腰椎椎体骨强度综合指数预测骨质疏松性椎体的压缩骨折

doi:10.12307/2024.046

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (18): 2871-2875.doi: 10.12307/2024.046

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腰椎椎体骨强度综合指数预测骨质疏松性椎体的压缩骨折

张文胜1，2，宋振杰1，2，吴春飞1，2，李文超1，2，刘洪江1，2，杨晓光1，2，原超1，2

1广东省中医骨伤研究院，广东省广州市 510405；2广州中医药大学第三附属医院，广东省广州市 510405

收稿日期:2022-12-09 接受日期:2023-04-14 出版日期:2024-06-28 发布日期:2023-08-25
通讯作者: 原超，硕士，主任医师，广东省中医骨伤研究院，广东省广州市 510405；广州中医药大学第三附属医院，广东省广州市 510405
作者简介:张文胜，男，1989年生，安徽省马鞍山市人，汉族，硕士，主治医师，主要从事脊柱脊髓病的中医药研究。
基金资助:
广东省中医骨伤研究院开放基金(GYH202102-04)，项目负责人：原超

Prediction of osteoporotic vertebral compression fracture based on comprehensive index of lumbar vertebral bone strength

Zhang Wensheng1, 2, Song Zhenjie1, 2, Wu Chunfei1, 2, Li Wenchao1, 2, Liu Hongjiang1, 2, Yang Xiaoguang1, 2, Yuan Chao1, 2

1Guangdong Provincial Institute of Traditional Chinese Medicine Osteopathy, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; 2The Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China

Received:2022-12-09 Accepted:2023-04-14 Online:2024-06-28 Published:2023-08-25
Contact: Yuan Chao, Master, Chief physician, Guangdong Provincial Institute of Traditional Chinese Medicine Osteopathy, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; The Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
About author:Zhang Wensheng, Master, Attending physician, Guangdong Provincial Institute of Traditional Chinese Medicine Osteopathy, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; The Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
Supported by:
Open Fund of Guangdong Provincial Institute of Traditional Chinese Medicine Osteopathy, No. GYH202102-04 (to YC)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

抗压强度指数：是评估骨骼每单位厚度横截面积能承受的最大压缩载荷，同时还能评估施加在骨骼上的正常压缩载荷的单位。根据腰椎抗压强度指数计算公式可知，当椎体骨密度及体质量相同时，椎体宽度越宽，椎体抗压强度指数越大。
腰椎抗冲击强度指数：是根据椎体骨密度、椎体宽度、椎体高度、身高及体质量计算而来，当椎体骨密度、身高及体质量相同时，椎体宽度或椎体高度越大，腰椎抗冲击强度指数越大。

背景：骨质疏松性椎体压缩骨折是继发于骨质疏松症的常见骨折，目前尚缺乏有效的骨质疏松性椎体压缩骨折预测指标及方法。

目的：探讨腰椎椎体骨强度综合指数对骨质疏松性椎体压缩骨折的预测作用。
方法：纳入骨质疏松患者233例，根据是否发生椎体骨折分为骨折组和非骨折组。收集患者人口统计学、体质量指数、椎体骨密度等详细信息，拍摄腰椎X射线侧位片，测量并计算椎体宽度、椎体长度、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、腰椎抗压强度指数及腰椎抗冲击强度指数，对以上参数进行单因素及多因素分析，并进行受试者操作特征曲线(ROC)分析，根据截断值进行生存分析。

结果与结论：①所有患者皆获得随访，随访时间2-4年，平均3.1年。随访期间，99例(L1椎体38例，L2椎体61例)患者发生骨折(骨折组)，134例(L1椎体52例，L2椎体82例)患者未发生骨折(非骨折组)；单因素分析显示两组年龄、性别、身高、体质量、体质量指数、骨折节段比较均无统计学意义(P > 0.05)。②骨折组腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数均低于非骨折组(P < 0.05)。骨折组骨盆入射角、骨盆倾斜角大于非骨折组(P < 0.05)。③多因素分析显示，腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数及骨盆倾斜角是患者发生骨质疏松性椎体压缩骨折的危险因素(P < 0.05)。④ROC曲线分析显示椎体骨密度、腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数、骨盆倾斜角和骨盆入射角的截断值分别为0.913 5 g/cm2，1.932，0.903，21.5°，55°；曲线下面积(AUC) 分别为 0.630，0.800，0.911，0.633，0.568。⑤根据生存分析(以骨质疏松性椎体压缩骨折为终点)，腰椎抗冲击强度指数≥0.903椎体平均生存时间显著大于腰椎抗冲击强度指数< 0.903者(P < 0.05)。⑥结果说明，腰椎椎体骨强度综合指数比椎体骨密度和脊柱-骨盆矢状位参数对骨质疏松性椎体压缩骨折预测更加精准，有助于早期防治骨质疏松性椎体压缩骨折。

https://orcid.org/0000-0002-0665-3235 (张文胜)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 腰椎椎体骨强度综合指数, 骨质疏松, 腰椎骨折, 预测, 骨密度, 骨盆倾斜角

