采用零切跡融合器的ACDF手術預后模型構建與驗證：一項基于頸椎矢狀位參數的回顧性研究

【摘要】 目的 使用LASSO-Logistic回歸分析影響采用零切跡融合器頸椎前路椎間盤切除減壓植骨融合（ACDF）術后預后的獨立風險因素并建立預后預測模型。方法 回顧性納入山西醫科大學第一醫院神經外科及運城市中心醫院神經外科2017年2月—2023年2月因脊髓型頸椎病接受ACDF手術且隨訪資料完整的297例患者，篩選出潛在風險因素并確定術后患者預后不佳的獨立風險因素，構建預后不佳的預測模型并驗證。結果 所有患者的預后良好率為90.24%。二元Logistic回歸分析確定預后不佳的獨立風險因素為年齡（OR=1.164，Plt;0.001，95% CI=1.067～1.270）；術前頸椎功能障礙量表（NDI，OR=1.245，Plt;0.001，95% CI=1.118～1.387）；T2WI高信號（OR=11.611，Plt;0.001，95% CI=2.989～45.106）；術后頸椎前凸角（CL，OR=0.751，Plt;0.001，95% CI=0.642～0.878）；術后T1傾斜角（T1S，OR=1.203，P=0.001，95% CI=1.051～1.378）。受試者工作特征（ROC）曲線分析顯示列線圖體現了良好的預測價值及有效性。結論 年齡、T2WI高信號、術前NDI、術后T1S、術后CL是影響采用零切跡融合器的ACDF術后患者預后的獨立風險因素，利用風險因素構建的列線圖體現了良好的預測價值及有效性。

【關鍵詞】 脊髓型頸椎病；ACDF；零切跡；預后；風險因素

【中圖分類號】 R651.2 【文獻標志碼】 A 【文章編號】 1672-7770（2024）05-0546-08

Construction and validation of a surgical prognostic model for ACDF using zero-profile cage： a retrospective study based on cervical spine dislocation parameters HE Pengfei， LI Jinhu， CHEN Yi， GUO Jinshen， YIN Mengze， LIU Xiaodong. First Clinical Medical College， Shanxi Medical University， Taiyuan 030000，China

Corresponding author： LIU Xiaodong

Abstract：" Objective To analyze the independent risk factors affecting the prognosis of anterior cervical discectomy and fusion（ACDF） with zero-profile cage using LASSO-logistic regression and to establish a prognostic prediction model. Methods A total of 297 patients who underwent ACDF for cervical spondylotic myelopathy from February 2017 to February 2023 in Department of Neurosurgery， the First Hospital of Shanxi Medical University and Yuncheng Central Hospital with complete follow-up data was included retrospectively. The potential risk factors and determine independent risk factors for poor postoperative prognosis were screened out. Prediction models for poor prognosis were constructed and validated. Results The rate of good prognosis was 90.24%. Binary logistic regression analysis identified age as an independent risk factor for poor prognosis （OR=1.164，Plt;0.001，95% CI=1.067-1.270）， preoperative neck disability index（NDI，OR=1.245， Plt;0.001，95% CI=1.118-1.387）， T2WI hyperintensity（OR=11.611， Plt;0.001，95% CI=2.989-45.106）， postoperative cervical lordosis（CL， OR=0.751， Plt;0.001， 95% CI=0.642-0.878） and postoperative T1 slope（T1S， OR=1.203， P=0.001， 95% CI=1.051-1.378）. Receiver operating characteristic（ROC） curve analysis showed that the nomogram showed good predictive value and effectiveness." Conclusions Age， T2WI hyperintensity， preoperative NDI， postoperative T1S， and postoperative CL are independent risk factors affecting the prognosis of patients after ACDF using zero-profile cages， and nomograms constructed using risk factors reflect good predictive value and effectiveness.

Key words： cervical myelopathy; ACDF; zero profile; prognosis; risk factor

基金項目：山西省中央引導地方科技發展資金項目（YDZJSX20231A060）

作者單位：030000 太原，山西醫科大學第一臨床醫學院（賀朋飛，郭晉伸）；山西省運城市中心醫院（賀朋飛）；山西醫科大學第一醫院神經外科（李晉虎，陳毅，劉曉東）；山西省煤炭中心醫院神經外科（殷夢澤）

