經(jīng)皮椎體強(qiáng)化術(shù)骨水泥椎間盤滲漏的研究進(jìn)展

胡元裕 張嘉

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院骨科，北京 100730）

以經(jīng)皮椎體成形術(shù)（percutaneous vertebroplasty,PVP）及經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（percutaneous kyphoplasty,PKP）為代表的經(jīng)皮椎體強(qiáng)化術(shù)（percutaneous vertebral augmentation,PVA）是治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折及椎體腫瘤等疾病的主要外科治療手段，有創(chuàng)傷小、早期穩(wěn)定骨折、有效緩解疼痛、促進(jìn)患者快速康復(fù)、避免長期臥床相關(guān)并發(fā)癥及明顯改善患者生活質(zhì)量等優(yōu)點[1]。骨水泥滲漏（cement disc leakage，CDL）是此類術(shù)式常見的并發(fā)癥，既往不少研究表明骨水泥滲漏至椎間盤可加速滲漏處椎間盤退行性變（intervertebral disc degeneration,IVDD）并增加鄰近椎體骨折（adjacent vertebral fracture,AVF）的風(fēng)險，也有不少研究認(rèn)為CDL并非AVF的危險因素。但由于大多數(shù)CDL 椎間盤滲漏量并不大，短時間內(nèi)并不會在患者身上表現(xiàn)出相應(yīng)的臨床癥狀，此前并未受到足夠重視[2]。隨著臨床應(yīng)用不斷推廣，關(guān)于CDL的報道不斷增加，引起了不少學(xué)者及臨床醫(yī)師的關(guān)注?，F(xiàn)就CDL 的分類及分布特點、CDL 的危險因素、CDL 脊柱生物力學(xué)變化、CDL 與IVDD 關(guān)系、CDL 與AVF 關(guān)系及CDL的防治六方面的研究進(jìn)展予以綜述。

1 CDL的分類及分布特點

目前CDL的分類較多，Churojana等[3]根據(jù)CDL的特征將其分為3種類型：Ⅰ型為骨水泥沿椎間盤邊緣滲漏；Ⅱ型為骨水泥椎間盤內(nèi)滲漏；Ⅲ型為骨水泥沿椎間盤邊緣滲漏并進(jìn)入椎間盤內(nèi)。在其研究的148個滲漏椎體中，Ⅱ型占50%，Ⅰ、Ⅲ型占比大致相同，最常見的滲漏類型是骨水泥進(jìn)入髓核組織中的椎間盤內(nèi)滲漏。根據(jù)滲漏的骨水泥占椎間盤空間的面積比將其劃分為4級：Ⅰ級為＜25%椎間盤空間，Ⅱ級為25%～50%（含50%）椎間盤空間，Ⅲ級為50%～75%（不含50%）的椎間盤空間，Ⅳ級為＞75%椎間盤空間。在其統(tǒng)計的30 例椎間盤滲漏中，Ⅱ級滲漏占74.4%。除此之外，也有不少文獻(xiàn)報道了其他分類方法[4,5]，其中絕大多數(shù)分類方法還處于研究之中，并未應(yīng)用到臨床中。目前關(guān)于CDL滲漏位置具體分布的研究相對較少。蔡金輝等[6]的研究顯示在59例CDL中，椎間盤前、中、后部的滲漏發(fā)生率35.6%、54.2%、10.2%，進(jìn)一步分析顯示CDL在椎間盤前、中、后分布AVF發(fā)生率分別為52.4%、28.1%、50.0%，統(tǒng)計學(xué)檢驗提示該差異無意義。有研究發(fā)現(xiàn)在同一椎體的上終板的骨密度、骨礦含量顯著低于下終板，然而，對于一個椎間盤而言，其上終板骨密度高于下終板，所以終板骨折易發(fā)生于椎體上終板中央或中央靠前的部分[7]。這也解釋了CDL好發(fā)于骨折椎體上椎間盤前中部的現(xiàn)象。