Abstract: BACKGROUND: Osteoporotic vertebral compression fracture is a common fracture secondary to osteoporosis. At present, there is no effective prediction index and method for osteoporotic vertebral compression fracture.
OBJECTIVE: To investigate the predictive effect of the comprehensive index of lumbar vertebral body bone strength on osteoporotic vertebral compression fracture.
METHODS: 233 patients with osteoporosis were divided into a fracture group and a non-fracture group according to whether a vertebral fracture occurred. The demography, body mass index, vertebral bone mineral density and other details were collected. Lateral X-ray films of the lumbar spine were photographed. The vertebral body width, vertebral body length, sacral slope, pelvic tilt, pelvic incidence, lumbar compressive strength index and the lumbar impact strength index were measured, calculated, and analyzed by univariate and multivariate, and the receiver operating characteristic curve was analyzed. The survival analysis was conducted according to the cut-off value.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) All patients were followed up for 2-4 years, with an average of 3.1 years. During the follow-up period, 99 cases (38 cases of L1 vertebral body, 61 cases of L2 vertebral body) had fractures (fracture group), and 134 cases (52 cases of L1 vertebral body, 82 cases of L2 vertebral body) had no fractures (non-fracture group). Univariate analysis showed that there was no significant difference in age, sex, height, body mass, body mass index and fracture segment between the two groups (P > 0.05). (2) Lumbar compressive strength index and lumbar impact strength index in the fracture group were lower than those in the non-fracture group (P < 0.05). Pelvic incidence and pelvic tilt in the fracture group were higher than those in the non-fracture group (P < 0.05). (3) Multivariate analysis showed that lumbar compressive strength index, lumbar impact strength index and pelvic tilt were risk factors for osteoporotic vertebral compression fractures (P < 0.05). (4) Receiver operating characteristic curve analysis showed that the cutoff values of vertebral bone mineral density, lumbar compressive strength index, lumbar impact strength index, pelvic tilt and pelvic incidence were 0.913 5 g/cm2, 1.932, 0.903, 21.5° and 55°, respectively; areas under the curve were 0.630, 0.800, 0.911, 0.633 and 0.568, respectively. (5) According to the survival analysis (with osteoporotic vertebral compression fracture as the end point), the average survival time of the patients with lumbar impact strength index ≥ 0.903 was significantly longer than that of the patients with lumbar impact strength index < 0.903 (P < 0.05). (6) These findings conclude that the comprehensive index of lumbar vertebral body bone strength is more accurate than the bone mineral density of the vertebral body and spine-pelvis sagittal parameters in predicting osteoporotic vertebral compression fractures, which is helpful for early prevention and treatment of osteoporotic vertebral compression fractures.

Key words: comprehensive bone strength index of lumbar vertebrae, osteoporosis, lumbar fracture, prediction, bone mineral density, pelvic tilt

中图分类号:

张文胜, 宋振杰, 吴春飞, 李文超, 刘洪江, 杨晓光, 原超. 腰椎椎体骨强度综合指数预测骨质疏松性椎体的压缩骨折[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(18): 2871-2875.

Zhang Wensheng, Song Zhenjie, Wu Chunfei, Li Wenchao, Liu Hongjiang, Yang Xiaoguang, Yuan Chao. Prediction of osteoporotic vertebral compression fracture based on comprehensive index of lumbar vertebral bone strength[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(18): 2871-2875.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析纳入研究的患者共有233例获得随访，随访时间2-4年，全部进入结果分析。
2.2 一般资料比较在对233例患者随访期间，根据患者是否发生骨折分为2组：其中99例(L1 38例，L2 61例)发生骨折为骨折组，134例(L1 52例，L2 82例)未发生骨折为非骨折组。两组患者在年龄、性别、身高、体质量、体质量指数、随访时间及椎体分布等方面差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1。

