预测骨质疏松性椎体压缩性骨折患者椎体成形术后邻近椎体骨折的风险Nomogram模型的建立与验证

周启付,张胜友,胡元武,吴云龙

(六安市中医院,安徽六安 237006)

近年来,骨质疏松性椎体压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)的发生率正呈逐年增长趋势,严重影响老年患者的生活质量[1]。目前,经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)是OVCF患者的主要外科治疗方式,可显著缓解患者疼痛症状,加快骨折康复,改善患者术后生活质量[2]。但研究表明[3],PVP术后1～2年内,出现新的邻近椎体压缩性骨折发生率可高达52%,严重影响患者预后。因此,加强对PVP术后邻近椎体再发骨折的预测,进而采取个体化的干预措施,对于保障术后疗效具有重要的临床意义。本研究拟对OVCF患者PVP术后邻近椎体再发骨折的危险因素进行分析,并通过构建列线图模型,将风险因素定量化,预测患者术后再次发生椎体骨折的风险,以期为高危患者的早期识别和干预提供参考依据,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取本院骨科2017年1月～2020年6月行PVP手术治疗的OVCF患者作为研究对象,对所有患者进行12个月随访,根据患者在随访期内是否再次发生邻近新椎体骨折,分为再骨折组和无骨折组。纳入标准:①骨质疏松症临床诊断明确,符合我国《原发性骨质疏松症诊疗指南(2017)》[4]中的相关标准;②影像学检查提示新鲜的腰椎压缩性骨折,病程≤2周;③患者接受PVP手术治疗,术前和术后临床资料完整,且能按要求完成随访;④患者已签署知情同意书。排除标准:①陈旧性腰椎骨折;②由脊柱肿瘤或脊柱结核等非骨质疏松症引起的椎体病理性骨折;③患者既往有脊柱手术病史;④术后出现手术相关神经功能损伤;⑤伴有严重的心功能不全、肝肾功能障碍、血液系统疾病或恶性肿瘤性疾病等。本研究经本院医学伦理委员会批准同意。本研究最终纳入符合上述入排标准的OVCF患者179例,其中男70例,女109例;年龄60～81岁,平均(73.27±7.61)岁,随访期内发生邻近椎体再次骨折50例。

1.2 手术方法

患者取俯卧位,保持脊柱过伸,对骨折处进行定位并标记,分别在伤椎的2点钟和10点钟方向进行逐层穿刺,通过C型臂对穿刺针和伤椎相对位置进行观察,确保穿刺针在正位位于椎弓根圆心,侧位位于椎弓根中点;正位位于椎弓根内侧时,侧位位于椎弓根与椎体后缘交界处。此时将针芯抽出,插入导管,并置入工作套管,使用实心钻延顺时针方向钻入椎体,在C型臂透视下,当钻头钻至椎体前1/4与后3/4交界处取出实心钻,通过工作套管将骨水泥注入椎体,待骨水泥硬化后取出工作套筒,消毒切口并使用无菌敷料包扎,术毕。

1.3 临床资料收集

回顾性收集两组患者以下临床资料:(1)患者性别、年龄、体质量指数(body mass index,BMI)、吸烟史、饮酒史、是否合并高血压或糖尿病等;(2)初始骨折椎体个数、初始骨折部位、骨密度T值、术后伤椎前缘高度恢复率、注入骨水泥量、骨水泥分布类型(弥散性或致密型),术后是否规律接受抗骨质疏松症治疗等。其中伤椎前缘高度恢复率=(术后伤椎前缘高度-术前)/[(上椎体前缘高度+下椎体前缘高度)/2]×100%。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0软件对数据进行分析。单因素分析中,计数资料采用卡方检验;计量资料采用独立样本t检验;以P<0.05为差异有统计学意义。采用二元Logistic回归分析筛选OVCF患者PVP术后邻近椎体再次发生骨折的独立危险因素;通过R(Version 3.5.3)软件和rms程序包建立列线图模型。列线图模型内部验证采用Bootstrap自举法,模型预测能力通过C-index和校正曲线进行评估。

2 结果

2.1 单因素分析

再骨折组患者平均年龄、术后伤椎前缘高度恢复率及注入骨水泥量明显高于无骨折组,且再骨折组患者初始骨折椎体个数2个或2个以上、初始骨折部位位于胸腰段(T11、T12、L1或L2)及骨水泥分布类型为致密型的患者比例明显高于无骨折组,而骨密度T值、术后规律接受抗骨质疏松症治疗的患者比例明显低于无骨折组,差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 再骨折组和无骨折组患者临床资料单因素分析

2.2 二元Logistic回归分析

将单因素分析中有统计学意义的因素作为自变量,以患者术后是否再次发生邻近椎体骨折作为因变量,进行二元Logistic回归分析。结果发现,在控制其他混杂因素的前提下,患者骨密度T值升高和术后接受规律抗骨质疏松症治疗是OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折的独立保护性因素(P<0.05);而骨水泥分布为致密型、骨水泥注入量增加、初始骨折位于胸腰段以及术后伤椎前缘高度恢复率升高,则是其独立危险因素(P<0.05)。详见表2。

表2 OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折的二元Logistic回归分析

进一步对骨密度T值、骨水泥注入量及术后伤椎前缘高度恢复率行ROC曲线分析,上述三个指标的最大约登指数分别为-0.53、0.461和0.551,最佳诊断指界值分别为-3.168 SD、3.305 mL和15.35%。

2.4 风险预警模型的建立与应用

将回归分析得到的6个具有统计学意义的变量,通过R软件rms程序包建立OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折的列线图风险预测模型(见图1)。在实际临床应用中,医务人员可在围手术期评估患者各项独立危险因素,并在图1的各预测因素中找到其对应数值,将各预测因素得分相加即可得到总分,最后将总分在发生风险数轴上读数,即为该患者再次骨折的风险系数。

