类风湿关节炎患者骨质疏松症风险预测列线图模型构建

doi:10.3877/ cma.j.issn.1674-134X.2024.05.006

目的

探讨类风湿关节炎（RA）患者发生骨质疏松症的危险因素并构建预测模型。

方法

选取2021年1月至2022年6月江油市第二人民医院收治的520例RA患者为研究对象，患者均进行骨密度检查且自愿参加本研究。排除有肾功能和甲状腺功能障碍、有其他恶性肿瘤及内分泌系统疾病、骨关节炎、孕妇等患者。按照7∶3的比例随机分为建模组（n=364）及验证组（n=156），根据是否发生骨质疏松症将患者分为发生组和未发生组；收集患者年龄、性别、病史、吸烟、饮酒、病程、实验室指标等临床资料，分别采用单因素和多因素logistic回归分析影响RA患者骨质疏松症发生的危险因素；构建预测RA患者骨质疏松症发生的列线图模型，绘制受试者工作特征（ROC）曲线验证模型的区分度，采用校正曲线、Hosmer-Lemeshow（H-L）检验评价列线图模型的校准度。

结果

520例患者骨质疏松症发生率为44.8%（233/520）；建模组骨质疏松症发生率为45.1%（164/364），验证组骨质疏松症发生率为44.2%（69/156）。多因素logistic回归分析结果显示，摄入钙［比值比（OR）=2.439］、使用糖皮质激素史（OR=2.552）、年龄（OR=1.151）、身体质量指数（BMI）（OR=0.882）、病程（OR=1.071）、红细胞沉降率（ESR）水平（OR=1.057）、28个关节的疾病活动评分（DAS28）（OR=2.386）均为骨质疏松症发生的独立影响因素（均为P＜0.05）。基于以上危险因素建立预测RA患者骨质疏松症发生风险的列线图模型，并进行内外部验证，结果显示建模组和验证组校正曲线和理想曲线拟合度均较好，表明模型预测骨质疏松症发生风险与实际发生风险基本一致；ROC曲线下面积分别为0.907［95%置信区间（CI）（0.876，0.939）］、0.899［95%C（I0.850，0.948）］，表明预测模型具有良好的预测能力。

结论

RA患者发生骨质疏松症的影响因素包括年龄、BMI、病程、有无糖皮质激素使用史、摄入钙水平、ESR水平、DAS28评分，基于以上因素构建的预测模型可有效预测RA患者发生骨质疏松症的风险，有助于临床医师早期识别RA骨质疏松症患者。

关键词: 关节炎, 类风湿, 骨质疏松, 列线图

Objective

To explore the risk factors of osteoporosis in patients with rheumatoid arthritis（RA） and build a prediction model.

Methods

A total of 520 RA patients admitted to the Second People's Hospital of Jiangyou City from January 2021 to June 2022 were selected as the study objects. All the patients underwent bone mineral density examination and volunteered to participate in the study. Exclusion criteria：renal or thyroid dysfunction， malignant tumors， endocrine diseases， osteoarthritis， pregnancy. The patients were randomly divided into modeling group （n=364） and verification group （n=156） according to the ratio of 7∶3. According to the occurrence of osteoporosis， the patients were divided into developing group and nondeveloping group. Clinical data such as age， gender， medical history， smoking， drinking， course of disease and laboratory indicators were collected. Univariate and multivariate logistic regression were used to analyze the risk factors affecting the occurrence of osteoporosis in RA patients. The calibration curve and Hosmer-Lemeshow（H-L） test were used to evaluate the calibration degree of the calibration model， and the receiver operating characteristic （ROC） curve was drawn to verify the differentiation of the model.

