建立骨质疏松性椎体压缩骨折术后再骨折预测模型

施崭,范明星,王祺龙,何达

(首都医科大学附属北京积水潭医院脊柱外科,北京 100035)

人口老龄化导致与骨量下降相关骨质疏松性椎体压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)发病率呈逐年上升趋势[1]。虽然经皮椎体成形术等微创手术能恢复椎体高度和稳定性,取得良好效果,但OVCF术后再骨折率仍较高,严重影响患者康复和生活质量,甚至威胁患者生命健康,因此明确其风险因素、加强防治意义重大[2-3]。既往虽有部分学者研究了OVCF的危险因素,但存在样本量小、指标欠全面、缺乏可视化模型等不足,故有必要进一步研究。本研究基于北京积水潭医院近年来病例资料,全面纳入人口学资料、手术一般资料、影像学参数等项目,并采用多样化、复杂化统计学方法建立精简、高精度的预测模型,以期为临床防治OVCF术后再骨折提供理论指导与数据支持,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准:(1)OVCF[4];(2)接受经皮椎体成形术;(3)初次手术治疗;(4)承诺可配合随访;(5)患者或家属知情同意。排除标准:(1)OVCF前失去行走能力、长期卧床或需辅助工具行走;(2)伴其他影响骨代谢疾病;(3)合并癌症;(4)严重肾、肝、心、凝血功能异常;(5)伴病理性骨折;(6)合并强直性脊柱炎;(7)帕金森病。

纳入2021年8月至2022年6月符合以上标准的122例(包含3例失访患者)OVCF患者作为研究对象。其中女60例,男62例;年龄55～86岁,平均(71.08±9.13)岁;身体质量指数(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 随访与分组 所纳入对象均接受统一的经皮椎体成形术和器械,单侧椎弓根外侧入路,针头穿过皮质、椎弓根进入椎体,视椎体压缩程度、大小决定骨水泥注射量,C型臂监视骨水泥注射情况,于骨水泥硬化前拔针,局部包扎。术后定期门诊或电话随访,随访时间为8～20个月,平均随访时间为(12.0±2.4)个月。3例因为复查意识不强失访,22例(18.49%)再骨折,97例(81.51%)非再骨折,分别纳入再发组和非再发组。

1.2.2 资料收集 采用一般资料调查表收集两组患者一般人口学资料(性别、年龄、高血压、糖尿病、高脂血症)、骨密度T值、实验室指标[抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase 5b,TPACP-5b)、核因子kB受体激活因子配体(receptor acti-vator nuclear factor kappa B ligand,RANKL)、骨保护素(osteoprotegrin,OPG)、白细胞介素(interleukin,IL)-17]、手术一般资料(手术椎体数、手术时间、椎体裂隙征、骨水泥用量、骨水泥渗漏、手术部位)、术后抗骨质疏松治疗、长期糖皮质激素使用史、脊柱畸形指数(spinal deformity index,SDI)、手术段Cobb角、后凸角度、椎体前缘高度。其中SDI每个椎体的形态分为0～3分,统计T4～L4椎体中陈旧性骨折椎体的评分总和,分数越高,畸形越严重[5];TPACP-5b、RANKL、OPG、IL-17检测标本为外周静脉血清,检测方法为放射免疫法;后凸角度、椎体前缘高度变化值采用卧位CT检测。

2 结 果

2.1 术后再骨折风险单因素分析 再发组BMI、骨密度T值、TPACP-5b、RANKL、OPG、术后抗骨质疏松治疗、IL-17、长期糖皮质激素使用史、SDI、Cobb角变化值、后凸角度与非再发组比较,差异有统计学意义(P<0.05,见表1)。

表1 术后再骨折风险单因素分析

2.2 术后再骨折风险模型分析

2.2.1 变量选择与模型估计 以OVCF术后是否再骨折为因变量,单因素分析中11个具有统计学意义的因素作为自变量,建立全变量Logistic回归、逐步Logistic回归和Lasso-Logistic回归模型,各变量赋值情况见表2。采用R软件包glmnet进行Lasso-Logistic回归模型分析,经交叉验证确定最优λ值,折叠次数为10次(见图1)。本研究选取lambda.lse值0.049为最优模型,此时进入模型的变量涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、后凸角度、术后抗骨质疏松治疗(见图2)。

图1 Lambda与模型误差

表2 变量赋值表

2.2.2 参数估计与模型评价 全变量Logistic回归、逐步Logistic回归和Lasso-Logistic回归模型的参数估计结果见表3,其中Lasso-Logistic回归模型的BIC、AIC均为最小,说明其拟合和预测效果相对较好。

表3 不同回归模型分析结果(OR及其95%CI)

2.3 诺莫图模型构建与评价 (1)以OVCF术后再骨折风险作为结局,结合Lasso-Logistic回归分析筛选出的影响因素绘制诺莫图模型,各影响因素对应诺莫图上方的Points数值为该因素得分,各影响因素得分之和对应概率值为术后再骨折发生风险(见图3);(2)绘制诺莫图预测精度的ROC曲线发现,ROC下面积(Area under the curve,AUC)为0.865,敏感度及特异度分别为95.45%、68.04%(见图4);(3)绘制诺莫图预测准确度的校准曲线发现,预测效能与实际吻合较好(见图5)。