图1 OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折的风险预警模型的建立

2.5 风险预警模型的效应评价

采用C-index对该模型进行评价,结果发现初始列线图的C-index为0.958(见图2A),通过1000次Bootstrap法对模型进行验证后,C-index为0.952(见图2B);校正曲线显示,模型预测值和观察值具有一定的相关性(见图3),说明该模型用于预测OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折的概率与实际发生概率具有较高的一致性。

图2 初始列线图模型(A)和1000次Bootstrap内部验证(B)的ROC曲线

图3 OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折的校正曲线验证

3 讨论

PVP术后邻近椎体再次骨折的发生机制较为复杂,但引起骨折的原因主要来自于患者自身因素、骨水泥因素及椎体因素三个方面。研究证实,患者性别、年龄及骨质疏松症严重程度等均是PVP术后邻近椎体再次骨折的重要风险因素[5]。本研究发现,再次骨折组患者平均年龄显著高于无骨折组,且骨密度T值明显降低(P<0.05)。研究表明,随着年龄上升,骨质疏松症患者的骨吸收更为显著,从而导致骨密度下降,增加骨折的风险程度[6]。除此之外,高龄患者常伴有下丘脑-垂体-性腺轴失衡,尤其是绝经后女性患者体内雌激素明显下降,将进一步导致维生素D受体下调,骨代谢紊乱,使骨脆性增加[7]。然而,本研究二元Logistic回归分析表明,骨密度升高是患者再次骨折的保护性因素,而性别和年龄与骨折的发生并无统计学相关性,这提示性别和年龄很可能是通过影响骨密度而对邻近椎体发生骨折产生影响,在回归分析中,该两个因素作为混杂因素而被剔除。有研究认为,OVCF患者PVP术后邻近椎体再次骨折是骨质疏松症的自然进程,其主要与脊柱骨密度的进行性下降有关[8]。本研究进一步对两组患者骨密度行ROC分析,结果发现,骨密度最佳诊断界值为-3.168 SD,即当患者骨密度低于该值时,其邻近椎体骨折风险将明显增加。吴伟峰等[9]通过类似方法同样发现,当骨密度T值取-3.185时,对PVP术后患者邻近椎体再次发生骨折具有较高的诊断价值,这与本研究结果较为一致。

除此之外,本研究还发现术后接受规律抗骨质疏松症治疗是患者再次发生骨折的保护性因素。李正等[10]研究表明,在补充维生素D和钙剂的基础上,术后给予一剂唑来膦酸可明显增加患者骨密度,减少PVP术后邻近椎体再次发生骨折的风险。胡丽丹等[11]对骨质疏松性腰椎骨折的研究中发现,在术后发生骨折的患者中有80%未给予规律抗骨质疏松症治疗。该结果进一步提示,OVCF患者术后应重视骨密度的监测,并积极给予抗骨质疏松症治疗,以降低再次骨折的风险。

已有研究证实,骨水泥渗漏是PVP术后邻近椎体再次骨折的重要风险因素,而临床中骨水泥渗漏与骨水泥注入的量和分布类型均存在密切关系。最新研究表明,骨水泥注入量与手术治疗效果并无统计学相关性,但却和渗漏的发生呈正比,而骨水泥分布为致密型则更易发生渗漏[12-13]。本研究发现,再骨折组患者骨水泥注入量和骨水泥分布类型为致密型的患者比例明显高于无骨折组,而且是术后邻近椎体再次骨折的独立风险因素。分析其主要原因,可能与骨水泥注入量过大或分布过于致密、导致骨水泥渗漏有关。注入椎体的骨水泥可通过上下终板而渗漏至椎间盘,而骨水泥硬化后可显著增加椎体间应力,使其生物力学发生改变,从而导致邻近椎体骨折[14]。通过ROC分析发现,预测患者术后发生邻近椎体骨折的骨水泥注入量最佳诊断界值为3.305 mL。

除此之外,本研究还发现,患者伤椎前缘高度恢复率与术后邻近椎体再次骨折的发生存在密切关系,其主要原因可能与术中骨水泥注入量过大或骨水泥分布呈致密型且集中于椎体前缘,导致椎体前方应力过于集中所致。然而,目前关于高度恢复多少更加有利于患者预后尚无统一结论,韩晓东等[15]比较了PVP术后邻近椎体再骨折患者和无骨折患者伤椎前缘高度恢复率发现,骨折组患者平均恢复率约为17.68%,而无骨折组为11.64%,这与本研究的结果较为一致。本研究通过ROC分析进一步发现,预测患者术后发生邻近椎体骨折前缘高度恢复率的最佳诊断界值为15.35%。以上研究结果提示,术前应充分分析OVCF患者影像学资料,个体化评估患者骨水泥注入量和伤椎前缘的高度恢复率,术中更应注意操作,待骨水泥形成拉丝后再缓慢推注,避免骨水泥渗漏的发生,以降低术后再次骨折的风险。T11、T12、L1或L2位于脊柱的胸腰节段区域,为整个生理性弯曲的转折点,也是应力相对集中的部位,极易形成邻近椎体骨折的空间丛集现象,使相邻椎体再发骨折的风险明显增加[16]。

综上所述,OVCF患者骨密度T值、骨水泥注入量、骨水泥分布类型、初始骨折部位、术后伤椎前缘高度恢复率及术后是否接受规律抗骨质疏松症治疗,均与邻近椎体的再次骨折存在密切关系,基于以上风险因素建立的列线图模型具有较高的诊断效能。但本研究为单中心样本,研究数量有限,仍需多中心、大样本研究进一步证实。