胫骨平台骨折内固定术后骨不愈合的风险预测列线图模型构建研究.pdf

第 31 卷第 8 期2023 年 8 月中国医学工程China Medical EngineeringVol.31 No.8Aug.2023胫骨平台骨折内固定术后骨不愈合的风险预测列线图模型构建研究马高峰1，罗孝贞2（禹州市人民医院 1.创伤中心；2.肿瘤血液科，河南 许昌 461670）摘要：目的探讨胫骨平台骨折内固定术后骨不愈合的因素，并构建风险预测列线图模型。方法回顾性分析禹州市人民医院2015年1月至2021年12月收治的342例胫骨平台骨折内固定术治疗患者的资料，将其分为建模集（n=228）和验证集（n=114）。采用Logistic回归分析研究患者术后骨不愈合的危险因素，建立风险预测列线图模型，并采用验证集数据对模型的区分度进行验证。结果骨不愈合发生率为11.99%，建模集和验证集中骨不愈合发生率分别为12.28%、11.40%；年龄、体重指数（BMI）、合并骨质疏松症、合并糖尿病、开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位、术后骨折解剖情况差均是骨不愈合的危险因素（OR=5.223、5.942、6.726、6.322、6.404、6.560、6.706、7.501,P0.05），术后负重时间是其保护因素（OR=0.578,P0.05）；基于以上结果建立骨不愈合的风险预测列线图模型，验证显示C-index值为0.852，且校正曲线与标准曲线拟合度良好；列线图模型预测骨不愈合的曲线下面积（AUC）为0.892，灵敏度为78.22%，特异度为100.00%。结论胫骨平台骨折内固定术后有骨不愈合风险，年龄、BMI、合并骨质疏松症、合并糖尿病、开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位、术后骨折解剖情况差和术后负重时间均是其影响因素，基于此建立列线图模型的效能良好。关键词：胫骨平台骨折；内固定术；骨不愈合；风险预测列线图模型中图分类号：R683.42；R619Establishment of nomogram model for predicting the risk of nonunion after internal fixation of tibial plateau fracturesMA Gaofeng1,LUO Xiaozhen2(1.Trauma Center;2.Department of Hematology,Yuzhou Peoples Hospital,Xuchang,Henan 461670,China)Abstract:【Objective】To explore the factors of nonunion of tibial plateau fractures after internal fixation,and to construct a risk prediction nomograph model.【Methods】The data of 342 patients with tibial plateau fractures treated by internal fixation from January 2015 to December 2021 in the hospital were analyzed retrospectively,which were divided into modeling set(n=228)and verification set(n=114).Logistic regression analysis was used to study the risk factors of postoperative bone nonunion,and a risk prediction nomograph model was established.The model differentiation was verified by validation set data.【Results】The incidence of bone nonunion was 11.99%,12.28%in the modeling set and 11.40%in the verification set.Age,BMI,osteoporosis,diabetes,open fracture,comminuted fracture,open reduction,poor postoperative fracture anatomy were all risk factors for bone nonunion(OR=5.223,5.942,6.726,6.322,6.404,6.560,6.706,7.501,P0.05).Postoperative weight bearing time was the protective factor(OR=0.578,P6 个月）130 例；有饮酒史（男性平均每天酒精摄入量40 mg/d，女性20 mg/d）93 例；合并骨质疏松症 86 例；合并高血压 110 例；合并糖尿病 91 例；合并高脂血症72 例；病因：跌倒 74 例、交通事故 243 例、其它25 例；部位：内侧 34 例、外侧 255 例、双侧 53例；损伤类型：开放性骨折 147 例、闭合性骨折195 例；粉碎性骨折 107 例；Schatzker 分型：型88 例、型 150 例、型 62 例、型 42 例。