楊戈瑤 陳益丹 陳瑞香 滕詩田 金肖青

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）是一種以骨量低，骨組織微結(jié)構(gòu)損壞，導(dǎo)致骨脆性增加，易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病[1]。骨質(zhì)疏松癥最大的危害是容易引起骨折。骨質(zhì)疏松導(dǎo)致骨折的發(fā)生率為7.31%～12.2%，而將近一半的脆性骨折發(fā)生在骨量減少者中[2]。由于骨量丟失通常在無癥狀的情況下發(fā)生[3]，常常被患者及臨床醫(yī)生忽視，沒有及時(shí)進(jìn)行有效干預(yù)，直到引起骨折，或進(jìn)一步發(fā)展成骨質(zhì)疏松狀態(tài)，不僅嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，增加死亡風(fēng)險(xiǎn)，還給家庭帶來高額的醫(yī)療支出。因此早期診斷并預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)、采取規(guī)范的防治措施顯得尤為重要。目前臨床上使用最廣泛的骨折風(fēng)險(xiǎn)評估工具是世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦的骨折風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測工具（FRAX）[1]。FRAX根據(jù)患者的臨床危險(xiǎn)因素和股骨頸骨密度建立模型，用于評估患者未來10年髖部骨折及主要骨質(zhì)疏松性骨折的概率[3]，但是具有一定局限性。初步研究提示，目前FRAX預(yù)測結(jié)果可能低估了中國人群的骨折風(fēng)險(xiǎn)，并且它不適用于已接受有效抗骨質(zhì)疏松治療的人群[1]，可見其無法對骨質(zhì)疏松治療的干預(yù)手段進(jìn)行臨床療效評估和治療指導(dǎo)。本研究基于骨質(zhì)疏松、骨量減少和健康人群的全臨床參數(shù)建立新型骨折風(fēng)險(xiǎn)評估模型，以期能客觀、全面地進(jìn)行骨折風(fēng)險(xiǎn)評估與干預(yù)評價(jià)，并通過針灸干預(yù)骨量減少的臨床應(yīng)用，為骨折臨床預(yù)警及個(gè)體化治療提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 模型選擇 隨著醫(yī)學(xué)信息的日益豐富，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)逐漸暴露出其精度低、速度慢等局限性，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療診斷等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其中隨機(jī)森林算法具有精度高、不易過擬合、可處理維度很高的數(shù)據(jù)集等優(yōu)勢[4]，使用它建立的模型具有優(yōu)秀的預(yù)測性能和泛化性。因此，針對骨質(zhì)疏松性骨折的預(yù)防和干預(yù)，本研究采用隨機(jī)森林算法，建立新型骨折風(fēng)險(xiǎn)評估模型。

1.2 診斷學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 參照WHO推薦的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，依據(jù)雙能X線吸收法（DXA）測定的骨密度結(jié)果診斷。骨密度T值=（測定值-骨峰值）/正常成人骨密度值標(biāo)準(zhǔn)差。正常：骨密度值低于同性別、同種族正常成人的骨峰值不足1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差；骨量減少：降低1～2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差；骨質(zhì)疏松癥：降低程度等于和大于2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 采集資料 采集臨床數(shù)據(jù)包括健康對照組45例，骨質(zhì)疏松組12例，骨量減少組228例，共285例。一般資料包括性別、年齡、身高、體重、民族、職業(yè)、病史、治療史、骨折史、體格檢查、合并疾病及用藥等。臨床指標(biāo)包括Berg平衡量表、下肢肌力及平衡測試（5次坐立試驗(yàn)FTSST、3.0米計(jì)時(shí)器里行走試驗(yàn)TUGT，直線行走測試TGT）、運(yùn)動機(jī)能測試、SF-36量表、中醫(yī)癥狀及體征評分表。安全性指標(biāo)包括血尿常規(guī)及肝腎功能。骨指標(biāo)包括骨密度及骨代謝相關(guān)指標(biāo)，如N端骨鈣素、血清I型原膠原N-端前肽、I型膠原交聯(lián)C端肽、25羥基維生素D、甲狀旁腺激素等。

1.4 數(shù)據(jù)分析 評分評價(jià)：采用隨機(jī)森林算法，根據(jù)決策樹的投票結(jié)果，對骨折風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評分。分級評價(jià)：根據(jù)綜合評分結(jié)果，按0～30分為高風(fēng)險(xiǎn)，30～60分為中風(fēng)險(xiǎn)，60～100分為低風(fēng)險(xiǎn)的轉(zhuǎn)換方式，輸出該病例的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間。臨床醫(yī)學(xué)參數(shù)分析：將采集的臨床參數(shù)分為表1所示6類進(jìn)行建模，每類參數(shù)模型分別得出一個(gè)分值，結(jié)果以蛛網(wǎng)圖的形式輸出。

