慢性乙型肝炎患者骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折的危險因素及腰椎椎旁肌肉的MRI表現(xiàn)

陳科第 張熙明

1襄陽市中醫(yī)醫(yī)院肝膽科（湖北襄陽 441021）；2湖北文理學(xué)院附屬醫(yī)院襄陽市中心醫(yī)院骨科（湖北襄陽 441021）

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）是慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B，CHB）的主要病原體，還可誘導(dǎo)腫瘤壞死因子抑制骨形成、促進骨吸收，間接引發(fā)骨代謝疾?。?］。CHB與骨質(zhì)疏松的報道日益增多［2-3］，但其與骨斷裂性發(fā)展的關(guān)聯(lián)尚未明確。骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（osteoporotic vertebral compression fractures，OVCFs）是骨質(zhì)疏松癥嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，發(fā)病率約25.32%［4］。OVCFs與脊柱骨強度減低密切相關(guān)，增強腰椎堅固性對OVCFs有良好的保護作用［5］。骨骼與肌肉作為統(tǒng)一的運動系統(tǒng)，椎旁肌肉通過生物力學(xué)刺激影響著椎體的質(zhì)量。近期研究［6-8］顯示，椎旁肌的體積與椎體骨密度呈正相關(guān)，其脂肪浸潤程度影響脊柱的矢狀面和冠狀面平衡。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）憑借多序列、高分辨率等優(yōu)點成為肌肉組織分析的首選方式［9］。然而MRI應(yīng)用于腰椎系統(tǒng)的方法學(xué)中，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以界定肌肉與OVCFs之間的關(guān)系。故本研究通過列線圖預(yù)測CHB患者OVCFs風(fēng)險的基礎(chǔ)上，進一步闡述了椎旁肌肉質(zhì)與量的MRI表現(xiàn)，以期加強臨床防治的同時，為患者退行性變評估提供理論證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象選取2019年4月至2023年4月我院收治的CHB患者627例，依據(jù)矢狀位或冠狀位T2加權(quán)脂肪飽和MRI圖像評估分為OVCFs組（n= 124）和Non-OVCFs組（n= 503）。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡≥ 18歲；（2）CHB病程持續(xù)半年以上；（3）初發(fā)OVCFs且為單節(jié)段骨折；（4）均于OVCFs發(fā)生14 d內(nèi)接受腰椎MRI檢查；（5）臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腰胯部骨折史；（2）丙型肝炎病毒感染史；（3）抗病毒藥物服用史＞ 1年；（4）多節(jié)段骨折；（5）經(jīng)X線確診第五腰椎的下緣或全部與第一骶椎相融合者；（6）合并惡性腫瘤者。研究對象均已簽署知情同意書，本項目已通過倫理審查委員會批準(zhǔn)（編號：201904301）。

1.2 資料收集通過本院電子病歷查詢患者的基線資料，包括性別、年齡、合并癥、體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）、吸煙史、飲酒史、補劑服用史、運動鍛煉史。患者均于納入研究12 h后采空腹靜脈血，檢測鈣（calcium、Ca）、磷（phosphorus，P）、骨鈣素（osteocalcin，OST）、β-骨膠原交聯(lián)（Beta-Crosslaps，β-CTX）、1型前膠原氨基端延長肽（procollagen 1 N-terminal propeptide，P1NP）水平。

1.3 影像學(xué)分析使用雙能X光骨密度儀測量腰椎骨密度，T=使用1.5TSignaTMExcite行腰椎常規(guī)掃描，患者取仰臥位，定位中心在患者的肚臍以上約3 cm處，序列包括矢狀位T2WI、矢狀位T2WI脂肪抑制、矢狀位T1WI、橫軸位T2WI和短時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，圖像采用4層切片，層間隔和層厚為0 ～ 0.5 mm/4 mm，重復(fù)脈沖時間為2 000 ～ 6 000 ms，信號回波時間為80 ～130 ms。導(dǎo)入Image J圖像處理軟件中HIS模式處理，利用各肌群灰度值不同分析L3/4和L4/5水平豎脊肌、多裂肌的凈面積和脂肪浸潤情況。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法利用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，計量資料以（±s）表示，組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料以［例（%）］表示，組間比較采用χ2檢驗，P＜ 0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義；logistic回歸采用1∶1最鄰近匹配；多因素Cox模型分析OVCFs的危險因素；R軟件構(gòu)建列線圖，Bootstrap法（原始數(shù)據(jù)重復(fù)抽樣1 000次）驗證，以ROC曲線下面積（area under curve，AUC）和校準(zhǔn)曲線評價區(qū)分度與準(zhǔn)確性；基于列線圖統(tǒng)計患者風(fēng)險值，遞歸分割法展開樹形結(jié)構(gòu)模型，建立危險分層系統(tǒng)；Cox比例風(fēng)險模型分析MRI表現(xiàn)與OVCFs風(fēng)險的關(guān)聯(lián)性。檢驗水準(zhǔn)α= 0.05。

