钽棒置入治疗股骨头坏死的疗效及预后模型建立

1、www.CRTER.org毛子木，等. 钽棒置入治疗股骨头坏死的疗效分析及预后模型建立钽棒置入治疗股骨头坏死的疗效分析及预后模型建立毛子木，尹 崑，王宇泽，李鹏翠，郭 丽，卫小春(山西医科大学第二医院骨科，山西省太原市 030001)引用本文：毛子木，尹崑，王宇泽，李鹏翠，郭丽，卫小春. 钽棒置入治疗股骨头坏死的疗效分析及预后模型建立J.中国组织工程研究，2016，20(47):7043-7050.DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.47.007 ORCID: 0000-0002-9315-0053(毛子木)文章快速阅读：钽棒置入治疗股骨头坏死的疗效分析毛子木

2、，男，1987年生，山西省太原市人，汉族，山西医科大学第二医院在读硕士，主要从事骨与软组织损伤与修复研究。 通讯作者：卫小春，教授，主任医师，博士生导师，山西医科大学第二医院骨科，山西省太原市030001中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)47-07043-08稿件接受：2016-10-06对象：纳入34例ARCO-期股骨头坏死患者。结果表明：单纯多孔钽棒置入是ARCO、期股骨头坏死的有效治疗手段，可改善髋关节功能、延长患者生存期。治疗后随访观察：Harris评分与累计生存率；采用Cox多因素回归分析出现终点事件的预后因素。分组：25例31髋进行髓芯减压钽

3、棒置入治疗(单纯钽棒组)；9例10髋进行髓芯减压钽棒置入联合同种异体骨植骨治疗(联合组)。文题释义：多孔钽金属植入物：孔隙率可高达98%，明显高于其他生物固定材料如钴、铬、钛等30%-50%的孔隙率，虽然碳支架构成了多孔钽金属的主体结构，但其质量仅占1%左右。孔隙率为80%的多孔钽，其弹性模量仅为3 GPa，界于皮质骨(12-18 GPa)和松质骨(0.1-0.5 GPa)之间，适宜的弹性模量使其在置入后更加有利于骨质的重塑。randomForest模型：randomForest是一个包含多个决策树的分类器，其分类结果精确，其优势在于其可以处理大量的输入变量，在预测变量远大于观察记录时也不会出

4、现过度拟合的问题，同时，randomForest可在决定类别时评估变量的重要性。摘要背景：多孔钽棒置入作为一种较新的保髋治疗方式，其临床疗效报道褒贬不一。目的：分析2种多孔钽棒置入治疗早中期股骨头坏死的生存数据，确定影响手术成败的独立预后因素。方法：纳入34例ARCO至期股骨头坏死患者，其中25例31髋进行髓芯减压钽棒置入治疗(单纯钽棒组)，9例10髋进行髓芯减压钽棒置入联合同种异体骨植骨治疗(联合组)，治疗后随访观察Harris评分与髋累计生存率；采用Cox多因素回归分析出现终点事件的预后因素。结果与结论：单纯钽棒组随访(32.916.8)个月，联合组随访(25.312.4)个月；末次随访时

5、，两组Harris评分均高于治疗前单纯钽棒组：(78.5218.37)，(56.9713.04)分；联合组：(63.3017.42)，(47.904.75)，P 0.05，单纯钽棒组Harris评分高于联合组(P 0.05)；单纯钽棒组髋累计生存率为(50.415.8)%，联合组髋累计生存率为(24.018.8)%，两组间累计生存率比较差异有显著性意义(P=0.014)；Cox多因素回归分析显示，激素使用史、合并其他慢性系统性疾病、是否出现不良反应为转归至出现终点事件的独立预后因素；结果表明，单纯多孔钽棒置入是ARCO、期股骨头坏死的有效治疗手段，可改善髋关节功能、延长髋生存期。关键词：生物材

