結果表明：骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復風險C-index為0.802，區分度較高；曲線下面積為0.832（95%：0.762～0.883），預測敏感度與特異性較高，見圖2。

圖2 骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復預測ROC曲線及校準圖

A.ROC曲線；B.校準圖

3 討論

全膝關節置換術是骨關節炎患者常用的治療方法，可緩解關節疼痛、幫助膝關節功能恢復，提高生活質量[8]。既往研究表明，嚴格把握手術適應證、術中操作精準、匹配合適的假體型號及積極處理圍手術期并發癥等，均能鞏固手術效果，使多數患者從中受益[9]。但全膝關節置換術屬于侵入式操作，部分患者術后關節功能恢復較差[10]。由于女性絕經后雌激素生理性撤退，易引起體內骨量減少、骨微結構破壞，增加骨質疏松的發生率[11]。同時，骨質疏松患者體內骨形成與骨吸收明顯增高，亦增加骨吸收速率。本研究中，非骨質疏松患者手術6個月后的疼痛、穩定性、活動范圍、缺陷、功能評分及附加項評分均優于骨質疏松患者，提示絕經女性骨質疏松對膝關節功能產生一定影響。

BMD是評價機體骨量的有效指標，足夠的骨強度是維持骨骼完整性、避免骨折發生的保證，對合并骨質疏松的患者進行關節置換難度較大[12]。調查結果表明骨質疏松患者術中及術后發生骨折的風險是非骨質疏松患者的5～8倍[13]。由于骨質疏松患者骨小梁厚度、數量減少，使假體固定難度增加。本研究顯示，年齡、BMI、病程、絕經時間及BMD均為骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復的獨立影響因素。骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復的影響因素較多，不同因素可相互作用及影響，而絕經女性的BMD降低是影響術后關節恢復的主要原因。骨質疏松患者由于缺少足夠的骨強度支撐假體，導致術后假體更容易發生塌陷或無菌性炎癥；假體周圍應力改變或假體磨損顆粒亦可加劇膝關節周圍的骨質疏松[14-15]。為進一步提高骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復，本研究構建預測模型繪制列線圖并進行驗證，結果表明該模型的預測價值較高，在臨床工作中，可根據患者術后膝關節功能恢復的預測指標，針對性地制定相應的措施鞏固手術效果，促進病情康復。

綜上所述，絕經女性患者的BMD對骨關節炎全膝關節置換術后關節功能恢復產生影響，建立的列線圖對判斷預后具有較高應用價值。

[1] 于清波, 鄂正康, 辛紅偉, 等. 計算機導航下全膝關節置換術對術中出血量及關節功能恢復的影響[J]. 中國骨傷, 2020, 33(1): 15–20.

[2] 張軍華, 薛慶, 韓博. 小切口單髁置換術治療單純內側間室膝骨性關節炎患者的臨床研究[J]. 中國藥物與臨床, 2021, 21(1): 64–66.

[3] R?NN S H, HARSL?F T, OEI L, et al. The effect of vitamin MK-7 on bone mineral density and microarchitecture in postmenopausal women with osteopenia, a 3-year randomized, placebo-controlled clinical trial[J]. Osteoporos Int, 2021, 32(1): 185–191.

[4] 丁韶龍, 康波, 李志軍. 膝骨關節炎患者全膝關節置換后關節功能恢復影響因素分析[J]. 新鄉醫學院學報, 2020, 37(6): 563–565.

[5] 中華醫學會骨科學分會關節外科學組. 骨關節炎診療指南(2018年版)[J]. 中華骨科雜志, 2018, 38(12): 705–715.

[6] YU L, QI H, AN G, et al. Association between metabolic profiles in urine and bone mineral density of pre- and postmenopausal Chinese women[J]. Menopause, 2019, 26(1): 94–102.

[7] 王廣欣, 馬兆吉, 梁慶威. 兩種膝關節假體置換治療絕經后類風濕關節炎合并骨質疏松癥效果對比研究[J]. 臨床軍醫雜志, 2020, 48(2): 208–210.

