老年女性骨质疏松性骨折相邻椎体再骨折的影响因素及列线图预测模型构建

doi:10.12307/2024.664

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (36): 5799-5804.doi: 10.12307/2024.664

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老年女性骨质疏松性骨折相邻椎体再骨折的影响因素及列线图预测模型构建

王晓鹏，钟容，钟燕，林峰，叶书熙

赣州市人民医院，江西省赣州市 341000

收稿日期:2023-06-25 接受日期:2023-08-07 出版日期:2024-12-28 发布日期:2024-02-27
通讯作者: 叶书熙，硕士，主治医师，赣州市人民医院，江西省赣州市 341000
作者简介:王晓鹏，女，1986年生，河北省石家庄市人，汉族，硕士，主治医师，主要从事临床医学方向的研究。
基金资助:
赣州市科技计划项目(编号：2022-YB1475)，项目负责人：王晓鹏

Influencing factors of adjacent vertebral refracture in elderly female patients with osteoporotic vertebral compression fracture and construction of a prediction model based on Nomogram

Wang Xiaopeng, Zhong Rong, Zhong Yan, Lin Feng, Ye Shuxi

Ganzhou People’s Hospital, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China

Received:2023-06-25 Accepted:2023-08-07 Online:2024-12-28 Published:2024-02-27
Contact: Ye Shuxi, Master, Attending physician, Ganzhou People’s Hospital, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China
About author:Wang Xiaopeng, Master, Attending physician, Ganzhou People’s Hospital, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China
Supported by:
Ganzhou Science and Technology Plan Project, No. 2022-YB1475 (to WXP)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

骨质疏松性椎体压缩性骨折：是由骨质疏松症造成骨组织的骨密度和骨强度降低、骨脆性增加，当遭受轻微暴力或活动即发生骨折，多发生于椎体压缩性骨折，常见于老年女性，临床表现为脊柱后凸、活动限制、持续性疼痛等，严重影响患者生活质量。
列线图预测模型：根据多因素回归分析结果构建列线图预测模型，纳入模型的各个影响因素对结果变量的贡献程度进行量化并赋值，最后将各评分的值相加得到最终分值，可视化最终分值对应个体结局事件的概率。列线图预测模型具有可视化、可读性等特点，可以快速预测不良事件发生的风险，为评估患者病情发展提供了参考依据。

背景：有关老年女性骨质疏松性椎体压缩性骨折患者相邻椎体再骨折的研究较多，但其相关危险因素仍在争论中，如何将其风险直观地呈现以便于临床应用的研究较少。

目的：分析影响老年女性骨质疏松性椎体压缩性骨折患者相邻椎体再骨折的危险因素并构建列线图(Nomogram)预测模型。
方法：选择2018年1月至2022年11月赣州市人民医院收治的268例老年女性骨质疏松性椎体压缩性骨折患者，经皮穿刺椎体成形术后3个月根据是否发生相邻椎体再骨折分为研究组(发生相邻椎体再骨折，n=31)和对照组(未发生相邻椎体再骨折，n=237)。比较两组患者一般临床资料，采用多因素Logistic回归分析影响老年女性骨质疏松性椎体压缩性骨折患者相邻椎体再骨折的独立风险因素，利用R软件“rms”包构建Nomogram预测模型。

结果与结论：①两组患者的年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、骨水泥渗漏、骨密度、术后后凸畸形角度、术前Oswestry功能障碍指数比较差异均有显著性意义(P < 0.05)；②多因素Logistic回归分析结果显示，年龄(> 69岁 )、绝经年龄(≤51岁)、体质量指数(> 24.7 kg/m2)、骨折病史(有)、术前骨折椎体数(≥2)、术后后凸畸形角度(> 13°)是影响老年女性骨质疏松性椎体压缩性骨折患者相邻椎体再骨折的独立危险因素(P < 0.05)；③Nomogram预测模型决策曲线结果显示，当风险阈值> 0.09时，此预测模型可以提供显著额外的临床净收益；④结果表明，年龄较大、绝经年龄较低、体质量指数较高、有骨折病史、术前骨折椎体数较多、术后后凸畸形角度较大是老年女性骨质疏松性椎体压缩性骨折患者相邻椎体再骨折的独立影响因素，基于此构建的Nomogram预测模型可为此类患者相邻椎体再骨折的防治提供重要的策略指导。

https://orcid.org/0009-0001-2141-3360 (王晓鹏)