6、料；骨生物材料；钽棒；股骨头坏死；因素分析；随机森林；累计生存率主题词：钽；股骨头坏死；组织工程3 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 kf23385083Therapeutic effect of porous tantalum implantation for osteonecrosis of the femoral head and construction of a prognostic modelMao Zi-mu, Yin Kun, Wang Yu-ze, Li Peng-cui, Guo Li, Wei Xiao-chun (Department of Or

7、thopaedics, the Second Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi Province, China)AbstractBACKGROUND: Porous tantalum implantation is a novel treatment method for osteonecrosis of the femoral head (ONFH), but its therapeutic effect is under discussion.OBJECTIVE: To analyze the sur

8、vival data of two kinds of porous tantalum implants for early- and mid-stage ONFH, and to determine the independent prognostic factors.METHODS: Thirty-four cases of ARCO stages I-III ONFH were enrolled, and 25 patients (31 hips) were treated with porous tantalum implantation (simple group), and the

9、other 9 patients (10 hips) treated with porous tantalum implantation combined with bone allograft (combination group). Afterwards, the Harris scores and total survival rate of hips were recorded; the prognostic factors were analyzed by Cox regression.RESULTS AND CONCLUSION: The mean follow-up time i

10、n the simple and combination groups was (32.9 16.8) and (25.312.4) months respectively. The Harris scores at the last follow-up in the two groups were both higher than those before surgery, and moreover, the scores were higher in the simple group than the combination group (P 0.05). The total surviv

11、al rate of hips significantly differed between groups (P=0.014). Cox regression showed that the history of hormone, accompanied with other chronic diseases, and adverse reactions made effects on the prognosis. These results suggest that porous tantalum implantation is an effective treatment method f

12、or ARCO stages I-III ONFH, and it can improve the functional recovery and survival rate of the hips.Subject headings: Tantalum; Femur Head Necrosis; Tissue EngineeringCite this article: Mao ZM, Yin K, Wang YZ, Li PC, Guo L, Wei XC. Therapeutic effect of porous tantalum implantation for osteonecrosis

13、 of the femoral head and construction of a prognostic model. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(47):7043-7050.Mao Zi-mu, Studying for masters degree, Department of Orthopaedics, the Second Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi Province, ChinaCorresponding author: Wei Xi

14、ao-chun, Professor, Chief physician, Doctoral supervisor, Department of Orthopaedics, the Second Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi Province, China7045ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH0 引言 Introduction股骨头坏死，即股骨头缺血坏死或股骨头无菌性坏死，是一种好发于中青年的高致残性慢性进展性疾病，其病因较多1-3，其病理机制是由多种

15、原因导致股骨头局部血供不足，引起骨细胞缺血坏死、骨小梁断裂、股骨头塌陷等一系列病理变化4-6早期股骨头坏死一经诊断，保留自身股骨头是理想目标，多孔钽棒置入是一种具有广阔应用潜力的医疗植入物材料，由于其具有良好的化学稳定性、生物相容性和和骨整合能力，被认为是一种有效治疗早期股骨头坏死的手段4，7多孔钽棒置入作为一种较新的保髋术式，已被应用于临床，但其最佳术式及适应证仍有待进一步研究。在前人研究基础上，研究对接受钽棒置入治疗的股骨头坏死患者进行随访观察，旨在分析术后疗效，分析影响预后的独立因素及对建立科学的钽棒置入预后评估体系进行探索。1 对象和方法 Subjects and methods 1.

16、1 设计 回顾性病例分析。1.2 时间及地点 试验于2010年2月至2015年5月在山西医科大学第二医院骨科及手术室完成。1.3 对象 纳入34例41髋-期股骨头坏死患者，其中25例31髋进行髓芯减压钽棒置入治疗(单纯钽棒组)，9例10髋进行髓芯减压钽棒置入联合同种异体骨植骨治疗(联合组)。诊断标准：ARCO分期：0期，除活检证明有骨坏死外，所有临床检查阴性，故现临床无0期；期，仅在MRI阳性，X射线、CT阴性；期，X射线片上无新月征，但可密度不正常，有樱花或稀疏，CT及MRI阳性；期，X射线片上有新月征，尚无塌陷，MRI、CT阳性；期，X射线片头塌陷变扁；期，期+骨关节炎表现。在-期中，再分

