内镜腰椎间盘切除术后复发的因素及预测模型△

梁啸，李东儒，陈筱，王叶新，李衍朋，高龙飞，孟纯阳*

（1.济宁医学院附属医院脊柱外科，山东济宁 272000；2.济宁医学院临床医学院，山东济宁 272000）

腰椎间盘突出症（lumbar disc herniation, LDH）是临床上常见的一种疾病，患者可出现腰痛、单侧或双侧下肢疼痛和麻木等症状。近几十年来，许多微创手术技术被应用到LDH 的治疗中，取得了与传统开放式手术相似的治疗效果［1］。经过多年的探索与发展，经皮椎间孔镜下腰椎间盘髓核摘除术（percutaneous endoscopic lumbar discectomy, PELD）已成为治疗LDH 的标准手术方式［2］。与传统开放手术相比，PELD 手术具有手术视野清晰、创伤小、出血少、神经损伤风险低、术后感染率低、恢复快等优点［3～5］。

但随着目前PELD 的应用和普及，患者术后复发的情况较多。据报道，复发性腰椎间盘突出（recurrent lumbar disc herniation, rLDH）的发生率为5%～15%［6］，复发可能会加剧腰痛及下肢疼痛，甚至部分症状严重的患者需要二次手术［7，8］。由于初次手术引起术区组织纤维化和瘢痕形成，因此通常情况下很难再以微创的形式完成二次翻修手术。此外，这也会增加患者的身心压力和经济负担，造成一定的医疗资源浪费。以往的许多研究报道了PELD 术后复发可能的危险因素，但各研究的结果并不完全一致，复发的危险因素在临床研究中仍然存在较多争议［9～11］。本研究通过回归分析明确PELD 术后复发的独立危险因素，进而开发出一种简单而科学的临床预测模型，并对其进行评价。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）临床表现和影像学特征符合L4/5或L5S1腰椎间盘突出症诊断；（2）符合椎间孔镜手术指征；（3）由同一外科医生团队进行PELD手术。

排除标准：（1）合并明显发育性椎管狭窄；（2）合并明显腰椎不稳或滑脱；（3）合并腰椎肿瘤、感染、畸形等疾病；（4）既往曾接受腰椎手术；（5）临床信息、影像学资料及随访不完整。

1.2 一般资料

收集2017 年1 月—2020 年1 月作者所在医院脊柱微创中心诊疗团队采用PELD 术治疗的患者资料，共286 例符合上述标准，纳入本研究。男161 例，女125 例；年龄14～85 岁。本研究经济宁医学院附属医院伦理委员会批准，所有患者均知情同意。

1.3 评价指标

rLDH 的诊断标准：初次术后影像检查显示突出髓核基本摘除，术后1 个月腰椎功能改良MacNab 标准评价优或良，即症状完全消失，恢复原来的工作和生活，或有轻微症状，活动轻度受限，对工作生活无影响。在此基础上再次发生明显的神经根性症状，持续时间1周以上，且MRI 检查显示原患病节段椎间盘再次突出，神经根或马尾神经受突出髓核压迫或推移，包括同侧与对侧。

记录患者一般资料，包括性别、年龄、身高、体重、体质指数（body mass index,BMI）和病程，以及吸烟、糖尿病和高血压史。记录手术相关资料，包括手术时间、手术入路和术中失血量。记录影像资料，包括Pfirrmann 分级、Modic 改变、突出位置、突出类型、突出基底部宽度、椎间盘高度、椎间活动度（range of motion,ROM）。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 和R 软件（4.2.2 版）进行统计分析。计量资料以±s表示，资料呈正态分布时，两组间比较采用独立样本t检验，资料呈非正态分布时，采用秩和检验。计数资料采用χ2检验或Fisher精确检验。等级资料采用Mann-whitneyU检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。以是否复发的二分变量为因变更，其他因素为自变量行多因素逻辑回归分析。依据逻辑回归方程建立预测模型，绘制Nomogram图。通过受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）分析的曲线下面积（area under curve,AUC）判断模型的区分度；绘制校准曲线，并进行Hosmer-Lemeshow 检验评价模型拟合优度；通过决策曲线分析（decision curve analysis,DCA）评估模型的临床有效性。

