椎體強(qiáng)化術(shù)后骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展

肖慶華 林曉生 張震 王宏波

深圳市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院骨質(zhì)疏松科，廣東 深圳 518104

椎體強(qiáng)化技術(shù)(vertebral augmentation，VA)已成為骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral ompression fracture，OVCF)的常規(guī)治療方法。相比較于保守治療，VA能快速恢復(fù)和穩(wěn)定椎體的高度和結(jié)構(gòu)，顯著緩解疼痛，并降低脊柱后凸畸形的退變幾率，改善患者的生活質(zhì)量[1]。目前常見的手術(shù)方式包括經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)和經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty，PKP)。PKP由于球囊擴(kuò)張作用使得脊椎重建效果優(yōu)于PVP[2]，相比較于PVP，PKP臨床運(yùn)用更為廣泛。評(píng)價(jià)VA是否成功，除與臨床療效有關(guān)之外，兩項(xiàng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)是術(shù)后傷椎椎體高度恢復(fù)情況和脊椎后凸Cobb角的矯正程度。但是，近年來研究發(fā)現(xiàn)骨水泥在傷椎的彌散分布會(huì)影響術(shù)后患者疼痛的緩解[3]和脊柱功能的恢復(fù)[4]，更有報(bào)道與術(shù)椎再骨折塌陷[5]和臨椎骨折[6]相關(guān)，被認(rèn)為是另外一項(xiàng)不可忽略的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究者們開始探究何種骨水泥彌散分布類型能獲得更好的手術(shù)療效，能降低術(shù)椎再骨折塌陷和鄰椎骨折的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。然而，當(dāng)前骨水泥彌散分布的評(píng)價(jià)方法不一，尚未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在此通過系統(tǒng)梳理現(xiàn)有評(píng)價(jià)OVCF強(qiáng)化術(shù)后骨水泥彌散分布的研究，綜合分析其實(shí)用性和局限性，以期能找到理想的骨水泥彌散分布類型，進(jìn)而用于指導(dǎo)臨床和學(xué)術(shù)交流。

本研究分別在Pubmed、Embase、Cochrane Library和中國(guó)知網(wǎng)、萬方等數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索所有有關(guān)評(píng)價(jià)OVCF強(qiáng)化術(shù)后骨水泥彌散分布的文獻(xiàn)。檢索的英文關(guān)鍵詞是“spine fractures”、“osteoporotic fractures”、“vertebroplasty”、“kyphoplasty”、“cement distribution”、“cement diffusion”；中文關(guān)鍵詞是“骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折”、“椎體成形術(shù)”、“椎體后凸成形術(shù)”、“椎體強(qiáng)化術(shù)”、“骨水泥分布”、“骨水泥彌散”。檢索時(shí)間從1987至2020年1月。文獻(xiàn)的納入標(biāo)準(zhǔn)：①VA治療OVCF的臨床研究；②VA有關(guān)的生物力學(xué)研究；③含有骨水泥彌散分布的相關(guān)信息。排除標(biāo)準(zhǔn)：①?zèng)]有具體的骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)方法；②類似骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)方法中文獻(xiàn)質(zhì)量較低者，或者刊出時(shí)間較后者；③無法獲得全文的文獻(xiàn)。去除重復(fù)文獻(xiàn)后，共檢索出英文文獻(xiàn)183篇，中文文獻(xiàn)327篇。根據(jù)文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，最終納入中文文獻(xiàn)20篇，英文文獻(xiàn)8篇，其中生物力學(xué)研究4篇(圖1)。

圖1 文獻(xiàn)刷選流程圖Fig.1 The flow chart of literature screening

1 現(xiàn)狀

從1984年法國(guó)Galibert和Deramond運(yùn)用經(jīng)皮椎體內(nèi)注射丙烯酸骨水泥治療頸2椎體血管瘤開始，到1994年美國(guó)Wong發(fā)明一種新型球囊擴(kuò)張椎體裝置，VA現(xiàn)已成熟用于OVCF的治療。聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)是常規(guī)使用的骨水泥劑型，由于PMMA的剛度和強(qiáng)度顯著高于已發(fā)生骨質(zhì)疏松的椎體骨質(zhì)，如果骨水泥彌散分布不夠理想，將會(huì)影響手術(shù)療效，也會(huì)打破脊椎的生物力學(xué)平衡，導(dǎo)致術(shù)椎再骨折塌陷和鄰椎骨折的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)升高。在此主要從骨水泥影像的形態(tài)特征、彌散等級(jí)、位置分布及是否越過骨折線區(qū)域等評(píng)價(jià)角度，系統(tǒng)地梳理和總結(jié)骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展。