1.5 流程圖（見圖1）：

1.6 臨床應(yīng)用 在知情同意原則下納入94例骨量減少患者給予針灸治療，采取穴位埋線的針灸方法。取穴：腎俞（雙）、脾俞（雙）、大杼（雙）、足三里（雙）、中脘、下脘、氣海、關(guān)元、肓俞（雙）。穴位定位參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（《腧穴名稱與定位》）。療程：穴位埋線1周治療1次，6次為1個(gè)療程，療程間隔兩周，連續(xù)治療6個(gè)月。

表1 建模采用臨床醫(yī)學(xué)參數(shù)

表2 臨床數(shù)據(jù)分級列表

圖1 評估模型臨床應(yīng)用流程圖

2 結(jié)果

2.1 骨折風(fēng)險(xiǎn)分級 健康對照組45例，骨質(zhì)疏松組12例，骨量減少組228例，共285例。“○”代表健康對照組，“X”代表骨質(zhì)疏松組，“△”：代表骨量減少組。結(jié)果顯示，健康對照組100%處于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間；骨量減少組34%處于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間，54%處于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間，12%處于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間；骨質(zhì)疏松組92%處于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間，8%處于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間。見表2、圖2（插頁）。

2.2 骨折風(fēng)險(xiǎn)分級有效性評價(jià) 本研究將模型輸出與FRAX量表結(jié)果進(jìn)行對比，以驗(yàn)證模型的有效性。提示模型的分級與FRAX量表的變化趨勢一致（見表3）。

表3 模型輸出風(fēng)險(xiǎn)分級組與FRAX均值對比

2.3 臨床應(yīng)用結(jié)果 將納入研究的94例骨量減少患者治療前與治療6個(gè)月后的一般資料、臨床指標(biāo)、安全性指標(biāo)、骨密度與骨代謝相關(guān)指標(biāo)等相關(guān)資料輸入該模型，結(jié)果顯示：（1）24例骨折高風(fēng)險(xiǎn)患者在治療后，有5例還停留在同一級別區(qū)間，有19例獲得不同程度改善，改善比例為79%；（2）中風(fēng)險(xiǎn)患者59例，在治療后，有37例還停留在同一級別區(qū)間，有21例獲得不同程度改善，改善比例為36%。（3）治療前低風(fēng)險(xiǎn)患者，治療后還停留在低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間，病情未加重（見表 4、表 5）。

表4 針灸治療前后臨床數(shù)據(jù)分級列表

表5 針灸治療后患者骨折風(fēng)險(xiǎn)分級的改善情況

2.4 案例分析 將其中一名患者治療前（訪視1）與治療6個(gè)月后（訪視3）采集的臨床參數(shù)輸入該模型，輸出結(jié)果見表6、圖3（插頁）。

表6 針灸治療前后患者骨折風(fēng)險(xiǎn)評分及區(qū)間變化

第1類（鈣磷、骨代謝）指標(biāo)降低了37分；第3類（SF，中醫(yī)量表）、第 4類（BBS、實(shí)驗(yàn)相關(guān)量表）、第5類（骨密度）參數(shù)評分均有不同程度的提升，分別為：93分，45分，15分。結(jié)論：運(yùn)用新型骨折風(fēng)險(xiǎn)評估模型對該骨量減少患者針灸治療前后進(jìn)行評估，可見其骨折風(fēng)險(xiǎn)綜合評分由26.6分升至80分，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間由高風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)，其中鈣磷、骨代謝指標(biāo)，生活質(zhì)量、中醫(yī)癥狀評分，Berg平衡量表、下肢肌力及平衡測試評分，骨密度這四個(gè)方面的參數(shù)均得到改善。

3 討論

骨質(zhì)疏松癥是一種需要終生性、復(fù)雜的、昂貴的治療方式的流行病，一旦合并骨折就較難用藥物使骨量迅速恢復(fù)，但骨質(zhì)疏松癥是可以預(yù)防的[1]。對骨量減少人群進(jìn)行早期干預(yù)，可以延緩骨質(zhì)疏松進(jìn)程，減少未來發(fā)病率、致殘率及醫(yī)藥費(fèi)用。然而目前臨床上尚缺乏一種較有效的模型對骨量減少人群骨折風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防及干預(yù)評價(jià)。因此，本研究采用隨機(jī)森林算法，綜合考慮骨質(zhì)疏松性骨折的眾多風(fēng)險(xiǎn)因素，建立新型骨折風(fēng)險(xiǎn)綜合評估模型，對骨折風(fēng)險(xiǎn)做出綜合判斷，幫助識別骨質(zhì)疏松性骨折高風(fēng)險(xiǎn)可疑患者，爭取在其骨質(zhì)疏松癥還未確切形成之前，積極干預(yù)，將“關(guān)口前移”，有效防止骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生。