Results

The incidence of osteoporosis in 520 patients was 44.8% （233/520）. The incidence of osteoporosis in the modeling group was 45.1% （164/364）. The incidence of osteoporosis in the verification group was 44.2% （69/156）. The results of multivariate logistic regression analysis showed that calcium intake［odds ratio （OR）=2.439］， history of glucocorticoid use （OR=2.552）， age （OR=1.151）， body mass index （BMI）（OR=0.882）， duration of disease（OR=1.071）， erythrocyte sedimentation rate （ESR） level （OR=1.057）， disease activity in 28 joints DAS28 score（OR=2.386） was an independent factor for the occurrence of osteoporosis （P＜0.05）. Based on the above risk factors， a nomogram model was established to predict the risk of osteoporosis in RA patients， and internal and external verification was carried out. The results showed that the calibration curve and ideal curve fit well in both the modeling group and the verification group， indicating that the risk of osteoporosis predicted by the model was basically consistent with the actual risk. The areas under ROC curve were 0.907［ 95% confidence interval （CI）（0.876， 0.939）］and 0.899［ 95%CI （0.8850， 0.948）］respectively， indicating that the prediction model had good prediction ability.

Conclusions

The factors influencing the development of osteoporosis in patients with RA include age， BMI， course of disease， history of glucocorticoid use， calcium intake level， ESR level， and DAS28 score. The prediction model based on the above risk factors can effectively predict the risk of osteoporosis in RA patients， which is helpful for clinicians to identify RA patients with early osteoporosis.

Key words: Rheumatoid arthritis； Osteoporosis； Nomograms

表1 建模组和验证组的一般资料

Table 1 General data of the modeling group and the validation group

因素Factors	建模组Modeling group	验证组Validation group	统计值Statistical value	P值
例数Number of cases	364	156
性别［例（%）］Gender
男Male	166（45.6）	63（40.4）	χ ²=1.207	＞0.05
女Female	198（54.4）	93（59.6）	χ ²=1.207	＞0.05
骨折史［例（%）］History of bone fracture
有Yes	68（18.7）	22（15.4）	χ ²=1.600	＞0.05
无No	296（81.3）	134（84.6）	χ ²=1.600	＞0.05
骨质疏松家族史［例（%）］Family history of osteoporosis
有Yes	107（29.4）	34（21.8）	χ ²=3.192	＞0.05
无No	257（70.6）	122（78.2）	χ ²=3.192	＞0.05
累计关节数［例（%）］Cumulative joint number
＜3个	120（33.0）	53（34.0）	χ ²=0.050	＞0.05
≥3个	244（67.0）	103（66.0）	χ ²=0.050	＞0.05
绝经［例（%）］Menopause
有Yes	130（65.7）	60（64.5）	χ ²=0.036	＞0.05
无No	68（34.3）	33（35.3）	χ ²=0.036	＞0.05
吸烟［例（%）］Smoking
有Yes	135（37.1）	46（29.5）	χ ²=2.780	＞0.05
无No	229（62.9）	110（70.5）	χ ²=2.780	＞0.05
饮酒［例（%）］Tipple
有Yes	129（35.4）	47（30.1）	χ ²=1.376	＞0.05
无No	235（64.6）	109（69.9）	χ ²=1.376	＞0.05
钙摄入［例（%）］Calcium intake
≥600 mg	312（85.7）	126（80.8）	χ ²=2.010	＞0.05
＜600 mg	52（14.3）	30（19.2）	χ ²=2.010	＞0.05
使用糖皮质激素史［例（%）］History of glucocorticoid
有Yes	101（27.7）	36（23.1）	χ ²=1.227	＞0.05
无No	263（72.3）	120（76.9）	χ ²=1.227	＞0.05
年龄［岁，（ $\bar{x}$ ±s）］Age（years）	56.8±6.2	55.9±6.3	t=1.586	＞0.05
BMI［kg/m²，（ $\bar{x}$ ±s）］	23.3±3.4	23.5±3.3	t=0.492	＞0.05
病程［个月，（ $\bar{x}$ ±s）］Course of disease （month）	40.3±7.9	41.3±7.7	t=1.441	＞0.05
抗CCP抗体［U/ml，（ $\bar{x}$ ±s）］Anti-CCP antibody	371.5±58.9	368.6±55.7	t=0.528	＞0.05
RF［IU/ml，（x±s）］	75.2±20.9	73.47±19.9	t=0.862	＞0.05
25（OH）D［μg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	14.6±4.2	14.1±4.3	t=1.034	＞0.05
ESR［mm/h，（ $\bar{x}$ ±s）］	58.4±11.0	56.89±10.8	t=1.414	＞0.05
CRP［mg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	15.6±4.5	15.1±4.5	t=1.111	＞0.05
亮氨酸氨基肽酶［U/L，（ $\bar{x}$ ±s）］Leucine aminopeptidase	25.5±6.9	24.7±6.9	t=1.231	＞0.05
DAS28评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］	5.9±1.3	5.8±1.3	t=0.732	＞0.05
Sharp评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］Sharp score	66.7±17.1	68.8±16.9	t=1.164	＞0.05
HAQ评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］HAQ score	1.5±0.5	1.5±0.5	t=0.407	＞0.05