1.1 基于骨水泥形態(tài)特征的評(píng)價(jià)方法

VA是將骨水泥經(jīng)椎弓根注入塌陷的椎體內(nèi)，沿著骨折線及裂隙進(jìn)行填充，起到穩(wěn)定骨折，為椎體提供機(jī)械支撐的作用。Tanigawa等[7]根據(jù)骨水泥的形態(tài)特征分為緊致團(tuán)塊型和海綿分散型，發(fā)現(xiàn)骨水泥形態(tài)與臨床癥狀改善無關(guān)，但緊致團(tuán)塊型的新發(fā)椎體骨折發(fā)生率，尤其是鄰椎骨折的發(fā)生率顯著高于海綿彌散型。樂軍等[8]在Tanigawa的基礎(chǔ)上增加了混合型分組，發(fā)現(xiàn)彌散型、混合型多見于PVP，而PKP以團(tuán)塊型、混合型為主；并認(rèn)為彌散型和混合型骨水泥是術(shù)椎再骨折塌陷的保護(hù)因素。趙永生等[9]借助AutoCAD 圖形處理軟件，分別計(jì)算X線正側(cè)位骨水泥彌散面積和團(tuán)塊面積的平均值，定義彌散區(qū)與團(tuán)塊區(qū)平均面積的比值K<50 %為團(tuán)塊型，K>100 %為彌散型，介于兩者之間為混合型。該方法避免了分型中的主觀性偏倚，但需借助特殊工具，不方便臨床使用。

1.2 基于骨水泥彌散等級(jí)的評(píng)價(jià)方法

早期建議在不發(fā)生滲漏的情況下，骨水泥注入越多，越有利于骨水泥的彌散分布。趙玉波等[10]根據(jù)骨水泥投影面積與椎體面積的比值來區(qū)分骨水泥的彌散等級(jí)，發(fā)現(xiàn)骨水泥的彌散等級(jí)與其注入量不成正比，認(rèn)為與骨水泥的黏稠度、椎體疏松壓縮程度、穿刺尖嘴位置及注入骨水泥時(shí)的壓力和速度有關(guān)。王芳芳等[11]應(yīng)用該分型方法比較后發(fā)現(xiàn)，骨水泥彌散等級(jí)越高，PVP術(shù)后疼痛緩解及脊柱功能恢復(fù)就越好，且并發(fā)癥少。然而骨水泥凝固之后最終形成的是一個(gè)立體的不規(guī)則物體，僅僅通過骨水泥投影面積來評(píng)價(jià)骨水泥的彌散等級(jí)可能會(huì)存在偏差。何保玉等[12]利用CT中Calculate 3D功能計(jì)算骨水泥彌散容積率v(骨水泥彌散體積與傷椎體積的比值)，認(rèn)為較小的骨水泥容積率(v<0.2)即可達(dá)到滿意的治療效果，超過25 %并不能增加臨床收益，反而會(huì)提高骨水泥滲漏和臨椎骨折的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 基于骨水泥位置分布的評(píng)價(jià)方法

骨水泥彌散容積率雖能準(zhǔn)確的反映骨水泥彌散等級(jí)，但骨水泥在椎體的位置分布不容忽視。既往研究認(rèn)為脊椎的生物力學(xué)穩(wěn)定性受到骨水泥位置分布的影響，矢狀位受力不均衡是術(shù)椎再骨折塌陷和臨椎骨折的重要影響因素[5,13]。在此從冠狀位、矢狀位及橫斷位等不同維度，對(duì)骨水泥位置分布評(píng)價(jià)的有關(guān)研究分別論述。