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: 骨质疏松, 椎体压缩性骨折, 女性, 相邻椎体再骨折, 影响因素, 列线图

Abstract: BACKGROUND: There have been many studies on adjacent vertebral fractures in elderly female patients with osteoporotic vertebral compression fractures, but their related risk factors are still in debate. There are also few studies on how to intuitively present their risks for clinical application.
OBJECTIVE: To analyze the risk factors of adjacent vertebral refracture in senile women with osteoporotic vertebral compression fracture and construct a Nomogram prediction model.
METHODS: A total of 268 elderly female patients with osteoporotic vertebral compression fracture who came to Ganzhou People’s Hospital for treatment from January 2018 to November 2022 were selected and divided into study group (adjacent vertebral refracture, n=31) and control group (no adjacent vertebral refracture, n=237) according to whether adjacent vertebral refracture occurred 3 months after percutaneous vertebroplasty. General clinical data were compared between the two groups. Multivariate Logistic regression analysis was conducted to analyze the independent risk factors of adjacent vertebral refracture in elderly women with osteoporotic vertebral compression fracture. A Nomogram prediction model was constructed by R software “rms” package.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) There were statistically significant differences in age, menopause age, body mass index, fracture history, number of fractured vertebra before surgery, bone cement leakage, bone density, postoperative kyphotic deformity angle, and preoperative Oswestry disability index between the two groups (P < 0.05). (2) Multivariate logistic regression analysis results showed that age (> 69 years old), menopause age (≤ 51 years old), body mass index (> 24.7 kg/m2), fracture history (presence), number of fractured vertebra before surgery (≥ 2), and postoperative kyphotic deformity angle (> 13°) were independent risk factors for adjacent vertebral refracture in elderly female osteoporotic vertebral compression fracture patients (P < 0.05). (3) Nomogram prediction model decision curve results displayed that when the risk threshold was > 0.09, this prediction model provided significant additional clinical net benefit. (4) These findings indicate that older age, lower menopause age, higher body mass index, history of fracture, more vertebra fractures before surgery, and larger kyphosis angle after surgery are independent factors for adjacent vertebral refracture in elderly women with osteoporotic vertebral compression fracture. This Nomogram prediction model will provide important strategic guidance for the prevention and treatment of adjacent vertebral refracture in elderly women with osteoporotic vertebral compression fracture.

Key words: osteoporosis, osteoporotic vertebral compression fracture, female, adjacent vertebral refracture, influencing factor, nomogram

中图分类号:

王晓鹏, 钟容, 钟燕, 林峰, 叶书熙. 老年女性骨质疏松性骨折相邻椎体再骨折的影响因素及列线图预测模型构建[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(36): 5799-5804.

Wang Xiaopeng, Zhong Rong, Zhong Yan, Lin Feng, Ye Shuxi. Influencing factors of adjacent vertebral refracture in elderly female patients with osteoporotic vertebral compression fracture and construction of a prediction model based on Nomogram[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(36): 5799-5804.

图/表（结果） 9

2.1 参与者数量分析 268例患者全部进入结果分析。
2.2 试验分组流程图见图1。

2.3 两组患者基线资料的比较两组患者的年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、骨水泥渗漏、骨密度、术后后凸畸形角度、术前Oswestry功能障碍指数相比差异均有显著性意义(均P < 0.05)，见表2。其中，研究组12例发生骨水泥渗漏，发生率为38.71%，渗漏部位为椎间隙7例，椎体旁5例；对照组31例发生骨水泥渗漏，发生率为13.08%，渗漏部位为椎间隙18例，椎间旁13例；两组间骨水泥渗漏率比较差异有显著性意义(P < 0.05)。

将以上影响因子进行Lasso回归，以lambda.min为标准筛选最佳匹配因子，得到该模型最佳匹配因素为年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、骨水泥渗漏、骨密度、术后后凸畸形角度、术前Oswestry功能障碍指数共9项，见图2。

2.4 相关变量受试者工作特征曲线分析将表2有统计学差异的连续变量进行受试者工作特征曲线分析。结果显示：年龄、绝经年龄、体质量指数、术后后凸畸形角度、术前Oswestry功能障碍指数的曲线下面积分别是0.720，0.664，0.791，0.663，0.630；最佳截断值分别为> 69岁、≤51岁、> 24.7 kg/m2、> 13°、> 37.12%，见表3、图3。