2.3 两组椎体骨密度、腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角及骨盆入射角对比骨折组椎体骨密度平均值显著低于非骨折组(P < 0.05)；骨折组腰椎抗压强度指数平均值显著低于非骨折组(P < 0.05)；非骨折组腰椎抗冲击强度指数平均值显著大于骨折组(P < 0.05)；而骨盆倾斜角及骨盆入射角则出现相反的趋势，非骨折组骨盆倾斜角及骨盆入射角显著小于骨折组(P < 0.05)。两组间骶骨倾斜角的对比差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2。

2.4 多因素logistic回归分析选取上述得出的显著性差异的因素，以椎体骨密度、腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数、骨盆倾斜角及骨盆入射角为自变量，以椎体骨折的发生为因变量，进行无条件logistic回归分析。多因素logistic回归分析显示，腰椎抗压强度指数 (OR=0.114，P=0.000)及腰椎抗冲击强度指数(OR=0.141，P=0.019)是椎体骨折的保护性因素；而骨盆倾斜角(OR=1.084，P=0.040)是椎体骨折的危险因素，见表3。

2.5 ROC曲线分析分析结果显示椎体骨密度、腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数、骨盆倾斜角和骨盆入射角的截断值分别为0.913 5 g/cm2，1.932，0.903，21.5°，55°；AUC分别为0.630，0.800，0.911，0.633，0.568，提示腰椎抗冲击强度指数在预测骨质疏松性椎体压缩骨折方面比其他指标更有效，见表4，图2。

2.6 根据ROC曲线的截断值对椎体骨密度、腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数、骨盆倾斜角及骨盆入射角进行生存分析根据生存分析(以再次腰椎骨折为终点)，椎体骨密度≥0.913 5 g/cm2椎体平均生存时间显著大于椎体骨密度< 0.913 5 g/cm2的患者(P < 0.05)。根据生存分析，腰椎抗压强度指数≥1.932椎体平均生存时间显著大于腰椎抗压强度指数< 1.932的患者(P < 0.05)；腰椎抗冲击强度指数≥0.903椎体平均生存时间显著大于腰椎抗冲击强度指数< 0.903的患者(P < 0.05)；骨盆倾斜角≥21.5°椎体平均生存时间显著大于骨盆倾斜角< 21.5°的患者(P < 0.05)；骨盆入射角≥55°椎体平均生存时间显著大于骨盆入射角< 55°的患者(P < 0.05)，见图3。结果表明，通过腰椎抗冲击强度指数进行分组可以更加有效地预测椎体的生存情况及椎体骨折的发生。

