經(jīng)皮椎體成形術(shù)中骨水泥量的應(yīng)用研究進(jìn)展▲

韋 武 楊 淵 黃巍峰 謝 琦 莫 凡 寧金沛 梁柱德

(1 廣西醫(yī)科大學(xué)附屬埌東醫(yī)院骨科，廣西南寧市 530028；2 梧州市工人醫(yī)院骨科，廣西梧州市 543001；3 梧州市紅十字會(huì)醫(yī)院骨科，廣西梧州市 543002)

【提要】 隨著我國(guó)逐步邁入老齡化社會(huì)，骨質(zhì)疏松性壓縮骨折的發(fā)病率不斷升高，導(dǎo)致患者的生活質(zhì)量急劇下降，嚴(yán)重者會(huì)致殘、致死。經(jīng)皮椎體成形術(shù)(PVP)能夠使骨折的椎體的穩(wěn)定作用增強(qiáng)，同時(shí)抗壓能力顯著增強(qiáng)，有著十分良好的止痛作用。但在PVP中，椎體內(nèi)注入骨水泥量的多少仍然存在爭(zhēng)議。本文就PVP中的骨水泥注入量對(duì)臨床療效和對(duì)椎體剛度、強(qiáng)度恢復(fù)的影響，以及對(duì)相鄰椎體的影響進(jìn)行闡述。

經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)通過(guò)微創(chuàng)穿刺的方法，將骨水泥注射到病變椎體內(nèi)，通過(guò)其彌散性，使椎體剛度與強(qiáng)度基本恢復(fù)正常，同時(shí)達(dá)到臨床止痛效果。PVP在臨床上廣泛應(yīng)用，但是相應(yīng)的并發(fā)癥也不少，椎體的骨水泥量注入過(guò)多會(huì)導(dǎo)致滲出而引起壓迫；注入過(guò)少，則不能使椎體剛度與強(qiáng)度恢復(fù)正常，達(dá)不到臨床止痛的效果，同時(shí)遠(yuǎn)期容易出現(xiàn)椎體塌陷。在臨床上，骨水泥在椎體應(yīng)用中的個(gè)體化注入量是一個(gè)研究方向。

1 骨水泥量對(duì)PVP療效的影響

有學(xué)者[1-3]認(rèn)為疼痛緩解與骨水泥注入量無(wú)關(guān)，注入少量的骨水泥就可以達(dá)到良好的臨床效果。還有一些學(xué)者[4-6]認(rèn)為 PVP 是通過(guò)恢復(fù)骨折后椎體的穩(wěn)定性，同時(shí)通過(guò)熱反應(yīng)及毒性反應(yīng)破壞椎體內(nèi)的神經(jīng)末梢，降低疼痛的敏感性來(lái)緩解疼痛。徐磊等[7]研究了22例患者，注入骨水泥的量為1～5 mL，發(fā)現(xiàn)注入骨水泥量與疼痛目測(cè)類(lèi)比評(píng)分無(wú)相關(guān)性。李勇等[8]對(duì)46例患者注入骨水泥1～3 mL，平均注入2.7 mL就可以取得良好的臨床效果。他們認(rèn)為骨水泥注入椎體內(nèi)的位置、注入量與止痛效果無(wú)相關(guān)性，過(guò)量填充并不能獲得最佳的生物力學(xué)效果。劉展亮等[9]以骨水泥的注射量(mL)除以病變體積(cm3)計(jì)算填充比例，將患者按照填充比例(<25%為Ⅰ級(jí)、≥25%及<50%為Ⅱ級(jí)、≥50%為Ⅲ級(jí))分為三組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組之間的疼痛緩解程度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，填充比例小于25%的Ⅰ級(jí)就能達(dá)到理想的臨床效果。Jin等[10]認(rèn)為低于恢復(fù)機(jī)械性能所需的骨水泥體積分?jǐn)?shù)就足以使疼痛緩解，骨水泥體積分?jǐn)?shù)比單純的骨水泥體積能更好地評(píng)估臨床效果，為了避免相鄰椎體骨折，可以使用更小的骨水泥體積。

