骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折椎體成形術(shù)后變形相關因素分析

周輝 彭亮* 樂軍 董剛 項東 方宜宥

骨質(zhì)疏松癥（OP）是一種全身性代謝性骨病，多發(fā)于髖部、脊柱椎體等部位，骨質(zhì)疏松性椎體骨折最為頻繁［1-2］。經(jīng)皮椎體成形術(shù)（PVP）與經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（PKP）是通過微創(chuàng)介入治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（OVCFs）的脊柱外科技術(shù)，臨床接受度高，廣泛應用于骨質(zhì)疏松椎體骨折的治療。研究顯示椎體成形術(shù)伴隨一定的術(shù)椎變形發(fā)生率，嚴重椎體變形是引起術(shù)后疼痛，影響療效的重要因素。本文回顧性分析154例OVCFs患者的臨床資料，探討術(shù)椎變形相關危險因素。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2012年1月至2016年6月本院OVCFs患者154例，其中男65例，女89例；年齡57～90歲，平均年齡（76.20±9.35）歲。其中83例接受PVP術(shù)，71例接受PKP術(shù)，手術(shù)節(jié)段T7～L4。隨訪時間6～30個月，平均（15.43±6.81）個月。

1.2 方法 觀察測量由3位醫(yī)師分別獨立完成，分別測量手術(shù)前后及隨訪X片側(cè)位椎體高度，如術(shù)椎前緣高度差值≥2mm定義為術(shù)椎變形陽性，取3位醫(yī)師分別測量的平均值為結(jié)果。主要分析骨質(zhì)疏松程度、椎體高度恢復率、骨水泥彌散狀態(tài)、手術(shù)方式、是否合并椎體骨壞死等相關危險因素。骨質(zhì)疏松程度采用雙能X線骨密度儀測量，T-score值表示；椎體前緣高度恢復率根據(jù)Guan等［3］的方法測算，即椎體前緣高度恢復率=（術(shù)后椎體前緣高度-術(shù)前椎體前緣高度）／（1/2術(shù)椎上位椎體前緣高度+1/2術(shù)椎下位椎體前緣高度）×100%；骨水泥彌散狀態(tài)分為團塊狀、混合狀、彌散狀；手術(shù)方式分為PKP或PVP兩種；是否合并骨壞死主要根據(jù)影像學診斷為椎體內(nèi)裂隙樣變患者。

1.3 計算機模擬 采集一名2016年因骨質(zhì)疏松L2椎體骨折并行PKP手術(shù)治療的患者。在取得知情同意后，采集其胸腰段X、CT、MRI等資料。掃描數(shù)據(jù)經(jīng)過放大處理后，以DICOM格式圖像輸出，轉(zhuǎn)存入計算機以作三維重建。利用ANSYS和MIMICS軟件進行計算機模擬有限元分析，模擬不同骨水泥注入狀態(tài)下椎體應力的變化情況。分別計算直身垂向加載500N、前屈垂向加載300N+10Nm兩種載荷邊界，分析在不同方案、不同載荷邊界下的脊柱力學特性（見圖1）。

圖1 脊柱骨有限元模型

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計學軟件。影響術(shù)椎變形危險因素變量的篩選方法采用前向（Wald）逐步法，確定最終進入回歸模型的危險因素，多因素分析采用Logistic逐步回歸分析法，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)椎變形發(fā)生率 154例患者隨訪周期內(nèi)共發(fā)生29例術(shù)椎變形，術(shù)椎變形率為18.83%。術(shù)椎骨水泥成團塊狀分布時，術(shù)椎變形率為29.17%。同時存在椎體骨壞死的患者中，術(shù)椎變形率為42.86%。

2.2 單變量對術(shù)椎變形發(fā)生率的影響 性別、年齡、術(shù)椎節(jié)段水平三個變量組間比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；骨質(zhì)疏松程度、椎體高度恢復率、骨水泥彌散狀態(tài)、手術(shù)方式、是否合并椎體骨壞死等相關危險因素組間比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。骨質(zhì)疏松T評分低的患者變形率高；椎體高度恢復越大變形率越高；團塊狀情況下變形率明顯高于其他分布形態(tài)；PKP組術(shù)椎變形率高于PVP組；同時存在椎體骨壞死者術(shù)椎變形率高。

2.3 多因素Logistic逐步回歸分析 骨質(zhì)疏松T評分、術(shù)椎高度恢復率、骨水泥填充模式、手術(shù)方式、是否合并椎體骨壞死是影響術(shù)椎塌陷的獨立危險因素。見表1。

表1 術(shù)椎變形的多因素Logistic逐步回歸分析結(jié)果

2.4 椎體內(nèi)部強化術(shù)后術(shù)椎塌陷變形影像學 見圖2、3。

圖2 a-b：PVP術(shù)前；c術(shù)后2d；d：術(shù)后16個月，L1椎體塌陷，術(shù)椎前緣高度明顯下降

2.5 計算機模擬有限元分析 垂直加載及前屈加載情況下，脊柱骨折后最大應力隨著骨水泥注入量的增加而增加，最大變形位移逐漸降低，表明骨水泥對骨折后脊柱的支撐作用明顯。椎體植入骨水泥的容量越多，椎體剛度增加越強，植入骨水泥2ml、4ml、6ml狀態(tài)下，相鄰椎體應力隨骨水泥的注入增加而變大。見表2，圖4。

表2 整體受力狀態(tài)下椎體受力數(shù)據(jù)匯總

圖4 骨水泥2ml、4ml、6ml填充方式模型圖

3 討論

目前文獻報道PVP、PKP術(shù)后術(shù)椎塌陷的發(fā)生率3%～52%，本資料顯示，術(shù)椎變形發(fā)生率為18.83%，與多數(shù)文獻研究報道的發(fā)生率相比略低，可能與作者通過術(shù)椎X線片的測量、評價，較通過CT、MRI片測量、評價準確性略低有關。