1.2 方法收集患者的一般资料，包括性别、年龄、BMI、有无吸烟史、有无饮酒史、是否合并骨质疏松症、是否合并高血压、是否合并糖尿病、是否合并高脂血症、病因、部位、损伤类型、是否粉碎性骨折、Schatzker 分型、复位方式、内固定物、术后骨折解剖情况、术后负重时间、下肢深静脉血栓形成、骨不愈合发生情况，其中术后骨折解剖情况：参照文献7，根据 X 线片观察骨折断端塌陷、髁部变宽、成角畸形情况，其中无骨折断端塌陷、无髁部变宽、无成角畸形记为优；有轻微骨折断端塌陷、有轻微髁部变宽、或有微小成角畸形但不影响活动记为良；将有明显骨折断端塌陷、或明显髁部变宽、或明显成角畸形影响活动记为差。骨不愈合判断标准：参照实用骨科诊治手册8，具体：骨折部位有疼痛、压痛；X 线片显示骨折线清晰，无连续性骨痂；术后 9 个月骨折线仍未消失，仍未见骨折愈合。1.3 统计学方法采用 SPSS 21.0 软件进行统计学分析。计量资料经验证符合正态分布，采用均数标准差（-x s）描述，以独立样本t检验；计数资料采用百分率（%）描述，以2检验，以非参数法检验等级资料；Logistic 回归分析探讨骨不愈合的危险因素；采用 R 软件包构建风险预测列线图模型，并进行验证；并绘制受试者工作特征（ROC）曲线，以曲线下面积（AUC）验证模型对骨不愈合的预测能力。P0.05）；发生组年龄、BMI、合并骨质疏松症、合并糖尿病、开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位、术后骨折解剖情况差占比均高于未发生组，差异有统计学意义（P0.05）；且术后负重时间短于未发生组，差异有统计学意义（P0.05），见表 1。45第 31 卷第 8 期2023 年 8 月中国医学工程China Medical EngineeringVol.31 No.8Aug.2023表 1发生组和未发生组一般资料比较 性别n(%)男 女年龄/(-x s,岁)BMI/(-x s,kg/m2)吸烟史n(%)有 无饮酒史n(%)有 无合并骨质疏松症n(%)是 否合并高血压n(%)是 否合并糖尿病n(%)是 否合并高脂血症n(%)是 否病因n(%)跌倒 交通事故 其它部位n(%)内侧 外侧 双侧损伤类型n(%)开放性骨折 闭合性骨折粉碎性骨折n(%)是 否Schatzker分型n(%)型 型 型 型复位方式n(%)切开复位 闭合复位内固定物n(%)解剖钢板 锁定钢板术后骨折解剖情况n(%)优良 差16(57.14)12(42.86)71.508.9728.154.1012(42.86)16(57.14)10(35.71)18(64.29)15(53.57)13(46.43)11(39.29)17(60.71)12(42.86)16(57.14)8(28.57)20(71.43)7(25.00)19(67.86)2(7.14)3(10.71)21(75.00)4(14.29)20(71.43)8(28.57)14(50.00)14(50.00)5(17.86)11(39.29)7(25.00)5(17.86)14(50.00)14(50.00)8(28.57)20(71.43)22(78.57)6(21.43)108(54.00)92(46.00)61.057.5623.563.7475(37.50)125(62.50)52(26.00)148(74.00)42(21.00)158(79.00)62(31.00)138(69.00)48(24.00)152(76.00)40(20.00)160(80.00)42(21.00)143(71.50)15(7.50)20(10.00)149(74.50)31(15.50)78(39.00)122(61.00)57(28.50)143(71.50)55(27.50)88(44.00)35(17.50)22(11.00)51(25.50)149(74.50)49(24.50)151(75.50)190(95.00)10(5.00)0.0986.6896.0100.2991.17113.8970.7754.5041.0860.1450.15210.5395.2950.4637.2340.21710.1590.7540.0010.0010.5850.2790.0010.3790.0340.2970.8620.7810.0010.0210.5010.0070.6410.001一般资料发生组(n=28)未发生组(n=200)2/tP 46第 31 卷第 8 期2023 年 8 月中国医学工程China Medical EngineeringVol.31 No.8Aug.2023术后负重时间/(-x s，周)下肢深静脉血栓形成n(%)是 否12.152.062(7.14)26(92.86)14.203.124(2.00)196(98.00)3.3722.5350.0010.111续表 1发生组和未发生组一般资料比较一般资料发生组(n=28)未发生组(n=200)2/tP将单因素分析中P0.05 的因素记为自变量，纳入 Logistic 回归分析模型，将是否发生骨不愈合记为因变量，变量赋值见表 2。采用逐步向前条件筛选危险因素，结果显示年龄、BMI、合并骨质疏松症、合并糖尿病、开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位、术后骨折解剖情况差均是骨不愈合的危 险 因 素（OR=5.223、5.942、6.726、6.322、6.404、6.560、6.706、7.501,P0.05），术后负重时间是其保护因素（OR=0.578,P0.05），见表 3。