王敏 王龍勝 陳磊

作者單位：1安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院放射科（郵編230601）；2安徽醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像研究中心；3安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科

作者簡(jiǎn)介：王敏（1986），男，主管技師，主要從事CT、MRI成像技術(shù)與圖像質(zhì)量控制方面研究。E-mail：492257926@qq.com

△通信作者 E-mail：wanglongsheng@ahmu.edu.cn

摘要：目的 基于腰椎定量CT（QCT）骨密度值和骨代謝指標(biāo)構(gòu)建骨質(zhì)疏松癥（OP）患者發(fā)生腰椎骨折的預(yù)測(cè)模型。方法 以骨質(zhì)疏松性腰椎骨折患者52例（骨折組）和OP患者104例（未骨折組）為研究對(duì)象，分析骨折組腰椎QCT骨密度值與血清Ⅰ型原膠原C-端前肽（P1CP）、骨鈣素N端中分子片段（N-MID）及β-膠聯(lián)降解產(chǎn)物（β-CTX）指標(biāo)間的相關(guān)性，Logistic回歸分析患者腰椎骨折發(fā)生的影響因素，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型并分析其預(yù)測(cè)價(jià)值。結(jié)果 與未骨折組比較，骨折組的女性、跌倒史占比高，β-CTX水平高，維生素D/鈣劑用藥史占比、腰椎QCT骨密度值、P1CP、N-MID水平低（P＜0.05）。Pearson相關(guān)分析顯示，骨折患者腰椎QCT骨密度值與血清P1CP、N-MID呈正相關(guān)，與β-CTX呈負(fù)相關(guān)（r分別為0.523、0.506、-0.536，P＜0.05）。多因素Logistic回歸分析顯示，較高水平的腰椎QCT骨密度值、P1CP、N-MID及維生素D/鈣劑用藥史是腰椎骨折發(fā)生的保護(hù)因素，較高水平β-CTX是危險(xiǎn)因素（P＜0.05）。構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)腰椎骨折的敏感度為84.62%，特異度為97.12%，曲線下面積為0.926（95%CI：0.873～0.962）。預(yù)測(cè)模型的校準(zhǔn)度良好，一致率為0.910。結(jié)論 較高水平的腰椎QCT骨密度值、P1CP、N-MID及低水平β-CTX的OP患者腰椎骨折風(fēng)險(xiǎn)較低，使用維生素D及鈣劑可有效預(yù)防OP患者，尤其女性腰椎骨折的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：骨質(zhì)疏松；骨密度；危險(xiǎn)因素；Logistic模型；腰椎骨折；骨代謝

中圖分類號(hào)：R681.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.11958/20231883

Construction of a prediction model for lumbar fracture in patients with osteoporosis

WANG Min1， 2， WANG Longsheng1， 2△， CHEN Lei3

1 Department of Radiology， the Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University， Hefei 230601， China; 2 Medical

Imaging Research Center， Anhui Medical University; 3 Department of Orthopaedics， the Second Affiliated

Hospital of Anhui Medical University

△Corresponding Author E-mail： wanglongsheng@ahmu.edu.cn

Abstract： Objective To construct a prediction model for lumbar fracture in patients with osteoporosis （OP） based on lumbar bone mineral density measured by quantitative computed tomography （QCT） and bone metabolism indicators. Methods A total of 52 patients with OP and lumbar fracture （the fracture group） and 104 patients with OP without lumbar fracture （the non-fracture group） were selected as study subjects. The correlation between lumbar bone mineral density measured by QCT and serum procollagen type I C-propeptide （P1CP）， N-terminal mid-fragment of osteocalcin （N-MID） and beta collagen degradation products （β-CTX） was analyzed. Logistic regression analysis was conducted to identify influencing factors of lumbar fracture. A prediction model was constructed and its predictive value was analyzed. Results Compared with the non-fracture group， the proportions of females and patients with fall history， β-CTX level and vitamin D/ calcium medication history were higher in the fracture group， and lumbar bone mineral density measured by lumbar QCT， P1CP and N-MID levels were lower （P＜0.05）. Pearson correlation analysis found that lumbar bone mineral density measured by QCT was positively correlated with serum levels of P1CP and N-MID， and negatively correlated with β-CTX （r=0.523， 0.506， -0.536， P＜0.05）. Multivariate Logistic regression analysis found that higher lumbar bone mineral density measured by QCT， P1CP， N-MID and history of taking vitamin D/calcium were protective factors for lumbar fracture， and igher β-CTX level was a risk factor （P＜0.05）. The sensitivity and specificity of the prediction model constructed based on Logistic regression analysis results for predicting lumbar fracture were 84.62% and 97.12%. The area under the curve was 0.926 （95%CI： 0.873-0.962）. The prediction model had good calibration， and the agreement rate was 0.910. Conclusion OP patients with higher levels of QCT， P1CP and N-MID， and lower level of β-CTX have lower risk of lumbar fracture. Vitamin D and calcium can effectively prevent the occurrence of lumbar fracture in OP patients， especially in women.