1.3.1從冠狀位評(píng)價(jià)骨水泥分布：賀雙軍等[4]將骨水泥冠狀位分布分為“O”和“H”型，比較后認(rèn)為“H”平臺(tái)型受力方式優(yōu)于“O”型的單點(diǎn)支撐。然而該分型簡(jiǎn)單，不能反映“O”型骨水泥椎體兩側(cè)的分布情況。Nam等[14]將骨水泥分布分為單側(cè)、雙側(cè)不均勻和雙側(cè)均勻等3種分布類型。Chu等[15]根據(jù)骨水泥占兩側(cè)椎弓根長(zhǎng)度比例的不同，由高到低均等的分為I～I(xiàn)V等級(jí)。謝華等[16]根據(jù)骨水泥是否彌散過椎體中線和對(duì)側(cè)椎體分為偏一側(cè)組、近中線組和雙側(cè)組。Lin等[17]針對(duì)單側(cè)PKP，根據(jù)骨水泥是否過棘突中線和對(duì)側(cè)椎弓根分為四組，前三組與謝華的分組類似，并增加了穿刺側(cè)骨水泥滲漏組。張大鵬等[18]在前者基礎(chǔ)上，以棘突中線、雙側(cè)椎弓根內(nèi)緣垂線將椎體分為4個(gè)區(qū)，根據(jù)骨水泥在4個(gè)區(qū)的分布情況分為I～V型。從以上評(píng)價(jià)分類方法的演變中可以發(fā)現(xiàn)，分型逐步細(xì)化和清晰，且臨床適用性更強(qiáng)。以上研究均一致認(rèn)為骨水泥冠狀位分布是影響VA術(shù)后臨床療效和脊椎重建效果的潛在影響因素，臨床上應(yīng)追求雙側(cè)連續(xù)且均勻的骨水泥分布類型。李世梁等[19]試圖應(yīng)用骨水泥分布系數(shù)(-1～1之間)對(duì)其進(jìn)行量化，認(rèn)為骨水泥分布系數(shù)越接近于1，分布就越理想。然而該評(píng)價(jià)方法只針對(duì)單側(cè)穿刺術(shù)，是否適用于雙側(cè)穿刺術(shù)有待研究。

1.3.2從矢狀位評(píng)價(jià)骨水泥分布：田偉等[20]研究認(rèn)為骨水泥同時(shí)接觸上下椎板比不同時(shí)接觸的傷椎再骨折幾率低，但由于壓縮椎體前后緣高度不一致，冠狀位視角無法準(zhǔn)確評(píng)估骨水泥上下椎板的接觸情況，因此評(píng)價(jià)骨水泥矢狀位分布不可或缺。Zhang等[21]將骨水泥矢狀位分布分為同時(shí)接觸上下椎板組、接觸上椎板組、接觸下椎板組和中間組，所得研究結(jié)論與田偉等一致。Hou等[22]回顧性觀察281名OVCF強(qiáng)化術(shù)后患者的X線側(cè)位影像，發(fā)現(xiàn)106名患者發(fā)生術(shù)椎再塌陷。分別測(cè)量椎體前緣、中線及后緣等三條線上骨水泥邊緣與上下椎板的距離，并計(jì)算三條線上骨水泥高度與椎體高度的比值，比較后發(fā)現(xiàn)傷椎再塌陷組與未塌陷組在椎體中線上的數(shù)據(jù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，因此推斷骨水泥同時(shí)接觸椎體上下椎板的中間部分有助于降低傷椎再塌陷的發(fā)生幾率。

1.3.3從橫斷位評(píng)價(jià)骨水泥分布：根據(jù)脊柱三柱理論，椎體的前1/3是承受壓力最高的區(qū)域，又是骨小梁稀疏的錐形區(qū)域，受力相對(duì)薄弱，理論上認(rèn)為骨水泥分布于椎體前柱能獲得良好的力學(xué)支撐。賀寶榮等[23]根據(jù)三柱理論建立了椎體六分法，對(duì)不同骨水泥灌注組進(jìn)行骨折復(fù)位后力學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，骨水泥分布于椎體雙側(cè)前2/3即能夠較好的恢復(fù)傷椎的剛度和強(qiáng)度，比單側(cè)灌注能獲得更好的生物力學(xué)效應(yīng)。周權(quán)發(fā)等[24]在椎體六分法基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了椎體二十四分區(qū)法，認(rèn)為骨水泥理想的分布是覆蓋椎體前柱的中間部分。文坤樹等[25]取骨水泥彌散最大的CT橫斷面，將椎體分為中央前柱區(qū)和兩側(cè)中柱區(qū)，根據(jù)骨水泥在三大區(qū)面積的占比情況分為優(yōu)、中、良、差等4個(gè)等級(jí)，比較后認(rèn)為均勻、對(duì)稱的骨水泥分布能緩解早期疼痛，獲得更好的重建效果。陳齊勇等[26]研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)PVP中，骨水泥在4個(gè)CT橫斷層面上均是以穿刺通道為中心的勺子樣分布，認(rèn)為增加最底層的骨水泥填充率可以更好的緩解疼痛。

