2.1  受试者数量分析  共纳入87例胸椎黄韧带骨化症患者，所有患者均完成术后6个月随访，全部纳入结果分析，无脱落。

2.2  试验流程图  见图2。

2.3  预后优良与预后不良组临床与影像学指标差异  根据术后6个月随访时JOA评分改善率情况，将患者分为预后优良组54例和预后不良组33例，两组患者病程、JOA评分、脊髓矢状径残余率、受压脊髓横截面积、信号强度比值及高信号范围差异有显著性意义(P < 0.05)，而年龄、性别、骨化物Sato分型、脊髓高信号分布、胸椎局部后凸角、后凸角矫正度数、减压节段数及术后脑脊液漏差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表2。



2.4  ROC曲线分析各指标的预测效能及界值  ROC曲线分析显示，病程、JOA评分、脊髓矢状径残余率、受压脊髓横截面积、信号强度比值、高信号范围预测预后不良的曲线下面积及界值见表3。病程与脊髓矢状径残余率预测价值较低(ROC曲线下面积 < 0.7)；JOA评分、受压脊髓横截面积、信号强度比值及高信号范围具有中等预测价值(ROC曲线下面积为0.7-0.9)。信号强度比值联合高信号范围预测预后不良的ROC曲线下面积为0.791，均高于信号强度比值、高信号范围单独预测的曲线下面积，见表3。

2.5  胸椎黄韧带骨化症手术预后不良的多因素分析  单因素分析中P < 0.1的量化指标按预测界值分成2个等级并赋值，具体赋值情况：病程≤13个月为1，>13个月为2；JOA评分>4分为1，≤4分为2；脊髓矢状径残余率>29.8%为  1，≤29.8%为2；受压脊髓横截面积>0.25 cm²为1，≤  0.25 cm²为2；信号强度比值≤1.593或高信号范围≤ 13.64 mm为1，信号强度比值>1.593且高信号范围>  13.64 mm为2；将上述指标纳入多因素Logistic回归分析中，结果显示JOA评分、受压脊髓横截面积、信号强度比值联合高信号范围为预后不良的独立危险因素(P < 0.05)，见表4。根据表4结果建立模型Z=Logit(P)= -6.929+1.122*(JOA评分)+1.077*(受压脊髓横截面积)+1.836*(信号强度比值联合高信号范围)，根据Logistic回归模型计算公式P预后不良= 1/(1+e-z)。该模型预测预后不良的曲线下面积为0.890 (95%CI：0.787-0.930)，显著高于JOA评分(P= 0.002 1)、受压脊髓横截面积(P=0.001)、信号强度比值联合高信号范围(P=0.009)的曲线下面积，见图3。该模型以0.552为预测界值。典型病例影像学资料见图4，5。

2.6  不良反应  植入椎弓根螺钉的患者植入物生物相容性良好，均未出现植入物周围感染、过敏反应、免疫反应及排斥反应。患者均未发生内固定物断裂、松动及脱出等并发症。

胸椎黄韧带骨化症是一种病理性的异位骨化，起病隐匿，其病因及发病机制仍不清楚，部分学者认为与遗传、代谢异常、生活环境及退变等因素相关^[1]。胸椎黄韧带骨化症是导致胸椎管狭窄的最常见、最重要原因，由于胸脊髓血供较脆弱，当椎管狭窄时可明显影响脊髓血液循环，造成严重的脊髓功能障碍，因此胸椎黄韧带骨化症手术风险相对较高^[2-4]。对于保守治疗无效或脊髓神经功能进行性损害的患者，胸椎管后壁切除减压术是解决脊髓压迫的主要方法。脊髓减压手术可使多数患者的脊髓功能得到改善，但仍有部分手术成功的患者预后欠佳。