参考文献

[1] LEBOFF MS, GREENSPAN SL, INSOGNA KL, et al. The clinician’s guide to prevention and treatment of osteoporosis. Osteoporos Int. 2022;33(10):2049-2102.
[2] WAKIM J, RAJAN T, BESCHLOSS A, et al. Etiologies, incidence, and demographics of lumbar vertebral fractures in U.S. emergency departments. J Spine Surg. 2022;8(1):21-28.
[3] 中国康复医学会骨质疏松预防与康复专业委员会. 骨质疏松性椎体压缩骨折诊治专家共识(2021版)[J]. 中华医学杂志,2021,101(41):3371-3379.
[4] Schousboe JT. Epidemiology of Vertebral Fractures. J Clin Densitom. 2016;19(1):8-22.
[5] CAMACHO JE, USMANI MF, STRICKLAND AR, et al. The use of minimally invasive surgery in spine trauma: a review of concepts. J Spine Surg. 2019;5(Suppl 1):S91-S100.
[6] DONG Y, PENG R, KANG H, et al. Global incidence, prevalence, and disability of vertebral fractures: a systematic analysis of the global burden of disease study 2019. Spine J. 2022;22(5):857-868.
[7] WANG L, YU W, YIN X, et al. Prevalence of Osteoporosis and Fracture in China: The China Osteoporosis Prevalence Study. JAMA Netw Open. 2021;4(8):e2121106.
[8] KARLSSON MK, KHERAD M, HASSERIUS R, et al. Characteristics of Prevalent Vertebral Fractures Predict New Fractures in Elderly Men. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(5):379-385.
[9] CASEZ P, UEBELHART B, GASPOZ JM, et al. Targeted education improves the very low recognition of vertebral fractures and osteoporosis management by general internists. Osteoporos Int.2006;17(7): 965-970.
[10] KENDLER DL, BAUER DC, DAVISON KS, et al. Vertebral Fractures: Clinical Importance and Management. Am J Med. 2016;129(2):221.
[11] ZILELI M, FORNARI M, COSTA F, et al. Epidemiology, natural course, and preventive measures of osteoporotic vertebral fractures: WFNS Spine Committee Recommendations. J Neurosurg Sci. 2022;66(4):282-290.
[12] JI C, RONG Y, WANG J, et al. Risk Factors for Refracture following Primary Osteoporotic Vertebral Compression Fractures. Pain Physician. 2021;24(3):E335-E340.
[13] LEMS WF, PACCOU J, ZHANG J, et al. Vertebral fracture: epidemiology, impact and use of DXA vertebral fracture assessment in fracture liaison services. Osteoporos Int. 2021;32(3):399-411.
[14] LI Q, LONG X, WANG Y, et al. Development and validation of a nomogram for predicting the probability of new vertebral compression fractures after vertebral augmentation of osteoporotic vertebral compression fractures. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22(1):957.
[15] ROBINSON WA, CARLSON BC, POPPENDECK H, et al. Osteoporosis-related Vertebral Fragility Fractures: A Review and Analysis of the American Orthopaedic Association’s Own the Bone Database. Spine (Phila Pa 1976). 2020;45(8):E430-E438.
[16] LENTLE B, KOROMANI F, BROWN JP, et al. The Radiology of Osteoporotic Vertebral Fractures Revisited. J Bone Miner Res. 2019;34(3):409-418.
[17] BAEK SW, KIM C, CHANG H. The relationship between the spinopelvic balance and the incidence of adjacent vertebral fractures following percutaneous vertebroplasty.Osteoporos Int. 2015;26(5):1507-1513.
[18] 张子龙,井齐明,乔瑞,等. 骨质疏松性椎体压缩骨折经皮椎体成形术后邻近椎体新发骨折的危险因素分析[J]. 中国修复重建外科杂志,2021,35(1):20-25.
[19] CAULEY JA, HOCHBERG MC, LUI LY, et al. Long-term risk of incident vertebral fractures. JAMA. 2007;298(23):2761-2767.
[20] JOISH VN, BRIXNER DI. Back pain and productivity: measuring worker productivity from an employer’s perspective. J Pain Palliat Care Pharmacother. 2004;18(2):79-85.
[21] VAN DER KLIFT M, DE LAET CE, MCCLOSKEY EV, et al. Risk factors for incident vertebral fractures in men and women: the Rotterdam Study. J Bone Miner Res. 2004; 19(7):1172-1180.
[22] 林顺鑫,江晓兵,沈耿杨,等.多发骨质疏松椎体压缩骨折的相关因素研究[J]. 中国骨伤,2016,29(9):836-840.
[23] KAPTOGE S, ARMBRECHT G, FELSENBERG D, et al. Whom to treat? The contribution of vertebral X-rays to risk-based algorithms for fracture prediction. Results from the European Prospective Osteoporosis Study. Osteoporos Int. 2006;17(9):1369-1381.
[24] KARLAMANGLA AS, BARRETT-CONNOR E, YOUNG J, et al. Hip fracture risk assessment using composite indices of femoral neck strength: the Rancho Bernardo study. Osteoporos Int. 2004;15(1):62-70.
[25] LIN T, YANG P, CAI K, et al. [Predictive effect of femoral neck strength composite indexes on femoral head collapse in non-traumatic osteonecrosis of femoral head]. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2021;35(8):967-972.
[26] LIN T, CAI K, YANG P, et al. Composite indices of femoral neck strength predicts the collapse of steroid-associated osteonecrosis of the femoral head: a retrospective study. BMC Musculoskelet Disord. 2022;23(1):722.
[27] XU Y, WU Q. Decreasing trend of bone mineral density in US multiethnic population: analysis of continuous NHANES 2005-2014. Osteoporos Int. 2018;29(11):2437-2446.
[28] RUD B, VESTERGAARD A, HYLDSTRUP L. Accuracy of densitometric vertebral fracture assessment when performed by DXA technicians--a cross-sectional, multiobserver study. Osteoporos Int. 2016;27(4):1451-1458.
[29] 张顺聪,莫国业,袁凯,等. 脊柱骨盆参数与椎体成形术后邻近节段新发骨折的关系[J].中国矫形外科杂志,2017,25(18):1642-1646.
[30] SCHUIT SC, VAN DER KLIFT M, WEEL AE, et al. Fracture incidence and association with bone mineral density in elderly men and women: the Rotterdam Study. Bone. 2004; 34(1):195-202.
[31] OBEID I, HAUGER O, AUNOBLE S, et al. Global analysis of sagittal spinal alignment in major deformities: correlation between lack of lumbar lordosis and flexion of the knee. Eur Spine J. 2011;20 Suppl 5(Suppl 5):681-685.
[32] DEBARGE R, DEMEY G, ROUSSOULY P. Sagittal balance analysis after pedicle subtraction osteotomy in ankylosing spondylitis. Eur Spine J. 2011;20 Suppl 5(Suppl 5):619-625.
[33] 马泓，吕国华. 腰椎滑脱患者脊柱-骨盆参数改变的研究进展[J].中国脊柱脊髓杂志,2014,24(3):271-274.
[34] DAVY SW, BERGIN D. Opportunistic diagnosis of osteoporotic vertebral fractures on standard imaging performed for alternative indications. BJR Open. 2021;3(1):20210053.
[35] XU M, MOTOMURA G, IKEMURA S, et al. Proximal femoral morphology after transtrochanteric posterior rotational osteotomy for osteonecrosis of the femoral head: A three-dimensional simulation study. Orthop Traumatol Surg Res. 2020;106(8): 1569-1574.
[36] FINIANOS B, ZUNQUIN G, EL HAGE R.Composite Indices of Femoral Neck Strength in Middle-Aged Inactive Subjects Vs Former Football Players. J Clin Densitom. 2021; 24(2):214-224.