1.4 基于是否越過骨折線區(qū)域的評(píng)價(jià)方法

VA是通過骨水泥類似“內(nèi)固定”的黏合作用將發(fā)生斷裂的骨小梁進(jìn)行重塑，進(jìn)而起到恢復(fù)椎體形態(tài)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的治療作用。江曉兵等[27]通過手術(shù)前后影像判斷骨折線區(qū)域骨水泥彌散情況，發(fā)現(xiàn)骨水泥彌散良好組的VAS疼痛評(píng)分、Oswestry功能障礙指數(shù)和后凸Cobb 角的矯正程度均顯著優(yōu)于彌散不佳組，認(rèn)為骨水泥是否彌散至骨折線區(qū)域是影響手術(shù)療效的因素之一。俞武良等[28]通過類似方法，發(fā)現(xiàn)未彌散至骨折線組的即時(shí)疼痛緩解率和功能改善情況比彌散骨折線區(qū)域組和彌散整個(gè)椎體組較差，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由此可見，骨水泥彌散至骨折線區(qū)域是保證手術(shù)療效的關(guān)鍵[29]。

1.5 其他評(píng)價(jià)方法

針對(duì)部分研究報(bào)道的骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)方法無法根據(jù)以上評(píng)價(jià)角度進(jìn)行歸類，在此作一并敘述。黎一兵等[30]利用三維CT將骨水泥形態(tài)分布分為點(diǎn)式支撐型，平面支撐型和立體支撐型，認(rèn)為平面支撐型骨水泥能獲得更好的力學(xué)分配特性。鐘遠(yuǎn)鳴等[31]根據(jù)骨水泥是否彌散至上下椎板和是否越過椎體中線分為彌散充分、彌散一般、彌散不佳3組。付兆宗等[32]的骨水泥分布指數(shù)評(píng)價(jià)方法綜合了Tanigawa[7]和趙玉波[10]的評(píng)價(jià)方法，根據(jù)骨水泥形態(tài)特征和彌散等級(jí)差異分為5個(gè)分布指數(shù)等級(jí)。該研究發(fā)現(xiàn)臨椎再骨折組與未骨折組的骨水泥分布指數(shù)等級(jí)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，經(jīng)過定量Logistic回歸分析后認(rèn)為，骨水泥分布指數(shù)每提高一級(jí)，鄰椎骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低80 %。He等[33]根據(jù)骨水泥形態(tài)特征和冠狀位分布分為連鎖、不連鎖團(tuán)塊型和連續(xù)、不連續(xù)彌散型，認(rèn)為術(shù)椎再塌陷與骨水泥不連續(xù)分布存在顯著相關(guān)性，建議術(shù)后針對(duì)不連續(xù)分布類型的患者進(jìn)行密切隨訪，加強(qiáng)抗骨質(zhì)疏松治療。我們認(rèn)為組合不同角度的骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)方法，沒有生物力學(xué)研究論證，沒有大樣本數(shù)據(jù)支撐，簡(jiǎn)單的拼湊并不能帶來多少臨床參考的價(jià)值。

2 分析

以上主要是從骨水泥的形態(tài)特征、彌散等級(jí)、位置分布和是否越過骨折線區(qū)域等評(píng)價(jià)角度，對(duì)現(xiàn)有骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，并總結(jié)和分析了骨水泥彌散分布與手術(shù)療效、傷椎再骨折塌陷和臨椎骨折的關(guān)系。由于以上研究結(jié)論多數(shù)是基于回顧性臨床研究，基線一致性較差，各種研究因素與非研究因素之間可能造成混合型偏倚，但總結(jié)可得出以下四點(diǎn)結(jié)論：①骨水泥形態(tài)特征與手術(shù)療效無顯著關(guān)系，團(tuán)塊型骨水泥的傷椎再骨折塌陷和臨椎骨折的發(fā)生率高于彌散型和混合型。②骨水泥注入量與其彌散等級(jí)不成正比，在不發(fā)生滲漏的情況下，骨水泥彌散等級(jí)越高，術(shù)椎再骨折塌陷的風(fēng)險(xiǎn)越低，但同時(shí)也會(huì)增加鄰椎骨折的風(fēng)險(xiǎn)。③理想的骨水泥位置分布應(yīng)該是雙側(cè)均勻、連續(xù)分布于椎體前柱，并同時(shí)接觸上下椎板的中間部分。④骨水泥是否彌散至骨折線區(qū)域是影響臨床療效的一個(gè)主要因素。