17、坏死区定位与定量，定位以X射线片髋臼对股骨头卵圆窝外缘处(站立正位片)为标志，由此向外至臼外缘分为3等份，头坏死部位限于内1/3为A，坏死区达中1/3为B，达外1/3为C；定量在期为头坏死区的大小，A30%，在、期为新月征长度或塌陷区长度，同上分A、B、C，ARCO期关节面和头顶区塌陷按百分比计算8。纳入标准：2010年2月至2015年5月在山西医科大学第二医院接受股骨头坏死钽棒置入的股骨头坏死患者；患者影像学资料显示其股骨头坏死处于ARCO-期；患者术后获得完整随访资料。排除标准：ARCO 期股骨头坏死患者；行钽棒置入前在山西医科大学第二医院接受过其他保头治疗的患者；在山西医科大学第二医院行

18、钽棒置入前在其他医院接受过保头治疗患者；术后失访或由于其他不可逆因素致随访资料不全者。1.4 材料 多孔钽棒(Zimmer Trabecular Metal Technology, Inc. USA)；可诱导冻干表面脱钙骨颗粒SDBM同种异体骨(湖北联结生物材料有限公司提供)。1.5 方法治疗方法：患者麻醉成功后取平仰卧位于牵引床，常规消毒铺巾，C臂机引导下，于患髋股骨大转子下3.0 cm处自外下斜股骨头方向，经皮闭合打入1枚2.0 mm直径克氏针至股骨头坏死区作为导针，克氏针尖端距股骨头软骨下骨约5.0 mm，C臂机正侧位透视调整满意后，纵行切开皮肤、皮下筋膜2.0-3.0 cm，以皮质骨钻

19、开孔，8.0- 10.0 mm松质骨空心钻扩髓充分减压，沿导针引导直至软骨下骨5.0 mm，依次拔出空心钻和导针，用刮匙刮除股骨头坏死区死骨或脂髓，单纯钽棒组测深后将适宜规格的多孔钽棒置入，C臂机透视下见钽棒远端位于距软骨下骨约5.0 mm处；联合组先经减压隧道由深至浅在髓腔打压植入可诱导冻干表面脱钙骨颗粒SDBM同种异体骨并压实，再置入相应型号钽棒。C臂机再次检查位置后，冲洗手术切口，留置负压引流管并逐层缝合切口。术前、术中、术后管理及康复标准：所有患者术中均未输血，术中记录失血量，记录患者住院时间，所有患者术前30 min、术后1 d、术后2 d均静脉给予抗生素预防感染，视引流量于术后一两

20、天拔除引流管，术后 14 d拆线。所有患者均被要求术后3个月内患侧严格限制负重，3个月后可柱双拐部分负重，6个月后可弃拐行走复健，不建议患者进行重体力劳动及长距离体育活动。1.6 主要观察指标 随访频率为术后1年内每3个月随访1次，术后1年后每6个月随访1次，术后5年以上每1年随访1次。随访项目为：每次随访均进行Harris髋关节功能评分(90分为优，80-89分为良，70-79分为中，70分为差)；双髋关节蛙式前后位、侧位X射线片及患髋关节MRI，评对比术前及术中X射线片，评估内植物位置、内植物周围骨溶解情况、股骨头坏死灶变化、股骨头整体形态、髋关节整体形态变化及有无其他并发症等。根据股骨头

21、坏死的ARCO分期对坏死灶变化进行评级。终点事件为：术后恢复情况差，病情加重，转归至全髋关节置换；术后恢复情况差，虽未转归至全髋关节置换，但患者疼痛逐渐加重至无法忍受，无法独立行走；Harris评分70；随访时，患者自述恢复尚可，但影像学示股骨头坏死已进展至ARCO 期。出现终点事件，随访截尾。1.7 统计学分析 采用SPSS 19.0软件进行病历资料统计分析。计量资料用s表示，计数资料用例数(构成比)表示。对人口统计学及基线特征分析，采用独立两样本t 检验处理计量资料，采用2检验处理计数资料，不满足2检验时采用Fisher精确检验。以前述终点事件作为观察终点，进行Kaplan-Meier生存