[8] GOODMAN S M, MANDL L A, MEHTA B, et al. Does education level mitigate the effect of poverty on total knee arthroplasty outcomes?[J]. Arthritis Care Res (Hoboken), 2018, 70(6): 884–891.

[9] 王聰, 張國榮, 解桐, 等. 膝關節骨性關節炎全膝關節置換術后患者滿意度影響因素研究進展[J]. 中國骨與關節損傷雜志, 2021, 36(8): 891–894.

[10] 周尋, 鄧賢君, 段閃閃, 等. 老年骨性關節炎患者全膝關節置換術后自護能力的影響因素及與希望水平的相關性分析[J]. 中國醫藥導報, 2021, 18(11): 193–196.

[11] YIN Z, QIAN P, WU X, et al. Unicondylar knee arthroplasty versus total knee arthroplasty in adults with isolated medial osteoarthritis: A matched study protocol[J]. Medicine (Baltimore), 2020, 99(35): e21868.

[12] 許岳, 戴小宇, 應璞, 等. 膝關節骨性關節炎患者血脂與行全膝關節置換術后下肢深靜脈血栓的相關性研究[J]. 中國中醫骨傷科雜志, 2021, 29(5): 38–42.

[13] 蘆海燕, 杜少杰, 楊立強. 加速康復外科理念對高齡患者全膝關節置換術后康復的影響[J]. 中國醫藥導報, 2020, 17(24): 183–186.

[14] 江橋, 徐馳, 付君, 等. 膝骨關節炎患者全膝關節置換術后HSS評分最小臨床重要差異的研究[J]. 解放軍醫學院學報, 2020, 41(12): 1188–1192.

[15] 樊繼波, 覃勇, 唐曉松, 等. 脈沖電磁場對老年骨質疏松癥患者全膝關節置換術關節功能重建影響研究[J].中國骨質疏松雜志, 2014, 20(9): 1104–1107.

Predictive analysis of bone mineral density on the recovery of total knee arthroplasty

Department of Orthopaedics, Huzhou First People’s Hospital, Huzhou 313000, Zhejiang, China

To investigate the predictive value of bone mineral density (BMD) of menopausal women on the recovery of total knee arthroplasty for osteoarthritis.Seventy-eight patients with total knee arthroplasty for osteoarthritis admitted to Huzhou First People’s Hospital from April 2019 to December 2021 were selected as the study objects. BMD levels were measured by dual-energy X-ray, and knee function was assessed by Keen Society score (KSS) 6 months after surgery. Patients were divided into good recovery group (=41) and poor recovery group (=37) according to the KSS score. Logistic regression analysis was used to evaluate influencing factors for postoperative knee functional recovery. The prediction nomogram model was established by using R software. The receiver operating characteristic curve was drawn to analyze the predictive performance of the constructed model.After 6 months of surgery, KSS scores of non-osteoporosis patients were significantly higher than those of osteoporosis patients (<0.05). There were statistically significant differences in age, course of disease, time of menopause, BMD and body mass index (BMI) between the two groups (<0.05). Multivariate Logistic regression showed that age, BMI, course of disease, time of menopause and BMD were independent risk factors for joint function recovery after total knee arthroplasty for osteoarthritis (<0.05). The area under the curve of the prediction model were 0.832 (95%: 0.762-0.883), which showed high sensitivity and specificity.BMD of menopausal women has an impact on the recovery of joint function after total knee arthroplasty for osteoarthritis, and the nomogram established has a high application value in judging the prognosis.

Menopause women; Bone mineral density; Osteoarthritis; Total knee arthroplasty; Predictive effectiveness

R684

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.25.004

浙江省醫藥衛生科技計劃項目（2021KY346）；湖州市科學技術項目（2020GYB26）

張占豐，電子信箱：13717782@qq.com

（2022–10–10）

（2023–08–25）