2.3 骨不愈合的风险预测列线图模型构建与验证基于以上结果建立骨不愈合的风险预测列线图模型，见图 1。表 2变量赋值 变量年龄BMI合并骨质疏松症合并糖尿病开放性骨折粉碎性骨折切开复位术后骨折解剖情况术后负重时间骨不愈合赋值自测值自测值否=0,是=1否=0,是=1否=0,是=1否=0,是=1否=0,是=1优良=0,差=1自测值未发生=0,发生=1表 3骨不愈合的危险因素分析 影响因素年龄BMI合并骨质疏松症合并糖尿病开放性骨折粉碎性骨折切开复位术后骨折解剖情况差术后负重时间1.6531.7821.9061.8441.8571.8811.9032.015-0.548S.E.0.7690.9150.8140.9120.8070.8830.8150.8450.273Wald24.6213.7935.4834.0885.2954.5385.4525.6864.029P0.0160.0280.0100.0200.0120.0170.0100.0070.020OR5.2235.9426.7266.3226.4046.5606.7067.5010.57895%CI3.7156.7304.1487.7355.1318.3224.5348.1094.8237.9864.8298.2915.1098.3035.8459.1570.0430.942得分(分)年龄(岁)BMI（kg/m2）合并骨质疏松症合并糖尿病开放性骨折粉碎性骨折切开复位术后骨折解剖情况术后负重时间(周)总得分（分）骨不愈合0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10020 40 60 8010 20 30 40否否否否否是是是是是优良差20 15 100 50 100 150 200 250 300 350 4000.1 0.2 0.3 0.4 0.5图 1骨不愈合的风险预测列线图模型 47第 31 卷第 8 期2023 年 8 月中国医学工程China Medical EngineeringVol.31 No.8Aug.2023运用 Bootstrap 法、利用验证集患者对列线图模型进行验证，C-index 值为 0.852，且校正曲线与标准曲线拟合度良好，见图 2。ROC 曲线分析结果显示：列线图模型预测骨不愈合的 AUC 为 0.892（95%CI：0.8200.942）（Z=13.061,P0.001），灵敏度为 78.22%，特异度为 100.00%，见图 3。3 讨论骨不愈合是多种因素共同作用的结果，可影响肢体功能的恢复，对患者造成极大的痛苦。本研究中骨不愈合发生率为 11.99%，建模集和验证集中骨不愈合发生率分别为 12.28%、11.40%，提示胫骨平台骨折内固定术后存在骨不愈合的发生风险。在既往 ZURA 等9的报道中显示胫骨平台骨折术后骨不愈合的发生率为 14.00%，本研究稍低于上述报道，可能与治疗措施、手术者的工作经验等有关。但上述也证实探讨此类患者骨不愈合的危险因素、构建风险预测模型具有必要性。本研究还发现，年龄、BMI、合并骨质疏松症、合并糖尿病、开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位、术后骨折解剖情况差均是骨不愈合的危险因素，且术后负重时间越短，骨不愈合的发生风险也越高，此结果与既往国内外相关文献均一致10-12。年龄越大，骨代谢状态越不理想，可直接影响骨愈合进程；BMI 越大，患者内分泌及代谢紊乱的发生概率越高，也可影响骨痂形成；合并骨质疏松症的患者骨形成减少、而骨丢失增多，骨折端愈合的难度大，骨不愈合的发生风险高；合并糖尿病也可影响骨代谢，有研究13-14证实糖尿病患者机体存在胰岛素抵抗，且胰岛素抵抗指数与骨吸收呈正相关，与骨形成则呈负相关。开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位均可对骨膜产生创伤，影响骨痂形成和骨折线消失；术后骨折解剖情况差意味着对位不理想、骨形成状态不佳，也是导致骨不愈合的重要原因。另外术后越早负重，对患肢造成的压力越大，引起的应激反应也越大，对骨愈合的不良影响也越重。但是另有研究15显示，术后下肢深静脉血栓形成也是骨不愈合的危险因素，本研究中下肢深静脉血栓形成并不是其危险因素，与上述报道结果不符，主要是因为本院对胫骨平台骨折患者术后实施高压氧和间歇充气压力泵治疗，并实施预防性管理，使得下肢深静脉血栓形成的发生率显著降低。此外，本研究基于危险因素分析结果构建了胫骨平台骨折内固定术后骨不愈合的风险预测列线图模型，且经 Bootstrap 法验证发现该模型预测骨不愈合的效应良好，另经 ROC 分析显示该模型预测骨不愈合的灵敏度为 78.22%，AUC 和特异度分别高达 0.892、100.00%，也证实该模型效能理想，在临床实践中可用于评估胫骨平台骨折患者内固定术后骨不愈合的发生风险。另一方面，结合本研究结果与既往报道，可知针对存在骨不愈合高危因素的胫骨平台骨折内固定术后患者也应予以针对性的干预，建议对老年患者定期全面评价骨愈合情况，对超重患者鼓励调整膳食，加强被动运动和主动运动，对合并骨质疏松症和糖尿病患者实施基础对症治疗，对开放性骨折、粉碎性骨折尽可能选用微创方案治疗，对需要切口复位的患者注意保护骨膜16，术后评估骨折解剖情况若评估结果差应及时实施支持治疗，另提醒患者术后避免过早负重，定期检测骨代谢指标，对于异常者积极纠正骨代谢。