22、曲线分析，log-rank检验进行分层分析，单因素指标包括：术式、激素使用史、合并其他慢性系统性疾病、骨坏死区范围、单双侧发病、年龄区间、Harris评分、不良反应、ARCO分期。采用Cox多因素回归分析出现终点事件的预后因素。所有检验均为双侧检验，P 0.05)，两组病因比较差异有显著性意义(P 0.05)，见表2。2.4 两组治疗后Harris评分变化 末次随访时，单纯钽棒组、联合组的Harris评分分别为78.5218.37、63.3017.42，两组Harris评分均高于治疗前(P 0.05)，且单纯钽棒组Harris评分高于联合组(P 0.05)。2.5 出现终点事件的髋生存分析和预

23、后因素评估 末次随访时，单纯钽棒组31髋中，有8髋出现终点事件，其中1髋转归至全髋关节置换；联合组10髋中，有6髋出现终点事件，其中3髋转归至全髋关节置换。对两组进行Kaplan-Meier生存分析，结果示末次随访时，单纯钽棒组髋累计生存率为(50.415.8)%，联合组累计生存率为(24.018.8)%，两组髋累计生存率比较差异有显著性意义(2=6.056，P=0.014)，见表3，图2。根据当前所研究的数据显示，激素使用史 (2=0.591，P=0.441)、是否合并其他慢性系统疾病(2=0.818，P=0.366)、骨坏死区范围30%分界 (2=1.946，P=0.163)、单双侧发病(

24、2=0.568，P=0.451)、ARCO分型(2=2.253，P=0.324)分层研究术后生存曲线差异无统计学意义。Cox多因素分析显示，激素使用史(RR=162.593,图4 Logistic回归模型ROC曲线Figure 4 ROC curve of the logistic regression model图5 randomForest模型ROC曲线Figure 5 ROC curve of the random forest model图3 SVM模型ROC曲线Figure 3 ROC curve of the support vector machine纳入34例ARCO-期股骨头

25、坏死患者联合组(n=9)进行髓芯减压钽棒置入联合同种异体骨植骨治疗单纯钽棒组(n=25)进行髓芯减压钽棒置入治疗9例均进入结果分析25例均进入结果分析图1 分组流程图Figure 1 Flow chart of the patient allocationABDCEF表2 两组手术情况比较 (s) Table 2 Comparison of the operation-related data between groupsHG组别n手术时间(min)术中失血量(mL)住院时间(d)单纯钽棒组2595.9437.6689.6830.1511.264.11联合组9127.0059.9294.004

26、2.7911.403.20P 0.05 0 .05图2 单因素分析患者累计生存率Figure 2 The total survival rate of hips of patients through univariate analysis图注：图中A-H分别为术式、ARCO分期、激素使用史、Harris评分、不良反应、年龄区间、骨坏死区、单双侧发病的累计生存率。P=0.010)、合并其他慢性系统性疾病(RR=0.319，P=0.014)、是否出现不良反应(RR=12.297，P=0.042)为转归至出现终点事件的独立预后因素。术式、年龄、ARCO分期、末次随访Harris评分等因素与出现终点

27、事件无统计学相关性，见表4。2.6 数学建模 为了更好地确定钽棒置入时机和不同术式的疗效差别，作者对所有纳入研究的病例进行了股骨头坏死钽棒置入手术预后预测模型的数学建模9，通过提取手术前后相关数据，构造数据集进行建模及预测。数学模型选取支持向量机(support vector machine，SVM)，随机森林(randomForest)两种数学模型并与Logistic回归分析进行模型对比10，所有建模过程均在R语言下完成。建模选取19个变量，分别为性别、年龄、住院时间、手术持续时间、术中出血量、单双侧发病、7051ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKH

28、AH预测分类真实分类01091143表6 SVM模型在测试集中的预测效果 (髋数) Table 6 The prediction of support vector machine model in testing预测分类真实分类0101301110表5 SVM模型在训练集中的预测效果 (髋数) Table 5 The prediction of support vector machine model in training指标单纯钽棒组联合组P(n=25)(n=9)年龄(s，岁)43.8111.4245.1013.940.769男(n/%)23/746/600.441女(n/%)8/26