雖然部分研究認(rèn)為疼痛的緩解和骨水泥的注入量沒(méi)有相關(guān)性，但筆者認(rèn)為骨水泥的量仍需要達(dá)到一定水平，才能獲得理想的疼痛緩解，同時(shí)可避免骨折椎體高度進(jìn)一步丟失。Sun等[11]通過(guò)分析130例PVP手術(shù)，認(rèn)為在單胸腰椎水平骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折中，骨折程度為輕度或中度的，最佳的骨水泥椎體體積比為19.78%，椎體內(nèi)骨水泥體積4～6 mL即可迅速緩解疼痛。隨著骨水泥椎體體積比的增加，水泥滲漏的發(fā)生率也隨之增加。Nieuwenhuijse等[12]研究了160例患者的193個(gè)椎體，認(rèn)為24%的骨水泥椎體體積比是最理想的，這個(gè)比例可以使得93%～100%的患者疼痛得到緩解，且不容易引起新的相鄰椎體骨折和骨水泥滲漏,其研究中有29例患者術(shù)后效果不佳，發(fā)現(xiàn)骨水泥椎體體積比小于24%。黃寶良等[13]也認(rèn)為當(dāng)患者的骨水泥椎體體積比達(dá)到24% 或者更高時(shí)，能夠有效緩解患者的疼痛，但是很容易發(fā)生骨水泥滲漏或者新發(fā)骨折。筆者的前期研究[14]根據(jù)椎體剛度恢復(fù)所需要的骨水泥體積分別設(shè)置兩組患者，一組椎體注入椎體體積10%的骨水泥量，一組椎體注入椎體體積20%的骨水泥量。結(jié)果經(jīng)皮注入椎體約10%的骨水泥完全可以達(dá)到比較理想的術(shù)后止痛效果，同時(shí)出現(xiàn)骨水泥滲漏的情況大大減少。

2 骨水泥量對(duì)椎體強(qiáng)度和剛度的影響

PVP后椎體強(qiáng)度明顯高于PVP前，椎體剛度恢復(fù)正常，表明PVP可以提高椎體的強(qiáng)度和剛度[15-16]。趙玉波等[17]在研究中選擇48個(gè)脊椎標(biāo)本作為樣本，分別將注入骨水泥量控制在了3 mL、5 mL和7 mL。結(jié)果發(fā)現(xiàn)均能夠促進(jìn)椎體強(qiáng)度與剛度的恢復(fù)，且隨著注入量的增加，椎體強(qiáng)度與剛度明顯提高。Liebschner等[18]研究椎體剛度的恢復(fù)與骨水泥注入量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)注入1 mL骨水泥(填充率4%) 恢復(fù)損傷椎體的初始剛度小于15%，注入3.5 mL骨水泥 (填充率14%)即可恢復(fù)損傷椎體的初始剛度，注入7 mL骨水泥(填充率28%)能超過(guò)原始剛度50%。李軍科等[19]研究發(fā)現(xiàn)，椎體骨折后剛度降低為骨折前的56%，5%骨水泥注入后剛度恢復(fù)到70%，10%骨水泥注入后恢復(fù)到89%，15%骨水泥注入后恢復(fù)到91%?；謴?fù)骨折椎體剛度理想的骨水泥注入量為骨折椎體體積的10%～15%。陳柏齡等[20]研究結(jié)果亦表明，骨水泥填充量在椎體體積10%～20%的范圍內(nèi)，患者椎體剛度可顯著恢復(fù)。同時(shí)也指出當(dāng)骨水泥的注射量固定時(shí)，其集中分布于椎體中央更有利于提高椎體的整體剛度。Belkoff等[21]從12具女性尸體中獲得骨質(zhì)疏松性椎體，測(cè)定初始強(qiáng)度和剛度后，再壓縮椎體，注入骨水泥后測(cè)量椎體強(qiáng)度和剛度，于雙椎弓根分別注射2 mL、4 mL、6 mL、8 mL水泥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)注入2 mL時(shí)，所有區(qū)域的強(qiáng)度都恢復(fù)了。但是恢復(fù)胸腰椎的剛度需要4 mL，注入6 mL和8 mL后壓縮椎體的強(qiáng)度和剛度均超過(guò)了初始強(qiáng)度和剛度。根據(jù)這些研究我們可以認(rèn)為，當(dāng)注入骨水泥的量為椎體的15%左右，椎體的強(qiáng)度和剛度就恢復(fù)得比較理想；當(dāng)注入量不足時(shí)，骨折的椎體有可能會(huì)進(jìn)一步塌陷[22]；而注入量過(guò)多，則有可能會(huì)出現(xiàn)骨水泥滲漏，同時(shí)增加相鄰椎體的壓力。