MRI对于胸脊髓病变具有较高的灵敏性，可通过脊髓受压的形态及信号强度变化来评估脊髓受损情况，并且对胸椎黄韧带骨化症患者预后的判断有提示作用^[5-7]。以往文献主要探讨脊髓受压的形态学量化指标包括脊髓受压百分比和受压脊髓横截面积(cross-sectional area，CSA)^[8-12]，而对胸椎黄韧带骨化症脊髓高信号的预后分析大多停留在高信号的有或无这种定性分析的方法^[5，13-16]。脊髓高信号的亮度强弱以及高信号的范围大小均可能对手术预后存在不同的影响，因此作者将脊髓高信号亮度强弱量化为信号强度比值(signal intensity ratio，SIR)^[17]，脊髓高信号范围的大小量化为高信号范围(intramedullary signal size，ISS)^[6]，并将二者联合分析，此为试验创新性，以往国内外文献尚无报道。

试验主要目的为分析不同MRI T2WI量化指标对胸椎黄韧带骨化症手术预后的评估价值，并建立预后不良的新预测模型，为胸椎黄韧带骨化症的预后评估提供参考。

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

1.1  设计  回顾性分析。

1.2  时间及地点  于2010年1月至2019年10月在河北省沧州市中心医院骨科系统完成。

1.3  对象  将2010年1月至2019年1月在沧州市中心医院骨科接受胸椎后路椎管减压手术治疗的胸椎黄韧带骨化症患者作为研究对象。试验通过沧州市中心医院医学伦理委员会审查并批准(批准号：172302149)，伦理批准时间：2017年1月。所有患者均自愿参与并签署知情同意书。

纳入标准：①存在胸脊髓受压的症状及体征，并经影像学检查证实骨化黄韧带压迫胸脊髓^[1-4]；②均采用胸椎管后壁切除减压术治疗，手术过程顺利；③术前均行胸椎X射线、CT和MRI检查；④术后获得半年以上随访。

排除标准：①合并胸椎间盘突出或胸椎后纵韧带骨化导致胸脊髓前方明显受压；②合并严重脊髓型颈椎病、腰椎间盘突出症、腰椎滑脱症或腰椎管狭窄症需行手术治疗；③合并脑血管病、运动神经元病、周围神经病、肿瘤、感染或外伤。

符合上述纳入与排除标准共87例胸椎黄韧带骨化症患者纳入试验。

1.4  材料  椎弓根螺钉的材料学特征见表1。

1.5  方法

1.5.1  MRI检查方法及量化指标测量  使用美国GE公司 HDxt Signa 1.5T MR扫描仪对所有患者扫描，采用8通道脊柱专用线圈。矢状位T2WI采用FRFSE序列，视野     24 mm×24 mm，重复时间1 740 ms，回波时间126.3 ms，矩阵384×192，激励次数4。横轴位T2WI采用FRFSE序列，视野18 mm×18 mm，重复时间2 040 ms，回波时间  120.7 ms，矩阵320×192，激励次数3。

1.5.2  MRI量化指标测量方法  ①脊髓矢状径残余率：在T2WI正中矢状位上测量受压最严重节段胸脊髓前后径(a)以及上、下未受压节段的胸脊髓前后径(b，c)，脊髓矢状径残余率=a/[(b+c)/2]^[8]，见图1A；②受压脊髓横截面积：T2WI横轴位胸脊髓受压最严重的层面，测量其横截面积，见图1B^[10]；③信号强度比值：参照ZHANG等^[17]的研究方法，选取T2WI矢状位胸脊髓高信号部位(若脊髓无高信号改变，取受压最严重部位)取ROI(5 mm²)测量其信号强度值，再于C₇-T₁脊髓节段取30 mm²测量信号强度值，见图1C，计算两者比值；④高信号范围^[6]：T2WI矢状位测量脊髓高信号的纵向长度(如无高信号改变，信号值为0)，见图1D。