通信作者：劉曉東

中國的脊髓型頸椎病發病率為17.5%^［1］，對于脊髓型頸椎病患者，手術是緩解癥狀挽救神經功能的唯一方式^［2］。頸椎前路椎間盤切除減壓植骨融合術（anterior cervical discectomy and fusion，ACDF）通過切除病變椎間盤以及增生的骨組織，對脊髓和（或）神經根實現充分減壓^［3］，通過改善頸椎生理曲度^［4］，恢復頸椎局部的矢狀位序列^［5］，實現改善癥狀、挽救神經功能的目的。傳統ACDF手術是利用椎間融合器聯合鎖定鈦板完成，但是椎前的鎖定鈦板會導致患者術后吞咽困難發生率較高^［6］，且有時為了調整鈦板曲度進行反復塑形，影響鈦板的剛性。零切跡椎間融合器作為一種創新型的椎間融合裝置，近年來引起了廣泛關注^［7］。本研究納入山西醫科大學第一醫院神經外科及運城市中心醫院神經外科2017年2月—2023年2月因脊髓型頸椎病接受ACDF手術的297例患者，旨在通過LASSO-Logistic分析的方法找到影響采用零切跡融合器的ACDF手術后生活質量不佳的獨立風險因素，構建一個基于矢狀位面上影像學參數的預測模型并進行驗證，最終為脊髓型頸椎病患者的治療以及預后改善提供新的臨床依據以及理論指導。

1 材料與方法

1.1 一般資料 本研究共納入297例患者，其中預后良好組為268例（90.24%），預后不佳組為29例（9.76%）。術后健康狀況調查問卷（36-item Short-Form，SF-36）評分lt;20分被認為術后預后不良，SF-36評分≥20分被認為術后預后良好。納入標準：（1）被診斷為脊髓型頸椎病；（2）同意接受ACDF手術進行治療，內固定材料使用零切跡頸椎椎間融合器（Zero-P）；（3）術后至少隨訪12個月，并于最后一次隨訪后進行預后評估。排除標準：（1）因外傷等原因導致脊髓型頸椎病惡化、神經功能受損住院的患者；（2）脊柱感染、脊髓空洞癥、危及生命的惡性腫瘤及脊柱畸形的患者；（3）既往頸椎手術史；（4）患有嚴重精神疾病無法配合完成評估的患者。本研究獲得了山西醫科大學第一醫院倫理委員會的批準［［2019］倫審字（SK021）號］。

1.2 臨床和影像學評價 患者的基本資料包括患者的性別、年齡、體質量指數（body mass index，BMI）；患者的術前資料包括術前相關癥狀、術前疼痛視覺模擬量表（visual analogue scale，VAS）、術前頸椎功能障礙量表（neck disability index，NDI）、術前日本骨科協會推薦的頸脊髓功能評分法（Japanese orthopaedic association，JOA）、術前功能障礙指數（oswestry disability index，ODI），術前癥狀包括是否伴有頸肩部僵硬、是否伴有肢體放射痛伴無力、是否伴有雙足踩棉感；患者的術后資料包括是否出現切口感染、是否出現腦脊液漏、是否出現傷口延遲愈合；影像學資料包括頸椎磁共振是否有頸椎磁共振T2加權高信號、頸椎矢狀位參數，頸椎矢狀位參數包括頸椎前凸角（cervical lordosis，CL）、T1傾斜角（T1 slope，T1S）、C2～C7矢狀面軸向距離（C2～C7 sagittal vertical axis， C2～C7 SVA）、頸椎曲度指數（cervical curvature index，CCI）。

CL的測量方法為測量C2椎體下緣延長線與C7椎體下緣延長線的夾角（圖1A）。T1S的測量方法為測量T1椎體上緣與水平面的夾角（圖1B）。C2～C7 SVA的測量方法為測量經C2椎體中心的鉛垂線至C7椎體背側上緣的垂直距離（圖1C）。CCI的測量方法為采用Ishihara法，于頸椎側位X線片畫C2、C6椎體后緣連線，測量其長度為D；C3～C5椎體后緣至C2、C6椎體后緣連線的垂直距離分別為d1、d2、d3，按以下公式計算CCI，即CCI=（d1 + d2 + d3）/D（圖1D）。

1.3 統計學分析 采用 SPSS Statistics Version 23.0（IBM，Armonk，New York）和R語言（Version 4.1.2）進行數據分析。使用reader matrix rms包處理數據，使用caret包對數據進行隨機分組，使用glmnet包對數據進行LASSO分析，使用pROC包繪制ROC曲線，使用regplot包繪制列線圖。定量資料為正態分布的數據使用均數± 標準差（x-±s）的形式列出，非正態分布的數據使用中位數與四分位間距的方式列出。定量資料間的比較使用t檢驗或秩和檢驗；分類資料間的比較采用χ²檢驗。對納入的所有自變量進行LASSO回歸分析，篩選出患者預后不佳的潛在風險因素。應用SPSS軟件對潛在風險因素進行二元Logistic回歸，選擇有統計學意義的變量并記錄變量的優勢比（odds ratio，OR）和95%置信區間（95% confidence interval，95% CI）。用R語言軟件建立列線圖并評價列線圖的臨床有用性。以Plt;0.05認為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 患者基本情況 兩組患者基本資料中年齡與體質量指數的差異具有統計學意義，性別差異無統計學意義（表1）。在術前資料方面，預后良好組與預后不佳組在術前NDI評分之間的差異具有統計學意義，其余術前癥狀與評分兩組之間的差異無統計學意義（表2）。在術后資料方面，兩組在包括切口感染、腦脊液漏、傷口延遲愈合在內的并發癥之間的差異無統計學意義（表3）。

