慢性乙型肝炎患者骨质疏松性椎体压缩骨折的危险因素及腰椎椎旁肌肉的MRI表现

陈科第 张熙明

1襄阳市中医医院肝胆科（湖北襄阳 441021）；2湖北文理学院附属医院襄阳市中心医院骨科（湖北襄阳 441021）

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）是慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B，CHB）的主要病原体，还可诱导肿瘤坏死因子抑制骨形成、促进骨吸收，间接引发骨代谢疾病［1］。CHB与骨质疏松的报道日益增多［2-3］，但其与骨断裂性发展的关联尚未明确。骨质疏松性椎体压缩骨折（osteoporotic vertebral compression fractures，OVCFs）是骨质疏松症严重的并发症之一，发病率约25.32%［4］。OVCFs与脊柱骨强度减低密切相关，增强腰椎坚固性对OVCFs有良好的保护作用［5］。骨骼与肌肉作为统一的运动系统，椎旁肌肉通过生物力学刺激影响着椎体的质量。近期研究［6-8］显示，椎旁肌的体积与椎体骨密度呈正相关，其脂肪浸润程度影响脊柱的矢状面和冠状面平衡。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）凭借多序列、高分辨率等优点成为肌肉组织分析的首选方式［9］。然而MRI应用于腰椎系统的方法学中，目前尚无统一标准以界定肌肉与OVCFs之间的关系。故本研究通过列线图预测CHB患者OVCFs风险的基础上，进一步阐述了椎旁肌肉质与量的MRI表现，以期加强临床防治的同时，为患者退行性变评估提供理论证据。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2019年4月至2023年4月我院收治的CHB患者627例，依据矢状位或冠状位T2加权脂肪饱和MRI图像评估分为OVCFs组（n= 124）和Non-OVCFs组（n= 503）。纳入标准：（1）年龄≥ 18岁；（2）CHB病程持续半年以上；（3）初发OVCFs且为单节段骨折；（4）均于OVCFs发生14 d内接受腰椎MRI检查；（5）临床资料完整。排除标准：（1）腰胯部骨折史；（2）丙型肝炎病毒感染史；（3）抗病毒药物服用史＞ 1年；（4）多节段骨折；（5）经X线确诊第五腰椎的下缘或全部与第一骶椎相融合者；（6）合并恶性肿瘤者。研究对象均已签署知情同意书，本项目已通过伦理审查委员会批准（编号：201904301）。

1.2 资料收集通过本院电子病历查询患者的基线资料，包括性别、年龄、合并症、体质量指数（body mass index，BMI）、吸烟史、饮酒史、补剂服用史、运动锻炼史。患者均于纳入研究12 h后采空腹静脉血，检测钙（calcium、Ca）、磷（phosphorus，P）、骨钙素（osteocalcin，OST）、β-骨胶原交联（Beta-Crosslaps，β-CTX）、1型前胶原氨基端延长肽（procollagen 1 N-terminal propeptide，P1NP）水平。

1.3 影像学分析使用双能X光骨密度仪测量腰椎骨密度，T=使用1.5TSignaTMExcite行腰椎常规扫描，患者取仰卧位，定位中心在患者的肚脐以上约3 cm处，序列包括矢状位T2WI、矢状位T2WI脂肪抑制、矢状位T1WI、横轴位T2WI和短时间反转恢复序列，图像采用4层切片，层间隔和层厚为0 ～ 0.5 mm/4 mm，重复脉冲时间为2 000 ～ 6 000 ms，信号回波时间为80 ～130 ms。导入Image J图像处理软件中HIS模式处理，利用各肌群灰度值不同分析L3/4和L4/5水平竖脊肌、多裂肌的净面积和脂肪浸润情况。