1.5.3  修复方法  采用全身麻醉，采用后正中入路，剥离双侧椎旁肌，显露椎板及关节突。病变部位后凸较重、胸腰段病变的患者依据术前计划置入椎弓根螺钉。纵向减压范围包括病变节段及上下方相邻椎板。高速磨钻在关节突内侧开槽至内层皮质。自上下方非狭窄处突破进入椎管、显露硬膜囊，逐步磨薄致压物，自边缘逐步蚕食，孤立骨化物，分离其与硬膜囊的粘连后逐步咬除。与硬膜囊粘连紧密无法分离者使其孤立的残留部分漂浮。病变部位后凸较重者钛棒连接各螺钉，螺钉间加压，以减小后凸角度。胸腰段病变者钛棒连接各螺钉后拧紧固定^[18]。

1.6  主要观察指标

1.6.1  CT与X射线指标  ①骨化物分型：依据Sato分型CT横轴位将骨化物形态分为侧方型、延伸扩大型、融合型和结节型^[19]；②胸椎局部后凸角：采用Cobb角测量法^[20]，X射线侧位片测量病变节段上一个椎体的上终板与病变节段下一个椎体的下终板所成的角度；③后凸角矫正度数：术前胸椎局部后凸角减去术后6个月随访时的胸椎局部后凸角。

1.6.2  临床评价  采用修改后的日本骨科协会JOA评分法，除外上肢运动感觉功能，对患者术前及术后随访时的神经功能状态进行评估。正常11分(包括下肢运动功能4分、下肢及躯体感觉功能各2分、膀胱功能3分，完全异常0分)^[21]。术前和术后6个月随访时均进行JOA评分并记录，计算改善率。改善率≥75%为优，50%-74%为良，25%- 49%为可，<25%为差。改善率≥50%的患者归入预后优良组，改善率<50%的患者归入预后不良组。

1.7  统计学分析  应用SPSS 19.0软件分析。正态分布的计量资料以x(_)±s表示，两组间差异的比较采用t 检验。计数资料以例数和百分率表示，组间差异的比较采用χ²检验。采用多因素Logistic回归分析胸椎黄韧带骨化症手术预后不良的独立危险因素，并据此建立预测模型。使用Medcalc 15.1软件绘制受试者工作特征曲线(ROC)进行量化预测分析，计算曲线下面积，确定预测界值。ROC曲线下面积>0.5的情况下具有预测价值，值越大预测效果越好。ROC曲线下面积在0.5-0.7时有较低预测价值，在0.7-0.9时有中等预测价值，0.9以上时有较高预测价值^[22]。Hanley&Mcneil法比较ROC曲线下面积间差异。以P < 0.05为差异有显著性意义。

由于胸椎黄韧带骨化症所引起的脊髓神经受损症状多呈进行性发展，保守治疗多无明显疗效，手术治疗是解除压迫、恢复脊髓功能惟一有效方法^[23]。多数学者采用胸椎管后壁切除减压术治疗，但术后并非均能取得满意疗效^[4-6]。因此，找出影响手术预后的关键量化指标并确定其预后不良的界值，对于手术时机的选择以及有效的评估手术预后具有重要意义。

胸椎黄韧带骨化症一旦出现症状，多呈持续进展，延迟时间越长，预后越差。以往文献报道胸椎黄韧带骨化症患者的病程与术后疗效存在相关性，即术前病程较短的患者术后疗效较好^[5，24-25]。试验显示术后6个月随访时预后优良组患者的病程显著短于预后不良组，与以往研究结果相符。作者进一步运用ROC曲线计算病程预测手术预后不良，ROC曲线下面积为0.670，表明病程作为临床量化指标的预测价值较低。JOA评分由日本骨科协会提出，可量化评估脊髓神经的功能，在临床已被广泛推荐和使用。HE等^[5]通过对27例胸椎黄韧带骨化症患者临床研究分析后发现，术前JOA评分与术后改善率的相关系数为1.549，存在显著相关性，并经多因素分析得出JOA评分是影响术后改善率的独立危险因素。HUR等^[26]研究发现术前JOA评分可反映胸脊髓病变的严重程度，是预测手术预后的重要评估指标。LIAO等^[27]研究也支持该观点，将术前JOA评分作为胸椎黄韧带骨化症的预后评估指标。此次试验中术前JOA评分预测手术预后的ROC曲线下面积为0.733，具有中等预测价值，并进一步计算出JOA评分判断预后不良的最佳预测界值为4分。当JOA评分≤4分表明脊髓功能已出现不可逆损害，手术预后不良。  

