建立經(jīng)皮椎體成形術后椎體再骨折風險的預測模型*

軒 沖 李 健 周 濤

安徽醫(yī)科大學馬鞍山臨床學院脊柱骨科,安徽省馬鞍山市 243000

椎體壓縮性骨折是常見的老年脊柱疾病,主要表現(xiàn)為突然的劇烈疼痛、后凸畸形,導致生活質(zhì)量下降及死亡率增加[1]。1984年,經(jīng)皮椎體成形術(Percutaneous vertebroplasty,PVP)由Galibert等人首次使用,是一種經(jīng)皮向椎體血管瘤患者注射聚甲基丙烯酸甲酯的方法[2]。目前,PVP被廣泛使用在治療疼痛性的椎體壓縮性骨折,可以穩(wěn)定椎體,防止進一步塌陷,實現(xiàn)疼痛緩解和功能的恢復,是一種創(chuàng)傷小、療效好的微創(chuàng)手術。

國外研究者Fang SY發(fā)現(xiàn)術后新發(fā)椎體骨折(New vertebral compression fractures,NVCFs)發(fā)生率為2.7%～21.6%,不僅發(fā)生于相鄰椎體,也發(fā)生在遠端椎體中[3]。因此,應盡早識別高?；颊?并實施針對性的預防措施,來降低術后NVCFs的風險[4]。但目前關于構建風險預測模型為PVP術后NVCFs提供個性化臨床預測的研究較少。本研究選取在馬鞍山市人民醫(yī)院接受 PVP 手術治療的NVCFs患者臨床資料進行回顧性分析,探討 PVP 術后再次發(fā)生椎體骨折的危險因素,通過開發(fā)并驗證一款列線圖來評估患者術后NVCFs風險。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月—2020年6月370例在馬鞍山市人民醫(yī)院被診斷為椎體壓縮性骨折的患者納為研究對象。納入標準：所有患者均接受PVP手術;患者有明顯腰背疼痛、活動受限等癥狀;X線檢查,提示椎體楔形變;胸腰椎核磁共振成像(MRI)顯示胸腰椎骨折的T信號改變(提示T2高信號,T1低信號)。排除標準：腫瘤、感染、結核病等引起的病理性骨折;患者合并嚴重感染以及其他全身性疾病,無法耐受手術;進行包括經(jīng)皮椎體成形術的混合型固定手術;脊髓受壓或明顯的神經(jīng)癥狀;隨訪資料不完整。

1.2 手術方法 患者俯臥位,在C臂機透視下完成PVP手術。具體操作：在局部麻醉(1%利多卡因)后,穿刺椎弓根,結合側(cè)位片顯示,當骨穿針經(jīng)皮插入骨折椎體后1/3時,通道建立完成。取出針芯,注入配方的聚甲丙烯酸甲酯混合物,填充骨折塊。為避免骨水泥滲漏,骨水泥盡可能向椎體前1/3傾斜,發(fā)現(xiàn)骨水泥滲漏時,立即停止骨水泥注射,取出穿刺針。

1.3 數(shù)據(jù)采集 回顧相關文獻并結合臨床研究將以下因素作為可能導致NVCFs的危險因素。包括：人口統(tǒng)計學一般特征：年齡、性別、胸腰段、CT值、體質(zhì)量指數(shù)(Body mass index,BMI)。椎體治療相關參數(shù)：骨水泥分布(致密模式或骨小梁模式)、骨水泥滲漏、骨水泥與終板接觸情況、骨水泥注射量、抗骨質(zhì)疏松藥物治療。術前和術后分別測量骨折椎體的椎體前高度(Anterior vertebral height,AVH)和Cobb角。椎體高度的恢復率(Nterior vertebral height recovery ratio,AVHRR)為術后AVH與術前AVH的比值。Cobb角轉(zhuǎn)變?yōu)楣钦圩刁w的上、下終板形成的角度。Cobb角恢復率為術后Cobb角與術前Cobb角的比值。所有患者均在術后1、3、6個月進行一次MRI檢查,結合臨床癥狀,術后MRI顯示椎體壓迫超過15%和骨髓水腫信號存在時,判定為NVCFs。同時所有隨訪患者一旦出現(xiàn)持續(xù)性或新發(fā)腰背痛,均返回我院進一步檢查治療。

