双侧经皮椎体成形术后相邻椎体骨折列线图预测模型构建

崔善林，陈勇喜，刘科第，范俊鸿，覃忠设，郭圣挥，蒙觉威，李品元

1 广西中医药大学研究生学院，广西南宁 530003；2 广西中医药大学第一附属医院脊柱外科，广西南宁 530003；3 横州市中医医院骨伤二科，广西南宁 530300

骨质疏松症已被世界卫生组织确定为全球十大最严重的疾病之一［1］，其最严重的后果是发生骨质疏松性骨折。随着我国人口老龄化加快，骨质疏松性椎体压缩骨折（OVCF）的发生率持续增加［2］。OVCF 会导致患者疼痛、畸形、活动受限，从而影响患者生活质量，这将大大增加社会与家庭的经济负担。经皮椎体成形术（PVP）被广泛应用于治疗OVCF，因其高安全性、高效率、低侵入性特点，在临床上越来越受欢迎。但是PVP 术后仍有较多并发症，比如术后再发相邻椎体骨折，这会大大影响患者生活质量，有学者认为［3］，这主要由骨质疏松、椎体压力的改变、椎体活动度改变等三个方面的因素造成。目前对于PVP 后相邻椎体骨折的相关研究较少，尚未明确原因。本文旨在通过二元logistic 回归分析OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折的危险因素，并且构建列线图预测模型，为防止行PVP 术后OVCF 患者出现相邻椎体骨折提供一定的临床指导。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2019 年8 月—2022 年8 月广西中医药大学第一附属医院脊柱外科收治的174 例OVCF 并行双侧PVP 的患者，根据术后相邻椎体是否骨折分为相邻椎体骨折者与未骨折者。纳入标准：①以腰背部疼痛、活动受限等不适为主诉；②低能量损伤；③胸椎或腰椎X线片、椎体骨密度检测确诊为新鲜OVCF；④有PVP 手术适应证。排除标准：①存在椎体感染性病变；②存在免疫功能异常；③既往椎体压缩骨折史；④神经系统症状；⑤脊髓压迫；⑥病理性骨折；⑦脊柱结核。本次研究取得本院伦理委员会同意（审批号：GXZYA2023-049-01），所有患者均签署知情承诺书。

1.2 危险因素收集 从我院门诊及住院病历系统收集患者数据，包括收集患者一般基本资料（性别、年龄、身高、体质量、BMI、腰椎骨密度、其他部位骨折史）；是否具有合并症［是否患有高血压、是否患有糖尿病、是否患有慢性阻塞性肺疾病（COPD）］；是否口服激素；手术相关资料（骨折椎体数量、骨折部位、手术节段、骨水泥注入量、术前椎体压缩比、术后椎体恢复比、伤椎Cobb 角矫正度、是否出现骨水泥渗漏）；术后视觉模拟评分法（VAS）评分、Oswestry功能障碍指数（ODI指数）。

1.3 统计学方法 采用SPSS26.0 统计软件。正态分布的计量资料以±s表示，比较采用配对t检验；分类变量组间比较采用χ2检验。用二元logistic 回归分析OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折的危险因素，随后对P＜0.05 的危险因素使用R Studio4.3.0 构建列线图预测模型，绘制受试者工作特征曲线、校准曲线评价列线图模型区分度及准确性，并且计算C-index。以上检验水准取α=0.05。

2 结果

2.1 OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折与未骨折者一般资料比较 OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折47 例、未骨折127 例，两者一般资料比较见表1。

表1 OVCF患者双侧PVP后相邻椎体骨折与未骨折者一般资料比较

2.2 OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折的列线图预测模型构建及验证结果 将患者上述一般资料共计17个（除外术后VAS 评分、术后ODI指数）潜在影响双侧PVP后相邻椎体骨折的因素通过LASSO回归行降维处理，如图1 所示，在误差最小时，挑选最具代表性的10 个因素，分别为BMI、性别、最近一个月是否跌倒、术前椎体压缩比、术后椎体恢复比、伤椎Cobb 角矫正度、腰椎骨密度、骨水泥渗漏、椎体骨折数量、是否患有高血压。以OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折为因变量，纳入单因素分析P＜0.05 的因素进一步进行多因素logistic 回归分析，结果显示：骨水泥渗漏、术前椎体压缩比、术后椎体恢复比、伤椎Cobb 角矫正度、腰椎低骨密度、低BMI 是OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折的危险因素，如表2 所示。通过OVCF 患者双侧PVP后相邻椎体骨折的危险因素构建列线图预测模型，如图2 所示。

图1 OVCF患者双侧PVP后相邻椎体骨折危险因素的Lambda图

图2 OVCF患者双侧PVP后相邻椎体骨折的列线图预测模型图

表2 OVCF患者双侧PVP后相邻椎体骨折影响因素的多因素logistic分析结果

列线图预测OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折的受试者工作特征曲线下面积为0.838（95%CI：0.679～0.875），有较高的准确度。列线图预测模型校准曲线见图3。通过Bootstrap 法对内部模型进行1 000 次验证，得到原始C-index 为0.838，校准后C-index为0.802。