2.2 影像學資料 兩組在術前頸椎磁共振出現T2WI高信號、術前CL、術前T1S、術后CL、術后T1S方面的差異具有統計學意義。其余影像學參數兩組之間的差異無統計學意義（表4）。

2.3 LASSO回歸分析 本研究以預后不佳作為因變量，在訓練集中共納入分析了22個自變量，對納入的所有自變量進行LASSO回歸分析，并進行十折交叉驗證，繪制變量收縮系數圖（圖2）和模型誤差與Log（λ）關系圖（圖3）。本研究中，取誤差最小時對應的λ值在其1倍標準差處［λ 取值為0.050 219 68，Log（λ）為-2.991 348］對應的變量，共篩選出6個變量，分別為年齡、BMI、術前NDI、頸椎磁共振T2加權高信號、術后CL、術后T1S。

2.4 Logistic回歸分析 采用二元Logistic回歸分析確定ACDF術后患者預后不佳的獨立風險因素。ACDF術后患者預后不佳的獨立風險因素年齡（OR=1.164，Plt;0.001，95% CI=1.067～1.270）；術前NDI（OR=1.245，Plt;0.001，95% CI=1.118～1.387）；T2WI高信號（OR=11.611，Plt;0.001，95% CI=2.989～45.106）；術后CL（OR=0.751，Plt;0.001，95% CI=0.642～0.878）；術后T1S（OR=1.203，P=0.001，95% CI=1.051～1.378）。見表5。

2.5 列線圖分析及驗證 通過R語言（Version 4.1.2）進行列線圖分析，證明了良好的區分度和預測準確度（圖4）。按照7∶3的比例將樣本分為訓練集與驗證集，其中訓練集中樣本量為208例，驗證集中樣本量為89例。訓練集中曲線下面積（area under curve，AUC）值為0.967，95% CI=0.945～0.989，表示該模型在訓練集中對于預后情況的預測準確度較高；驗證集中AUC值為0.990，95% CI=0.972～1.000，表示該模型在驗證集中對于預后情況的預測準確度較高（圖5-6）。

2.6 典型病例 患者男，63歲，因“頸部疼痛1年，伴走路踩棉感1月”于2023年12月份在山西醫科大學第一醫院神經外科接受ACDF手術治療，術前NDI評分30分。術前患者頸椎磁共振顯示第3、4、5和第6頸椎對應的脊髓節段在T2加權的頸椎磁共振上顯示出高信號（圖7）。在手術接受14個月后的頸椎側位X片復查，術后CL為22°，術后T1S為18.5°（圖7G）。根據本研究建立的預測模型，將患者的風險因素代入，得到患者得分為0.959分（圖8），預后不佳的概率為0.82%。末次隨訪時SF-36評分79分，預后良好，與模型預測結果較吻合。

3 討 論

頸椎矢狀面平衡是對站立位頸椎參數的一種描述，其通過相應的矢狀面位置的參數評估頸椎在矢狀平面的位置^［8］。頸椎矢狀位上的平衡與全脊柱的平衡有著緊密的關系，矢狀位置上的頸椎參數失去平衡與脊髓型頸椎病的惡化和手術預后息息相關^［9］。周非非等^［10］前瞻性收集了142例接受手術治療的脊髓型頸椎病的患者，結論認為SF-36量表各維度信度較高，可以可靠地評估患者的術后生活質量。自ACDF首次引入國內已有幾十余年，其被認為是治療退行性頸椎病的金標準方法^［11］。盡管ACDF已被證明是成功的，但術后可能伴隨的并發癥；以及其可能會干擾頸椎矢狀面對齊，導致鄰近節段疾病等，都有可能影響患者的預后^［12］。既往研究顯示，Zero-P系統可以降低傳統頸椎前路融合器帶來的椎間盤退化，前板結構的術后吞咽困難等并發癥的潛在風險^［13］。

既往研究中關于ACDF術后預后的研究較多，但主要關注術后并發癥，如臨近節段退變等。Su等^［14］認為對脊髓型頸椎病患者手術結果產生不利影響的內在因素包括糖尿病、老年、吸煙、存在精神健康疾病和肥胖。Luan等^［15］進行列線圖研究發現，接受ACDF手術的患者術后出現吞咽困難發生并發癥的危險因素包括男性、進行術前氣管運動。目前關于脊髓型頸椎病預后預測列線圖研究較少。Tetreault等^［16］認為脊髓病的嚴重程度、年齡、吸煙狀態和步態受損是預后較差的危險因素。