综上，年龄、BMI、合并骨质疏松症、合并糖尿病、开放性骨折、粉碎性骨折、切开复位、术原始曲线理想曲线校正曲线0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12模型预测骨不愈合发生率0.120.100.080.060.040.020.00实际骨不愈合发生率图 2列线图模型对骨不愈合的预测效能验证0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01-特异性1.00.80.60.40.20.0敏感性图 3列线图模型预测骨不愈合发生的 ROC 曲线 48第 31 卷第 8 期2023 年 8 月中国医学工程China Medical EngineeringVol.31 No.8Aug.2023后骨折解剖情况差、术后负重时间均是胫骨平台骨折内固定术后骨不愈合的影响因素，且基于此构建的风险预测列线图模型效能良好，值得推广。参 考 文 献1朱燕宾,侯志勇,金柱成,等.2010年至2011年华北五省市18所医院胫骨平台骨折流行病学调查研究J.中华创伤骨科杂志,2020,22(8):682-686.2EL-ALFY BS,MAATY M,NIAZY T.Reconstruction of infected nonunion of the distal humerus by Ilizarov external fixatorJ.Injury,2021,52(6):1418-1422.3殷海阳,张永红.骨搬移后对合端延迟愈合、不愈合的机制研究与规范化临床应用技术J.中国组织工程研究,2020,24(36):5858-5863.4LOOSE O,FERNANDEZ F,MORRISON S,et al.Treatment of nonunion after forearm fractures in children:a conservative approachJ.Eur J Trauma Emerg Surg,2021,47(2):293-301.5MARIN F.Treatment of chronic nonunion of a sternal fracture with teriparatideJ.Ann Thorac Surg,2021,111(1):e41-e42.6任高宏.临床骨科诊断与治疗M.北京:化学工业出版社,2015:142-145.7LONNIE R M,戴闽,姚浩群.实用骨科学精要M.6版.北京:人民军医出版社,2016:108-110.8解冰,田竞,周大鹏.实用骨科诊治手册M.沈阳:辽宁科学技术出版社,2016:78-81.9ZURA R,XIONG Z,EINHORN T,et al.Epidemiology of fracture nonunion in 18 human bonesJ.JAMA Surg,2016,151(11):e162775.10 滕延斌,李亭亭,王磊,等.股骨颈骨折内固定术后骨折不愈合或畸形愈合的危险因素分析J.中华创伤骨科杂志,2020,22(9):799-803.11 FOSTER AL,MORIARTY TF,ZALAVRAS C,et al.The influence of biomechanical stability on bone healing and fracture-related infection:the legacy of Stephan PerrenJ.Injury,2021,52(1):43-52.12 ROSTEIUS T,PTZHOLZ S,RAUSCH V,et al.Ilizarov bone transport using an intramedullary cable transportation system in the treatment of tibial bone defectsJ.Injury,2021,52(6):1606-1613.13 皮艳,王浩然,谭兴容,等.胰岛素抵抗与2型糖尿病合并骨质疏松发生骨折风险的相关性研究J.中国骨质疏松杂志,2020,26(2):247-250,259.14 WISS DA,GARLICH JM.Clavicle nonunion:plate and graft type do not affect healing ratesa single surgeon experience with 71 casesJ.J Shoulder Elb Surg,2021,30(3):679-684.15 OTOOLE RV,JOLISSAINT J,OHALLORAN K,et al.NURD 2.0:prediction of tibial nonunion after intramedullary nail fixation at any time within 3 months after injuryJ.Injury,2021,52(6):1577-1582.16 KARAMI RA,GHIEH FM,SAGHIEH SS,et al.The use of the fibula flap in post oncologic reconstruction of long bone in pediatric patients:a retrospective cohort studyJ.J Plast Reconstr Aesthet Surg,2021,74(10):2504-2511.（龚仪 编辑）49