骨密度低是骨水泥強化術(shù)后椎體繼發(fā)塌陷變形的危險因素，骨質(zhì)疏松嚴重的患者更易發(fā)生術(shù)椎塌陷［4-5］，其原因在于骨質(zhì)疏松患者的椎體強度降低，本研究也證實骨質(zhì)疏松為椎體變形的相關危險因素，抗骨質(zhì)疏松治療能夠降低術(shù)椎變形率。德國醫(yī)生Kummell在1895年第一次描述椎體骨折后遲發(fā)壞死情況，目前骨折椎體骨壞死的病理機制仍不完全清楚。影響較大的為椎體血供理論，脊柱椎體血供主要在椎體的后方，而前1/3只接受單一終末支供血，無側(cè)支循環(huán)，這種動脈供血特點使椎體前1/3處成為椎體血液供應的分水嶺，椎體前1/3骨折導致局部血供受損，進而發(fā)生骨缺血性壞死。Perovic等［6］指出創(chuàng)傷后椎體內(nèi)骨壞死是導致術(shù)后椎體高度再丟失的重要原因之一，當骨質(zhì)疏松骨折椎體存在骨壞死時，椎體邊緣硬化，椎體內(nèi)部裂隙樣變，此時如骨水泥注射僅填充裂隙而周圍部分未得到骨水泥的有效填充增強時，團塊狀骨水泥非均勻分布，導致應力分布不均，如骨壞死的進一步發(fā)展，術(shù)椎剛度降低，易導致術(shù)椎變形。本資料中，合并椎體骨壞死患者術(shù)椎變形率達42.86%，選擇PVP治療，注射中盡量使骨水泥均勻彌散分布，填充裂隙同時使骨水泥向骨折椎體上下骨小梁中充分彌散，增加骨水泥和骨折斷端的膠合，術(shù)后注意抗骨質(zhì)疏松治療，可有效降低術(shù)椎變形風險。

同時，當骨折發(fā)生時椎體內(nèi)網(wǎng)狀骨小梁結(jié)構(gòu)被破壞，導致椎體剛度明顯下降，承受壓力能力下降，椎體被壓縮變形。行椎體成形術(shù)治療時，骨水泥沿骨小梁斷裂腔隙填充彌散，增加椎體剛度和承壓能力，使患者可早期下地活動，避免臥床并發(fā)癥。其中PVP注射方式復位力較差，但彌散性、滲透性較好，骨水泥注射后呈均勻性彌散；PKP注射通過球囊擴張復位，其復位力較強，但復位同時球囊擠壓周圍骨質(zhì)，形成骨質(zhì)硬化帶，骨水泥呈團塊狀填充，彌散性、滲透性較差。彌散分布的骨水泥，使椎體應力均勻分布，避免椎體內(nèi)骨水泥局部的應力集中。團塊狀的骨水泥，骨水泥支撐部位剛度大，而無骨水泥填充部分剛度較差，不能有效支撐上下終板應力，容易出現(xiàn)應力集中繼發(fā)椎體變形。Zhang等［7］研究發(fā)現(xiàn)團塊狀骨水泥呈填充時，骨水泥位于上終板下方，椎體變形率為37.78%，骨水泥位于椎體中部變形率為27.59%，彌散狀骨水泥填充時椎體變形率為8.16%，彌散狀態(tài)下的骨水泥分布抗變形能力更強。同時，有研究表明骨水泥位于骨折椎體前2/3時更利于術(shù)椎復位和椎體前緣高度的維持，但會導致應力前移，如骨水泥非彌散性分布，未填充部分的應力增加，易造成骨水泥團塊移位，從而增了術(shù)椎變形的風險［8-9］。因此，骨質(zhì)疏松骨折壓縮程度嚴重和Kummells病椎體內(nèi)部裂隙的患者，在成形的過程中，應更加關注骨水泥的均勻性、彌散性填充，通過彌散性分布可充分填滿骨折裂隙，骨小梁與骨水泥接觸面積更大，膠合力更強，過度要求復位高度，恢復骨折椎體前緣高度，只會造成局部骨小梁進一步擠壓、硬化，復位后骨折局部空洞較大，骨水泥填充后呈團塊狀分布導致椎體變形的發(fā)生率增加，易出現(xiàn)骨水泥移位二次壓迫，或上下椎體應力骨折，遠期療效差。

有限元分析方法是近年來興起的利用計算機軟件分析、模擬得出研究結(jié)果的分析方法。其通過骨掃描獲得實際數(shù)據(jù)，然后錄入計算機系統(tǒng)，利用計算機軟件建模，生成研究對象—計算機三維立體模型。然后，根據(jù)相關的研究要求，加載不同的控制條件進行分析。有限元分析較傳統(tǒng)的生物力學分析而言實驗成本更低，可加載條件更多，可控性強。一旦建模成功，模型數(shù)據(jù)可永久保留，可利用該模型進行多方面實驗，可作為生物力學實驗的有力補充。同時，隨著科技進一步發(fā)展，數(shù)據(jù)模擬實體分析將逐漸成為今后研究的主流。

作者認為術(shù)前嚴格篩選患者、術(shù)中注重注射角度及骨折空隙填充，盡量使骨水泥充分彌散、均勻分布，不追求最大量填充和椎體完全復位。在手術(shù)治療的同時，重視術(shù)后的拮抗骨質(zhì)疏松治療，能有效降低術(shù)椎變形率。