表1 建模组和验证组的一般资料

Table 1 General data of the modeling group and the validation group

因素Factors	建模组Modeling group	验证组Validation group	统计值Statistical value	P值
例数Number of cases	364	156
性别［例（%）］Gender
男Male	166（45.6）	63（40.4）	χ ²=1.207	＞0.05
女Female	198（54.4）	93（59.6）	χ ²=1.207	＞0.05
骨折史［例（%）］History of bone fracture
有Yes	68（18.7）	22（15.4）	χ ²=1.600	＞0.05
无No	296（81.3）	134（84.6）	χ ²=1.600	＞0.05
骨质疏松家族史［例（%）］Family history of osteoporosis
有Yes	107（29.4）	34（21.8）	χ ²=3.192	＞0.05
无No	257（70.6）	122（78.2）	χ ²=3.192	＞0.05
累计关节数［例（%）］Cumulative joint number
＜3个	120（33.0）	53（34.0）	χ ²=0.050	＞0.05
≥3个	244（67.0）	103（66.0）	χ ²=0.050	＞0.05
绝经［例（%）］Menopause
有Yes	130（65.7）	60（64.5）	χ ²=0.036	＞0.05
无No	68（34.3）	33（35.3）	χ ²=0.036	＞0.05
吸烟［例（%）］Smoking
有Yes	135（37.1）	46（29.5）	χ ²=2.780	＞0.05
无No	229（62.9）	110（70.5）	χ ²=2.780	＞0.05
饮酒［例（%）］Tipple
有Yes	129（35.4）	47（30.1）	χ ²=1.376	＞0.05
无No	235（64.6）	109（69.9）	χ ²=1.376	＞0.05
钙摄入［例（%）］Calcium intake
≥600 mg	312（85.7）	126（80.8）	χ ²=2.010	＞0.05
＜600 mg	52（14.3）	30（19.2）	χ ²=2.010	＞0.05
使用糖皮质激素史［例（%）］History of glucocorticoid
有Yes	101（27.7）	36（23.1）	χ ²=1.227	＞0.05
无No	263（72.3）	120（76.9）	χ ²=1.227	＞0.05
年龄［岁，（ $\bar{x}$ ±s）］Age（years）	56.8±6.2	55.9±6.3	t=1.586	＞0.05
BMI［kg/m²，（ $\bar{x}$ ±s）］	23.3±3.4	23.5±3.3	t=0.492	＞0.05
病程［个月，（ $\bar{x}$ ±s）］Course of disease （month）	40.3±7.9	41.3±7.7	t=1.441	＞0.05
抗CCP抗体［U/ml，（ $\bar{x}$ ±s）］Anti-CCP antibody	371.5±58.9	368.6±55.7	t=0.528	＞0.05
RF［IU/ml，（x±s）］	75.2±20.9	73.47±19.9	t=0.862	＞0.05
25（OH）D［μg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	14.6±4.2	14.1±4.3	t=1.034	＞0.05
ESR［mm/h，（ $\bar{x}$ ±s）］	58.4±11.0	56.89±10.8	t=1.414	＞0.05
CRP［mg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	15.6±4.5	15.1±4.5	t=1.111	＞0.05
亮氨酸氨基肽酶［U/L，（ $\bar{x}$ ±s）］Leucine aminopeptidase	25.5±6.9	24.7±6.9	t=1.231	＞0.05
DAS28评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］	5.9±1.3	5.8±1.3	t=0.732	＞0.05
Sharp评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］Sharp score	66.7±17.1	68.8±16.9	t=1.164	＞0.05
HAQ评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］HAQ score	1.5±0.5	1.5±0.5	t=0.407	＞0.05