29、4/40髋数(n)31100.391双侧发病(n/%)20/747/700.535病因激素使用史12/60 5/42 0.02(n/%)酒精性7/351/8特发性1/5 4/33创伤性02/17年龄50岁9/295/500.26750岁22/825/50合并其他慢性系统性疾病12/394/400.612(n/%)ARCO分期4/1300.067(n/%)A10/321/9B6/19 2/20C7/233/30 A3/101/10 B1/3 0C03/30 术前Harris评分(s)56.9713.0447.904.750.291骨坏死区30%(n/%)15/487/700.292发现症状至手术

30、时间(月)3(2.5-12)7(5-12)0.204表1 两组患者人口统计学及基线特征 Table 1 Demographic and baseline data of patients in the two groups表注：表注：0为不出现终点事件，1为出现终点事件。表注：表注：0为不出现终点事件，1为出现终点事件。预测分类真实分类010101133表10 randomForest模型在测试集中的预测效果 (髋数) Table 10 The prediction of random forest model in testing预测分类真实分类0101401010表9 randomFore

31、st模型在训练集中的预测效果 (髋数) Table 9 The prediction of random forest model in training表注：表注：0为不出现终点事件，1为出现终点事件。表注：表注：0为不出现终点事件，1为出现终点事件。预测分类真实分类01071163表8 Logistic回归模型在测试集中的预测效果 (髋数) Table 8 The prediction of logistic regression model in testing预测分类真实分类0101401010表7 Logistic回归模型在训练集中的预测效果 (髋数) Table 7 The pre

32、diction of logistic regression model in training表注：表注：0为不出现终点事件，1为出现终点事件。表注：表注：0为不出现终点事件，1为出现终点事件。术式、ARCO分型、术前Harris评分、末次随访Harris评分、发病至入院时间、随访时长、致病因素、激素使用史、是否合并其他慢性系统性疾病、实施手术髋数、骨坏死区30%分界、有无不良反应、切口愈合情况，预测变量为结果事件有无。结果显示，SVM模型在训练集中预测准确率为95.8%，在测试集中预测准确率为70.6%；randomForest模型在训练集中预测准确率为100%，在测试集中预测准确率为76

33、.5%；Logistic回归模型在训练集中预测准确率为100%，在测试集中预测准确率为58.8%。randomForest模型预测准确率最高，在小样本条件下已显示出优越的预测性能。因此作者认为randomForest模型可较好地用于预测术后情况，对于患者术后跟进具有实际价值，可作为预测该术式5年生存期的有效方法。2.6.1 SVM模型 SVM模型在训练集中的预测效果，在训练集中预测准确率为95.8%，训练集中真实塌陷率为41.7%，预测塌陷率为45.8%，见表5。 SVM模型在测试集中的预测效果，在测试集中预测准确率为70.6%，训练集中真实塌陷率为23.5%，预测塌陷率为41.2%，见表6。

34、 SVM模型ROC曲线见图3所示，通过ROC曲线可以看出，AUC=0.664，因此可以看出SVM具有一定的准确性。2.6.2 Logistic回归模型 logistic回归模型在训练集中的预测效果，在训练集中预测准确率为100%，训练集中真实塌陷率为41.7%，预测塌陷率为41.7%，见表7。 Logistic回归模型在测试集中的预测效果，在测试集中预测准确率为58.8%，测试集中真实塌陷率为23.5%，预测塌陷率为52.9%，见表8。 表3 单因素分析患者随访不同时间点的髋累计生存率 (s，%) Table 3 The total survival rate of hips of patie

35、nts in the two groups through univariate analysis at different time points after surgery因素24个月 48个月 57个月 2P术式单纯钽棒组82.47.275.59.350.415.86.0560.014联合组60.015.524.018.824.018.8激素使用史是66.712.250.017.150.017.10.5910.441否83.27.770.710.735.318.5合并其他慢性系统性疾病是80.410.267.014.967.014.90.8180.366否16.33

36、0.516.3骨坏死区范围 30%13.631.315.61.9460.163 30%单双侧发病是84.37.265.711.243.814.70.5680.451否71.412.162.513.562.513.5年龄区间 5064.312.841.713.541.713.55.3520.021 5088.66.278.710.852.516.8术后Harris评分 7096.33.677.017.577.017.535.406 0.001 7033.30不良反应有75.01.0837.51.2112.51.