臨床上大量骨量減少的患者，未達(dá)到使用抗骨質(zhì)疏松藥物的指征，此時(shí)針灸治療是個(gè)很好的選擇[6-8]。不僅可以有效緩解患者腰背酸痛等臨床癥狀，同時(shí)可以補(bǔ)腎健脾，強(qiáng)筋健骨，以達(dá)到治病求本的目的。在患者首次就診時(shí)，針灸醫(yī)生采集相關(guān)臨床參數(shù)輸入該模型，從而了解該患者的整體情況，對中、高風(fēng)險(xiǎn)患者尤其要引起重視。同時(shí)，該模型將臨床參數(shù)分為六個(gè)維度分別評分，結(jié)果以蛛網(wǎng)圖的形式輸出，指導(dǎo)臨床治療。例如第一類參數(shù)為鈣磷、骨代謝，反應(yīng)了骨細(xì)胞活動、骨形成和骨吸收狀態(tài)。若評分偏低，臨床可選擇足三里、脾俞、腎俞、中脘、下脘、氣海、關(guān)元、肓俞等穴位，健脾補(bǔ)腎，提高患者對鈣磷、維生素D等物質(zhì)的吸收利用，降低骨轉(zhuǎn)換率，防治骨量的進(jìn)一步丟失。第二類為電子步道系統(tǒng)評分。該系統(tǒng)由本項(xiàng)目組與課題參與方浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)[9]，評估患者的動態(tài)平衡、反應(yīng)性平衡能力。結(jié)合第四類臨床上具有較高信度和效度的實(shí)驗(yàn)相關(guān)量表，綜合評估患者的下肢肌力和平衡能力，從而預(yù)測患者的跌倒風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，跌倒是骨質(zhì)疏松性骨折的最強(qiáng)危險(xiǎn)因素，是獨(dú)立于骨質(zhì)疏松以外導(dǎo)致骨折的重要原因[1]。對于此類評分較低的患者，存在較大的跌倒風(fēng)險(xiǎn)，一方面在治療中醫(yī)生可靈活取穴，側(cè)重提高患者的下肢肌力，增加肌肉對骨骼的支撐作用，從而改善平衡能力和機(jī)體協(xié)調(diào)性，避免骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生。另一方面，可以給家屬及護(hù)理人員加強(qiáng)看護(hù)提供警示。第三類為SF-36及中醫(yī)癥狀體征評分量表評分，反映患者的生活質(zhì)量。醫(yī)生可根據(jù)患者癥狀評分，辨證論治，例如肝腎虧虛者選取肝經(jīng)、腎經(jīng)等穴位調(diào)補(bǔ)肝腎，脾腎兩虛者選取脾經(jīng)、腎經(jīng)、督脈等穴位補(bǔ)脾益腎，兼有血瘀者則可加血海、膈俞等活血化瘀，通絡(luò)止痛，從而更好地改善患者生活質(zhì)量。在患者復(fù)診時(shí)，不僅可以通過綜合評分及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間的變化來評估患者療效，還可在蛛網(wǎng)圖上直觀地看到各類評分的變動情形及其好壞趨向，及早發(fā)現(xiàn)問題，指導(dǎo)醫(yī)生及時(shí)調(diào)整并優(yōu)化治療方案，實(shí)現(xiàn)對骨量減少人群個(gè)體化治療。另外，在接受針灸治療期間利用該模型定期對患者進(jìn)行骨折風(fēng)險(xiǎn)的全面評估，可讓患者全面、直觀地了解自身病程的進(jìn)展，從而樹立有效治療可降低骨折風(fēng)險(xiǎn)的信念，提高患者堅(jiān)持治療的積極性。

綜上所述，本研究建立的新型骨折風(fēng)險(xiǎn)綜合評估模型，是一個(gè)篩選病人進(jìn)行適宜治療、非常實(shí)用的臨床工具。在針灸治療骨量減少患者時(shí)，利用該模型，能為針灸醫(yī)生給患者制定早期、適量的個(gè)體化治療方案提供客觀參考依據(jù)及合理建議，還可幫助針灸醫(yī)生對治療效果及患者預(yù)后情況進(jìn)行評價(jià)，對減少骨質(zhì)疏松癥的形成和骨折的發(fā)生、提高老年人群生活質(zhì)量、降低醫(yī)療成本、節(jié)約衛(wèi)生資源具有重要的意義，值得臨床推廣應(yīng)用。（本文受金肖青名老中醫(yī)專家傳承基金資助No.G2S2017011）

圖2 臨床數(shù)據(jù)分級整體結(jié)果

圖3 針灸治療前后評估模型各類參數(shù)分?jǐn)?shù)對比蛛網(wǎng)圖