骨質(zhì)疏松壓縮性骨折病人T11-L2椎體成形術(shù)后相鄰椎體和終板應(yīng)力的變化特征

彭雄 陳嘉聯(lián)

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF)在我國居民中每年發(fā)生人數(shù)超過153萬。雖然OVCF對病人生命安全不會造成嚴(yán)重傷害，但會明顯降低病人生活質(zhì)量。經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)為當(dāng)今治療OVCF的主要方法，不僅會增強病人椎體強度，還可以一定程度恢復(fù)病人的椎體剛度[1]。我們對OVCF病人手術(shù)前后終板應(yīng)力變化特點進行探討。

對象與方法

一、對象

2018年3月～2019年1月我院治療的骨質(zhì)疏松壓縮性骨折病人72例。入選標(biāo)準(zhǔn)：符合《中國人原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診斷標(biāo)準(zhǔn)》；均為骨質(zhì)疏松壓縮性骨折；以手術(shù)治療為最后選擇；均為單一節(jié)段手術(shù)；病人及其親屬已經(jīng)閱讀并簽署知情同意書。該研究已獲得醫(yī)學(xué)倫理委員會同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：先天性脊椎彎曲；因外傷導(dǎo)致壓縮性骨折；伴發(fā)椎管狹窄；脊椎骨折導(dǎo)致超過Ⅰ度的滑脫；CT平掃排除椎體中心發(fā)生骨折；存在麻醉或手術(shù)禁忌證；不同意參與該研究。研究期間無脫失或死亡病例。根據(jù)骨折位置進行分組，T11 組(第11胸椎骨折)、T12 組(第12胸椎骨折)、L1 組(第1腰椎骨折)、L2 組(第2腰椎骨折)。T11 組18例，男9例、女9例；平均年齡(48.32±4.58)歲，VAS評分(8.34±0.99)分，ODI(38.71±1.43)%。T12 組21例，男11例、女10例；平均年齡(47.86±4.37)歲，VAS評分(8.29±0.86)分，ODI(39.05±1.62)%。L1組24例，男13例、女11例；平均年齡(46.90±5.26)歲，VAS評分(8.36±0.89)分，ODI(38.96±1.44)%。L2組9例，男4例、女5例)；平均年齡(48.38±3.99)歲，VAS評分(8.42±1.05)分，ODI(38.17±1.62%)。4組病人基本情況構(gòu)成比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

二、方法

1.復(fù)位方法：所有病人入院后均采取緩解疼痛、預(yù)防神經(jīng)壓迫、脊椎固定和維持等保守治療。癥狀穩(wěn)定后進行經(jīng)皮椎體成形術(shù)(PVP)或經(jīng)皮后凸成形術(shù)(PKP)。具體手術(shù)方法視骨折部位、伴發(fā)癥狀、禁忌證、椎弓根螺釘固定穩(wěn)定性綜合決定。具體手術(shù)步驟參照《骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的治療指南》[2]。

表1 4組病人治療過程中椎體前緣高度比較(mm)

2.觀察指標(biāo)：(1)基本情況：包括年齡、性別、初始強度、骨密度等。(2)椎體前緣高度：分別于骨折后、恢復(fù)后，對其椎體前緣高度進行評測。使用節(jié)段CT平掃的方法進行相關(guān)指標(biāo)的測量。骨折前椎體前緣高度參照常模數(shù)據(jù)[2]。(3)應(yīng)力：具體包括3個監(jiān)測位點(相鄰椎體上終板、相鄰椎體、相鄰椎體下椎板)的應(yīng)力。具體方法如下：采用纜單元模擬的方法創(chuàng)建T11 、T12、L1、L2活動節(jié)段的有限元模型，將掃描結(jié)果導(dǎo)入可視化研究平臺。通過有限元軟件直接讀取相關(guān)參數(shù)[3]。

三、統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

1.4組病人治療過程中椎體前緣高度比較：4組病人不同時點(骨折前、骨折后、恢復(fù)后)椎體前緣高度比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；各組病人骨折后椎體前緣高度比骨折前有下降，而恢復(fù)后各組病人椎體前緣高度比骨折后有明顯升高。不同組別比較顯示，骨折前、骨折后、恢復(fù)后椎體前緣高度比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；不同時點中都是L2組病人椎體前緣高度比L1組、T11組、T12組的椎體前緣高度數(shù)值都要高，而T11組病人椎體前緣高度比L1組、L2組、T12組椎體前緣高度數(shù)值都要低。4組病人椎體前緣高度比較見表1。