2.5 老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折多因素Logistic回归分析将Lasso回归筛选出9个变量进行多因素Logistic回归分析，以老年女性OVCF患者是否发生相邻椎体再骨折为因变量，年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、骨水泥渗漏、骨密度T值、术后后凸畸形角度、术前Oswestry功能障碍指数等相关因素为自变量，结果显示，年龄(> 69岁 )、绝经年龄(≤51岁)、体质量指数(> 24.7 kg/m2)、骨折病史(有)、术前骨折椎体数(≥2)、术后后凸畸形角度(> 13°)均是影响老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的独立危险因素(P < 0.05)，见表4。

2.6 构建老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的Nomogram预测模型根据多因素分析结果，以年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、术后后凸畸形角度为预测因子，构建预测老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的Nomogram预测模型，见图4。

2.7 风险预测Nomogram模型校正曲线及临床净收益分析经验证，此Nomogram预测模型的C-index为0.861(0.656-0.984)，校正曲线趋近于理想曲线，见图5；决策曲线结果显示当风险阈值> 0.09时，此预测模型可以提供显著额外的临床净收益，见图6。

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性研究，采用单因素分析筛选出老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折与否的影响因子，并进一步采用R的“glmnet”包进行Lasso回归筛选。
1.2 时间及地点试验于2018年1月至2023年2月在赣州市人民医院完成。
1.3 对象回顾性分析2018年1月至2022年11月来赣州市人民医院就诊并治疗的268例老年女性OVCF患者的临床资料，均进行经皮穿刺椎体成形手术，术后随访3个月，将相邻椎体有再发骨折的患者纳入研究组(n=31)，无相邻椎体再发骨折患者纳入对照组(n=237)。患者对治疗知情同意并签署了知情同意书。研究经赣州市人民医院医学伦理委员会审批同意(TY-ZKY2023-026-03)。
纳入标准：老年女性，年龄≥60岁；有明确的骨质疏松症史，骨密度T值≤-2.5 SD；胸腰段椎体压缩性骨折，影像学检查提示相关椎体压缩、高度丢失；临床资料保存完整，随访信息完善。
排除标准：爆裂性椎体骨折；神经根或脊髓受损者；恶性肿瘤；严重肝肾功能障碍或心脑血管疾病者；骨代谢疾病史；认知障碍或精神异常者。