2 CDL的危險因素

CDL的危險因素較多，其中終板骨折及椎體內(nèi)裂隙征被認(rèn)為是其中的重要因素。Kobayashi 等[8]研究認(rèn)為終板骨折及椎體內(nèi)裂隙征是骨水泥椎間盤滲漏的重要危險因素。姚海燕等[5]對132例骨質(zhì)疏松患者的術(shù)前CT進(jìn)行分析，根據(jù)有無CDL將其分為CDL組和對照組，結(jié)果顯示對照組及滲漏組存在終板異常、椎體內(nèi)裂隙征的椎體分別為12、2 個（7.4%，1.2%）和35、14個（100.0%，40.0%），多因素分析提示終板異常及椎體內(nèi)裂隙征是CDL的危險因素，CDL組發(fā)生終板異常和裂隙征的危險度分別是對照組的379.0 倍和15.5倍。Nieuwenhuijse等[9]研究提示使用低黏度骨水泥也是CDL的危險因素。Gao等[10]研究認(rèn)為椎體皮質(zhì)骨中斷、骨水泥量大及低骨密度是CDL的危險因素，Schmorl 結(jié)節(jié)是CDL 的額外危險因素。Zhong 等[11]的研究認(rèn)為骨折嚴(yán)重程度及終板骨折是CDL的危險因素，而合并Kummell 病則是CDL 的保護(hù)因素。Chen等[12]研究認(rèn)為骨水泥椎間盤滲漏與術(shù)中骨水泥注射量過大相關(guān)。Lee等[13]的研究顯示骨水泥劑量過大與病變椎體上方椎間盤發(fā)生骨水泥滲漏相關(guān)。李軍科等[14]在15具尸體標(biāo)本上制作椎體壓縮骨折模型，注射不同劑量骨水泥，骨水泥劑量增加到椎體體積10%以后，椎體剛度不再明顯增加。但在臨床應(yīng)用中，部分臨床醫(yī)師為確保手術(shù)療效，會盡可能多注射骨水泥，導(dǎo)致CDL發(fā)生率增加。此外，也有研究認(rèn)為穿刺針的位置不當(dāng)與骨水泥滲漏相關(guān)[15]。目前大多數(shù)研究普遍認(rèn)為終板骨折、椎體內(nèi)裂隙征、使用低黏度骨水泥及骨水泥注射劑量過大是CDL的高危因素，其中終板骨折及椎體內(nèi)裂隙征作為CDL高危因素的公認(rèn)度是最高的，而這兩者往往與高齡、更嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松及更嚴(yán)重的椎體壓縮骨折相關(guān)，進(jìn)一步研究可以分析高齡及骨質(zhì)疏松嚴(yán)重程度等因素與CDL的相關(guān)性。