3.4組病人手術(shù)前后相鄰椎體應(yīng)力比較見表2。結(jié)果表明，4組病人3個部位應(yīng)力(相鄰椎體、相鄰椎體上終板、相鄰椎體下終板)均有改變(P<0.05)。T12組病人相鄰椎體、相鄰椎體上終板、相鄰椎體下終板的應(yīng)力下降明顯(P<0.05)，而T12組、L1組、L2組病人相鄰椎體、相鄰椎體上終板、相鄰椎體下終板的應(yīng)力下降明顯(P<0.05)。

討 論

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的主要治療方法是PVP手術(shù)，傳統(tǒng)的單側(cè)經(jīng)椎弓根入路手術(shù)可靠性和安全性不高且水泥分布不均勻?qū)е骂A(yù)后不佳，但PVP仍是骨外科推薦的主要治療方法[4]。有研究表明，測量PVP手術(shù)前與手術(shù)后病人椎體前緣高度和應(yīng)力改變情況，對于評估骨質(zhì)疏松壓縮性骨折病人預(yù)后情況及結(jié)局具有關(guān)鍵作用[5]。有限元方法是利用數(shù)學(xué)模型來模擬真實物理系統(tǒng)的分析方法，其在工程力學(xué)上應(yīng)有較為廣泛，近年來逐步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究。有限元模型能動態(tài)描述人體脊柱的生物力學(xué)現(xiàn)狀，從而準(zhǔn)確判定局部應(yīng)力的變化情況。本研究使用有限元模型探討脊椎不同節(jié)段分別給予骨水泥時，對其相鄰椎體生物力學(xué)負荷的改變，以闡述在不同椎體間骨水泥分布與相鄰椎體生物力學(xué)負荷關(guān)系[6]。

本研究結(jié)果表明，4組病人椎體前緣高度在不同時間點(骨折前、骨折后、恢復(fù)后)組內(nèi)比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，說明骨折無論發(fā)生在何種位置，臨床治療均會糾正椎體上下椎板的受力情況，利于軀體功能及運動能力的恢復(fù)。進一步分析相鄰椎體、相鄰椎體上終板、相鄰椎體下終板應(yīng)力的變化特征，脊椎骨折病人由于爆裂椎體的內(nèi)部存在骨缺損區(qū)域，形成了所謂的“蛋殼”椎體結(jié)構(gòu)，椎體的力學(xué)強度降低，而傷椎內(nèi)部骨缺損區(qū)域則由于新生骨量明顯不足，從而引發(fā)脊柱的前柱失去支撐，內(nèi)部固定物長期處于過度超載狀態(tài)[7]。不同椎節(jié)椎體所做的成形術(shù)，可使得脊椎前柱的支撐作用得到盡快恢復(fù)，均有椎體內(nèi)灌注效果。

對4組病人恢復(fù)后情況進行組間比較發(fā)現(xiàn)，T11組、T12組、L1組、L2組4組椎體前緣高度存在差異，說明經(jīng)過手術(shù)治療，不同部位椎體均有一定程度的改變，但不同骨折部位其應(yīng)力變化存在較大差異，這種差異與脊椎形態(tài)結(jié)構(gòu)的具體差別有關(guān)。本研究中所得到的模擬數(shù)據(jù)可反映壓縮性骨折病人椎體坍塌的狀況及康復(fù)情況，比較病人術(shù)前術(shù)后椎體前緣高度和應(yīng)力的改變情況進而推出相鄰節(jié)段椎體的具體受力情況[8]。橫突之間的植骨恢復(fù)力學(xué)軸線，消除了椎體之間的微動情況，除T12組病人外，手術(shù)后各組病人相鄰椎體、相鄰椎體上終板、相鄰椎體下終板的應(yīng)力均有升高，說明椎體成形手術(shù)改善了病人椎體生物力學(xué)狀況，椎體穩(wěn)定性增加還可以防止斷釘?shù)陌l(fā)生[9]。以相鄰椎體下終板為代表進行比較，發(fā)現(xiàn)術(shù)后各椎體應(yīng)力差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。人體不同的椎體關(guān)節(jié)各自特有生理結(jié)構(gòu)與椎體前緣高度都在分組情況這一原因下會有所影響，而時間因素(即治療前后)由于治療對椎體生物力學(xué)的特定改變使椎體前緣高度發(fā)生變化[10]。同時，隨著治療時間的變化，病人椎體恢復(fù)效率存在一定差別。研究發(fā)現(xiàn)，椎體治療后，植入骨水泥的椎體的皮質(zhì)骨蒙馬氏應(yīng)力比植入的椎體皮質(zhì)骨蒙馬氏應(yīng)力下降更為明顯，可以反映椎體負擔(dān)的應(yīng)力有大幅度下降，同時病人椎體斷裂情況有所改善[11]。本研究尚未對病人恢復(fù)效果與應(yīng)力變化進行分析，無法得知應(yīng)力改變對病人康復(fù)狀況的影響。