引言

骨质疏松性椎体压缩骨折是继发于骨质疏松症的常见骨折，这些骨折给患者带来了巨大的医疗和个人负担，并给社会造成了重大的经济损失[1-3]，未经治疗的骨质疏松症可导致复发性骨折的恶性循环，通常会有使人衰弱的损伤、严重畸形、残疾、疼痛和潜在的神经功能缺损等。椎体骨折主要累及胸腰段和腰椎[4-5]，有研究将骨质疏松症列为与腰椎骨折相关的第二高合并症[2]。2019年全球发生椎体骨折的骨质疏松症患者860万例[6]，中国大陆40岁或以上成年人骨质疏松性椎骨骨折的患病率在男性中为10.5%，在女性中为9.7%[7-9]。因此，早期预测骨质疏松性椎体压缩骨折意义重大。
有研究表明，常见椎体骨折的特定特征与明显较低的骨矿物质密度有关[2-3，10]，而造成骨折的首要外在因素是跌倒[2-3]。然而，椎体骨折漏诊超过66.7%[11-12]，目前椎体影像学参数、低骨密度、体质量指数、脊柱-骨盆参数常被用来预测椎体骨折的发生[1， 4，7，9，13-23]，虽然大多数可以预测，但效果似乎并不理想[24]。通过对骨质疏松性骨折研究发现，在股骨颈骨折方面，股骨颈抗压强度指数及股骨颈抗冲击强度指数可有效预测骨质疏松性股骨颈骨折[25]；此外，股骨颈强度指数可以较好地预测非创伤性股骨头坏死的股骨头塌陷[26-27]。基于此，受股骨颈强度指数的启发，根据工程力学原理推导出腰椎椎体骨强度综合指数公式，该指数包括腰椎抗压强度指数(lumbar compressive strength index，LCSI)、腰椎抗冲击强度指数(lumbar impact strength index，LISI)，运用腰椎椎体骨强度综合指数可以预测骨质疏松性椎体压缩骨折。因此，该研究通过临床观察探讨腰椎椎体骨强度综合指数对骨质疏松性椎体压缩骨折的预测作用，为早期防治骨质疏松性椎体压缩骨折提供参考，有助于临床医生优化预防和治疗策略。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析。两组间比较采用独立样本t检验、χ2检验或秩和检验，并进行logistic回归分析。
1.2 时间及地点选择2017年1月至2020年12月于广州中医药大学第三附属医院就诊的骨质疏松症患者。
1.3 对象研究共纳入骨质疏松症患者233例，根据是否发生骨质疏松性椎体压缩骨折分为骨折组与非骨折组。
纳入标准：①诊断符合骨质疏松症[3]；②年龄55-80岁，男女不限；③影像资料齐全；④同意配合此次研究随访。
排除标准：①腰椎原发/继发肿瘤、结核、化脓性炎症等病理性腰椎骨折；②高能量损伤导致的腰椎压缩性骨折；③脊柱畸形患者；④腰椎既往手术史。
该临床研究的实施符合《赫尔辛基宣言》和广州中医药大学第三附属医院对研究的相关伦理要求(PJ-KY-20220420-023)。受试者均对试验过程完全知情同意，并签署了“知情同意书”。
1.4 方法
1.4.1 影像学指标测量在患者拍摄的腰椎X射线侧位片/脊柱全长片上测量椎体宽度、椎体长度、骶骨倾斜角(sacral slope，SS，躯体水平参考线与骶骨上终板线的夹角)、骨盆倾斜角(pelvic tilt，PT，矢状面上躯体垂线与两侧股骨头中心连线的中点与骶骨上终板中点连线的夹角)、骨盆入射角(pelvic incidence，PI，矢状面上两侧股骨头中心连线的中点与骶骨上终板中点的连线与骶骨终板上方中点垂线的夹角)，见图1。