Key words： osteoporosis; bonedensity; risk factors; Logistic models; lumbar fracture; bone metabolism

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）在全球的患病率逐漸增加，已成為重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題；其特征為骨量減少和骨微結(jié)構(gòu)的退化，導(dǎo)致骨脆性和骨折易感性增加，是一種全身代謝性骨病［1］。研究顯示，我國(guó)每年因骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的骨折高達(dá)890萬(wàn)例［2］?！对l(fā)性骨質(zhì)疏松癥診療指南（2022）》（簡(jiǎn)稱《指南》）指出，40歲以上人群需注重骨密度篩查，對(duì)于OP后骨折的處理原則為預(yù)防大于治療。因此，早期識(shí)別患者骨折風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)對(duì)癥處理是關(guān)鍵。張蕓等［3］認(rèn)為骨質(zhì)代謝指標(biāo)β-膠聯(lián)降解產(chǎn)物（beta collagen degradation products，β-CTX）、血清Ⅰ型原膠原C-端前肽（procollagen type I C-prepeptide，P1CP）與骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折發(fā)生有關(guān)。Zhang等［4］研究證實(shí)，骨鈣素N端中分子片段（N-terminal mid-fragment of osteocalcin，N-MID）、β-CTX水平與人體骨代謝水平相關(guān)?！吨改稀访鞔_提出，骨密度測(cè)量在OP診療及預(yù)防中發(fā)揮重要作用，是診斷OP的重要依據(jù)之一。定量CT（quantitative computed tomography，QCT）是一種采用CT三維容積數(shù)據(jù)分析患者骨密度的工具，檢測(cè)方便且結(jié)果準(zhǔn)確，應(yīng)用廣泛。本研究基于腰椎QCT骨密度值和骨代謝指標(biāo)構(gòu)建OP患者腰椎骨折發(fā)生的預(yù)測(cè)模型，旨在為OP患者腰椎骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)后改善提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2020年1月—2023年9月安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院收治的52例骨質(zhì)疏松性腰椎骨折患者（骨折組）和104例體檢結(jié)果為骨質(zhì)疏松癥患者（未骨折組）的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《指南》中有關(guān)骨質(zhì)疏松癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)，腰椎QCT骨密度絕對(duì)值＜80 mg/cm3；新發(fā)腰椎脆性骨折；臨床資料完整；近半年內(nèi)無(wú)明顯外傷史。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并惡性腫瘤；既往有腰椎骨折史或陳舊骨折，包括病理性骨折或暴力性骨折；合并類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎或內(nèi)分泌系統(tǒng)疾?。缓喜⑵渌课淮嘈怨钦?；妊娠期或哺乳期女性。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料收集 通過(guò)查閱電子病歷收集患者性別、年齡、既往史、體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）、維生素D/鈣劑用藥史等基線資料。

1.2.2 腰椎QCT測(cè)定骨密度 應(yīng)用西門(mén)子SOMATOM Force型第3代雙源CT和西門(mén)子SOMATOM go.AllCT對(duì)患者進(jìn)行檢查?；颊呷⊙雠P位，掃描范圍：上至膈頂，下至腰椎第3椎體下緣。QCT檢查參數(shù)：管電壓120 kV，管電流150 mAs，層厚為1 mm，顯示視野為221 mm，矩陣512×512。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，定期用QCT掃描儀掃描模體校準(zhǔn)。腰椎QCT掃描完成后將圖像傳輸至后處理工作站，于第1—3腰椎體中間位置選取感興趣區(qū)并測(cè)量其骨密度值，取平均值作為最后記錄結(jié)果。測(cè)量腰椎骨密度時(shí)需避開(kāi)椎體骨皮質(zhì)和椎體靜脈切跡等。