1.4 統(tǒng)計學方法 分析每位患者NVCFs的風險。計數(shù)資料采用χ2,計量資料采用t檢驗,采用單因素Cox回歸分析對所納入的12個可疑危險因素進行數(shù)據(jù)降維和特征篩選,確定可能的預測因素?；诙嘧兞緾ox回歸分析中,選取P<0.05的變量作為預測因素。利用R軟件繪制列線圖。并繪制ROC曲線,計算曲線下AUC的值,對模型區(qū)分度進行評價。生成校準曲線評估模型的校準度。決策曲線分析評估模型的凈收益。統(tǒng)計學分析采用SPSS26.0版本(IBM Corporation,Armonk,NY,USA)和R version4.2.1(R Foundation for Statiscal Computing,Vienna,Asutria)。P<0.05 判斷為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般資料比較 370例患者中,55例患者發(fā)生NVCFs(骨折組),發(fā)生率為14.86%,未發(fā)生再骨折315例(對照組)。兩組患者的一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.2 經(jīng)皮椎體成形術后再骨折危險因素的Cox回歸分析 在單因素Cox比例風險回歸中年齡、CT值、胸腰連接處、骨水泥外漏、骨水泥分布、抗骨質(zhì)疏松藥物治療、Cobb角恢復率方面比較差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。而在性別、骨水泥與終板接觸、BMI值、骨水泥體積、AVHRR方面比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表2。在多因素Cox中CT值、胸腰連接處、骨水泥外漏、抗骨質(zhì)疏松藥物治療方面比較差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。而在年齡、性別、骨水泥與終板接觸、骨水泥分布、BMI、骨水泥體積、AVHRR、Cobb角恢復率方面比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表2。

2.3 經(jīng)皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型構建 根據(jù)Cox統(tǒng)計回歸分析得到的4個危險因素(CT值、胸腰段、骨水泥的滲漏、抗骨質(zhì)疏松治療),建立預測經(jīng)皮椎體成形術后再骨折的預測模型,見圖1。列線圖使用方法：讓每個患者的值位于每個變量軸上,向上畫一條線來確定每個變量值所在對應的點數(shù)。這些數(shù)字的總和位于最下方的總點數(shù)軸上,并向下畫一條線到概率軸,確定術后NVCFs的概率。

圖1 經(jīng)皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型構建

2.4 經(jīng)皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型驗證 繪制ROC曲線,計算曲線下AUC的值為0.827(見圖2a),表明模型具有良好的區(qū)分度。繪制校準曲線,顯示實際發(fā)生曲線與擬合曲線具有良好的一致性(見圖2b)。繪制決策圖,圖示閾值>3.5%,<98%,使用列線圖預測NVCFs的風險更有利(見圖2c)。綜上所述,列線圖在區(qū)分度、校準度與臨床凈獲益方面都具有良好的預測效果。

圖2 經(jīng)皮椎體成形術后再骨折危險因素預測模型驗證a.ROC曲線評價模型區(qū)分度 b.校準度曲線 c.臨床決策圖

3 討論

PVP作為一種微創(chuàng)手術能在術后立即緩解患者疼痛,恢復患者日常生活,在骨質(zhì)疏松性椎體骨折中被廣泛應用[5]。PVP可減輕椎體壓縮性骨折患者的疼痛,減少其對消炎止痛藥物的依賴,改善生活質(zhì)量,降低死亡率[6]。文獻表明感染、骨水泥滲漏導致的肺栓塞以及NVCFs的發(fā)生均與之有關[7]。NVCFs是最常見的并發(fā)癥,相關研究表明其發(fā)生率高達6.5%～34.8%[8],因此它依然是臨床面臨的一個棘手問題。

本實驗中,通過Cox回歸分析發(fā)現(xiàn)CT值、胸腰段、骨水泥外漏和抗骨質(zhì)疏松藥物治療是NVCFs的獨立危險因素,并建立臨床預測模型。該模型各項危險因素評分來自多因素Cox回歸分析,在提取多因素回歸分析結果的同時兼具方便閱讀使用的優(yōu)點。其次本次研究對模型進行驗證,較高的AUC值與校準曲線表明該模型具有良好的區(qū)分度與校準度,具有廣泛的應用前景。骨科醫(yī)生能更好地預估術后NVCFs的概率并制定有效的個性化預防措施。