2 結(jié)果

2.1 傾向性匹配調(diào)整基線資料均衡性共匹配成功73對，匹配后兩組基線特征差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 CHB患者傾向性匹配前后基線資料的比較Tab.1 Comparison of baseline information before and after propensity matching in patients with CHB 例（%）

2.2 影響CHB患者發(fā)生OVCFs的單因素分析OVCFs組BMI、吸煙史、飲酒史、OST、β-CTX、P1NP、矢狀位Cobb角、脊柱后凸畸形比例高于Non-OVCFs組，而骨密度T值、維生素/鈣補劑服用史、運動鍛煉史、Ca低于Non-OVCFs組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜ 0.05），見表2。

表2 影響CHB患者OVCFs的臨床資料比較Tab.2 Comparison of clinical information affecting OVCFs in patients with CHB

2.3 多因素Cox回歸分析CHB患者OVCFs的危險因素OST、β-CTX、P1NP、矢狀位Cobb角、脊柱后凸畸形是CHB患者OVCFs的危險因素，而骨密度、維生素/鈣補劑服用史和運動鍛煉史是其保護因素，見圖1。

圖1 影響CHB患者OVCFs的多因素Cox回歸森林圖Fig.1 Multifactorial Cox regression forest plot affecting OVCFs in CHB patients

圖2 預(yù)測CHB患者發(fā)生OVCFs的列線圖模型Fig.2 Columnar line graph model for predicting the occurrence of OVCFs in patients with CHB

2.4 建立OVCFs的預(yù)測模型及驗證以列線圖讀出對應(yīng)指標(biāo)的賦分結(jié)果，見圖4。某CHB患者骨密度-2.5、無維生素/鈣補劑服用史、無運動鍛煉、OST為25 ng/mL、β-CTX為0.8 ng/mL、P1NP為57.5 ng/mL、脊柱后凸畸形、矢狀位Cobb角為65°，累積345分，其OVCFs風(fēng)險率為97.16%。模型驗證前后AUC分別為0.928（95%CI：0.858 ～ 0.998）和0.926（95%CI：0.854 ～ 0.997），模型的區(qū)分度較好，校準(zhǔn)曲線平均絕對誤差均為0.012，準(zhǔn)確度較高，見圖3。

圖3 預(yù)測CHB患者OVCFs列線圖的模型驗證Fig.3 Model validation for predicting column line graphs of OVCFs in CHB patients

2.5 基于MRI測量CHB患者腰椎椎旁肌肉與OVCFs風(fēng)險的關(guān)聯(lián)性依據(jù)列線圖，將CHB患者劃分為極低風(fēng)險組（模型 ＜ 105分，n= 50）、低風(fēng)險組（105分 ≤ 模型 ＜ 204分，n= 52）、中風(fēng)險組（204分 ≤ 模型 ＜ 341分，n= 26）與高風(fēng)險組（模型≥ 341分，n= 18）。CHB患者L3/4和L4/5水平豎脊肌、多裂肌與OVCFs存在顯著關(guān)聯(lián)性（P趨勢＜ 0.05），各亞組間不具有交互性（P交互＞ 0.05），見表3。

表3 CHB患者腰椎椎旁肌與OVCFs風(fēng)險分組的關(guān)聯(lián)性分析Tab.3 Association analysis between lumbar paravertebral muscles and risk grouping of OVCFs in patients with CHB HR（95%CI）

3 討論

3.1 CHB與骨質(zhì)疏松癥的研究意義骨質(zhì)疏松癥具有骨骼脆性和骨折易感性的特點［10-11］。慢性肝炎患者由于營養(yǎng)和生物合成過程受損，更加重了骨質(zhì)疏松性骨折的風(fēng)險［12］。ZHANG等［13］研究發(fā)現(xiàn)，CHB患者骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率隨著年齡而變化，其中65歲以上女性風(fēng)險最高。然而，鮮有總結(jié)OVCFs風(fēng)險的可視化工具，難以支持個性化防治和臨床決策。

3.2 骨量對CHB患者OVCFs的影響本研究發(fā)現(xiàn)，服用維生素或鈣補劑有助于降低OVCFs風(fēng)險。究其原因，CHB患者極有可能受到代謝紊亂等影響，使活性膽鈣化醇水平顯著降低［14］。活性膽鈣化醇有助于胃腸道對鈣的吸收，而CHB患者往往伴隨鈣磷代謝紊亂，進一步加重骨量的病理性改變［15-18］。同時，OVCFs風(fēng)險與骨形成減少和較高的骨吸收量息息相關(guān)，OST、β-CTX、P1NP升高極可能伴隨著CHB病程進展而加重［19-20］。HBV感染使患者炎癥因子升高，促進破骨細(xì)胞在骨髓中形成并加速其分化和活動［21-22］。當(dāng)骨密度值下降時，不足以提供有效的強度、彈性，輕微外力即可導(dǎo)致骨斷裂，增加OVCFs風(fēng)險［23］。