CT扫描结合多平面图像重建可以显示骨化物的位置、形态、体积以及是否伴有硬膜骨化，并可提供骨化物与椎板、椎管关系等重要信息，为手术方案的制定提供重要依据。CT检查本身的局限性在于无法对患者脊髓受压情况及脊髓病理改变做出直接、准确的评估。

MRI能清楚地显示胸脊髓的解剖结构、受压情况及脊髓信号的改变，是目前最常用的脊髓评估手段。胸椎黄韧带骨化症患者的MRI T2WI中常发现受压部位脊髓高信号。有研究表明，在胸椎黄韧带骨化症所致的胸椎管狭窄症患者中脊髓高信号发生率在41%-79%^[28]。一些学者认为胸椎黄韧带骨化症患者脊髓高信号预示手术预后不良^{[5-6，10，13-15]}；而另一些学者认为胸脊髓高信号与手术预后无显著相关 性^[24，27]。KUH等^[13]通过对19例胸椎黄韧带骨化症病例研究分析后发现，脊髓高信号的患者术后恢复较差。WU等^[16]对64例接受胸椎后路减压手术的胸椎黄韧带骨化症患者行手术预后的多因素分析，发现脊髓高信号的出现是影响手术疗效的独立危险因素，并在手术预后评分系统中纳入了脊髓高信号这项评分。SANGHVI等^[6]研究认为术前胸脊髓高信号的出现是影响胸椎黄韧带骨化症手术预后的主要危险因素。以往文献对胸椎黄韧带骨化症的预后研究大多停留在脊髓高信号的有或无这种定性分析的方法，而脊髓高信号的强度和范围的不同均可能对手术预后产生影响，因此试验尝试同时量化分析脊髓高信号的强度、高信号范围，此为试验结果与既往文献不同之处。

MEHALIC等^[29]根据T2WI脊髓高信号的亮度变化将脊髓高信号分为0级(无高信号)到4级(信号高亮)。YUKAWA等^[30]根据脊髓高信号亮度的强弱将其分为3级：0级，无高信号；1级，浅或模糊；2级，明亮或强烈。SARKAR等^[31]依据脊髓高信号亮度的强弱将其分为4型：0型，无高信号；1型，高信号模糊型；2型，高信号清晰型；3型，模糊伴清晰型。上述研究所采用的脊髓高信强度的分级或分型方法均为人为划分，具有主观性。为避免人为主观地将高信号分等级所造成的偏倚，试验采用ZNANG等^[17]的研究方法，将脊髓高信号强度客观量化，发现预后优良组与预后不良组信号强度比值有显著性差异，其预测预后不良的ROC曲线下面积为0.753，具有中等预测价值。判断预后不良的最佳预测界值为1.593。作者认为信号强度比值≤1.593表明胸脊髓仅出现水肿、缺血或者脱髓鞘变化，脊髓病变程度较轻，术后脊髓功能可较好恢复；信号强度比值>1.593表明胸脊髓内出现囊性变、液化，甚至空洞等不可逆的病理变化，手术减压仅能防止脊髓的进一步变性坏死，而对于该节段脊髓功能的恢复则疗效甚微，表现为术后效果较差。