2 结 果

2.1 临床结果

本研究共纳入286 椎间孔镜治疗腰椎间盘突出症的患者。其中有2 例患者术后出现患肢足背伸肌力下降，均在3 个月后恢复正常；1 例术中脑脊液漏，术后自行好转。所有患者随访时间均为3 年，随访过程中，44 例确诊为复发，复发率为15.4%，其中，32例通过保守治疗后好转，12 例患者进行了二次手术并取得满意疗效。至末次随访时未复发者242 例，占84.6%。

2.2 是否复发的单因素比较

286 例患者按是否复发分为两组，两组单因素比较见表1，两组在性别、年龄、身高、体重、吸烟、糖尿病、高血压、手术时间、Pfirrmann 分级、突出位置、突出类型、突出基底部宽度、椎间盘高度的差异无统计学意义（P＞0.05）。但是，复发组的BMI 和病程显著大于未复发组（P＜0.05），复发组的术前影像Modic 改变显著多于未复发组（P＜0.05），复发组术前影像测量椎间ROM 显著大于未复发组（P＜0.05），复发组经椎间孔入路手术比率显著大于未复发组（P＜0.05）。

表1. 是否复发两组患者单因素比较Table 1.Univariate comparison between the two groups of patients with or without rLDH

2.3 是否复发的多因素逻辑回归分析与预测模型

以是否复发的二分变量为因变量，其他因素为自变量的多元逻辑回归分析结果见表2。采用P＜0.05 为选入，P＞0.10 为移出标准的向前逐步法（Likelihood Ratio 法），以选择有主要作用的影响因素。第一步自“BMI”入选，方程分类能力达85.0%；第二步“病程”入选，方程分类能力达84.6%；第三步“Modic改变”入选，方程分类能力达达85.3%；第四步“椎间ROM”入选，方程分类能力达86.4%；；第五步自变量“手术入路，TF”入选，方程分类能力达达86.4%；方程模型经卡方检验，χ2=6.236,P=0.621。逻辑回归分析结果见表2。逻辑回归的分类概率方程为：

表2. 术后复发的多因素逻辑回归分析结果Table 2.Results of multivariate logistic regression analysis on postoperative rLDH

使用“plot”函数进一步制得Nomogram 图评分系统，可以直观对多因素Logistc 回归分析结果进行量化和可视化呈现，见图1。

图1. PELD 术后复发的Nomogram 图预测模型。Figure 1.Nomogram of clinical prediction model for rLDH after PELD.

2.4 预测模型的ROC 分析

预测模型计算值与实际是否复发的ROC 分析曲线见图2a，曲线下面积（area under curve, AUC）为0.787（95% CI0.721～0.853），表明该预测模型具有良好的判别能力。Hosmer-Lemeshow 检验结果P＞0.05表明此模型拟合优度较高，校准曲线和实际曲线走势较为接近，表明术后复发实际发生率与预测概率之间有很好的相关性（图2b）。决策曲线分析表明，风险阈值约为10%～50%时，该模型可产生较大净获益，具有一定的临床使用价值（图2c）。

图2. 预测模型的ROC 和相关其他分析。2a: PELD 术后复发的模型预测值的ROC 曲线；2b: PELD 术后复发的预测模型的校准曲线；2c: PELD 术后复发的预测模型的DCA 曲线。Figure 2.ROC and related other analyses for the prediction model. 2a:The ROC curve of the predicted value of the model for postoperative rLDH after PELD; 2b: The calibration curve of the prediction model for postoperative rLDH after PELD; 2c: The DCA curve of the prediction model for postoperative rLHD after PELD.