表2 建模组骨质疏松症发生的单因素分析

Table 2 Univariate analysis of osteoporosis occurrence in the modeling group

因素Factors	例数Number of cases	骨质疏松组Osteoporosis group	未发生组Non-osteoporosis group	统计值Statistical value	P值
例数Number of cases		164	200
性别［例（%）］Gender
男Male	166	76（45.8）	90（54.2）	χ ²=0.065	＞0.05
女Female	198	88（44.4）	110（55.6）	χ ²=0.065	＞0.05
骨折史［例（%）］History of bone fracture
有Yes	68	33（48.5）	35（51.5）	χ ²=0.408	＞0.05
无No	296	131（44.3）	165（55.7）	χ ²=0.408	＞0.05
骨质疏松家族史［例（%）］Family history of osteoporosis
有Yes	107	51（47.7）	56（52.3）	χ ²=0.417	＞0.05
无No	257	113（44.0）	144（56.0）	χ ²=0.417	＞0.05
累计关节数［例（%）］Cumulative joint number
＜3个	120	38（31.7）	82（68.3）	χ ²=12.962	＜0.001
≥3个	244	126（51.6）	118（48.4）	χ ²=12.962	＜0.001
绝经［例（%）］Menopause
有Yes	130	70（53.9）	60（46.1）	χ ²=13.551	＜0.001
无No	68	18（6.5）	50（73.5）	χ ²=13.551	＜0.001
吸烟［例（%）］Smoking
有Yes	135	58（43.0）	77（57.0）	χ ²=0.379	＞0.05
无No	229	106（46.3）	123（53.7）	χ ²=0.379	＞0.05
饮酒［例（%）］Tipple
有Yes	129	55（42.6）	74（57.4）	χ ²=0.472	＞0.05
无No	235	109（46.4）	126（53.6）	χ ²=0.472	＞0.05
钙摄入［例（%）］Calcium intake
≥600 mg	312	131（42.0）	181（58.0）	χ ²=8.303	0.004
＜600 mg	52	33（63.5）	19（36.5）	χ ²=8.303	0.004
使用糖皮质激素史［例（%）］History of glucocorticoid
有Yes	101	61（60.4）	40（39.6）	χ ²=13.289	＜0.001
无No	263	103（39.2）	160（60.8）	χ ²=13.289	＜0.001
年龄［岁，（ $\bar{x}$ ±s）］Age（years）	-	60.5±5.9	53.9±6.5	t=10.022	＜0.001
BMI［kg/m²，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	22.4±3.4	24.01±3.5	t=4.383	＜0.001
病程［个月，（ $\bar{x}$ ±s）］Course of disease （month）	-	42.5±6.1	38.4±9.3	t=4.824	＜0.001
抗CCP抗体［U/ml，（ $\bar{x}$ ±s）］Anti-CCP antibody	-	354.3±52.9	385.6±63.8	t=5.036	＜0.001
RF［IU/ml，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	93.1±23.7	60.4±18.6	t=14.742	＜0.001
25（OH）D［μg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	12.3±3.1	16.4±5.3	t=8.636	＜0.001
ESR［mm/h，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	62.8±12.4	54.7±10.0	t=6.979	＜0.001
CRP［mg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	17.1±5.5	14.4±3.7	t=5.680	＜0.001
亮氨酸氨基肽酶［U/L，（ $\bar{x}$ ±s）］Leucine aminopeptidase	-	28.6±7.0	22.9±6.7	t=7.953	＜0.001
DAS28评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	6.7±1.5	5.2±1.1	t=11.499	＜0.001
Sharp评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］Sharp score	-	87.0±19.2	50.3±15.4	t=20.180	＜0.001
HAQ评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］HAQ score	-	1.6±0.5	1.5±0.5	t=2.614	0.009