3 骨水泥量對(duì)相鄰椎體的影響

隨著椎體成形術(shù)的推廣，臨床發(fā)現(xiàn)鄰近節(jié)段骨折發(fā)生率為7.9%～19.5%[23-24]，其他節(jié)段僅為6.7%。隨著骨水泥注入量的增加，在骨折椎體剛度增加的同時(shí)將給鄰近椎體帶來(lái)巨大的壓力。包擁政等[25]研究發(fā)現(xiàn)，椎體成形術(shù)后骨折椎體及鄰近椎體應(yīng)力均較術(shù)前明顯增加，骨折椎體及鄰近椎體應(yīng)力隨骨水泥注入量的增加也隨之加大，注入骨水泥的各組間(1 mL、2 mL、4 mL、6 mL組)差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。說(shuō)明隨著椎體骨水泥量的增加，相鄰椎體發(fā)生骨折的風(fēng)險(xiǎn)越大。Uppin等[26]對(duì)177例PVP術(shù)后患者進(jìn)行了2年以上的隨訪，12.4%的患者出現(xiàn)新骨折，其中67%的患者發(fā)生在強(qiáng)化椎體的鄰近節(jié)段。孫標(biāo)等[27]回顧性分析106例單節(jié)段骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折并且行單側(cè)椎體經(jīng)皮后凸成形術(shù)后的患者，根據(jù)椎體新發(fā)骨折分為相鄰骨折組和非相鄰骨折組，研究結(jié)果表明，兩組患者骨水泥體積分?jǐn)?shù)存在顯著的差異，提示隨著骨水泥體積分?jǐn)?shù)的增加，相鄰椎體新發(fā)骨折的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨著增加。臨床上應(yīng)視患者病情而個(gè)體化地使用骨水泥，可降低并發(fā)癥發(fā)生率，提高治療安全性。Aquarius等[28]研究認(rèn)為，椎體填充與臨床相當(dāng)量(2.8～4.1 mL， 平均為 3.6 mL)的骨水泥并不會(huì)形成終板下的應(yīng)力峰值，椎體成形術(shù)本身并不會(huì)對(duì)相鄰椎體產(chǎn)生破壞性載荷，當(dāng)然如果更大量的骨水泥注入，是會(huì)引起終板下壓力增大的，有可能引起新的椎體骨折。

4 骨水泥量的個(gè)體化、數(shù)字化研究

綜合國(guó)內(nèi)外諸多研究，骨水泥填充量占椎體體積的15%～20%時(shí)椎體剛度的恢復(fù)較為理想，不會(huì)增加鄰近椎體的壓力，同時(shí)臨床止痛效果也比較理想。因此，如果術(shù)前計(jì)算出傷椎椎體體積，進(jìn)而算出需要注入的最佳骨水泥量，實(shí)現(xiàn)了注入骨水泥量的個(gè)體化，既能達(dá)到椎體機(jī)械性能的恢復(fù)，又可達(dá)到良好的臨床效果。

近年來(lái)數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的很多學(xué)者開(kāi)始使用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行椎體成形術(shù)的研究[29-33]，并利用數(shù)字技術(shù)建立三維有限元模型分析骨質(zhì)疏松性壓縮性骨折。用 Mimics軟件精確計(jì)算出椎體的體積，同時(shí)利用虛擬手術(shù)的三維模型對(duì)椎體成形進(jìn)行生物力學(xué)分析。 江曉兵等[34]利用Mimics軟件精確計(jì)算椎體的體積，并計(jì)算注入椎體的骨水泥量，提出使用“骨水泥/椎體體積比”來(lái)計(jì)算最佳的注入骨水泥量。郝定均等[35-36]應(yīng)用有限元數(shù)字化建模分析法探討經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)治療老年骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折時(shí)病椎注射骨水泥后應(yīng)力分布的變化。Yan等[37]通過(guò)三維有限元分析發(fā)現(xiàn)椎體成形術(shù)后注入的骨水泥會(huì)導(dǎo)致上下終板的應(yīng)力變化。費(fèi)琦等[38]也通過(guò)三維有限元分析發(fā)現(xiàn)如骨水泥滲漏到椎間盤(pán)可導(dǎo)致其應(yīng)力增加，從而引起胸腰椎鄰近節(jié)段發(fā)生骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折。Liebschner等[18]建立了椎體有限元模型，對(duì)每個(gè)單元的損傷進(jìn)行了模擬，在損傷模型上虛擬椎體成形術(shù)來(lái)計(jì)算不同填充材料空間分布及不同加載條件下椎體的壓縮剛度。筆者根據(jù)椎體剛度恢復(fù)所需要的骨水泥體積分別設(shè)置兩組患者，利用Amira 5.4.3及Mimics 15.0等3D數(shù)字化建模軟件來(lái)設(shè)計(jì)術(shù)前骨水泥的注入量，并取得良好的治療效果[14]，為術(shù)前精準(zhǔn)評(píng)估注入骨水泥的量起到一定的指導(dǎo)作用。

PVP是治療骨質(zhì)疏松性椎體骨折安全、有效的方法，術(shù)后近期及遠(yuǎn)期效果都令人滿意。與椎體相關(guān)的生物力學(xué)因素會(huì)影響到骨水泥注射量，不同的骨水泥注射量也會(huì)影響椎體的生物力學(xué)。使用最佳的骨水泥體積比，術(shù)前使用數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)好注入的骨水泥量，選擇理想的穿刺位置，既能滿足臨床需要，又能減少并發(fā)癥的發(fā)生。隨著數(shù)字骨科的發(fā)展，個(gè)體化的椎體成形術(shù)應(yīng)該是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)方向。