不同椎體成形穿刺引導(dǎo)裝置在小牛椎體骨質(zhì)疏松模型中骨水泥分布比較

姚福東 劉夏君 王新虎

骨質(zhì)疏松癥 ( osteoporosis，OP ) 是一種系統(tǒng)性骨病，是以骨結(jié)構(gòu)解聚與骨礦物質(zhì)減少為特征的骨代謝性疾病。隨著人口老齡化，老年骨質(zhì)疏松患者越來越多，經(jīng)皮椎體成形術(shù) ( percutaneous vertebroplasty，PVP ) 作為一種安全有效的治療手段被廣泛應(yīng)用。手術(shù)中采用的穿刺引導(dǎo)裝置存在經(jīng)單側(cè)椎弓根入路骨鉆尖端不能越過椎體中線和注入骨水泥分布不能穿過椎體中線等不足，筆者在考慮上述不足的同時(shí)自制一種椎體成形穿刺引導(dǎo)裝置 ( 彈性弧形骨鉆 )。通過建立小牛椎體骨質(zhì)疏松模型[1]分別用彈性弧形骨鉆和直骨鉆進(jìn)行單側(cè)椎弓根穿刺并注入等量骨水泥，進(jìn)而比較兩種不同椎體成形穿刺引導(dǎo)裝置在骨質(zhì)疏松模型注入骨水泥的分布情況，現(xiàn)報(bào)道如下。

材料與方法

一、標(biāo)本及骨質(zhì)疏松模型制備

72 個(gè)胸腰椎體標(biāo)本 ( T10～L5) 取自 9 具同種新鮮椎體標(biāo)本，經(jīng) X 線檢查椎體骨質(zhì)良好，無椎體破壞、畸形等病變。剔除椎體表面軟組織及椎間盤，將椎體連續(xù)編號(hào)后，采用隨機(jī)數(shù)字表隨機(jī)分為 9 組，每組 8 個(gè)椎體，然后用 10% 甲醛溶液浸泡24 h 防腐，然后置入 0.4916 mmol / L 的 EDTA-Na2溶液中浸泡，每天更換浸泡液，以保持 EDTA 的濃度不變。浸泡后 9 天采用雙光子 X 線骨密度測(cè)試儀測(cè)定標(biāo)本椎體骨密度，其中 40 個(gè)椎體密度降低至正常椎體密度的 30%，參照人的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)，低于 2.5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差即可診斷為骨質(zhì)疏松，然后使用密封塑料袋包裹后置于 0 ℃ 冰箱保存。

二、實(shí)驗(yàn)方法

將制備好的 40 個(gè)小牛骨質(zhì)疏松椎體模型重新連續(xù)編號(hào)，采用隨機(jī)數(shù)字表隨機(jī)分為兩組，每組20 個(gè)，實(shí)驗(yàn)組采用自制穿刺引導(dǎo)裝置，對(duì)照組采用臨床常用的直骨鉆。在透視下分別進(jìn)行一側(cè)椎弓根穿刺，穿刺點(diǎn)選擇在橫突與上關(guān)節(jié)突交界處，穿刺方向與椎弓根方向一致，將穿刺套管針置于距椎體后緣約 5 mm 處，然后將弧形骨鉆 (圖 1) 沿套管針置入套管，弧形方向朝向?qū)?cè)，進(jìn)針至距椎體前緣5 mm 處停止，骨鉆進(jìn)針深度平均為 1.8 cm，行 CT掃描，記錄骨鉆尖端越過椎體中線的數(shù)量及距離，然后保留穿刺套管，取出彈性弧形骨鉆，再次置入直骨鉆，進(jìn)針至椎體前緣距離約 5 mm，進(jìn)針深度平均為 1.6 mm (圖 2)。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用 SPSS 13.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以表示，采用配對(duì)資料t檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組骨鉆尖端越過椎體中線數(shù)量分別為 18 例和 7 例 ( 表 1，圖 2 )。之后在透視下行PVP 術(shù)，注入骨水泥量占椎體體積的 15% ( 椎體體積根據(jù)阿基米德定律測(cè)量 )，注入時(shí)機(jī)為骨水泥處于牙膏狀，記錄骨水泥注入量 ( 表 1，圖 3 ) 及骨水泥分布情況，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組骨水泥分布達(dá)到或過中線的數(shù)量分別為 19 例和 11 例，骨水泥滲漏數(shù)分別為 4 例和 9 例。