3 CDL發(fā)生后脊柱生物力學(xué)改變

費琦等[16]建立的PKP 術(shù)后CDL 的三維有限元模型提示：當(dāng)軸向加壓時，強(qiáng)化椎體周圍結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力重新分布，強(qiáng)化椎體相鄰終板（上位椎體下終板及下位椎體上終板）手術(shù)前后應(yīng)力分布區(qū)域變化不大，但存在局部受力增大情況，增強(qiáng)椎體的上下椎體受力分別增加了444%及400%，而遠(yuǎn)端椎體受力則明顯減小。Meng等[17]的研究進(jìn)一步證實骨水泥滲漏至椎間盤能使相鄰椎間盤及相鄰終板的局部應(yīng)力成倍增加，并可減少遠(yuǎn)端椎體的受力。上述兩項研究均只比較術(shù)前和PVA 術(shù)后CDL 模型，其相鄰椎體及椎間盤的受力變化，并未與PVA 時未發(fā)生CDL 的模型進(jìn)行進(jìn)一步比較，而PVA 本身便可能造成相鄰椎間盤及相鄰終板受力發(fā)生變化，但這種變化到底有多大，目前還是有爭議的。Du等[18]的研究提示強(qiáng)化椎體本身也會對脊柱功能單位的受力產(chǎn)生影響，其研究的力學(xué)檢測結(jié)果提示強(qiáng)化椎體相鄰椎體的極限承載負(fù)荷明顯地低于遠(yuǎn)端不相鄰椎體。Villarraga 等[19]在一個脊柱功能單位的三維有限元模型上模擬PKP 手術(shù)，結(jié)果提示強(qiáng)化椎體的相鄰椎體所受應(yīng)力的改變輕微，強(qiáng)化椎體的應(yīng)力應(yīng)變水平小于正常皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的損傷閾值。然而，也有不少研究者認(rèn)為這種應(yīng)力的改變不至于帶來再骨折等有臨床意義的不良后果。徐暉等[20]在一個胸、腰段骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折三維有限元模型上模擬在T12上PVP手術(shù)，置入較小劑量骨水泥并分析軸向壓縮、前屈和后伸3種加載狀態(tài)下手術(shù)前、后相鄰椎體終板的應(yīng)力變化，結(jié)果顯示T11 的下終板和L1 的上終板手術(shù)前后總體應(yīng)力變化不足以引起應(yīng)力集中而造成AVF。目前大多數(shù)關(guān)于CDL 引起脊柱生物力學(xué)改變的研究還局限于三維有限元模型研究中，受限于模型本身的局限性，簡化模型難以模擬真實脊柱生物力學(xué)改變，關(guān)于PVA 本身對脊柱生物力學(xué)改變的研究目前也尚存爭議。在無法除外PVA本身對相鄰椎間盤及相鄰椎體終板影響的情況下，關(guān)于CDL 對脊柱生物力學(xué)改變的研究是很有挑戰(zhàn)性的。CDL 對相鄰椎間盤及相鄰椎體終板的生物力學(xué)改變作用及貢獻(xiàn)有待進(jìn)一步研究明確。

4 CDL與IVDD關(guān)系

椎間盤本身為閉合緩沖系統(tǒng)，椎間盤細(xì)胞代謝直接受到椎間盤力學(xué)環(huán)境的影響，發(fā)生CDL，骨水泥進(jìn)入椎間盤，椎間盤內(nèi)壓力明顯增加，髓核細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)因承額外壓力而導(dǎo)致椎間盤退行性變。Jamjoom 等[4]利用MRI影像評分系統(tǒng)對PKP術(shù)后發(fā)生Ⅰ～Ⅳ級CDL 的患者進(jìn)行MRI影像評分隨訪，結(jié)果中高級（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級）CDL 較低級（Ⅰ級）CDL 椎間盤影像學(xué)退變評分明顯更高，提示骨水泥滲漏劑量與IVDD 進(jìn)程密切相關(guān)。此外，滲漏劑量與椎間盤壓力變化密切相關(guān)，也進(jìn)一步提示椎間盤內(nèi)壓力變化引起椎間盤退變。也有研究發(fā)現(xiàn)聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）接觸體外培養(yǎng)的髓核細(xì)胞后可顯著減少體外培養(yǎng)細(xì)胞的數(shù)量并影響髓核細(xì)胞基質(zhì)代謝基因表達(dá)[21]。由此看來，CDL引起椎間盤內(nèi)部壓力的改變及PMMA 與髓核細(xì)胞及基質(zhì)的接觸均可能加速椎間盤退行性改變。也有學(xué)者認(rèn)為，骨水泥滲漏至椎間盤可對其造成化學(xué)損傷及熱損傷，破壞椎間盤生理結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致IVDD 加速[6]。盡管目前關(guān)于CDL 是否增加AVF 發(fā)生風(fēng)險的研究仍然爭論較多，CDL導(dǎo)致IVDD加速已基本達(dá)成共識[22]。受限于倫理等相關(guān)考慮，關(guān)于CDL與IVDD關(guān)系的相關(guān)研究大多局限于基礎(chǔ)及動物實驗階段，臨床研究僅限于部分影像學(xué)研究，但目前尚無反對CDL加速IVDD的研究。