1.4 统计学方法利用SPSS 23.0统计软件进行数据统计分析，计量资料以（±s）表示，组间比较采用t检验；计数资料以［例（%）］表示，组间比较采用χ2检验，P＜ 0.05表示差异有统计学意义；logistic回归采用1∶1最邻近匹配；多因素Cox模型分析OVCFs的危险因素；R软件构建列线图，Bootstrap法（原始数据重复抽样1 000次）验证，以ROC曲线下面积（area under curve，AUC）和校准曲线评价区分度与准确性；基于列线图统计患者风险值，递归分割法展开树形结构模型，建立危险分层系统；Cox比例风险模型分析MRI表现与OVCFs风险的关联性。检验水准α= 0.05。

2 结果

2.1 倾向性匹配调整基线资料均衡性共匹配成功73对，匹配后两组基线特征差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 CHB患者倾向性匹配前后基线资料的比较Tab.1 Comparison of baseline information before and after propensity matching in patients with CHB 例（%）

2.2 影响CHB患者发生OVCFs的单因素分析OVCFs组BMI、吸烟史、饮酒史、OST、β-CTX、P1NP、矢状位Cobb角、脊柱后凸畸形比例高于Non-OVCFs组，而骨密度T值、维生素/钙补剂服用史、运动锻炼史、Ca低于Non-OVCFs组，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见表2。

表2 影响CHB患者OVCFs的临床资料比较Tab.2 Comparison of clinical information affecting OVCFs in patients with CHB

2.3 多因素Cox回归分析CHB患者OVCFs的危险因素OST、β-CTX、P1NP、矢状位Cobb角、脊柱后凸畸形是CHB患者OVCFs的危险因素，而骨密度、维生素/钙补剂服用史和运动锻炼史是其保护因素，见图1。

图1 影响CHB患者OVCFs的多因素Cox回归森林图Fig.1 Multifactorial Cox regression forest plot affecting OVCFs in CHB patients

图2 预测CHB患者发生OVCFs的列线图模型Fig.2 Columnar line graph model for predicting the occurrence of OVCFs in patients with CHB

2.4 建立OVCFs的预测模型及验证以列线图读出对应指标的赋分结果，见图4。某CHB患者骨密度-2.5、无维生素/钙补剂服用史、无运动锻炼、OST为25 ng/mL、β-CTX为0.8 ng/mL、P1NP为57.5 ng/mL、脊柱后凸畸形、矢状位Cobb角为65°，累积345分，其OVCFs风险率为97.16%。模型验证前后AUC分别为0.928（95%CI：0.858 ～ 0.998）和0.926（95%CI：0.854 ～ 0.997），模型的区分度较好，校准曲线平均绝对误差均为0.012，准确度较高，见图3。

图3 预测CHB患者OVCFs列线图的模型验证Fig.3 Model validation for predicting column line graphs of OVCFs in CHB patients

2.5 基于MRI测量CHB患者腰椎椎旁肌肉与OVCFs风险的关联性依据列线图，将CHB患者划分为极低风险组（模型 ＜ 105分，n= 50）、低风险组（105分 ≤ 模型 ＜ 204分，n= 52）、中风险组（204分 ≤ 模型 ＜ 341分，n= 26）与高风险组（模型≥ 341分，n= 18）。CHB患者L3/4和L4/5水平竖脊肌、多裂肌与OVCFs存在显著关联性（P趋势＜ 0.05），各亚组间不具有交互性（P交互＞ 0.05），见表3。

表3 CHB患者腰椎椎旁肌与OVCFs风险分组的关联性分析Tab.3 Association analysis between lumbar paravertebral muscles and risk grouping of OVCFs in patients with CHB HR（95%CI）

3 讨论

3.1 CHB与骨质疏松症的研究意义骨质疏松症具有骨骼脆性和骨折易感性的特点［10-11］。慢性肝炎患者由于营养和生物合成过程受损，更加重了骨质疏松性骨折的风险［12］。ZHANG等［13］研究发现，CHB患者骨质疏松症的发病率随着年龄而变化，其中65岁以上女性风险最高。然而，鲜有总结OVCFs风险的可视化工具，难以支持个性化防治和临床决策。