1.4.2 腰椎椎体骨强度综合指数计算结合患者身高、体质量、体质量指数、腰椎椎体骨密度，计算出腰椎椎体骨强度综合指数：腰椎抗压强度指数(LCSI)=(椎体骨密度×椎体宽度)/体质量；腰椎抗冲击强度指数(LISI)=(椎体骨密度×椎体宽度×椎体高度)/(身高×体质量)。腰椎骨密度采用QDR 4500双能X射线骨密度仪(Hologic公司，美国)测量。

1.5 主要观察指标 ①患者年龄、性别、身高、体质量、体质量指数等一般资料；②患者椎体骨密度、腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角及骨盆入射角指标，并进行多因素分析、受试者操作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线分析及生存分析。
1.6 统计学分析采用SPSS 24.0统计软件进行分析；计量资料以x±s表示，两组间比较采用独立样本t检验；计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验或秩和检验。初步筛选影响腰椎骨折的因素；取腰椎椎体骨强度综合指数及椎体骨密度、骨盆倾斜角、骨盆入射角中差异有统计学意义的变量，行logistic回归分析，筛选危险因素；采用ROC曲线计算曲线下面积(area under the curve，AUC)。检验水准α=0.05，判断其对腰椎骨折发生的预测价值，并根据截断值进行生存分析。该文的统计学方法已经广州中医药大学统计学专家陆丽明审核。