5 CDL與AVF的關(guān)系

關(guān)于CDL與AVF關(guān)系的爭論向來是CDL相關(guān)研究領(lǐng)域關(guān)注的重點。Lin 等[23]在一個包含38 例接受PVP手術(shù)患者的研究中，共14例出現(xiàn)術(shù)后新發(fā)骨折，其中10例為AVF，4例為非AVF，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)有無CDL的患者AVF發(fā)生率分別為58%及12%。Rho[24]等研究了147 例行PKP 或PVP 的患者，術(shù)后新發(fā)椎體骨折27 例，AVF 8 例，對術(shù)后再發(fā)骨折的危險因素進(jìn)行多因素Logistic回歸分析提示年齡、治療方法、骨密度及CDL是PVA術(shù)后再發(fā)骨折的危險因素，CDL 及低骨密度是AVF 的危險因素。還有研究者認(rèn)為CDL 加速IVDD，使椎間盤緩沖不良應(yīng)力作用下降而使應(yīng)力分布不均勻，椎間盤組織與PVA 術(shù)后椎體共同組成高剛度節(jié)段，增加鄰近終板應(yīng)力，誘發(fā)AVF[16]。此外，也有學(xué)者認(rèn)為發(fā)生CDL 時滲漏至椎間盤內(nèi)的骨水泥可能通過“柱墩效應(yīng)”對鄰椎產(chǎn)生應(yīng)力效應(yīng)，進(jìn)一步增加發(fā)生AVF的風(fēng)險[25]。因此有不少學(xué)者在建立PVA術(shù)后AVF發(fā)生的預(yù)測模型時將CDL作為重要危險因素引入其中[26,27]。然而，也有不少關(guān)于AVF 危險因素的研究未能得出CDL 是AVF 危險因素的結(jié)論。Kang 等[28]研究提示術(shù)前局部后凸角及體重指數(shù)越大，再骨折的風(fēng)險越高，PVA 本身及CDL等手術(shù)相關(guān)因素都不影響PVA術(shù)后再骨折的發(fā)生。黃天霽等[29]的一項包含148 例患者的回顧性研究中，再發(fā)椎體骨折29 例（共42 個椎體），未再發(fā)骨折椎體119例，對患者性別、年齡、身高、體重、體重指數(shù)、有無糖尿病、有無其他部位骨折病史、是否再次骨折、手術(shù)方式、骨水泥是否滲漏、骨水泥彌散好壞、腰椎骨密度等再骨折潛在危險因素進(jìn)行Cox回歸分析，結(jié)果顯示高齡、既往存在其他部位骨折史是再骨折的獨立危險因素，骨質(zhì)疏松骨折行PVA 術(shù)后再骨折的原因可能更多地由骨質(zhì)疏松的自然病程所致，與包括CDL在內(nèi)的手術(shù)相關(guān)因素?zé)o關(guān)。商瀾鐠[30]等研究顯示PVP后發(fā)生CDL的病例與未發(fā)生CDL的病例相比，AVF 的發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Reyad 等[31]的研究同樣得出CDL 與AVF 沒有相關(guān)性的結(jié)論。目前，CDL增加AVF發(fā)生率尚存爭議，既往大部分研究只針對有無CDL與AVF的相關(guān)性進(jìn)行分析，而未進(jìn)一步分析CDL 發(fā)生時骨水泥滲漏量及滲漏部位對AVF 發(fā)生風(fēng)險影響，但是這些信息對判斷CDL是否增加AVF風(fēng)險可能有不小的幫助。