3.3 脊柱生物力學(xué)對CHB患者OVCFs的影響脊柱是人體的重要力學(xué)支撐與運動結(jié)構(gòu)，而椎骨是脊柱的基本構(gòu)成單位，腰椎骨折的發(fā)生同椎體受力的大小、方向密切相關(guān)［24］。本研究中，CHB患者在矢狀位Cobb角≥ 55°、后凸畸形影響下，椎骨有輕微旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致髖部或肩部出現(xiàn)不平衡，椎體穩(wěn)定性下降，OVCFs風(fēng)險升高。脊柱屈曲時，體質(zhì)量載荷更多作用于椎體，而后伸時則對后部椎弓產(chǎn)生更大的壓力。LEBOFF等［25］研究顯示，基于重量的阻力訓(xùn)練在降低了腰椎疼痛感的同時加強了脊柱穩(wěn)定，減少椎間盤的退行性變化。而本研究中，運動鍛煉正是降低CHB患者OVCFs風(fēng)險的保護因素。

3.4 列線圖評估OVCFs的風(fēng)險分級本研究構(gòu)建預(yù)測CHB患者OVCFs風(fēng)險的列線圖模型，將每一個預(yù)測變量以評分進行了可視化展現(xiàn)，再將總得分投影到概率尺上。經(jīng)驗證，其區(qū)分度較好且準(zhǔn)確性較高，可由臨床醫(yī)生作為工具使用。據(jù)此，即可把患者椎體的骨形和骨量指標(biāo)等代入列線圖中，劃分出該患者的OVCFs風(fēng)險級。

3.5 各級OVCFs風(fēng)險下椎旁肌群的凈含量和脂肪浸潤程度由于L3橫突特殊的解剖結(jié)構(gòu)，L3/4和L4/5水平椎旁肌群對脊柱的整體質(zhì)量和椎體穩(wěn)定性尤為重要［26］。本研究顯示，隨著CHB患者L3/4和L4/5水平豎脊肌、多裂肌的肌肉凈含量增加，OVCFs風(fēng)險下降。多裂肌斜行的肌纖維保證了體上部的旋轉(zhuǎn)，其肌肉凈含量減少阻礙腰椎前凸的“弓弦”作用，進一步增加后凸畸形，增高OVCFs風(fēng)險［27］。研究［28］表明，椎間盤附近或同側(cè)節(jié)段出現(xiàn)損傷后，多裂肌迅速萎縮。肌肉萎縮使腰椎穩(wěn)定性下降，甚至豎脊肌長期處于高張力牽伸狀態(tài)時會出現(xiàn)局部炎癥反應(yīng)，加重?fù)p傷［29-30］。與此同時，隨著OVCFs風(fēng)險升高，脂肪浸潤程度增加。AIVAZOGLOU等［31］研究發(fā)現(xiàn)，腰椎兩旁極易出現(xiàn)脂肪浸潤，脂肪占比顯著影響骨骼肌的功能。筆者認(rèn)為，肌肉中脂質(zhì)積累會降低胰島素敏感性，而胰島素是骨骼肌的合成代謝因子，骨骼肌中的正常蛋白質(zhì)合成受損會直接影響肌肉量，生物力學(xué)強度減弱［32］。MIURA等［33］也印證了本結(jié)論，肌肉脂肪浸潤是MRI中腰椎退行性特征。由此可見，強力的豎脊肌和多裂肌是預(yù)防脊柱退變的重要因素。

3.6 研究局限性與展望首先，本研究納入的樣本數(shù)據(jù)來自單一中心，增加了選擇偏倚的風(fēng)險。其次，本研究缺少針對OVCFs患者的預(yù)后分析，若將此作為研究變量納入，分析結(jié)果的深度和廣度將進一步提升，可在后續(xù)研究中不斷改進。綜上所述，應(yīng)基于列線圖對OST、β-CTX、P1NP、矢狀位Cobb角升高，骨密度值＜ -3.0、脊柱后凸畸形、未服用維生素/鈣補劑、缺乏運動鍛煉CHB患者的OVCFs風(fēng)險等級及時預(yù)警，在合適時機采取有效的手段干預(yù)，避免進一步加重患者L3/4、L4/5水平豎脊肌和多裂肌的退行性改變。