新型骨折风险综合评估模型在骨量减少患者针灸治疗中的应用

杨戈瑶 陈益丹 陈瑞香 滕诗田 金肖青

骨质疏松症（osteoporosis，OP）是一种以骨量低，骨组织微结构损坏，导致骨脆性增加，易发生骨折为特征的全身性骨病[1]。骨质疏松症最大的危害是容易引起骨折。骨质疏松导致骨折的发生率为7.31%～12.2%，而将近一半的脆性骨折发生在骨量减少者中[2]。由于骨量丢失通常在无症状的情况下发生[3]，常常被患者及临床医生忽视，没有及时进行有效干预，直到引起骨折，或进一步发展成骨质疏松状态，不仅严重影响患者的生活质量，增加死亡风险，还给家庭带来高额的医疗支出。因此早期诊断并预测骨折风险、采取规范的防治措施显得尤为重要。目前临床上使用最广泛的骨折风险评估工具是世界卫生组织（WHO）推荐的骨折风险预测工具（FRAX）[1]。FRAX根据患者的临床危险因素和股骨颈骨密度建立模型，用于评估患者未来10年髋部骨折及主要骨质疏松性骨折的概率[3]，但是具有一定局限性。初步研究提示，目前FRAX预测结果可能低估了中国人群的骨折风险，并且它不适用于已接受有效抗骨质疏松治疗的人群[1]，可见其无法对骨质疏松治疗的干预手段进行临床疗效评估和治疗指导。本研究基于骨质疏松、骨量减少和健康人群的全临床参数建立新型骨折风险评估模型，以期能客观、全面地进行骨折风险评估与干预评价，并通过针灸干预骨量减少的临床应用，为骨折临床预警及个体化治疗提供指导依据。

1 资料与方法

1.1 模型选择 随着医学信息的日益丰富，传统的数据分析技术逐渐暴露出其精度低、速度慢等局限性，机器学习技术在计算机辅助医疗诊断等众多领域广泛应用。其中随机森林算法具有精度高、不易过拟合、可处理维度很高的数据集等优势[4]，使用它建立的模型具有优秀的预测性能和泛化性。因此，针对骨质疏松性骨折的预防和干预，本研究采用随机森林算法，建立新型骨折风险评估模型。

1.2 诊断学标准 参照WHO推荐的诊断标准[5]，依据双能X线吸收法（DXA）测定的骨密度结果诊断。骨密度T值=（测定值-骨峰值）/正常成人骨密度值标准差。正常：骨密度值低于同性别、同种族正常成人的骨峰值不足1个标准差；骨量减少：降低1～2.5个标准差；骨质疏松症：降低程度等于和大于2.5个标准差。

1.3 采集资料 采集临床数据包括健康对照组45例，骨质疏松组12例，骨量减少组228例，共285例。一般资料包括性别、年龄、身高、体重、民族、职业、病史、治疗史、骨折史、体格检查、合并疾病及用药等。临床指标包括Berg平衡量表、下肢肌力及平衡测试（5次坐立试验FTSST、3.0米计时器里行走试验TUGT，直线行走测试TGT）、运动机能测试、SF-36量表、中医症状及体征评分表。安全性指标包括血尿常规及肝肾功能。骨指标包括骨密度及骨代谢相关指标，如N端骨钙素、血清I型原胶原N-端前肽、I型胶原交联C端肽、25羟基维生素D、甲状旁腺激素等。

1.4 数据分析 评分评价：采用随机森林算法，根据决策树的投票结果，对骨折风险进行综合评分。分级评价：根据综合评分结果，按0～30分为高风险，30～60分为中风险，60～100分为低风险的转换方式，输出该病例的风险区间。临床医学参数分析：将采集的临床参数分为表1所示6类进行建模，每类参数模型分别得出一个分值，结果以蛛网图的形式输出。

1.5 流程图（见图1）：

1.6 临床应用 在知情同意原则下纳入94例骨量减少患者给予针灸治疗，采取穴位埋线的针灸方法。取穴：肾俞（双）、脾俞（双）、大杼（双）、足三里（双）、中脘、下脘、气海、关元、肓俞（双）。穴位定位参照中华人民共和国国家标准（《腧穴名称与定位》）。疗程：穴位埋线1周治疗1次，6次为1个疗程，疗程间隔两周，连续治疗6个月。

表1 建模采用临床医学参数

表2 临床数据分级列表

图1 评估模型临床应用流程图

2 结果

2.1 骨折风险分级 健康对照组45例，骨质疏松组12例，骨量减少组228例，共285例。“○”代表健康对照组，“X”代表骨质疏松组，“△”：代表骨量减少组。结果显示，健康对照组100%处于低风险区间；骨量减少组34%处于高风险区间，54%处于中风险区间，12%处于低风险区间；骨质疏松组92%处于高风险区间，8%处于中风险区间。见表2、图2（插页）。

2.2 骨折风险分级有效性评价 本研究将模型输出与FRAX量表结果进行对比，以验证模型的有效性。提示模型的分级与FRAX量表的变化趋势一致（见表3）。

表3 模型输出风险分级组与FRAX均值对比

2.3 临床应用结果 将纳入研究的94例骨量减少患者治疗前与治疗6个月后的一般资料、临床指标、安全性指标、骨密度与骨代谢相关指标等相关资料输入该模型，结果显示：（1）24例骨折高风险患者在治疗后，有5例还停留在同一级别区间，有19例获得不同程度改善，改善比例为79%；（2）中风险患者59例，在治疗后，有37例还停留在同一级别区间，有21例获得不同程度改善，改善比例为36%。（3）治疗前低风险患者，治疗后还停留在低风险区间，病情未加重（见表 4、表 5）。