矢狀位參數對頸椎手術有著重要的意義。C2～C7 SVA代表頸椎在矢狀平面上的平移^［17］。CL則描述了頸椎的彎曲，它支持重要功能，包括眼球運動、運動的減震和呼吸。T1S決定了平衡頭部重心所需的亞軸前凸量，這個因素是矢狀平衡和生理對齊的預測因素^［18］。T1S減去CL（T1S-CL）可以作為頸椎畸形的標志和矯正目標^［19］。這些參數在水平數量方面已經得到了很充分地研究。本研究最終確認矢狀位參數中術后CL與T1S為影響ACDF患者預后的獨立風險因素。

Al-Adli等^［20］的回顧性研究顯示ACDF手術顯著改善了患者的CL和T1S-CL。Lee等^［21］認為T1S是決定頸椎矢狀平衡的關鍵因素。具有大T1S的個體需要大的CL來保持頸椎的生理矢狀位平衡。Staub等^［19］認為正如骨盆入射（pelvic incidence，PI）可用于確定理想的腰椎前凸一樣，T1S可用于預測理想的CL。因此對于T1Slt;16.5°的患者，頸椎發生后凸的畸形改變概率更大。席俊偉^［22］研究發現，C2～C7 Cobb角變化值即CL與患者術后JOA的變化值呈顯著正相關，與術后NDI指數值呈顯著負相關，這與本研究的結論類似。本研究患者術后CL增大是預后良好的保護因素，即術后CL越大，患者SF-36衡量的預后越好。

本研究認為，T2WI高信號是ACDF術后患者預后不佳的獨立危險因素。脊髓T2WI高信號的脊髓型頸椎病患者會表現出典型的臨床癥狀，包括手部靈巧性喪失、步態不穩定和四肢感覺缺陷^［23］。及時發現頸椎磁共振T2加權高信號對患者預后有極高的預測價值。既往研究發現，在41%～97.2%的脊髓型頸椎病患者中，頸椎磁共振T2加權像出現了高信號^［24］。T2WI高信號反映了脊髓的廣泛病理變化，這些病理變化包括脊髓水腫、脫髓鞘、膠質微空化等^［25］。Vedantam等^［26］的綜述認為，在預測脊髓型頸椎病患者的手術預后方面，識別術前磁共振成像上的T2WI高信號越來越重要。

本研究中術前NDI評分較高是接受采用零切跡融合器的ACDF手術治療脊髓型頸椎病患者的獨立危險因素。NDI評分較高通常表示頸部脊髓神經功能較差，術前NDI評分為預測脊髓型頸椎病患者術后療效提供了有效價值。此外還有一些研究也提出了一些其他預測ACDF術后預后的危險因素。Yick等^［27］對1 995例接受ACDF手術的患者進行隨訪發現，頸椎磁共振T2WI高信號與神經功能惡化顯著相關。腎衰竭、年齡、縫合固定椎管成形術也是影響術后神經功能的預后的因素。Mangan等^［28］的研究認為，雖然非吸煙者在術前比以前或現在的吸煙者具有更高的功能和更低的疼痛，但吸煙狀態總體上沒有發現是風險ACDF后結果評分的獨立預測因素。

本研究存在一定局限性。首先，盡管本研究的隨訪時間不少于1年，但是總體隨訪時間仍然較短。術后假關節形成、臨近節段退變等風險預后效果的并發癥可能癥狀需要更長的隨訪時間才能被診斷或者體現出癥狀。脊柱為一個整體，頸椎手術對脊柱整體的平衡都有一定程度的風險，后續研究應繼續納入胸椎、腰椎矢狀位參數進行進一步研究，以研究采用零切跡融合器的ACDF手術對脊椎整體的風險。最后本研究缺乏其他中心的外部驗證，后續研究需要進一步增加樣本量，進行多中心研究。

年齡、T2WI高信號、術后T1S、術前NDI、術后CL是采用零切跡融合器的ACDF術后患者預后良好的獨立風險因素，利用風險因素構建的列線圖體現了良好的預測價值及有效性。對于接受采用零切跡融合器的ACDF手術的患者，本研究主張盡可能矯正CL，同時避免造成過大的術后T1S。此外對于高齡、術前頸椎磁共振顯示T2WI高信號、術前NDI評分較高的患者術后產生預后不良的可能性較高，應注意降低手術預期，進行合理治療。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：賀朋飛負責起草文章、查閱文獻及分析、解釋數據；李晉虎、陳毅負責數據收集、處理和統計分析；郭晉伸、殷夢澤負責查閱文獻和論文數據采集、分析；劉曉東負責課題監管與指導、文章的審閱及修訂。

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（收稿2024-05-10 修回2024-06-06）