對于PVA 術(shù)后再發(fā)骨折的機(jī)制目前尚無定論，PVA 本身是否會增加AVF 發(fā)生率仍存在爭議。Mudano 等[32]的研究認(rèn)為，PVA 組患者與保守治療組相比，術(shù)后再骨折風(fēng)險明顯增加，前者3 個月內(nèi)再骨折風(fēng)險是后者的6.8倍，1年內(nèi)再骨折風(fēng)險是后者的2.9倍。除此之外，有不少臨床研究認(rèn)為骨水泥注入劑量過多、骨水泥分布不均、椎體前緣高度恢復(fù)過多是導(dǎo)致再骨折的危險因素，也進(jìn)一步佐證PVA 本身是術(shù)后再骨折發(fā)生的主要機(jī)制。當(dāng)然，也有不少研究認(rèn)為PVA 并非術(shù)后再骨折或AVF 的危險因素，他們通常認(rèn)為PVA術(shù)后再骨折的主要原因是骨質(zhì)疏松的自然進(jìn)展。Han 等[2]的一項包括了13 個研究的薈萃分析研究認(rèn)為，與保守治療組相比，PVA 本身不會增加相鄰椎體再骨折的風(fēng)險，但有可能縮短再骨折發(fā)生所需的時間。此外，國內(nèi)外學(xué)者建立的三維有限元模型結(jié)果提示PVA術(shù)后對相鄰椎體終板應(yīng)力改變不足以導(dǎo)致再骨折發(fā)生[19,20]。目前，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為PVA術(shù)后再發(fā)骨折與骨質(zhì)疏松的自然病程及PVA本身導(dǎo)致的局部生物力學(xué)改變有關(guān)，但哪種因素更為關(guān)鍵目前仍存爭議。在這種爭議尚未有定論的情況下，探討CDL對AVF發(fā)生風(fēng)險增加的貢獻(xiàn)度可能是比較困難的。

筆者認(rèn)為，終板骨折及椎體裂隙被認(rèn)為是CDL發(fā)生重要危險因素，二者往往還伴隨高齡、更嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松癥及更嚴(yán)重的椎體壓縮骨折。這些伴隨因素都是AVF 發(fā)生的危險因素，難免會在CDL 與AVF 關(guān)系的各種研究中引起偏倚，CDL與高AVF發(fā)生率可能只是表象。對于輕、中度椎間盤滲漏（I 度或II 度），CDL與AVF的關(guān)聯(lián)性可能只是簡單的伴隨關(guān)系，兩者之間未必有因果關(guān)系，CDL 可能只是AVF 的預(yù)測因素，CDL 本身對AVF 的發(fā)生可能并沒有實質(zhì)性的作用。III度以上的椎間盤滲漏往往跟骨水泥注射劑量相關(guān)，鑒于其對脊柱功能單位不可忽視的生物力學(xué)改變作用，理應(yīng)引起足夠重視。進(jìn)一步的研究應(yīng)關(guān)注滲漏入椎間盤的骨水泥劑量，滲漏位置及滲漏水泥具體形態(tài)等在增加AVF風(fēng)險方面具有重要作用的因素。