1.4 材料经皮穿刺椎体成形手术中使用的骨水泥材料介绍，见表1。

1.5 方法
1.5.1 手术方法赣州市人民医院为三级甲等综合医院，具有实施经皮穿刺椎体成形手术的资质。所有患者均由同一医疗组医师对患者进行经皮穿刺椎体成形术，医生手术技术娴熟，治疗水平较高。
患者取俯卧位，以十字交叉法定位伤椎椎弓根体表位置并标记，于椎弓根9点钟位置用利多卡因进行局部穿刺麻醉。术前使用C臂透视确定穿刺位置，正位位于11点钟方向，侧位位于椎弓根顶点。局麻下于定位点作一4 mm切口，然后在C臂机透视下于侧位将穿刺针沿椎弓根置入，穿刺至椎体前1/3处时停止，正位透视针尖位于椎体中央位置，调制骨水泥，并装入注射器中，透视下将拉丝期骨水泥推入椎体内，骨水泥在接近椎体后壁时停止推注，将穿刺针逐渐向椎体外退出，C臂机透视骨水泥位置，椎体外骨水泥变硬后拔出穿刺针，压迫穿刺部位3 min后消毒包扎。双侧椎弓根入路即使用同样方法在对侧行经皮穿刺椎体成形术。
1.5.2 术后处理去枕平卧位6 h，6 h后在支具保护下下床活动。术后患者可以穿腰围下床，告知患者卧床时多做肌肉锻炼，预防下肢深静脉血栓形成。术后 24 h复查脊柱正侧位X射线片，术后两三天出院。如发生疼痛可给予止痛药物，术后一两天输注唑来膦酸注射液(瑞士诺华制药公司，1次/年，5 mg/次)，并给予仙灵骨葆胶囊(贵州同济堂制药有限公司，3粒/次，2次/d)、醋酸钙胶囊(昆明邦宇制药有限公司，1粒/次，1次/d)行抗骨质疏松治疗。定期复查 X射线片了解骨折椎体情况。术后 1，2，3 个月于门诊随访，若患者没有回医院进行随访，则打电话询问患者；如果患者在随访期间突然出现背部疼痛，则进行MRI检查，以确定是否发生新的椎体骨折。
1.6 主要观察指标通过病历记录、电子病案等方式收集患者临床资料，包括年龄、绝经年龄、高血压史、糖尿病史、冠心病史、骨折病史(由骨质疏松症导致的骨折)、糖皮质激素史、体质量指数、术前骨折椎体数、骨折椎体位置、手术入路、骨水泥注入量、骨水泥渗漏、骨水泥弥散情况、术后抗骨质疏松治疗情况是否规律、骨密度T值[11]、术后后凸畸形角度(术后1个月)、术前目测类比评分、术后目测类比评分(术后1周)、术前Oswestry功能障碍指数评分、术后Oswestry功能障碍指数评分(术后1周)。
骨水泥弥散情况：评估患者术后即刻的正、侧位X射线片，正位片显示骨水泥弥散超过棘突中线，侧位片显示骨水泥高度、长度分别大于椎体高度、长度的3/4为好，否则为差[12]。
骨密度：所有患者于术前检测患椎的骨密度，并对患者骨密度T值进行评估。
脊柱矢状位后凸畸形角的测量：在脊柱侧位X射线片上确定脊柱后凸范围内的上、下端椎，分别于上端椎的椎体上缘和下端椎的椎体下缘作平行线，两平行线的夹角即为脊柱矢状位后凸畸形角。脊柱后凸畸形的诊断标准为矢状位后凸畸形角≥50°[13]。
Oswestry功能障碍指数：患者腰部功能障碍情况和活动受限程度采用Oswestry功能障碍指数评分评估，Oswestry功能障碍指数评分内容包括生活自理、疼痛强度、社会生活等10项，每项计分5分，总分值50分，分数越高表示功能障碍程度越重。
目测类比评分：患者疼痛程度采用目测类比评分评估，总评分为0-10分，评分越高疼痛程度越严重。
相邻椎体再骨折评定标准：通过X射线片发现术后患者相邻椎体高度不一致，MRI检查判定术后患者相邻椎体出现T1或T2加权异常信号[14]。
1.7 统计学分析采用SPSS 21.0统计软件进行处理。采用Kolmogorov-Smirnov test与Levene检验对数据进行正态性与方差齐性分析。符合正态分布的计量资料以x±s表示，非正态分布的计量资料以M(P25，P75)表示，组间比较采用t检验和非参数检验；计数数据用n/%表示，组间比较采用χ2检验。采用单因素分析筛选出老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折与否的影响因子，并进一步采用R的“glmnet”包进行Lasso回归筛选变量，选出该模型的最佳匹配因素后纳入多因素Logistic回归分析，找出影响老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的独立危险因素。采用R软件绘制受试者工作特征曲线，计算曲线下面积和最佳截断值。通过R软件“rms”包构建Nomogram预测模型，采用Bootstrap 法重复抽样1 000次对预测模型进行内部验证，决策曲线评估预测模型的预测效能。P < 0.05表示差异有显著性意义。文章统计学方法已通过赣州市人民医院生物统计学专家审核。