表2 建模组骨质疏松症发生的单因素分析

Table 2 Univariate analysis of osteoporosis occurrence in the modeling group

因素Factors	例数Number of cases	骨质疏松组Osteoporosis group	未发生组Non-osteoporosis group	统计值Statistical value	P值
例数Number of cases		164	200
性别［例（%）］Gender
男Male	166	76（45.8）	90（54.2）	χ ²=0.065	＞0.05
女Female	198	88（44.4）	110（55.6）	χ ²=0.065	＞0.05
骨折史［例（%）］History of bone fracture
有Yes	68	33（48.5）	35（51.5）	χ ²=0.408	＞0.05
无No	296	131（44.3）	165（55.7）	χ ²=0.408	＞0.05
骨质疏松家族史［例（%）］Family history of osteoporosis
有Yes	107	51（47.7）	56（52.3）	χ ²=0.417	＞0.05
无No	257	113（44.0）	144（56.0）	χ ²=0.417	＞0.05
累计关节数［例（%）］Cumulative joint number
＜3个	120	38（31.7）	82（68.3）	χ ²=12.962	＜0.001
≥3个	244	126（51.6）	118（48.4）	χ ²=12.962	＜0.001
绝经［例（%）］Menopause
有Yes	130	70（53.9）	60（46.1）	χ ²=13.551	＜0.001
无No	68	18（6.5）	50（73.5）	χ ²=13.551	＜0.001
吸烟［例（%）］Smoking
有Yes	135	58（43.0）	77（57.0）	χ ²=0.379	＞0.05
无No	229	106（46.3）	123（53.7）	χ ²=0.379	＞0.05
饮酒［例（%）］Tipple
有Yes	129	55（42.6）	74（57.4）	χ ²=0.472	＞0.05
无No	235	109（46.4）	126（53.6）	χ ²=0.472	＞0.05
钙摄入［例（%）］Calcium intake
≥600 mg	312	131（42.0）	181（58.0）	χ ²=8.303	0.004
＜600 mg	52	33（63.5）	19（36.5）	χ ²=8.303	0.004
使用糖皮质激素史［例（%）］History of glucocorticoid
有Yes	101	61（60.4）	40（39.6）	χ ²=13.289	＜0.001
无No	263	103（39.2）	160（60.8）	χ ²=13.289	＜0.001
年龄［岁，（ $\bar{x}$ ±s）］Age（years）	-	60.5±5.9	53.9±6.5	t=10.022	＜0.001
BMI［kg/m²，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	22.4±3.4	24.01±3.5	t=4.383	＜0.001
病程［个月，（ $\bar{x}$ ±s）］Course of disease （month）	-	42.5±6.1	38.4±9.3	t=4.824	＜0.001
抗CCP抗体［U/ml，（ $\bar{x}$ ±s）］Anti-CCP antibody	-	354.3±52.9	385.6±63.8	t=5.036	＜0.001
RF［IU/ml，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	93.1±23.7	60.4±18.6	t=14.742	＜0.001
25（OH）D［μg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	12.3±3.1	16.4±5.3	t=8.636	＜0.001
ESR［mm/h，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	62.8±12.4	54.7±10.0	t=6.979	＜0.001
CRP［mg/L，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	17.1±5.5	14.4±3.7	t=5.680	＜0.001
亮氨酸氨基肽酶［U/L，（ $\bar{x}$ ±s）］Leucine aminopeptidase	-	28.6±7.0	22.9±6.7	t=7.953	＜0.001
DAS28评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］	-	6.7±1.5	5.2±1.1	t=11.499	＜0.001
Sharp评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］Sharp score	-	87.0±19.2	50.3±15.4	t=20.180	＜0.001
HAQ评分［分，（ $\bar{x}$ ±s）］HAQ score	-	1.6±0.5	1.5±0.5	t=2.614	0.009

