基于脊柱-骨盆参数的列线图模型预测经皮内镜腰椎间盘切除术后复发的开发与验证

《World Neurosurgery: X》：Development and Validation of a Nomogram Model Based on Spinopelvic Parameters for Predicting Recurrent Lumbar Disc Herniation

本研究针对经皮内镜腰椎间盘切除术（PELD）后腰椎间盘突出复发（rLDH）的预测难题，创新性地整合脊柱-骨盆矢状位参数与临床变量，开发并验证了一个列线图预测模型。研究发现BMI≥25 kg/m2、高强度劳动、骨盆入射角（PI）<45°或>60°、骶骨倾斜角（SS）<35°、Pfirrmann III级以及Modic II型和III型改变是rLDH的独立预测因子。模型在训练集和验证集中的曲线下面积（AUC）分别达到0.836和0.812，显示出优异的预测性能。该模型为rLDH的个体化风险评估提供了有效的量化工具，对临床决策具有重要指导意义。

　　

腰椎间盘突出症（LDH）是临床实践中最常见的脊柱退行性疾病之一，常表现为腰痛、腿痛和坐骨神经痛，严重影响患者生活质量。随着微创脊柱外科技术的发展，经皮内镜腰椎间盘切除术（PELD）因其创伤小、恢复快、住院时间短等优点，已成为治疗LDH的重要手术方式。然而，部分患者仍面临术后复发的风险，复发率可达5%-15%。复发性腰椎间盘突出症（rLDH）的发生可能与多种因素有关，包括髓核残留、终板损伤、椎间隙高度丢失、术后活动负荷以及生物力学不稳定等。尽管已有研究探讨了部分临床因素与rLDH的关系，但多数研究未能系统整合脊柱-骨盆参数这一反映脊柱生物力学环境的重要指标。

目前缺乏综合脊柱-骨盆参数与传统临床因素的全面预测模型。现有研究存在以下局限：多数研究分别分析临床因素或影像学参数，缺乏多维度整合；缺乏基于生物力学理论的参数分类标准；样本量相对较小，验证不足。因此，结合广泛认可的rLDH影响因素，研究人员创新性地开发了一个基于脊柱-骨盆参数的列线图模型，旨在预测rLDH发生风险，为患者提供更好的术前指导。

本研究由陆军军医大学大坪医院脊柱外科的王腾宇、廖从刚、金宇飞、罗珂雨、尹翔团队完成，论文发表在《World Neurosurgery: X》期刊上。研究人员开展了一项回顾性队列研究，纳入了2017年1月至2023年1月期间在该机构接受单节段PELD手术的1,219例有症状的LDH患者。

研究的关键技术方法包括：利用医院电子病历系统收集患者人口统计学和临床特征；通过站立位侧位X线片和MRI研究进行影像学测量，评估脊柱-骨盆参数（PI、SS、LL）、Pfirrmann分级、Modic改变等指标；使用R统计软件（4.2.2版）进行单因素和多因素logistic回归分析以确定独立危险因素并构建列线图模型；通过受试者工作特征曲线下面积（AUC）评估模型准确性，采用校准曲线和拟合优度检验评估校准效果，并进行决策曲线分析（DCA）评估净临床效益。

1. 患者人口统计学和基线特征

研究共纳入1,219例PELD患者，包括704例男性和515例女性。随访期间，140例患者（11.5%）发生rLDH。基线特征比较显示，rLDH组与非rLDH组在年龄、性别、吸烟、高血压和糖尿病方面无显著差异，但在BMI、高强度劳动、PI、SS、Pfirrmann分级和Modic改变方面存在显著差异。使用R的caret包中的createDataPartition函数，将患者按7:3比例分为训练组（n=853）和验证组（n=366），两组间的临床和影像学变量分布均衡。

2. 模型开发

单因素logistic回归分析确定以下变量与rLDH显著相关：BMI≥25 kg/m²、高强度劳动、PI<45°、PI>60°、SS<35°、Pfirrmann III级以及Modic II型和III型改变。多因素logistic回归进一步证实这些变量为独立预测因子。基于这些独立预测因子，构建了包含8个风险因素的列线图用于评估rLDH风险。