讨论

老年女性人群罹患OVCF的致病因素主要有年龄、性激素低下、维生素D缺乏等，患者通过经皮穿刺椎体成形术或经皮球囊扩张椎体后凸成形术可以有效改善脊柱局部症状、缓解疼痛等病情，但也易发生骨水泥渗漏等并发症，增加患者术后相邻椎体再骨折的风险[15-17]。由于Nomogram模型在预测一般疾病方面的广泛应用，此次研究通过对268例老年女性OVCF患者的临床数据进行研究，发现老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折发生的概率为11.57%，表明年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、术后后凸畸形角度独立增加老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的风险，并基于此构建预测老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的Nomogram预测模型。内部数据集及决策曲线分析结果显示，该Nomogram模型具有较好的一致性和临床实践性，能有效区分老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的高风险群体，指导医护人员早期、准确识别高危患者，以提前进行有效干预。
OVCF已成为老年女性的一种常见性、多发性的慢性病变，其发病率正在逐年增加[18]。研究表明，年龄较大的OVCF患者相邻椎体再骨折的发生率较高，与此次研究结果一致[19-20]。此次研究通过多因素Logistic回归分析和受试者工作特征曲线结果显示，年龄> 69岁是影响老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的独立危险因素，可显著增加患者相邻椎体再骨折的风险。有研究表明，老年女性患者随着年龄的增加，生理功能减退，雌激素水平严重下降，骨质量减退，导致脊柱承受能力及机体修复能力下降[21]。研究表明，绝经后女性发生骨质疏松性骨折的风险显著高于绝经前女性，且绝经年限越长，骨质疏松性骨折的风险越高[22]。此次研究结果显示，绝经年龄≤51岁可显著增加老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的风险。诸多研究显示，女性绝经后雌激素水平下降、成骨细胞功能降低、破骨细胞功能增强、骨代谢出现负平衡、骨密度减低，极易发生OVCF，与OVCF患者术后发生相邻椎体骨折也密切相关[23-25]。体质量指数与发现相邻椎体骨折的相关性尚无定论，CHENG等[26]发现体质量指数是经皮穿刺椎体成形术后新发椎体压缩性骨折的危险因素，LEE等[27]在对132例患者进行的研究中发现，体质量指数与OVCF的经皮穿刺椎体成形术或经皮球囊扩张椎体后凸成形术后新的椎体压缩性骨折无关。在此次研究中，研究组体质量指数水平明显高于对照组，多因素Logistic回归分析显示，高体质量指数是老年女性OVCF患者术后发生相邻椎体骨折的独立危险因素。因此，医护人员在关注患者年龄和绝经年龄的同时也应注意患者的体质量指数是否较高，以早期预测患者相邻椎体再骨折的风险。
研究表明，既往骨折使是骨质疏松性椎体压缩骨折术后新发骨折的高危因素，可使术后新发骨折的风险增加11.546倍[28]。此次研究中，90例(33.58%)患者存在骨折病史，表明既往有过骨质疏松性骨折的患者再发的风险较高；通过多因素分析结果发现，有骨折病史可显著增加老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的风险，这可能是有骨折病史OVCF患者往往存在骨折后的制动，导致骨质疏松程度加重，增加患者术后相邻椎体再骨折的风险[28-30]。研究表明，术前椎体骨折数与术后非手术椎体骨折密切相关，可能是术前骨折椎体数多的OVCF患者术中需强化的椎体数较多，改变了椎体正常生物力学，且患者自身骨密度较低，导致术后非手术椎体骨折风险增加[31-32]。此次研究结果显示，术前骨折椎体数较多可显著增加老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的风险。研究表明，通过手术可以矫正OVCF患者椎体后凸畸形，而术后后凸畸形角的恢复情况与椎体再骨折密切相关[33-34]。此次研究结果显示，术后后凸畸形角度过大是OVCF患者术后发生相邻椎体骨折的独立危险因素。因此，医护人员应了解OVCF患者是否有骨折病史，对患者骨折椎体进行治疗的同时也应关注术前患椎数量、术中强化椎体数及术后后凸畸形角度修复情况。
预测模型是一种可视化的统计模型，其通过作辅助线和简单的求和计算将数值概率与具有临床意义的变量相结合，与简单的危险因素量化和传统数学模型的复杂运算相比更优，可以快速预测不良事件发生的风险。此次研究整合年龄、绝经年龄、体质量指数、骨折病史、术前骨折椎体数、术后后凸畸形角度开发一种预测老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的Nomogram预测模型。内部数据集验证预测模型的C-index为0.861(0.656-0.984)，决策曲线分析预测模型预测老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的风险阈值> 0.09时，提供显著附加临床净收益。因此，此次研究构建的预测模型是一种可靠、客观的工具，可量化老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的风险，根据评估结果可以有效帮助临床医生改进管理策略。
研究仍存在一定的局限性：首先，该研究为单中心的回顾性研究，研究对象的数量和随访时间有限，未进行外部验证集验证和大样本量的前瞻性研究等；其次，该研究局限于老年女性群体，如为其他年龄群体或者男性时，不宜采用该模型进行预测评估。这均需在后续研究中进一步探讨和完善，实现更精准的模型构建。
综上所述，年龄较大、绝经年龄较低、体质量指数较高、有骨折病史、术前骨折椎体数较多、术后后凸畸形角度较大是老年女性OVCF患者相邻椎体再骨折的独立危险因素，为老年女性OVCF患者的防治提供重要的策略指导。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

老年女性骨质疏松性骨折相邻椎体再骨折的影响因素及列线图预测模型构建

Influencing factors of adjacent vertebral refracture in elderly female patients with osteoporotic vertebral compression fracture and construction of a prediction model based on Nomogram

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