图3 诺莫图模型示意图

图4 诺莫图预测精度的ROC曲线

3 讨 论

有报道[6]显示,OVCF术后不同个体发生再骨折风险存在异质性,提示某些个性化因素影响了术后再骨折的发生。本研究发现,再发组SDI高于非再发组,是术后再骨折的一个风险因素。SDI值可反映脊柱畸形严重程度,与骨密度之间存在一定关联,脊柱畸形越严重,骨质疏松程度越明显[7]。OVCF尤其是陈旧性OVCF,脊柱生物力学发生楔形改变,使脊柱前负荷增大,负荷通过椎体前方传导,从而易于发生骨折[8]。OPG作为一种骨的保护素,可以与RANKL结合,预防严重骨质疏松并发高发生率的骨折。本研究发现再骨折组的外周血OPG明显降低,RANKL水平增高,说明体内骨质流失增多,再骨折风险增高。研究[9-10]发现,炎症反应可破坏骨细胞活性,导致再发骨折。IL-17系重要炎症因子之一,添加外源性IL-17可诱导破骨细胞分化,增加破坏细胞因子分泌[11-12]。本研究发现,再骨折患者IL-17较高与再骨折风险有关,其一是高水平IL-17刺激了破骨细胞的异常激活,直接导致骨量减少,其次高水平IL-17破坏了机体骨代谢平衡状态,间接导致骨的破坏,从而参与再骨折发生。

本研究结果显示,骨密度值是OVCF术后再骨折的风险因素之一,与既往研究[13]结果一致,低骨密度患者骨量低、骨质量差,故更易发生再骨折。有观点[14]认为,经皮椎体成形术后,患椎对应力适应性降低,BMI较大时,可使躯体中心前移,进而增加再骨折风险。本研究再骨折与非再骨折患者BMI比较差异有统计学意义,但在Lasso-Logistic回归模型变量选择与模型估计中,BMI的影响被压缩至0,说明BMI对术后再骨折影响有限,与崔智慧等[15]结论一致,而与An等[16]结论不符,一方面可能是所纳入患者平均BMI不高,另一方面可能与纳入患者数量有关,仍需下一步的探讨验证。

骨水泥渗漏是OVCF经皮椎体成形术后的一种并发症,因危害较大受到骨科医生的普遍重视与关注,若骨水泥渗漏至椎间盘,可使临近椎体所受应力加大,显著提高相邻椎体骨折概率;若未发生渗漏或仅渗漏至骨小梁范围内,其再骨折风险将明显降低[17-18]。现阶段多认为骨水泥渗漏增加再骨折风险的机制与加速椎间盘突出、被渗漏椎体缓慢变性、力学分布不均匀等因素有关[19-20]。本研究两组骨水泥渗漏情况差异无统计学意义,提示骨水泥渗漏与再发骨折无关,可能是手术医生技术熟练,经验丰富,发生骨水泥渗漏患者较少,所以两组未见明显差异,但临床上应警惕骨水泥渗漏带来的潜在骨折风险[21-22]。

术后抗骨质疏松治疗已成为防治OVCF术后再骨折的一项重要举措,Wu等[23]的一项系统报道和meta分析显示,抗骨质疏松治疗可预防骨质疏松进行性发展,有益于椎体高度的保持,可有效降低经皮椎体成形术后再骨折率。郑敏哲等[24]术后给予OVCF患者抗骨质疏松治疗,并远期随访患者骨密度、椎体功能,取得了预期效果,有助于减少再骨折发生。术后抗骨质疏松治疗是预防骨折再发的重要措施,对于OVCF经皮椎体成形术后患者,如何选择合理的抗骨质疏松方案尤其重要。除常规戒烟禁酒、均衡膳食、适当户外活动、多晒太阳等措施外,本研究还给予患者钙剂、维生素D、双磷酸盐进行抗骨质疏松治疗,能有效减少再骨折的发生。手术椎体数≥2个患者术后再骨折风险是手术椎体数<2个患者的7倍,原因在于手术椎体数越多,手术难度越大,骨水泥使用量及渗漏、分布相关的再骨折率随之增加[25]。

结合以上分析,防治OVCF术后再骨折可从以下方面着手:(1)加强对SDI、IL-17高水平患者随访管理,必要时给予药物控制炎症反应;(2)对患者进行健康宣教,嘱其术后遵医接受抗骨质疏松治疗与随访;(3)对OVCF患者,术前应做好评估,不能过度增加手术椎体数量,对≥2个患椎患者,需在术后做好防护措施,预防椎体再骨折;(4)术中填充骨水泥应精确控制用量、填充方式,尽可能避免骨水泥渗漏的发生。

综上所述,OVCF术后再骨折的发生受围手术期多方面影响,涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、术后抗骨质疏松治疗,基于以上因素可有效预测患者再骨折风险,为临床防治再骨折提供参考依据。