3.2 骨量对CHB患者OVCFs的影响本研究发现，服用维生素或钙补剂有助于降低OVCFs风险。究其原因，CHB患者极有可能受到代谢紊乱等影响，使活性胆钙化醇水平显著降低［14］。活性胆钙化醇有助于胃肠道对钙的吸收，而CHB患者往往伴随钙磷代谢紊乱，进一步加重骨量的病理性改变［15-18］。同时，OVCFs风险与骨形成减少和较高的骨吸收量息息相关，OST、β-CTX、P1NP升高极可能伴随着CHB病程进展而加重［19-20］。HBV感染使患者炎症因子升高，促进破骨细胞在骨髓中形成并加速其分化和活动［21-22］。当骨密度值下降时，不足以提供有效的强度、弹性，轻微外力即可导致骨断裂，增加OVCFs风险［23］。

3.3 脊柱生物力学对CHB患者OVCFs的影响脊柱是人体的重要力学支撑与运动结构，而椎骨是脊柱的基本构成单位，腰椎骨折的发生同椎体受力的大小、方向密切相关［24］。本研究中，CHB患者在矢状位Cobb角≥ 55°、后凸畸形影响下，椎骨有轻微旋转，导致髋部或肩部出现不平衡，椎体稳定性下降，OVCFs风险升高。脊柱屈曲时，体质量载荷更多作用于椎体，而后伸时则对后部椎弓产生更大的压力。LEBOFF等［25］研究显示，基于重量的阻力训练在降低了腰椎疼痛感的同时加强了脊柱稳定，减少椎间盘的退行性变化。而本研究中，运动锻炼正是降低CHB患者OVCFs风险的保护因素。

3.4 列线图评估OVCFs的风险分级本研究构建预测CHB患者OVCFs风险的列线图模型，将每一个预测变量以评分进行了可视化展现，再将总得分投影到概率尺上。经验证，其区分度较好且准确性较高，可由临床医生作为工具使用。据此，即可把患者椎体的骨形和骨量指标等代入列线图中，划分出该患者的OVCFs风险级。

3.5 各级OVCFs风险下椎旁肌群的净含量和脂肪浸润程度由于L3横突特殊的解剖结构，L3/4和L4/5水平椎旁肌群对脊柱的整体质量和椎体稳定性尤为重要［26］。本研究显示，随着CHB患者L3/4和L4/5水平竖脊肌、多裂肌的肌肉净含量增加，OVCFs风险下降。多裂肌斜行的肌纤维保证了体上部的旋转，其肌肉净含量减少阻碍腰椎前凸的“弓弦”作用，进一步增加后凸畸形，增高OVCFs风险［27］。研究［28］表明，椎间盘附近或同侧节段出现损伤后，多裂肌迅速萎缩。肌肉萎缩使腰椎稳定性下降，甚至竖脊肌长期处于高张力牵伸状态时会出现局部炎症反应，加重损伤［29-30］。与此同时，随着OVCFs风险升高，脂肪浸润程度增加。AIVAZOGLOU等［31］研究发现，腰椎两旁极易出现脂肪浸润，脂肪占比显著影响骨骼肌的功能。笔者认为，肌肉中脂质积累会降低胰岛素敏感性，而胰岛素是骨骼肌的合成代谢因子，骨骼肌中的正常蛋白质合成受损会直接影响肌肉量，生物力学强度减弱［32］。MIURA等［33］也印证了本结论，肌肉脂肪浸润是MRI中腰椎退行性特征。由此可见，强力的竖脊肌和多裂肌是预防脊柱退变的重要因素。

3.6 研究局限性与展望首先，本研究纳入的样本数据来自单一中心，增加了选择偏倚的风险。其次，本研究缺少针对OVCFs患者的预后分析，若将此作为研究变量纳入，分析结果的深度和广度将进一步提升，可在后续研究中不断改进。综上所述，应基于列线图对OST、β-CTX、P1NP、矢状位Cobb角升高，骨密度值＜ -3.0、脊柱后凸畸形、未服用维生素/钙补剂、缺乏运动锻炼CHB患者的OVCFs风险等级及时预警，在合适时机采取有效的手段干预，避免进一步加重患者L3/4、L4/5水平竖脊肌和多裂肌的退行性改变。