3. 模型验证与评价

模型表现出优异的预测性能，训练集AUC为0.836（95%CI：0.801-0.872），验证集AUC为0.812（95%CI：0.735-0.888）。两组的校准曲线显示预测概率与实际概率高度一致，校准线与理想对角线紧密匹配，表明预测准确，概率一致，无明显过拟合。训练集和验证集的决策曲线分析显示，当干预阈值概率分别设定为2%-59%和2%-45%时，列线图为rLDH临床决策提供了显著的净临床效益。

4. 预后模型的临床应用价值

决策曲线分析证实了该列线图模型在临床实践中的应用价值，为医生提供了基于证据的决策工具，有助于实现个体化治疗。

研究证实了PI与rLDH风险之间存在"U形风险关系"，PI<45°和PI>60°均显著增加rLDH风险。这种非线性关联与脊柱生物力学平衡理论一致：PI极值会破坏正常的脊柱生物力学平衡，低PI反映直立骨盆狭窄，代偿能力受损，导致脊柱前移和椎间盘前部剪切应力增加；高PI虽伴有较大的腰椎前凸，但表现出明显的骶骨前倾，后柱结构长期处于高张力状态，使得未愈合的纤维环容易再次突出。

同样，SS<35°表示骨盆后倾，相应的腰椎前凸减小。当脊柱整体前倾时，身体重心前移，导致椎间盘前柱承受过度的剪切力。在没有融合支撑结构的情况下，术后易发生功能不稳定，诱发椎间盘再突出。

影像学退变指标方面，Pfirrmann III级代表椎间盘退变的关键转折点，髓核失去正常凝胶样特性，纤维环层间结合强度减弱。生物力学实验证实，退变椎间盘在轴向压缩载荷下，纤维环后外侧（PELD手术入路区域）会出现应力集中，使得手术创建的纤维环缺损区无法承受正常生理负荷。Modic改变反映了椎体终板和骨髓的信号异常，表明骨-盘界面微环境破坏和营养供应紊乱，加速了术后恢复过程中的退变过程。

负荷相关风险因素中，高强度劳动通过屈曲+轴向压缩+扭转应力的组合显著增加纤维环后外侧应力。术后恢复期过早负重，容易导致未愈合纤维环再破裂。BMI升高则通过增加轴向负荷导致核内压力升高、减弱椎旁肌支撑能力等多种机制增加复发风险。

与既往预测模型相比，本研究模型具有重要优势：预测准确性显著提高，通过系统纳入脊柱-骨盆矢状位参数，揭示了PI和SS的非线性阈值关系；基于Roussouly分类理论的有序分类处理，增强了模型的生物学合理性；实现了定量风险评估的临床转化，将复发风险从定性描述转变为具体概率，对患者咨询和知情同意具有重要价值。

基于模型验证和决策曲线分析，研究人员推荐采用差异化的风险分层管理策略。对于复发概率<15%的低风险患者，可采用标准PELD手术和常规术后管理。复发概率为15%-30%的中风险患者需要加强手术技巧，确保彻底清除椎间盘碎片并检查纤维环缺损，术后延长活动限制至4-6周，并实施核心肌群强化训练。复发概率>30%的高风险患者需要全面调整治疗策略，包括彻底的术前风险告知、考虑替代手术方式、术后延长活动限制至6-8周，并建立强化随访监测计划。

该研究也存在一些局限性。单中心回顾性设计可能涉及选择偏倚，限制结果的外部普适性。重要的潜在混杂因素如小关节退变严重程度、椎旁肌萎缩的定量评估、详细职业暴露特征和术后康复依从性未系统纳入分析，可能限制模型在复杂异质人群中的预测准确性。尽管PI和SS参数测量已标准化，但仍存在观察者间变异。随访时间相对有限，可能低估长期复发事件。

该研究开发的包含脊柱-骨盆矢状位参数和临床因素的列线图对PELD术后rLDH表现出优异的预测性能。这一经过验证的工具实现了定量风险评估，支持微创脊柱手术中的循证临床决策。未来研究将侧重于多中心外部验证和前瞻性临床试验，以进一步验证该模型在实际临床决策中的价值，并进行临床实施效果和成本效益分析。