讨论

骨质疏松性椎体压缩骨折发病率高、社会危害大，早期预测骨质疏松性椎体压缩骨折的发生意义重大；而目前尚缺乏有效预测指标及方法。此次研究创新性的观察腰椎椎体骨强度综合指数预测骨质疏松性椎体压缩骨折的发生，纳入233例患者，其中再发腰椎骨折组99例(L1骨折 38例，L2骨折61例)，非骨折对照组134例(L1椎体52例，L2椎体82例)，比较腰椎抗压强度指数、腰椎抗冲击强度指数和椎体骨密度、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角和骨盆入射角指标，根据ROC曲线，评估预测的灵敏度和特异性，显示腰椎抗冲击强度指数可以有效预测骨质疏松性椎体压缩骨折的发生。
美国50岁以上成年人腰椎骨折数也在逐年升高，这一研究结果由美国国家健康与营养调查(NHANES)和国家电子伤害监测系统(NEISS)证实[2，28]，这样的情况在中国也类似[9]。因此，寻找一种有效的预测手段进而从中干预，降低腰椎骨折的风险显得尤为重要。骨质疏松是由于多种原因导致的骨密度和骨质量下降，骨微结构破坏，造成骨脆性增加，从而容易发生骨折的全身性骨病。骨密度是评估骨质疏松的常用指标，椎体骨密度是预测椎体新发骨折的危险因素[19，29-30]，但从鹿特丹提供迄今最大样本量的证据表明，受多重因素影响，骨质疏松性骨折检出率只有不到一半[31]。
此次研究发现骨折组的骨密度显著低于非骨折组，而经ROC分析发现其曲线下面积仅为0.630，且敏感性及特异性均不高。脊柱-骨盆矢状位参数在维持腰椎稳定中有重要的作用。人体脊柱具有较强的代偿能力，矢状位上，脊柱失衡初始可通过改变椎体排列来代偿，当超出其代偿能力时，骨盆通过改变来进行代偿(弯曲、旋转及倾斜)，髋膝关节亦会作出相应的变化来共同达到维持脊柱矢状位平衡的目的[32]。骨盆入射角、骨盆倾斜角及骶骨倾斜角是常用的评估脊柱矢状位平衡的参数。骨盆入射角值小的骨盆(垂直骨盆)，在站立位时适应性能力有限；而骨盆入射角值大的骨盆(水平骨盆)脊柱矢状位代偿能力较强。尽管骨盆入射角值大的患者具有较强的失衡代偿能力，但当脊柱在矢状位失衡时此类患者发病程度表现更加严重[33]。研究发现骨盆入射角值大的患者，腰椎的剪切力亦随之增大，椎体间的相互作用力更强[34]。骨盆入射角值较大可能是骨质疏松性椎体压缩骨折椎体成形术后再发骨折的危险因素，并且在新发骨折中骨盆倾斜角的值会比未骨折患者更大[30]。此外，在一项关于脊柱矢状位失衡的研究中，发现骨盆倾斜角值变大，导致骶骨加重水平方向倾斜，剪切力更大，恶性循环引起脊柱失衡加重[34]。此次研究单因素分析发现骨折组骨盆倾斜角及骨盆入射角显著大于非骨折组，多因素分析证实了骨盆倾斜角、骨盆入射角是骨质疏松性椎体压缩骨折的危险因素。然而，ROC曲线分析显示骨盆倾斜角和骨盆入射角的AUC分别为0.633、0.568，综合生存分析的结果发现骨盆入射角、骨盆倾斜角可以在一定程度上预测骨质疏松性椎体压缩骨折，但敏感性及特异性不高。
有学者提出，建议用影像学的方法来评估骨质疏松症和预测骨折的风险[35]。然而，X射线摄片作为使用最广泛的影像学手段，不论在何种级别的医疗机构中，X射线检查作为医生最早也是最容易获得的，患者初次检查或者复诊时常被当作首选检查手段。此次研究综合DXA得到的椎体骨密度、椎体在X射线片上的特征表现，通过研究开发的腰椎椎骨骨强度综合指数、椎体骨密度和脊柱-骨盆参数纳入为其中的参考因素，综合患者生物学特征，来个性化评估腰椎椎骨骨强度。骨骼的形态决定了骨的生物力学传导[36]。此次研究发现骨折组腰椎抗压强度指数及腰椎抗冲击强度指数显著小于非骨折组。根据结构工程学原理，抗压强度指数是评估骨骼每单位厚度横截面积能承受的最大压缩载荷，同时还能评估施加在骨骼上的正常压缩载荷的单位。根据腰椎抗压强度指数计算公式可知，当椎体骨密度及体质量相同时，椎体宽度越宽，椎体抗压强度指数越大。此外，腰椎抗冲击强度指数是根据椎体骨密度、椎体宽度、椎体高度、身高及体质量计算而来，当椎体骨密度、身高及体质量相同时，椎体宽度或椎体高度越大，腰椎抗冲击强度指数越大。此次研究发现腰椎抗压强度指数和腰椎抗冲击强度指数值越小，椎体就越容易发生骨折，以截断值判断生存分析，椎体骨密度≥0.913 5 g/cm2椎体平均生存率为46.1%，腰椎抗冲击强度指数≥0.903椎体平均生存率可达71.8%，显著大于椎体骨密度，所以椎体骨密度并不一定是预测骨质疏松性椎体压缩骨折真正的黄金标准。骨盆倾斜角和骨盆入射角的AUC值分别是0.633和0.568，明显低于腰椎抗压强度指数(0.800)和腰椎抗冲击强度指数(0.911)，这说明，在预测椎体骨折方面，腰椎抗压强度指数和腰椎抗冲击强度指数更有效，并且腰椎抗冲击强度指数表现更加良好。结果表明，通过腰椎抗冲击强度指数进行分组可以更加有效的预测椎体的生存和再骨折的发生情况。
此次研究创新性提出了腰椎椎体骨强度综合指数，为临床中骨质疏松性椎体压缩骨折高风险预测提供了一个有力的证据。尽管有上述的研究发现，研究仍存在以下局限性：首先，由于此研究是单中心回顾性设计，基于椎体骨密度和X射线摄片检查针对腰椎骨折住院的患者，而且所获得的样本资料是经过腰椎MR证实是否是新发骨折，患者数量有限，还有约2/3骨质疏松性骨折患者被漏诊和误诊[12]；其次，研究中大多数是女性患者，这由于女性骨质疏松患病率高于男性[2]，因此，此次研究是具有选择性风险的人群，作为对照组，是没有患椎体骨折的患者，可能存在选择性偏倚；再者，研究患者队列是骨密度降低的患者，对非骨质疏松患者发生椎体骨折的预测尚未证实，这需要通过更大样本的前瞻性研究证实其对临床的作用。
综上所述，腰椎椎体骨强度综合指数比椎体骨密度和脊柱-骨盆矢状位参数对骨质疏松性椎体压缩骨折预测更加精准，腰椎抗冲击强度指数< 0.903时骨质疏松性椎体压缩骨折发生率高，这有助于早期防治骨质疏松性椎体压缩骨折。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