圖1 鈦合金彈性弧形骨鉆，直徑與普通穿刺套管內(nèi)徑匹配，鉆頭穿出工作套管后骨鉆即刻恢復(fù)弧度圖2 彈性弧形骨鉆在體外小牛骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)的穿刺剖面圖，可見相同角度下單側(cè)椎弓根穿刺后，弧形骨鉆的鉆頭可以更好的越過椎體矢狀中線圖3 a：直骨鉆單側(cè)椎弓根穿刺后注入骨水泥的正位 X 線片，顯示骨水泥呈單側(cè)分布；b：彈性弧形骨鉆單側(cè)椎弓根穿刺后注入骨水泥的正位 X 線片，顯示骨水泥可以越過椎體矢狀中線分布甚至在穿刺對(duì)側(cè)椎體內(nèi)分布Fig.1 The elastic curved bone drill was made of titanium alloy, which matched the ordinary puncture cannula.After the bone drill went out of the working cannula, its radian was immediately resumedFig.2 The sectional view of calf osteoporotic vertebral bodyin vitro with the puncture of an elastic curved bone drill. It was shown that at the same angle after unilateral pedicle puncture, the curved bone drill bit could be better over the vertebral sagittal midlineFig.3 a: The anteroposterior X-ray of bone cementinjection after unilateral pedicle puncture using straight bone drillshowed the distribution of bone cements was unilateral; b: The anteroposterior X-ray of bone cementinjection after unilateral pedicle puncture using elastic curved bone drill showed the bone cements could be distributed across the vertebralsagittal midline, even distributed in the contralateral vertebral puncture

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組穿刺及骨水泥注入情況比較 (±s)Tab.1 Comparison of puncture and bone cement injection between the experimental group and the control group (±s)

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組穿刺及骨水泥注入情況比較 (±s)Tab.1 Comparison of puncture and bone cement injection between the experimental group and the control group (±s)

發(fā)生骨水泥滲漏錐體數(shù)實(shí)驗(yàn)組 18 ( 90% ) 4.5±0.6 19 ( 95% ) 5.5±1.4 4 ( 20% )對(duì)照組 7 ( 35% ) 1.1±1.5 11 ( 55% ) 4.1±1.1 9 ( 45% )t 值 9.4118 3.5165 P 值 ＜0.05 ＜0.05組別骨鉆穿過中線的椎體數(shù) (n )穿過中線的骨鉆尖端至骨鉆中線距離 ( mm )骨水泥分布達(dá)到或過中線錐體數(shù) (n )骨水泥注入量( ml )

討 論

PVP 和經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù) ( percutaneous kyphoplasty，PKP ) 在治療老年性骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折方面取得了可喜的效果，是目前治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折中較理想的微創(chuàng)治療方法[2]。

PVP 1984 年首先在法國由 Galibert 等[3]開展，經(jīng)皮注射骨水泥治療 1 例 C2椎體血管瘤患者，其原理是在影像學(xué)監(jiān)測(cè)下，經(jīng)皮膚將穿刺針及套管準(zhǔn)確穿刺到骨折椎體內(nèi)，拔出穿刺針，留置穿刺套管，再通過該套管將骨水泥注射到椎體內(nèi)。而 PKP 則是由美國學(xué)者 Reiley 等[4]在 PVP 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，其穿刺套管的放置與 PVP 相同，然后通過穿刺套管置入直骨鉆，在椎體內(nèi)形成一個(gè)直的骨性通道，將球囊置入骨性通道進(jìn)行擴(kuò)張，在椎體內(nèi)形成一個(gè)相對(duì)封閉的骨性空洞，再注射入黏度相對(duì)較高的骨水泥。上述兩種不同技術(shù)的共同目的是增強(qiáng)椎體強(qiáng)度，改變椎體穩(wěn)定性，緩解脊柱疼痛及椎體微小的骨折及骨折線微動(dòng)對(duì)椎體內(nèi)的神經(jīng)末梢產(chǎn)生刺激引起的疼痛。

標(biāo)準(zhǔn)的 PVP 手術(shù)采用雙側(cè)穿刺，雙側(cè)注入骨水泥，這樣可以保證骨水泥在椎體兩側(cè)的對(duì)稱分布。然而在臨床實(shí)踐中，多數(shù)學(xué)者更傾向于單側(cè)穿刺注入骨水泥，以減少穿刺并發(fā)癥和手術(shù)時(shí)間[5]。但單側(cè)穿刺較易出現(xiàn)骨水泥單側(cè)分布，必要時(shí)需增加對(duì)側(cè)穿刺，增加了創(chuàng)傷及手術(shù)時(shí)間，或?yàn)楸苊夤撬鄦蝹?cè)分布而過度內(nèi)傾穿刺針，易致椎弓根內(nèi)壁及神經(jīng)損傷。

