建立骨質疏松性椎體壓縮骨折術后再骨折預測模型

施嶄,范明星,王祺龍,何達

(首都醫科大學附屬北京積水潭醫院脊柱外科,北京 100035)

人口老齡化導致與骨量下降相關骨質疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)發病率呈逐年上升趨勢[1]。雖然經皮椎體成形術等微創手術能恢復椎體高度和穩定性,取得良好效果,但OVCF術后再骨折率仍較高,嚴重影響患者康復和生活質量,甚至威脅患者生命健康,因此明確其風險因素、加強防治意義重大[2-3]。既往雖有部分學者研究了OVCF的危險因素,但存在樣本量小、指標欠全面、缺乏可視化模型等不足,故有必要進一步研究。本研究基于北京積水潭醫院近年來病例資料,全面納入人口學資料、手術一般資料、影像學參數等項目,并采用多樣化、復雜化統計學方法建立精簡、高精度的預測模型,以期為臨床防治OVCF術后再骨折提供理論指導與數據支持,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準:(1)OVCF[4];(2)接受經皮椎體成形術;(3)初次手術治療;(4)承諾可配合隨訪;(5)患者或家屬知情同意。排除標準:(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)嚴重腎、肝、心、凝血功能異常;(5)伴病理性骨折;(6)合并強直性脊柱炎;(7)帕金森病。

納入2021年8月至2022年6月符合以上標準的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;身體質量指數(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一的經皮椎體成形術和器械,單側椎弓根外側入路,針頭穿過皮質、椎弓根進入椎體,視椎體壓縮程度、大小決定骨水泥注射量,C型臂監視骨水泥注射情況,于骨水泥硬化前拔針,局部包扎。術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例因為復查意識不強失訪,22例(18.49%)再骨折,97例(81.51%)非再骨折,分別納入再發組和非再發組。

1.2.2 資料收集 采用一般資料調查表收集兩組患者一般人口學資料(性別、年齡、高血壓、糖尿病、高脂血癥)、骨密度T值、實驗室指標[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)、骨保護素(osteoprotegrin,OPG)、白細胞介素(interleukin,IL)-17]、手術一般資料(手術椎體數、手術時間、椎體裂隙征、骨水泥用量、骨水泥滲漏、手術部位)、術后抗骨質疏松治療、長期糖皮質激素使用史、脊柱畸形指數(spinal deformity index,SDI)、手術段Cobb角、后凸角度、椎體前緣高度。其中SDI每個椎體的形態分為0～3分,統計T4～L4椎體中陳舊性骨折椎體的評分總和,分數越高,畸形越嚴重[5];TPACP-5b、RANKL、OPG、IL-17檢測標本為外周靜脈血清,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 果

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

表1 術后再骨折風險單因素分析

2.2 術后再骨折風險模型分析

2.2.1 變量選擇與模型估計 以OVCF術后是否再骨折為因變量,單因素分析中11個具有統計學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進行Lasso-Logistic回歸模型分析,經交叉驗證確定最優λ值,折疊次數為10次(見圖1)。本研究選取lambda.lse值0.049為最優模型,此時進入模型的變量涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、后凸角度、術后抗骨質疏松治療(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回歸模型的參數估計結果見表3,其中Lasso-Logistic回歸模型的BIC、AIC均為最小,說明其擬合和預測效果相對較好。

表3 不同回歸模型分析結果(OR及其95%CI)

2.3 諾莫圖模型構建與評價 (1)以OVCF術后再骨折風險作為結局,結合Lasso-Logistic回歸分析篩選出的影響因素繪制諾莫圖模型,各影響因素對應諾莫圖上方的Points數值為該因素得分,各影響因素得分之和對應概率值為術后再骨折發生風險(見圖3);(2)繪制諾莫圖預測精度的ROC曲線發現,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)繪制諾莫圖預測準確度的校準曲線發現,預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 諾莫圖預測精度的ROC曲線

3 討 論

有報道[6]顯示,OVCF術后不同個體發生再骨折風險存在異質性,提示某些個性化因素影響了術后再骨折的發生。本研究發現,再發組SDI高于非再發組,是術后再骨折的一個風險因素。SDI值可反映脊柱畸形嚴重程度,與骨密度之間存在一定關聯,脊柱畸形越嚴重,骨質疏松程度越明顯[7]。OVCF尤其是陳舊性OVCF,脊柱生物力學發生楔形改變,使脊柱前負荷增大,負荷通過椎體前方傳導,從而易于發生骨折[8]。OPG作為一種骨的保護素,可以與RANKL結合,預防嚴重骨質疏松并發高發生率的骨折。本研究發現再骨折組的外周血OPG明顯降低,RANKL水平增高,說明體內骨質流失增多,再骨折風險增高。研究[9-10]發現,炎癥反應可破壞骨細胞活性,導致再發骨折。IL-17系重要炎癥因子之一,添加外源性IL-17可誘導破骨細胞分化,增加破壞細胞因子分泌[11-12]。本研究發現,再骨折患者IL-17較高與再骨折風險有關,其一是高水平IL-17刺激了破骨細胞的異常激活,直接導致骨量減少,其次高水平IL-17破壞了機體骨代謝平衡狀態,間接導致骨的破壞,從而參與再骨折發生。

本研究結果顯示,骨密度值是OVCF術后再骨折的風險因素之一,與既往研究[13]結果一致,低骨密度患者骨量低、骨質量差,故更易發生再骨折。有觀點[14]認為,經皮椎體成形術后,患椎對應力適應性降低,BMI較大時,可使軀體中心前移,進而增加再骨折風險。本研究再骨折與非再骨折患者BMI比較差異有統計學意義,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對術后再骨折影響有限,與崔智慧等[15]結論一致,而與An等[16]結論不符,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量有關,仍需下一步的探討驗證。

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

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

結合以上分析,防治OVCF術后再骨折可從以下方面著手:(1)加強對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;(2)對患者進行健康宣教,囑其術后遵醫接受抗骨質疏松治療與隨訪;(3)對OVCF患者,術前應做好評估,不能過度增加手術椎體數量,對≥2個患椎患者,需在術后做好防護措施,預防椎體再骨折;(4)術中填充骨水泥應精確控制用量、填充方式,盡可能避免骨水泥滲漏的發生。

綜上所述,OVCF術后再骨折的發生受圍手術期多方面影響,涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、術后抗骨質疏松治療,基于以上因素可有效預測患者再骨折風險,為臨床防治再骨折提供參考依據。