表4 针灸治疗前后临床数据分级列表

表5 针灸治疗后患者骨折风险分级的改善情况

2.4 案例分析 将其中一名患者治疗前（访视1）与治疗6个月后（访视3）采集的临床参数输入该模型，输出结果见表6、图3（插页）。

表6 针灸治疗前后患者骨折风险评分及区间变化

第1类（钙磷、骨代谢）指标降低了37分；第3类（SF，中医量表）、第 4类（BBS、实验相关量表）、第5类（骨密度）参数评分均有不同程度的提升，分别为：93分，45分，15分。结论：运用新型骨折风险评估模型对该骨量减少患者针灸治疗前后进行评估，可见其骨折风险综合评分由26.6分升至80分，风险区间由高风险转为低风险，其中钙磷、骨代谢指标，生活质量、中医症状评分，Berg平衡量表、下肢肌力及平衡测试评分，骨密度这四个方面的参数均得到改善。

3 讨论

骨质疏松症是一种需要终生性、复杂的、昂贵的治疗方式的流行病，一旦合并骨折就较难用药物使骨量迅速恢复，但骨质疏松症是可以预防的[1]。对骨量减少人群进行早期干预，可以延缓骨质疏松进程，减少未来发病率、致残率及医药费用。然而目前临床上尚缺乏一种较有效的模型对骨量减少人群骨折风险进行预防及干预评价。因此，本研究采用随机森林算法，综合考虑骨质疏松性骨折的众多风险因素，建立新型骨折风险综合评估模型，对骨折风险做出综合判断，帮助识别骨质疏松性骨折高风险可疑患者，争取在其骨质疏松症还未确切形成之前，积极干预，将“关口前移”，有效防止骨质疏松性骨折的发生。

临床上大量骨量减少的患者，未达到使用抗骨质疏松药物的指征，此时针灸治疗是个很好的选择[6-8]。不仅可以有效缓解患者腰背酸痛等临床症状，同时可以补肾健脾，强筋健骨，以达到治病求本的目的。在患者首次就诊时，针灸医生采集相关临床参数输入该模型，从而了解该患者的整体情况，对中、高风险患者尤其要引起重视。同时，该模型将临床参数分为六个维度分别评分，结果以蛛网图的形式输出，指导临床治疗。例如第一类参数为钙磷、骨代谢，反应了骨细胞活动、骨形成和骨吸收状态。若评分偏低，临床可选择足三里、脾俞、肾俞、中脘、下脘、气海、关元、肓俞等穴位，健脾补肾，提高患者对钙磷、维生素D等物质的吸收利用，降低骨转换率，防治骨量的进一步丢失。第二类为电子步道系统评分。该系统由本项目组与课题参与方浙江大学研究团队共同设计[9]，评估患者的动态平衡、反应性平衡能力。结合第四类临床上具有较高信度和效度的实验相关量表，综合评估患者的下肢肌力和平衡能力，从而预测患者的跌倒风险。研究表明，跌倒是骨质疏松性骨折的最强危险因素，是独立于骨质疏松以外导致骨折的重要原因[1]。对于此类评分较低的患者，存在较大的跌倒风险，一方面在治疗中医生可灵活取穴，侧重提高患者的下肢肌力，增加肌肉对骨骼的支撑作用，从而改善平衡能力和机体协调性，避免骨质疏松性骨折的发生。另一方面，可以给家属及护理人员加强看护提供警示。第三类为SF-36及中医症状体征评分量表评分，反映患者的生活质量。医生可根据患者症状评分，辨证论治，例如肝肾亏虚者选取肝经、肾经等穴位调补肝肾，脾肾两虚者选取脾经、肾经、督脉等穴位补脾益肾，兼有血瘀者则可加血海、膈俞等活血化瘀，通络止痛，从而更好地改善患者生活质量。在患者复诊时，不仅可以通过综合评分及风险区间的变化来评估患者疗效，还可在蛛网图上直观地看到各类评分的变动情形及其好坏趋向，及早发现问题，指导医生及时调整并优化治疗方案，实现对骨量减少人群个体化治疗。另外，在接受针灸治疗期间利用该模型定期对患者进行骨折风险的全面评估，可让患者全面、直观地了解自身病程的进展，从而树立有效治疗可降低骨折风险的信念，提高患者坚持治疗的积极性。

综上所述，本研究建立的新型骨折风险综合评估模型，是一个筛选病人进行适宜治疗、非常实用的临床工具。在针灸治疗骨量减少患者时，利用该模型，能为针灸医生给患者制定早期、适量的个体化治疗方案提供客观参考依据及合理建议，还可帮助针灸医生对治疗效果及患者预后情况进行评价，对减少骨质疏松症的形成和骨折的发生、提高老年人群生活质量、降低医疗成本、节约卫生资源具有重要的意义，值得临床推广应用。（本文受金肖青名老中医专家传承基金资助No.G2S2017011）

图2 临床数据分级整体结果

图3 针灸治疗前后评估模型各类参数分数对比蛛网图