關(guān)于骨水泥單、雙側(cè)穿刺對(duì)椎體剛度影響的對(duì)比力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及觀點(diǎn)目前并不一致。Tohmeh等[6]通過體外力學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單側(cè)穿刺與雙側(cè)穿刺行 PVP 或 PKP，在重建傷椎剛度和強(qiáng)度方面并無明顯的差異。該實(shí)驗(yàn)只強(qiáng)調(diào)穿刺方式對(duì)結(jié)果的影響，未考慮骨水泥分布不同的影響，且該研究采用單一的軸向壓縮試驗(yàn)，而未考慮到椎體兩側(cè)情況( boundary condition )[7]，因此結(jié)果存在一定的片面性。而 Liebschner 等[8]通過有限元模型的研究認(rèn)為單側(cè)穿刺的 PVP 在恢復(fù)椎體穩(wěn)定性方面并不如雙側(cè)穿刺，其原因在于單側(cè)穿刺骨水泥填充的不均衡性及可能導(dǎo)致的力學(xué)偏轉(zhuǎn) ( toggle )。國內(nèi)陳柏齡等[9]通過對(duì)壓縮椎體中部及兩側(cè)載荷試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，單側(cè)穿刺和雙側(cè)穿刺均可顯著提高壓縮椎體的整體剛度，當(dāng)單側(cè)穿刺骨水泥越過中線分布時(shí)，椎體兩側(cè)的剛度能得到均衡提高，否則單側(cè)穿刺骨水泥單側(cè)分布時(shí)，未分布骨水泥側(cè)椎體剛度無法恢復(fù)到正常椎體水平。因此影響 PKP 或 PVP 術(shù)骨折椎體剛度的決定因素并非是穿刺方式的差異，而與骨水泥在椎體中是否能均衡分布密切相關(guān)。臨床上觀察到部分骨水泥單側(cè)分布的病例 PVP 或 PKP 術(shù)后發(fā)生再次骨折，這從實(shí)踐上說明了骨水泥單側(cè)分布將影響 PVP的療效。

本實(shí)驗(yàn)采用自制定向弧形骨鉆 ( 專利 ZL201320 596042.7 )，利用其彈性弧形的前端改變椎體內(nèi)骨通道的方向，進(jìn)而引導(dǎo)骨水泥到達(dá)椎體內(nèi)理想的位置，實(shí)現(xiàn)一側(cè)椎弓根穿刺骨水泥椎體內(nèi)雙側(cè)分布的目的 (圖 1)。該裝置包括引導(dǎo)桿 ( 包括紡錘形的頭部和直桿狀的體部 )，頭部和體部之間還設(shè)置有彈性弧形的頸部，這樣頸部與桿狀體部形成了一定的角度，使其在椎體內(nèi)穿出一個(gè)或多個(gè)弧形骨通道，引導(dǎo)球囊或骨水泥到達(dá)理想的位置，骨水泥填充越過中線到達(dá)對(duì)側(cè)，從而使椎體兩側(cè)強(qiáng)度得到均衡提高，并且使用這種引導(dǎo)裝置只需要一個(gè)穿刺點(diǎn)，一側(cè)穿刺就能達(dá)到目的，同時(shí)也避免了為獲得骨水泥較大范圍的彌散而使用過高壓力推注骨水泥，從而減少了骨水泥滲漏至椎體外的幾率，避免造成神經(jīng)血管的損害等并發(fā)癥，減少了手術(shù)時(shí)間，也減少了醫(yī)患射線攝入損傷；再有該裝置頭部遠(yuǎn)離頸部的一端呈尖形，可便于頭部穿過骨松質(zhì)；最后該裝置手柄位于體部遠(yuǎn)離頸部的一端，且手柄與體部“T”垂直連接，以控制鉆頭方向并便于施力將穿刺引導(dǎo)裝置置入或取出。該工具改變了以往在 PVP 手術(shù)中穿刺通道一旦建立好后，使用直骨鉆只能到達(dá)椎體內(nèi)某一固定的位置，無法改變骨通道的方向，無法引導(dǎo)骨水泥達(dá)到理想位置的情況。通過該實(shí)驗(yàn)證明彈性弧形骨鉆可以改變穿刺通道的方向，且能引導(dǎo)骨水泥的分布，實(shí)現(xiàn)單側(cè)穿刺骨水泥椎體兩側(cè)都能均衡分布的目的。

本研究選用的小牛骨質(zhì)疏松模型與活體骨質(zhì)疏松在組織結(jié)構(gòu)及形態(tài)方面存在一定差異，且該模型僅是骨質(zhì)疏松，未進(jìn)行壓縮骨折模型制作，因此存在一定誤差，筆者將在后期實(shí)驗(yàn)中將進(jìn)一步改進(jìn)。

[1] 楊彬奎, 雷偉, 王軍, 等. 小牛椎體骨質(zhì)疏松模型的快速建立.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 29(12):1061-1063.

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