在BMD的測量中,通常采用雙能X線吸收儀(Dual-emission X-ray Absorptiometry,DXA)所測的T值判定。但在實際臨床實踐中發(fā)現(xiàn), DXA的使用仍有很多局限性,對于脊柱側(cè)彎畸形,退行性病變和壓縮鈣化等情況T值的判讀會產(chǎn)生較大的偏倚。這可能的原因是老年人的骨質(zhì)疏松嚴重,導致代償性骨贅的產(chǎn)生,從而降低T值的準確性[9]。與此同時,對于胸椎的測量,由于肺部氣體的干擾,無法直接對胸椎就行T值測量。通過翻閱相關文獻,發(fā)現(xiàn)作為骨折診斷標準之一的CT,可作為BMD測量的重要補充手段。研究表明,CT測量CT值具有較高的靈敏度和特異性[10-11]。因此,在本次實驗中用CT值替代T值用來評估骨質(zhì)疏松情況,并發(fā)現(xiàn)它們在相關性回歸中P值<0.05,是術后NVCFs的獨立危險因素,這與文獻的結果也相一致[12]。較低的CT值就表明骨質(zhì)疏松的可能,骨質(zhì)疏松會導致骨小梁強度小于從相鄰椎間盤傳遞到椎體的軸向載荷,骨小梁的抗壓機械強度與其密度比例失衡使其更易發(fā)生NVCFs。本實驗中使用降鈣素和雙膦酸鹽,通過抑制破骨細胞活性來減少骨折吸收,從而更加有效防止骨流失,實驗結果表明抗骨質(zhì)疏松治療是影響NVCFs的獨立危險因素,這與Saag等人實驗結果相一致[13],為了更好地預防NVCFs,臨床醫(yī)生應該讓患者了解骨質(zhì)疏松的危害,針對不同患者采取相適應的抗骨質(zhì)疏松治療。

骨水泥作為椎體成形手術的必要材料,一直是相關研究的熱點。研究表明骨水泥的滲漏、骨水泥的分布、骨水泥的體積是術后發(fā)生NVCFs的獨立危險因素[14],這與本研究的結果并不完全相同,本研究中骨水泥的滲漏是NVCFs的獨立危險因素。骨水泥的滲漏作為椎體成形術最常見的并發(fā)癥之一,一方面在生物力學上削弱椎間盤緩沖能力,使軸線負荷不能及時得以中和;另一方面骨水泥的滲漏阻斷了終版靜脈叢對椎間盤的營養(yǎng)作用,加速了椎間盤的退變過程。

骨折組與對照組Cobb角恢復率之間的差異有統(tǒng)計學意義,Zou等人發(fā)現(xiàn)過度的Cobb角恢復是PVP后NVCFs的危險因素[15]。Cobb角會導致椎體內(nèi)部結構紊亂和應力不平衡,從而導致椎體矢狀面失衡,增加再骨折的風險,多因素分析顯示,術后Cobb角和骨水泥角的恢復并不是危險因素,因為它們與手術和骨水泥劑量密切相關。

本研究中胸腰段骨折占總數(shù)的57.8%,是NVCFs的獨立危險因素之一。胸腰段是生物力學一個特殊的解剖區(qū)域,因為它具有相對脊柱其他區(qū)域更大的活動范圍,所以它在注射骨水泥后相對過高的骨密度導致相鄰椎體受力不均,進而導致再骨折的發(fā)生。

但是該實驗也存在一些局限性,首先,本實驗屬于回顧性研究,所搜集數(shù)據(jù)存在一定的偏倚,且研究對象均來自同一家醫(yī)院,盡管該模型已經(jīng)進行相關驗證評價,但我們必須知道不同醫(yī)院、地區(qū)和國家術后NVCFs發(fā)生率不同,這使得該模型適用范圍受限。其次,由于不同的CT設備測量的CT值可能存在些許偏倚,同樣抗骨質(zhì)疏松治療的方案也沒有進行統(tǒng)一標準;最后,兩組患者“每次治療的椎骨”的數(shù)量存在不同,這可能會對研究產(chǎn)生影響。