2.1 骨水泥彌散分布對(duì)手術(shù)療效的影響

目前VA治療OVCF的鎮(zhèn)痛機(jī)制有三種假說：一是骨水泥的化學(xué)神經(jīng)毒性；二是骨水泥凝固時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)；三是骨水泥的“內(nèi)固定”作用限制了骨折微動(dòng)對(duì)痛覺神經(jīng)末梢的刺激。所以骨水泥彌散分布的越好，尤其是覆蓋了骨折線區(qū)域，越能獲得可靠的鎮(zhèn)痛效果。研究發(fā)現(xiàn)骨水泥彌散分布與椎體高度的恢復(fù)和脊柱后凸Cobb角的矯正程度無顯著相關(guān)性，但能顯著影響椎體高度丟失和脊柱退變的發(fā)生幾率。然而追求理想的彌散分布效果，必然會(huì)增加骨水泥滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，臨床上應(yīng)準(zhǔn)確把握骨水泥注入量、注入時(shí)機(jī)及推注骨水泥時(shí)的壓力和速度，必要時(shí)雙側(cè)穿刺或增加透視的次數(shù)，以保證手術(shù)安全。目前應(yīng)用的彎角穿刺和骨水泥定向注射技術(shù)，一定程度上改善了骨水泥彌散分布不佳的問題。

2.2 骨水泥彌散分布對(duì)術(shù)椎再骨折塌陷的影響

近年來，VA術(shù)后并發(fā)術(shù)椎再骨折塌陷越來越被臨床所關(guān)注，除與年齡、骨密度、椎體前緣高度和脊柱序列恢復(fù)情況等因素有關(guān)外，骨水泥不對(duì)稱、不充分、不均勻的彌散分布是術(shù)椎再骨折塌陷的根本原因。尹自龍等[34]研究認(rèn)為骨水泥彌散程度越好，與椎體上下椎板接觸，強(qiáng)化椎體再骨折的發(fā)生率越低。有限元力學(xué)分析也證實(shí)，不勻稱的骨水泥分布能增加骨水泥周圍松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的最大Von Mises應(yīng)力，使得術(shù)椎再骨折塌陷的風(fēng)險(xiǎn)升高[35]。除此之外，骨水泥的彌散形態(tài)對(duì)其剛度和強(qiáng)度的影響顯著，彌散性、混合型骨水泥可降低術(shù)椎再骨折塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。PVP是骨水泥從穿刺尖嘴的位置向周圍均勻滲透，以彌散型和混合型形態(tài)為主；而PKP由于擴(kuò)張球囊的撐開作用，將稀疏的骨小梁組織移位、填實(shí)，周圍形成一個(gè)骨質(zhì)硬化的邊緣帶，中間形成一個(gè)大空腔，因此以團(tuán)塊型、混合型形態(tài)多見[8]。近年來體位復(fù)位聯(lián)合PVP治療新鮮OVCF備受推崇，相比較于PKP，在獲得椎體高度和脊柱序列恢復(fù)的同時(shí)降低了團(tuán)塊型骨水泥的形成幾率。

2.3 骨水泥彌散分布對(duì)鄰椎骨折的影響

目前骨水泥彌散分布對(duì)鄰椎骨折的影響存在爭(zhēng)議，可以明確的是骨水泥椎間隙滲漏能顯著增加鄰椎骨折的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[36]。以上研究認(rèn)為骨水泥團(tuán)塊型形態(tài)、偏側(cè)分布和高容積率是鄰椎骨折發(fā)生的危險(xiǎn)因素。究其可能原因，一方面是骨水泥較高的彈性模量和抗壓強(qiáng)度；另外一方面是骨水泥偏側(cè)分布，尤其是終板下分布不均，“應(yīng)力階梯”效應(yīng)使鄰椎更容易骨折。然而部分學(xué)者認(rèn)為臨椎與術(shù)椎之間隔著椎間盤，由于椎間盤的緩沖作用，骨水泥彌散分布差異對(duì)臨椎應(yīng)力的影響可忽略不計(jì)。由此可見，骨水泥彌散分布對(duì)鄰椎骨折的影響有待進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)

理想的骨水泥彌散分布是有助于患者疼痛緩解、脊柱功能恢復(fù)和生活質(zhì)量改善，且能降低術(shù)椎再骨折塌陷和臨椎骨折等不良并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。臨床上可從骨水泥的形態(tài)特征、彌散等級(jí)、位置分布和是否越過骨折線區(qū)域等方面，來獲得更全面、更準(zhǔn)確的骨水泥彌散分布評(píng)價(jià)結(jié)果。

綜上所述，VA術(shù)后骨水泥理想分布是呈現(xiàn)彌散型或混合型形態(tài)特征，廣泛填充并充分覆蓋骨折線區(qū)域，雙側(cè)均勻連續(xù)分布于椎體前柱，并同時(shí)接觸上下椎板中間部分。