6 CDL的防治

盡管CDL 是否增加AVF 發(fā)生風(fēng)險尚存爭議，但作為增加AVF 發(fā)生率的一大潛在危險因素，臨床醫(yī)師不可輕視，尤其Ⅲ度及Ⅳ度CDL。關(guān)于CDL 的危險因素研究提示終板骨折及椎體裂隙征為骨水泥滲漏危險因素，后兩者往往見于壓縮骨折較嚴(yán)重的病例。因此術(shù)前詳細(xì)地采集病史及查體，完善術(shù)前CT及MRI 等檢查，全面評估終板骨折及椎體裂隙情況。根據(jù)終板骨折及椎體裂隙的位置合理地制定手術(shù)計劃，指導(dǎo)穿刺針入路的選擇、骨水泥用量及球囊擴(kuò)張位置及程度等術(shù)中決策都可能有效地預(yù)防CDL發(fā)生。術(shù)中一旦出現(xiàn)滲漏，在能保證療效的劑量（2～4 ml）下，應(yīng)盡快停止繼續(xù)注射，防止骨水泥過量而加重滲漏[5]。對于存在CDL高危因素的患者，在開始注射前先注入少量黏稠骨水泥后再予球囊擴(kuò)張，使之堵塞住可能的滲漏通道后再注入拉絲后期骨水泥也可能有效避免發(fā)生CDL[33]。高黏度骨水泥在調(diào)和后即可維持較長時間的面團(tuán)狀狀態(tài)，因其高黏度性能而在推注時不易出現(xiàn)噴射樣流柱，或許也是預(yù)防CDL的好材料[34,35]，有薈萃分析顯示，應(yīng)用高黏度骨水泥可顯著降低CDL發(fā)生風(fēng)險[36]。此外，有文獻(xiàn)報道在骨水泥注射操作時使用一種具有半透膜結(jié)構(gòu)特性的骨填充網(wǎng)袋（Vessel-X 骨填充器）可有效減少CDL 發(fā)生風(fēng)險，但可能存在骨水泥彌散不良而影響療效的風(fēng)險[37]。國內(nèi)學(xué)者研發(fā)的用以代替擴(kuò)張球囊的新型網(wǎng)狀編織材料被證明有良好的預(yù)防CDL 效果[38]。也有學(xué)者研制了一種專門用于一側(cè)椎體終板塌陷時進(jìn)行手術(shù)的新型器械SpineJack，它從頭向尾撐開后可使終板復(fù)位并使其缺損口閉合，能起到預(yù)防CDL 的作用[39]。由于目前大部分CDL 均為輕、中度滲漏，患者近中期內(nèi)并不會出現(xiàn)相應(yīng)臨床癥狀，絕大部分CDL并未行特殊處理。也有學(xué)者認(rèn)為發(fā)生CDL時應(yīng)評估相鄰椎體骨折風(fēng)險并考慮行相鄰椎體預(yù)防性強(qiáng)化來預(yù)防AVF[40,41]。鑒于目前CDL 是否增加AVF 發(fā)生風(fēng)險也未有定論的情況，對相鄰椎體預(yù)防性強(qiáng)化也是極具爭議的，臨床應(yīng)用相對較少。隨著對CDL 研究的精細(xì)化，對CDL的防治手段或許也會逐步豐富。

7 總結(jié)與展望

隨著PVP 及PKP 等微創(chuàng)椎體強(qiáng)化技術(shù)的不斷應(yīng)用及推廣，CDL作為其常見并發(fā)癥是廣大臨床醫(yī)師無法回避的問題。目前普遍認(rèn)為CDL會引起椎間盤及鄰近椎體終板應(yīng)力分布改變及峰值應(yīng)力增加，但由于目前大多數(shù)研究無法除外強(qiáng)化椎體本身對鄰近椎間盤及相鄰椎體終板的應(yīng)力改變影響，CDL在椎間盤及相鄰椎體終板應(yīng)力改變中所起的確切作用有待進(jìn)一步研究明確。CDL 通過改變椎間盤的生物力學(xué)環(huán)境及其本身的化學(xué)及熱力損傷，干擾椎間盤髓核細(xì)胞及基質(zhì)的正常代謝，加速IVDD 進(jìn)展。既往研究針對CDL 及AVF 關(guān)系的結(jié)論并不一致，這種不一致可能是由于忽視了骨水泥滲漏劑量、滲漏位置及滲漏的骨水泥形狀等對AVF 發(fā)生很重要的潛在因素造成的。CDL 的進(jìn)一步研究可針對以上因素進(jìn)行精細(xì)化地分析，得出可靠的結(jié)論以指導(dǎo)臨床實踐。雖然CDL 增加AVF 發(fā)生風(fēng)險的觀點仍存爭議，但Ⅲ度及以上的CDL通常是應(yīng)當(dāng)且可以避免的，術(shù)前充分評估滲漏風(fēng)險，術(shù)中應(yīng)用一些操作技巧或特殊器械，都可以降低CDL 發(fā)生風(fēng)險。CDL 發(fā)生后是否需行相鄰椎體預(yù)防性強(qiáng)化，目前爭議較大，在臨床實踐中較少應(yīng)用。