應用不同骨水泥行經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)治療椎體壓縮骨折的對比觀察

孟格棟 銀和平

隨著老齡化社會的到來，骨質(zhì)疏松癥發(fā)生率明顯增加，表現(xiàn)為骨含量丟失、骨強度下降、骨折風險增加[1]。其中，骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折在老年人中發(fā)病率逐年提升，可引起嚴重的腰背部疼痛、活動受限、駝背畸形，是老年人致殘、致死的主要原因之一[2-4]。目前，經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty，PKP) 是經(jīng)傷椎的椎弓根(或椎弓根外)向椎體內(nèi)注入骨水泥，;因其創(chuàng)傷小、恢復快、即刻顯著緩解腰背部疼痛，成為脊柱外科治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)的首選治療方式[5]。臨床應用的常見填充物——聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)[6]，因其具有強度、剛度較高，可塑性強、可注射性等特點，用于PKP效果很好，但PMMA本身存在一些不足[7-11]。尋求有良好生物相容性、骨整合和骨誘導能力、有一定生物降解性、彈性模量與椎體相近、不易滲漏且并發(fā)癥較少的骨填充物，成為研究的熱點。礦化膠原的成分主要是Ⅰ型膠原和納米羥基磷灰石，其顯微結(jié)構(gòu)與天然骨相同，具備生物相容性良好和成骨活性等優(yōu)點?；A實驗研究證明了在傳統(tǒng)PMMA骨水泥中加入一定比例的Ⅰ型膠原/納米羥基磷灰石構(gòu)建成為礦化膠原復合骨水泥(mineralized collagen-polymethylmethacrylate，MC-PMMA)可以明顯改善骨水泥的生物力學及生物相容性，降低彈性模量，增加骨誘導能力[12-14]。為了進一步探討在臨床工作中應用礦化膠原復合骨水泥(MC-PMMA)用于PKP治療OVCF的實用性及有效性，本研究將MC-PMMA與PMMA臨床療效進行對比。

資料與方法

一、資料

1.納入與排除標準：(1)納入標準：①存在明顯腰背部疼痛、活動受限、翻身起坐時疼痛加劇。②腰背部明顯叩擊痛；脊柱正側(cè)位X線顯示椎體楔形變；MRI顯示椎體壓縮骨折,單椎體，新鮮骨折；骨密度T值<-2.5；骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折診斷明確。③采用PKP治療。④術(shù)中選用填充物骨水泥為PMMA或MC-PMMA。⑤采用術(shù)前、術(shù)后1天、術(shù)后3個月的脊柱X線片、疼痛視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)、Oswestry功能障礙指數(shù)(Oswestry disability index，ODI)、骨水泥滲漏情況、臨近椎體骨折情況、傷椎前緣相對高度恢復情況考查指標。(2)排除標準：①CT檢查提示椎體后壁破損存在，或骨折合并脊髓以及神經(jīng)根損傷者。②多處椎體骨折者。③X線片提示椎體塌陷程度超過75%。④合并脊柱感染、腫瘤和其他嚴重基礎疾病，不能耐受手術(shù)者。⑤高敏感、患有精神類疾病者。

2.病例來源：2018年6月至2020年6月于內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院微創(chuàng)脊柱外科收治OVCF患者418例。按上述的納入及排除標準，314例納入本研究。該試驗方案經(jīng)過醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審查通過；患者均簽署知情同意書。男71例，女243 例。數(shù)字表法隨機分為兩組。根據(jù)術(shù)中注入椎體的填充物不同，分為礦化膠原復合骨水泥組(MC-PMMA組)及單純骨水泥組(PMMA組)。MC-PMMA組 166例，男40例，女126例；年齡50～87(70.8±9.0)歲。病變節(jié)段：T6 4例、T7 6例、T8 6例、T9 8例、T10 9例、T11 25例、T12 30例、L1 32例、L2 16例、L3 15例、L4 10例、L5 5例。PMMA組148例，男31例，女117例；年齡50～85(69.6±7.8)歲。病變節(jié)段：T6 3例、T7 5例、T8 5例、T9 7例、T10 8例、T11 23例、T12 27例，L1 30例、L2 15例、L3 12例、L4 8例，L5 5例。