图3 OVCF患者双侧PVP后相邻椎体骨折的列线图预测模型校准曲线

3 讨论

骨质疏松症是一种随着年龄增长而逐渐发展的骨质流失的退行性疾病，高能量或者低能量的损伤都可能导致老年人骨质疏松性骨折，其中以胸腰椎骨折最为常见。PVP 是目前治疗OVCF 较好的一种手术方式，但BAE 等［4］指出PVP 术后再发骨折的发生率为6.5%～51%。目前关于PVP 术后再发骨折的原因，一直存在争议。本研究结果提示：腰椎低骨密度、低BMI、骨水泥渗漏、术前椎体压缩比、术后椎体恢复比、伤椎Cobb 角矫正度是OVCF 患者双侧PVP后相邻椎体骨折的危险因素。

骨代谢标记物是PVP 术后预后的重要指标，其中骨密度是骨折风险的最有效预测指标。CHEN等［5］通过对650 例PVP 术后患者进行回顾性研究发现，高龄和较低骨密度是PVP 术后再发骨折的危险因素。还有研究表明，既往有骨折史的患者可能已经患有骨质疏松症，骨折后制动可能会加重骨质疏松的程度，从而增加再骨折的风险［6］。有研究认为，对于低BMI 的患者，机体会通过增加骨量去适应较大的机械负荷，当BMI 较轻时骨质流失会加快［7］。通过积极运动、补充营养等方法适度增加BMI，机体会增加骨的强度，不易发生骨折。高龄老人处于全身、躯干、下肢肌肉和脂肪含量的最低状态，因此应注意术后老年患者的BMI。

骨水泥渗漏是PVP 术后最常见的并发症，UPPIN 等［8］发现，在PVP 术后再骨折的OVCF 患者中，约2/3 的再骨折发生在受累锥的相邻椎骨中，因为骨水泥渗漏至椎间盘可能会改变载荷传递，增加相邻椎体终板的机械压力，增加相邻椎体骨折的风险。骨水泥注入量越大，OVCF 引起的疼痛缓解程度越高［9］，但注入量过高会增加骨水泥渗漏发生率［10］，导致椎体内部力学结构不稳定，对相邻节段椎体造成机械性压迫。而本研究表明，骨水泥注射量不是相邻椎体骨折的影响因素。

高术后椎体恢复比也被认为是一项危险因素。术前椎体压缩程度大的患者往往具有较高的椎体恢复率，有学者［11］认为，椎体高度过度恢复会导致椎旁软组织张力增加，从而增加椎体的机械负荷或骨折节段的不稳定性。周启付等［12］认为其主要原因可能为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。汤亮等［13］发现，术后骨折椎体高度过度恢复的患者发生再骨折的风险是椎体高度适度恢复患者的2.66倍，提示过分强调恢复椎体高度反而会增加患者术后椎体再骨折的风险。同时，较大的Cobb角会导致椎体内部压力不平衡，从而导致矢状面上脊柱应力不平衡，而且Cobb 角的增加导致了脊柱的后凸畸形［14］，使得其应力增加，局部后凸Cobb 角的纠正过度会增加手术椎体对周围软组织的应力及对椎间盘的压力，从而引起骨折［15］。

本研究根据多因素logistic 回归结果构建了包含6个危险因素的列线图。每个危险因素都位于相关轴上，并在顶点轴上绘制一条直线，以根据预测变量获得一个点。总分是通过将从每个危险因素获得的所有分数相加来计算的。总分之中对应的预测风险即为相邻椎体骨折的概率。接下来，主要从能否有效区别正常人与患者、预测与实际发生是否一致两个方面对预测模型进行评价。采用C-index 评估该列线图模型预测的准确性，在本研究中，原始Cindex为0.838，校准后C-index为0.802，证明模型有较好的准确性。绘制受试者工作特征曲线并且计算曲线下面积值以评估模型预测的区分度与特异性，该模型的曲线下面积为0.838，说明模型预测拥有中等特异性。以上结果表明该模型能够区分双侧PVP后患者与健康患者在该模型下的得分及预测风险。通过Bootstrap 法对模型内部进行1 000 次随机抽样来评估预测列线图的稳定性，生成校准图以检查预测列线图的性能特征，发现模型预测与实际发生情况较为一致。基于上述检验，该模型预测OVCF 患者双侧PVP 后相邻椎体骨折风险与实际临床情况一致。

综上可见，OVCF 患者双侧PVP 后，骨水泥渗漏、术前椎体压缩比、术后椎体恢复比值、伤椎Cobb角矫正度、腰椎低骨密度、低BMI是术后新发相邻椎体骨折的危险因素，以上述危险因素建立预测模型，能为OVCF 患者双侧PVP 术后预防相邻椎体骨折提供更好的参考。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。

利益冲突声明所有作者声明不存在利益冲突

作者贡献声明崔善林：撰写文章；范俊鸿，刘科第：数据分析；蒙觉威，郭圣挥，覃忠设：收集资料；李品元：实验设计；陈勇喜：审校