脊髓高信号的范围同样是影响手术预后的重要因素。SANGHVI等^[6]对胸椎黄韧带骨化症患者的MRI T2WI矢状位脊髓高信号的长度测量，并通过多因素分析发现高信号范围是影响手术预后的因素。试验采用了SANGHVI等^[16]对脊髓高信号长度的测量方法，并进一步计算出了高信号范围预测预后不良的界值及ROC曲线下面积，以往文献尚无报道。当高信号范围>13.64 mm时，手术预后不良，高信号范围预测手术预后不良具有中等预测价值。为了对脊髓高信号更为全面地评估分析，试验将高信号的强度与范围2个参数结合起来，发现信号强度比值联合高信号范围预测手术预后的ROC曲线下面积为0.791，均高于信号强度比值、高信号范围单独预测的效果。当胸椎黄韧带骨化症患者信号强度比值>1.593且高信号范围>13.64 mm时，手术预后不良。试验的创新性在于将脊髓高信号的强度及范围同时量化并结合起来分析，术前信号强度比值联合高信号范围对胸椎黄韧带骨化症患者的手术预后评估以往国内外文献均无报道。

为了更全面地分析MRI量化参数对胸椎黄韧带骨化症手术预后的影响，试验将脊髓受压的形态学量化指标也进行了分析评估。LEE等^[10]通过建立脊髓慢性压迫动物模型，发现进行性脊髓压迫是造成神经元变性、坏死、神经纤维脱髓鞘等改变的主要原因。胸椎管容积相对于颈椎和腰椎均较小，胸脊髓的血供与脊神经分布一样，呈阶段性，吻合支少，侧支循环供血能力差，因此对于骨化物压迫的耐受性差^[1]。试验单因素分析显示，预后优良组与预后不良组的脊髓矢状径残余率有显著性差异，预测手术预后不良的ROC曲线下面积为0.647，预测价值较低。由于脊髓矢状径残余率仅测量胸脊髓在正中矢状位的受压情况，其局限性在于无法评估脊髓在侧方的受压情况，对于受压最严重节段脊髓的评估不够全面。已有一些临床研究将受压脊髓横截面积作为MRI的重要量化指标，用于脊髓压迫症的预后研究。KARPOVA等^[11]认为受压脊髓受压脊髓横截面积是MRI的一项重要量化指标，与脊髓受压患者临床症状严重程度及术后改善情况均存在相关性。OKADA等^[12]研究发现颈脊髓压迫症患者术前受压脊髓横截面积与术后JOA评分改善率存在相关性。此次试验将胸脊髓横截面积用于脊髓矢状径残余率的预后评估，发现预后优良组与预后不良组受压脊髓横截面积有显著性差异，其预测预后不良的ROC曲线下面积为0.715，具有中等预测价值，当受压脊髓横截面积≤0.25 cm²时，即便经过手术充分减压，受损胸脊髓的功能不能发生逆转，手术预后不良。

为避免人为划分临床与影像学量化指标的等级造成偏倚，试验均采用预测界值进行客观分级并赋值。多因素分析显示，JOA评分、受压脊髓横截面积、信号强度比值联合高信号范围均为胸椎黄韧带骨化症手术预后不良的独立危险因素。联合JOA评分与MRI T2WI量化指标建立了新的预测模型，并对此模型的预测效果进行评估为试验的另一个创新点。此模型对胸椎黄韧带骨化症预后不良的预测效果优于各单项量化指标，可更好地预测患者的预后。由于试验为回顾性研究，样本量较小，试验结果尚需大样本前瞻性研究进一步验证。

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

文题释义：

胸椎黄韧带骨化症：是一种病理性的异位骨化，起病隐匿，其病因及发病机制仍不清楚，部分学者认为与遗传、代谢异常、生活环境及退变等因素相关。胸椎黄韧带骨化症是导致胸椎管狭窄的最常见、最重要原因，由于胸脊髓血供较脆弱，当椎管狭窄时可明显影响脊髓血液循环，造成脊髓功能障碍，主要症状表现为下肢的感觉运动障碍。

受试者工作特征(ROC)曲线：就是以假阳性概率为横轴，真阳性为纵轴所组成的坐标图，和受试者在特定刺激条件下由于采用不同的判断标准得出的不同结果画出的曲线。

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

试验结果可帮助胸椎黄韧带骨化症患者更好地分析手术预期效果，为帮助脊柱外科医生判断最佳手术时机提供较好的理论依据。

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