腰椎椎体骨强度综合指数预测骨质疏松性椎体的压缩骨折

Prediction of osteoporotic vertebral compression fracture based on comprehensive index of lumbar vertebral bone strength

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[1]	郭苏童, 冯德宏, 郭宇, 王凌, 丁育健, 刘仪, 钱正瑛, 李明洋. 正常与骨质疏松髋关节模型的建立及有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(9): 1342-1346.
[2]	杨策凯, 蔡卓延, 陈明, 刘昊, 翁汭, 崔健超, 张顺聪, 姚珍松. 绝经后女性椎旁肌退化与经皮穿刺椎体成形后再骨折的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(9): 1414-1419.
[3]	余伟杰, 刘爱峰, 陈继鑫, 郭天赐, 贾易臻, 冯汇川, 杨家麟. 机器学习在腰椎间盘突出症诊治中的优势和应用策略[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(9): 1426-1435.
[4]	霞黑达·依拉尔江, 尼加提·吐尔逊, 热依拉·库尔班, 白布加甫·叶力思, 陈欣. 三维有限元分析不同特征骨组织中应力的分布规律[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1277-1282.
[5]	章晓云, 刘桦, 柴源, 陈锋, 曾浩, 高振罡, 黄有荣. 益肾固疏方干预老年性骨质疏松症患者骨代谢标志物的变化及临床疗效[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1155-1160.
[6]	代越星, 郑利钦, 吴敏辉, 李志鸿, 李少彬, 郑德声, 林梓凌. 血管数量对小血管网计算流体力学的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1206-1210.
[7]	童奕博 , 李明辉. 骨质疏松性椎体骨折患者椎体成形后邻近椎体再发骨折的影响因素[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1241-1246.
[8]	周超, 庾广聿, 范嘉琪, 于春梅, 吴敏, 陈施蓓. 基于第3天胚胎培养液340 nm处吸光度建立优质胚胎预测模型及验证[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(7): 1050-1056.
[9]	张敏, 彭婧, 张强, 陈德旺. 有限元法分析老年骨质疏松患者L3/4椎板减压椎间融合的力学性能[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 847-851.
[10]	薛晓峰, 魏永康, 乔晓红, 杜玉勇, 牛建军, 任立新, 杨慧峰, 张治民, 郭媛, 陈维毅. 股骨颈骨折空心钉内固定后股骨近端骨质疏松的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 862-867.
[11]	凯依塞尔•阿布都克力木, 麦麦提敏•阿卜力米提, 李磊, 杨晓凯, 张玉坤, 刘帅. 女性腰椎退行性病变患者腰椎CT值对骨质疏松症的诊断作用[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 945-949.
[12]	王力平, 连天星, 胡永荣, 杨红胜, 曾智谋, 刘浩, 屈波. 胸部CT椎体HU值在2型糖尿病骨质疏松症机会性筛查中的价值[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 950-954.
[13]	余照宇, 谭黎鑫, 孙凯, 鲁尧, 李勇. 骨水泥强化椎弓根螺钉治疗骨质疏松性胸腰椎退行性疾病的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(5): 813-820.
[14]	韦沅汛, 陈锋, 林宗汉, 张驰, 潘成镇, 韦宗波. Notch信号通路与骨质疏松症及中医药防治[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 587-593.
[15]	阿卜杜吾普尔·海比尔, 阿里木江·玉素甫, 买合木提·亚库甫, 麦麦提敏·阿卜力米提, 吐尔洪江·阿布都热西提. 特立帕肽和双膦酸盐治疗绝经后骨质疏松性骨折有效及安全性的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 639-645.