3 讨 论

临床预测模型是转化医学领域的一种重要研究方法，但这种数学建模方法在腰椎疾病术后临床疗效的预测领域应用较少［12］。本研究通过回顾性分析，构建预测PELD 治疗腰椎间盘突出症术后出现复发的可能性，并评价该临床预测模型的预测效能。

随着内窥镜仪器和微创技术的发展，PELD 逐渐成为LDH 手术治疗的主流方式，研究表明PELD 术后有10.4%的患者再次出现下肢疼痛［13］，其中包括PELD 术后出现原突出部位再次突出的情况，此类患者多数需要再次手术治疗。目前，对于引起PELD 术后复发的原因争论较大［9，14］。本研究最初挑选了18个可能的危险因素，通过单因素和多因素逻辑回归分析后筛选出BMI、病程、Modic 改变、椎间ROM、手术入路5 个独立危险因素。这些指标在临床实践中相对容易获得，给预测模型的应用和推广提供了客观条件。

以往有多项研究对rLDH 进行过多因素分析，但各研究的结论不尽相同。本研究结果提示椎间ROM是术后复发的重要危险因素，椎间孔镜手术操作会在一定程度破坏椎间盘的稳定性，造成椎间盘负荷及其生物力学改变，这有可能进一步增大椎间隙的活动范围。Kim［15］研究发现椎间隙位活动范围＜10°的PELD患者术后复发率为4.1%，活动范围＞10°的患者术后复发率为26.5%，这与本研究结果相一致。Modic 改变是本研究中的另一危险因素，它发生的原因是软骨终板出现裂隙，炎性因子进入邻近松质骨髓腔内，使软骨终板发生炎性反应并引起组织水肿［16］，因此产生的血液供应和终板结构变化将显著影响椎间盘的营养供应［17］，阻碍纤维环的修复和胶质蛋白的合成，使髓核组织干燥变性。虽然手术摘除了突出的髓核组织，但受Modic 改变的影响，椎间盘组织更容易发生退变并再次突出，增加了复发的可能性。Modic 改变作为腰椎间盘突出症术后复发的危险因素在其他的一些研究中也得到了证实［18，19］。另一个常用于评价退行性椎间盘疾病的指标是Pfirrmann 分级，有报道指出Pfirrmann 分级升高可导致细胞凋亡，影响椎间盘微环境，引起腰椎间盘含水量降低［20］，可以对术后复发产生影响［21］。但在本项研究中，并未发现Pfirrmann 分级与复发存在相关性，这可能与本研究中Pfirrmann 分级的分组方式有关。

笔者的统计结果显示，PELD 术后复发与身高和体重两个因素不相关，但和BMI 存在相关性，通常的观点也认为体重的增加会给椎间盘带来更大的负荷，更易增加复发的可能性［22，23］。目前对于这个问题仍然存在一定争议，以往的一些研究得出过相反的结论，认为二者并没关联［24］。病程这一因素在与复发相关的其他研究中较少出现，但Jiang［25］的研究结果显示，病程超过12 个月的患者腰椎间盘严重受损，与病程在12 个月以下的患者相比，不太可能表现出最佳的手术结果。

本研究探索性地构建了PELD 治疗腰椎间盘突出症术后复发的临床预测模型，通过绘制Nomogram 图直观地展示了PELD 术后复发风险概率，较高的AUC 值和良好的校准曲线表明该方法具有相对准确的预测能力和校正能力，有助于辅助临床工作者评估患者预后，同时DCA 曲线也提示该预测模型具有较好的临床有效性。然而，该研究也存在一定的局限性，较小的样本量可能引起研究结果的偏差，另外仍有一些潜在的危险因素未被纳入统计，这可能导致模型性能受到影响。

4 结 论

本研究利用本院脊柱微创中心的临床数据成功构建了一个PELD 术后复发的临床预测模型，用来评估个体患者术后复发的可能性。该模型使患者在接受此类手术前可以充分评估自身条件，避免承担较高的复发风险，帮助医生和患者共同选择合理的手术方案。尽管如此，由于本研究受到样本量的限制，并且缺少外部中心的验证，仍有较大的改进空间。因此，尚需更大样本、更多中心的研究对该模型进行深入的验证与完善。