37、123.813 0.001无98.70.2393.80.6193.80.61ARCO分型期100.00.0100.00.0100.00.02.2530.324期74.98.257.311.334.414.3期85.711.758.325.158.325.1表4 多因素Cox回归分析结果 Table 4 Cox regression analysis results变量SE()Wald2PRR95%CI术式1.8321.0063.3150.0696.2480.869，44.905末次随访Harris评分-1.3980.8322.8210.0930.2470.048，1.263年龄0.6130.8

38、650.5020.4791.8460.339，10.060疾病分型-3.5540.169-ARCO-8.278774.801 0.0010.991 0.001 0.001ARCO2.6051.3823.5540.05913.5280.902，202.964激素使用史5.0911.9836.5950.010162.5933.338，7 918.946合并其他慢性系统性疾病-5.9012.3376.3770.0120.0030，0.267是否出现不良反应2.5091.2344.1390.04212.2971.096，137.962Logistic回归模型ROC曲线见图4所示，通过ROC曲线可以看出

39、，AUC=0.536，因此可以看出Logistic回归具有一定的准确性。2.6.3 randomForest模型 randomForest模型在训练集中的预测效果，在训练集中预测准确率为100%，训练集中真实塌陷率为41.7%，预测塌陷率为41.7%，见表9。 randomForest模型在测试集中的预测效果，在测试集中预测准确率为76.5% ，测试集中真实塌陷率为23.5%，预测塌陷率为54.5%，见表10。 randomForest模型ROC曲线见图5所示，由ROC曲线可以看出，AUC=0.664，因此可以看出randomForest模型具有较高的准确性。3 讨论 Discussion理想

40、的骨科植入材料必须具有与人体骨骼构造相适宜的力学特性，现临床使用的多孔钽金属植入物孔隙率可高达98%，明显高于其他生物固定材料如钴、铬、钛等30%-50%的孔隙率，虽然碳支架构成了多孔钽金属的主体结构，但其质量仅占1%左右11。孔隙率为80%的多孔钽，其弹性模量仅为3 GPa，界于皮质骨(12-18 GPa)和松质骨(0.1-0.5 GPa)之间，适宜的弹性模量使其在置入后更加有利于骨质的重塑。Bobyn等12分析了多孔钽的材料学结构发现细胞能够在其表面和孔隙内充分黏附、分化和生长。随后Bobyn等12进行的多孔钽置入犬实验也证实了植入物与骨能形成良好的生物固定，Minagar等13-16的研

41、究也得出相似结论。有研究表明，多孔钽棒置入治疗早期股骨头坏死疗效较好7,17-18，但也有报道显示该术式并不能延缓或阻止病情进展19-20。研究中在评价钽棒置入疗效时，虽然截止57个月时两组患者只有4髋转归至全髋关节置换，但否转归至全髋关节置换并不能作为评价钽棒置入成功与否的单一标准，在术后随访过程中，主要发现以下几种情形：部分患者虽然未转归至全髋关节置换，影像学显示病情进展不大，但其疼痛持续加重，与影像学表现不符。这一类患者在术后完全限制负重时期，往往恢复较好，切口愈合后疼痛不明显甚至消失。但在弃拐行走后，有些患者病情反复，疼痛较完全限制负重期加重，甚至进展到无法行走的程度，严重影响其生活质