二、方法

1.手術(shù)：(1)PMMA組：患者采用輕度屈髖屈膝俯臥位，心電監(jiān)護，消毒、鋪無菌巾。C型臂X線機透視下定位傷椎椎弓根體表投影并標記。使用局部浸潤麻醉。以椎弓根投影外上方，即10點或14點位置作為穿刺點，經(jīng)皮通過椎弓根(或椎弓根旁)入路向椎體中央穿刺。正位透視時針尖遠端位于椎弓根內(nèi)緣時，側(cè)位透視確定針尖恰好通過椎體后緣。當穿刺針針尖到達椎體前中1/3處再導入骨鉆，然后導入球囊。透視位置正確后加壓，觀察數(shù)字壓力表。在X線機透視下觀察傷椎逐漸擴張。復位滿意后，減壓球囊。采用PMMA配置顯影骨水泥。待骨水泥形成牙膏狀時，沿骨水泥推注器緩慢推入。全程在X線機監(jiān)視下進行，當骨水泥達到椎體后緣時停止推注，記錄停止推注的時間。退出工作套管，局部加壓止血。(2)MC-PMMA組：手術(shù)操作方法與PMMA組相同。采用的礦化膠原復合骨水泥是由PMMA骨水泥及礦化膠原(MC)組成。MC主要成分為Ⅰ型膠原與羥基磷灰石。按照重量比6∶1將PMMA骨水泥的粉劑與MC混合均勻后，再加入單體液體攪拌[15]。本研究使用的傳統(tǒng)骨水泥是OSTEOPAL V PMMA 骨水泥(德國Heraeus Medical GmbH 公司)；礦化膠原由北京奧精醫(yī)藥科技有限公司提供。

2.術(shù)后處理：手術(shù)順利安返病房平臥6 h，間斷翻身。術(shù)后第1天復查脊柱正側(cè)位X線片。腰部護具保護下間斷下地活動。術(shù)后給予飲食調(diào)整，輔助抗骨質(zhì)疏松藥物，如維生素D鈣片、骨化三醇膠丸、阿侖膦酸鈉或唑來膦酸鈉等綜合治療。

3.觀察指標及效果評價：術(shù)前、術(shù)后第1 天、術(shù)后第3個月及末次門診隨訪行VAS 、ODI、椎體前緣相對高度(椎體前緣相對高度=傷椎前緣實際測量高度/傷椎上位椎體實際測量高度×100%)、骨水泥滲漏情況、相鄰椎體再骨折、骨水泥可推注時間、骨水泥注入量、手術(shù)時間、隨訪時間等情況記錄。

結(jié) 果

一、基本資料比較

MC-PMMA組和PMMA組兩組患者的年齡、性別分布、骨密度T 值分別、骨水泥注入量差異均無統(tǒng)計學意義(表1)。

表1 MC-PMMA組和PMMA組患者一般資料比較結(jié)果

二、手術(shù)情況

所有患者均順利完成手術(shù)，均獲得隨訪。MC-PMMA組和PMMA組隨訪時間、手術(shù)時間差異均無統(tǒng)計學意義。骨水泥可推注時間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)(表2)。

表2 MC-PMMA組和PMMA組患者手術(shù)相關情況比較結(jié)果

三、VAS比較

MC-PMMA組患者術(shù)后第1天及術(shù)后3個月VAS評分均較術(shù)前有明顯改善；術(shù)后3個月較術(shù)后第1天VAS評分有所改善。PMMA組術(shù)后第1天及術(shù)后3個月VAS評分均較術(shù)前有明顯改善；術(shù)后3個月較術(shù)后第1天VAS評分有所改善。MC-PMMA組與PMMA組兩組間VAS評分在術(shù)前、術(shù)后第1天及術(shù)后3個月的差異均無統(tǒng)計學意義(表3)。

四、Oswestry功能障礙指數(shù)比較

MC-PMMA組術(shù)后第1天ODI均較術(shù)前明顯改善；術(shù)后3個月較術(shù)后第1天ODI有所改善。PMMA組術(shù)后第1天ODI均較術(shù)前明顯改善；術(shù)后3個月較術(shù)后第1天ODI有所改善。MC-PMMA組與PMMA組兩組間ODI在術(shù)前、術(shù)后第1天及術(shù)后3個月的差異均無統(tǒng)計學意義(表3)。

表3 MC-PMMA組和PMMA組患者VAS評分和ODI的比較結(jié)果

五、傷椎前緣高度恢復情況

MC-PMMA組與PMMA組兩組組內(nèi)術(shù)后第1天及術(shù)后3個月傷椎前緣高度較術(shù)前明顯改善，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；術(shù)后3個月較術(shù)后第1天高度略有降低，但變化不大。兩組組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表4)。

表4 MC-PMMA組和PMMA組患者傷椎前緣高度恢復情況比較結(jié)果(%)

六、骨水泥滲漏情況

MC-PMMA組骨水泥滲漏7例，滲漏率為4.2%；PMMA組的骨水泥滲漏18例，滲漏率為12.2%； 兩組差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。PMMA組的骨水泥滲漏18例分布分別為：椎間盤8例、椎體旁2例、椎體前例4，靜脈滲漏4例)；MC-PMMA組7例分布分別為：椎間盤3例、椎體旁2例、椎體前1例，靜脈滲漏1例(表5)。

表5 MC-PMMA組和PMMA組患者觀察指標比較結(jié)果[例(%)]

七、傷椎鄰近椎體再骨折情況

MC-PMMA組傷椎鄰近椎體再骨折9例，發(fā)生率為5.4%;PMMA組鄰近椎體再骨折19例，發(fā)生率12.8%。再骨折多見于傷椎相鄰的上位或下位椎體；兩組的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)(表5)。