1.2.3 血清學(xué)指標(biāo)檢測(cè) 收集2組患者晨起空腹肘正中靜脈血5 mL，3 000 r/min離心（半徑15 cm）10 min，分離上清液，留取血清于-20 ℃保存待測(cè)。酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測(cè)P1CP（試劑盒購(gòu)自上海臻科生物科技有限公司）、β-CTX（試劑盒購(gòu)自上海舒話生物科技有限公司）、N-MID（試劑盒購(gòu)自上海莼試生物技術(shù)有限公司）水平。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用[[x] ±s

]表示，組間比較行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例（%）表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)；影響因素分析用Logistic回歸分析；受試者工作特征（ROC）曲線分析各指標(biāo)對(duì)腰椎骨折的預(yù)測(cè)價(jià)值。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組一般資料比較 與未骨折組比較，骨折組女性、跌倒史比例高，維生素D/鈣劑用藥史比例低（P＜0.05），見(jiàn)表1。

2.2 2組腰椎QCT骨密度值和骨代謝指標(biāo)比較 與未骨折組比較，骨折組患者腰椎QCT骨密度值、P1CP、N-MID水平低，β-CTX水平高（P＜0.05），見(jiàn)表2。

2.3 腰椎骨密度與骨代謝指標(biāo)的相關(guān)性分析 骨折組相關(guān)性分析顯示，腰椎QCT骨密度值與血清P1CP、N-MID呈正相關(guān)，與β-CTX呈負(fù)相關(guān)（r分別為0.523、0.506、-0.536，均P＜0.01）。

2.4 腰椎骨折的影響因素分析 以是否發(fā)生腰椎骨折為因變量（是=1、否=0），以性別（男=1，女=0）、跌倒史（是=1，否=0）、腰椎QCT骨密度值、P1CP、? ? ?β-CTX、N-MID、維生素D/鈣劑用藥史（是=1，否=0）為自變量，回歸分析結(jié)果顯示，較高水平的腰椎QCT骨密度值、P1CP、N-MID、維生素D/鈣劑用藥史是OP患者發(fā)生腰椎骨折的保護(hù)因素，較高水平的β-CTX是危險(xiǎn)因素（P＜0.05），見(jiàn)表3、4。

2.5 ROC曲線分析 ROC曲線分析顯示，Logistic回歸結(jié)果構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型校準(zhǔn)度較好（Hosmer-Lemeshow P＝1.000）。敏感度為84.62%，特異度為97.12%，曲線下面積為0.926（95%CI：0.873～0.962），約登指數(shù)為0.817，見(jiàn)圖1。以模型樣本進(jìn)行混淆矩陣回代檢驗(yàn)，一致率為0.910（χ2=2.918，P=0.939），見(jiàn)表5。

3 討論

骨質(zhì)疏松性骨折危害較大，是老年患者高致殘率及高病死率的重要原因［5］?！吨改稀窂?qiáng)調(diào)骨質(zhì)疏松性骨折可防、可治，并提倡早期篩查與預(yù)防，做到及時(shí)診斷和規(guī)范治療。骨密度能有效反映OP嚴(yán)重程度，是預(yù)測(cè)患者骨折風(fēng)險(xiǎn)和藥物療效的有效指標(biāo)［6］。OP患者骨折的發(fā)生與骨量下降密切相關(guān)，而骨量多少可通過(guò)骨密度測(cè)定；骨代謝主要反映骨吸收和骨形成，但早期骨代謝異常通常沒(méi)有明顯的骨密度變化，骨密度變化滯后于骨代謝指標(biāo)，骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生中骨密度與骨代謝指標(biāo)密切相關(guān)［7］。