42、量，影像学表现已不能完全反映病情进展；部分患者由于经济条件不允许，无法行全髋关节置换；部分患者自诉术后恢复尚可，但影像学资料显示病情有进展，同时Harris评分70，该类情况是临床表现与影像学表现不符的另一种类型。以上3种情况纳入终点事件中，能更加科学评价术后恢复情况。研究中，转归至全髋关节置换的4髋，其中3髋患者年龄50岁，该临床结局与既往研究相同。既往临床研究发现，股骨头坏死塌陷均在坏死骨与正常骨交界处，从病理学角度考虑，修复是塌陷的前提，修复能力越强塌陷率可能越高。有研究表明，青年人股骨坏死塌陷率较老年人为高，而一个完全坏死的股骨头，如果没有任何修复活动，则不发生塌陷21研究中，在转归至

43、全髋关节置换患者中，两组总体考察股骨头塌陷分别发生在手术后3，12，15，18个月，即术后股骨头塌陷事件均发生于术后2年内，这与Liu等17的部分研究结论相同。Liu等17进行的随访研究发现，术后前2年为股骨头塌陷高发期，他对股骨头坏死部分进行划分后比较研究，发现股骨头外侧部病变者，其术后股骨头塌陷率较内侧和中央部病变者明显升高。其可能的机制是在股骨头坏死修复的“爬行替代”过程中，在新生血管长入但尚未骨化之际，会形成一个软化带，该软化带在遭受髋臼压力时可能塌陷。术后2年内的塌陷也可能是由于术后恢复期限制负重不严格，二次创伤或由其他因素导致。此外，多孔钽棒置入后，植入物可能引起周围骨骼及组织血运

44、变化，该影响机制尚待进一步研究。多孔钽棒置入的术式也在进一步研究中，有研究采用改单钽棒为多钽钉的形式进行了小样本研究，随访显示早期疗效较好22。另有研究者将股骨头坏死范围区间进行分类后，运用3D有限元分析比较了几种不同钽棒置入术式，发现在坏死范围较大时，钽棒置入位置靠近坏死区内侧时，术后塌陷风险较低23。研究结果显示，ARCO期生存分析结果明显好于ARCO、ARCO期。同时，单纯钽棒组生存曲线好于联合组(P 0.05)，其可能与股骨头坏死疾病进展的病理机制有关21，基于研究结果，作者认为两组术式差异在股骨头坏死保髋治疗中疗效差异不明显，手术疗法预后主要取决于ARCO分期。近年来，很多学者将精准

45、医疗的目光投向了医工结合领域。由于生物体是一个动态变化的复杂系统，不仅具有复杂的机制，而且很多机体活动和变化很难通过实验和观察来追踪因此，建立科学可靠的生物体系数学模型，有利于更完整的揭示机体众多物质和能量参数。同时，通过模型及仿真模拟，可以代替一些成本高昂的动物实验并为临床探索提供预测方案。在机器学习中，randomForest是一个包含多个决策树的分类器，其分类结果精确9，其优势在于其可以处理大量的输入变量，在预测变量远大于观察记录时也不会出现过度拟合的问题，同时，randomForest可在决定类别时评估变量的重要性。有研究表明在大样本条件下，随机森林优于支持向量机等其他方法10。研究结

46、果也表明，randomForest模型可以较好地用于预测手术后情况。研究随访截止时间为57个月，仍需要进行大样本随机对照研究，进行大样本数学建模以进一步科学评价钽棒置入对早期股骨头坏死的疗效。致谢：感谢山西省骨与软组织损伤修复重点实验室各位老师对本课题的技术支持。作者贡献：毛子木、卫小春进行试验设计，试验实施为毛子木，试验评估为卫小春，尹崑，王宇泽，资料收集为毛子木，毛子木、尹崑、王宇泽成文，卫小春审校。利益冲突：所有作者共同认可文章无相关利益无冲突。伦理问题：患者对治疗均知情同意。文章查重：文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。文章外审：文章经国内小同行外审专家审核，符合本

47、刊发稿宗旨。作者声明：第一作者毛子木对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。4 参考文献 References1 Wang XS,Zhuang QY,Weng XS,et al.Etiological and clinical analysis of osteonecrosis of the femoral head in Chinese patients.Chin Med J (Engl).2013;126(2): 290-29

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