表3 多因素logistic回归分析影响RA患者骨质疏松症发生的危险因素

Table 3 Multivariatelogistic regression analysis of risk factors for osteoporosis in RA patients

项目Item	B值	SE值	Wald χ ²值	P值	OR（95%CI）
钙摄入Calcium intake	0.891	0.443	4.058	0.044	2.439（1.024，5.806）
使用糖皮质激素史History of glucocorticoids	0.937	0.335	7.834	0.005	2.552（1.324，4.920）
年龄Age	0.141	0.024	34.329	＜0.001	1.151（1.098，1.206）
BMI	-0.126	0.048	6.897	0.009	0.882（0.803，0.969）
病程Course of disease	0.069	0.020	12.226	＜0.001	1.071（1.031，1.113）
ESR	0.056	0.014	15.738	＜0.001	1.057（1.029，1.087）
DAS28评分 DAS28score	0.870	0.121	51.292	＜0.001	2.386（1.881，3.027）
常量Constant	-16.906	2.374	50.695	＜0.001	＜0.001

表3 多因素logistic回归分析影响RA患者骨质疏松症发生的危险因素

Table 3 Multivariatelogistic regression analysis of risk factors for osteoporosis in RA patients

项目Item	B值	SE值	Wald χ ²值	P值	OR（95%CI）
钙摄入Calcium intake	0.891	0.443	4.058	0.044	2.439（1.024，5.806）
使用糖皮质激素史History of glucocorticoids	0.937	0.335	7.834	0.005	2.552（1.324，4.920）
年龄Age	0.141	0.024	34.329	＜0.001	1.151（1.098，1.206）
BMI	-0.126	0.048	6.897	0.009	0.882（0.803，0.969）
病程Course of disease	0.069	0.020	12.226	＜0.001	1.071（1.031，1.113）
ESR	0.056	0.014	15.738	＜0.001	1.057（1.029，1.087）
DAS28评分 DAS28score	0.870	0.121	51.292	＜0.001	2.386（1.881，3.027）
常量Constant	-16.906	2.374	50.695	＜0.001	＜0.001

图1 影响类风湿性关节炎患者骨质疏松症发生的预测列线图模型

Figure 1 Predictive nomogram model of influence factors in the osteoporosis development of rheumatoid arthritis patients

图2 建模组预测类风湿性关节炎患者骨质疏松症发生的校准曲线

Figure 2 Calibration curve of the modeling group predicting the osteoporosis onset in rheumatoid arthritis patients

图3 验证组预测类风湿性关节炎患者骨质疏松症发生的校准曲线

Figure 3 Calibration curve of the validation group predicting the osteoporosis onset f in rheumatoid arthritis patients

图4 建模组预测类风湿性关节炎患者骨质疏松症发生的ROC（受试者工作特征曲线）

Figure 4ROC of the modeling group predicting osteoporosis in rheumatoid arthritis patients

图5 验证组预测类风湿性关节炎患者骨质疏松症发生的ROC（受试者工作特征曲线）

Figure 5ROC of the validation group predicting osteoporosis in rheumatoid arthritis patients

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