本研究單因素分析結(jié)果顯示，骨折組腰椎QCT骨密度值和骨代謝指標(biāo)與未骨折組比較有差異，腰椎QCT骨密度值與血清P1CP、N-MID呈正相關(guān)，與β-CTX呈負(fù)相關(guān)，表明骨質(zhì)疏松性骨折患者不僅存在骨密度值偏低，且骨代謝指標(biāo)也異常，提示OP患者應(yīng)定期進(jìn)行骨密度和骨代謝指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，這對(duì)骨折的早期防治有一定參考意義。此外，本研究多因素Logistic回歸分析結(jié)果顯示，較高水平的腰椎QCT骨密度值、P1CP、N-MID及維生素D/鈣劑用藥史是OP患者發(fā)生腰椎骨折的保護(hù)因素，而較高水平的? ?β-CTX是其危險(xiǎn)因素。Rinonapoli等［8］研究亦證實(shí)，骨密度與腰椎骨折發(fā)生密切相關(guān)。P1CP是骨組織中含量最豐富的膠原蛋白，是維持骨膠原形成的重要物質(zhì)，與骨形成密切相關(guān)［9］。N-MID是骨轉(zhuǎn)化標(biāo)志物，為破骨細(xì)胞在骨吸收過(guò)程中降解而產(chǎn)生的骨代謝標(biāo)志物，可較直觀反映骨吸收狀況。研究認(rèn)為，P1CP、N-MID水平升高說(shuō)明患者骨形成增多而骨吸收減少，骨折風(fēng)險(xiǎn)降低［10-11］。β-CTX常見(jiàn)于成熟骨膠原內(nèi)，當(dāng)破骨細(xì)胞活性提升時(shí)骨膠原溶解加快并促進(jìn)Ⅰ型膠原蛋白釋放，OP患者β-CTX水平升高表示病情更嚴(yán)重［12］。β-CTX水平升高還會(huì)導(dǎo)致骨基質(zhì)代謝活躍度增高，增加患者骨折風(fēng)險(xiǎn)［13］。研究顯示，改善P1CP和β-CTX可提高絕經(jīng)期女性髖關(guān)節(jié)置換術(shù)患者骨密度，促進(jìn)骨折愈合［14］。另有研究認(rèn)為，P1CP和β-CTX水平異常與骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折患者術(shù)后發(fā)生再發(fā)骨折密切相關(guān)［15］。鈣是骨形成的重要成分，維生素D能夠促進(jìn)其吸收，因此服用維生素D/鈣劑可作為預(yù)防OP患者發(fā)生腰椎骨折的有效手段。陳水綿等［16］研究也證實(shí)，補(bǔ)償維生素D對(duì)預(yù)防老年人骨折的發(fā)生有一定作用；《骨質(zhì)疏松性骨折診治指南（2022年版）》推薦補(bǔ)充維生素D/鈣劑是防治骨質(zhì)疏松性骨折的基礎(chǔ)措施。既往研究證實(shí)，女性［17］和有跌倒史［18］是骨質(zhì)疏松性骨折的危險(xiǎn)因素。本研究中單因素分析也明確這兩項(xiàng)是腰椎骨折發(fā)生的影響因素，但多因素分析排除了其對(duì)骨折的影響。分析其原因?yàn)?，本研究納入的患者大多數(shù)有維生素D/鈣劑用藥史，且多數(shù)為老年患者，削弱了性別差異對(duì)骨折的影響；而跌倒史是否影響骨折發(fā)生多與患者年齡、跌倒受損部位、跌倒損傷嚴(yán)重程度等因素有關(guān)；同時(shí)本研究樣本量較少也會(huì)造成一定偏倚。本研究基于腰椎QCT骨密度值和骨代謝指標(biāo)構(gòu)建OP患者腰椎骨折發(fā)生的預(yù)測(cè)模型，結(jié)果顯示預(yù)測(cè)模型的校準(zhǔn)度良好。因此，臨床需嚴(yán)密監(jiān)測(cè)OP患者QCT骨密度值和骨代謝指標(biāo)變化，同時(shí)指導(dǎo)患者定期服用維生素D、鈣劑。

綜上所述，臨床應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注女性O(shè)P人群，可通過(guò)預(yù)防跌倒、使用鈣劑、維生素D及密切監(jiān)測(cè)骨密度及骨代謝指標(biāo)等措施防止骨質(zhì)疏松后骨折的發(fā)生。

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（2023-12-04收稿 2024-03-07修回）

（本文編輯 陸榮展）