討 論

OVCF的發(fā)病率與日俱增[16]。自從 PVP成功應用于治療椎體血管瘤以來，PVP及PKP因其創(chuàng)傷小、恢復快、迅速緩解腰背部疼痛、療效滿意，已成為治療OVCF行之有效的微創(chuàng)手術(shù)方式,受到醫(yī)生及患者的廣泛青睞[17]。PKP手術(shù)的填充物骨水泥為PMMA，其臨床應用已長達60余年的歷史[18],已成為各種PVP、PKP、人工關節(jié)置換等手術(shù)廣泛使用的醫(yī)用材料[19]。而長期大量的臨床應用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)PMMA骨水泥的應用于椎體壓縮性骨折治療存在的不足：(1)PMMA壓縮彈性模量遠高于人體松質(zhì)骨壓縮彈性模量，導致椎體應力分布不均，傷椎再次骨折和鄰近椎體再骨折的發(fā)生率較高；(2)骨水泥生物相容性和骨整合能力差；(3)無成骨作用，無生物降解性；(4)骨水泥的流動性易引發(fā)滲漏；(5)骨水泥自身凝固時具有聚熱反應；(6)聚甲基丙烯酸甲酯單體有細胞毒性[7-11]。PMMA壓縮彈性模量為2000～3700 mPa，人體松質(zhì)骨壓縮彈性模量為50～800 mPa ，二者力學性能差異顯著，導致了骨水泥強化術(shù)后骨水泥固化體具有遠高于人體松質(zhì)骨的壓縮彈性模量。這樣椎體應力分布不均，傷椎再次骨折和鄰近椎體再骨折的發(fā)生率較高。據(jù)報道再骨折發(fā)生率12.4%～27.7%；術(shù)后4年后高達17.2%～52%。骨水泥生物相容性和骨整合能力差，無成骨作用，無生物降解性，不可吸收，易引起骨水泥團塊松動或移位。骨水泥的流動性易引發(fā)椎旁、椎管內(nèi)或靜脈的滲漏，滲漏率高達76%,且骨水泥自身身凝固時具有聚熱反應(35～90 ℃) 。一旦發(fā)生滲漏會直接燒傷周圍組織及神經(jīng)，引起嚴重并發(fā)癥。此外，聚甲基丙烯酸甲酯單體有細胞毒性，可損傷血管內(nèi)皮細胞、促使血栓的形成，故外滲后可引發(fā)心腦血管意外等情況發(fā)生。滲漏與多種因素有關，如操作者的臨床經(jīng)驗、骨水泥的注入時間、注入量、椎體后壁的完整性等。但不論如何，滲漏一旦發(fā)生，結(jié)果不容樂觀。

本研究旨在研究其在臨床實踐中的應用價值，探討其有效性及安全性[20]。本研究選取部分病例進行回顧性研究， 除外患者自身骨質(zhì)疏松程度及骨折部位等相關因素，研究結(jié)果顯示MC-PMMA組傷椎鄰近椎體再骨折9例，發(fā)生率為5.4%,而PMMA組鄰近椎體再骨折19例，發(fā)生率12.8%，兩組的差異有統(tǒng)計學意義。結(jié)合既往基礎研究成果，該研究結(jié)果顯示，礦化膠原成分主要是Ⅰ型膠原和納米羥基磷灰石，其顯微結(jié)構(gòu)和組成與天然骨一致，并能夠在體內(nèi)降解吸收，良好的成骨活性，參骨組織重建。將礦化膠原按比例加入PMMA,在保證PMMA的抗壓強度和固化性能的情況下，大大降低PMMA的壓縮彈性模量，縮小了傷椎與鄰近椎體的應力差距，降低了臨近椎體骨折發(fā)生率。礦化膠原微粒與PMMA的混合，使得 MC-PMMA 骨水泥固化體中的PMMA呈多孔網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)分布，因MC的生物相容性，可使骨細胞在其表面貼附生長，隨著MC生物降解,新生骨組織長入，大大增加了骨組織與PMMA的接觸，顯著增加了椎體應力面積，應力更加均勻，再骨折發(fā)生率顯著降低。

本研究對兩組患者的VAS評分及ODI兩項指標進行了分析。與術(shù)前相比，兩組患者術(shù)后第1天及術(shù)后3個月在VAS評分、ODI都出現(xiàn)顯著降低。上述結(jié)果表明，MC-PMMA骨水泥與和單純PMMA骨水泥在即刻緩解疼痛方面同樣具有很好的療效。術(shù)后即刻緩解患者腰背部疼痛、顯著提高患者生活質(zhì)量，使得患者盡早下地，避免長期臥床并發(fā)癥的發(fā)生。與此同時，結(jié)果顯示MC-PMMA與PMMA 和二組在傷椎前緣高度恢復方面術(shù)后第1天及術(shù)后3個月均較術(shù)前有顯著改善，均可部分恢復原有椎體高度，對椎體起到良好的支撐和固定。與PMMA相比，MC-PMMA雖然一定程度降低了彈性壓縮模量，但并沒有對傷椎椎體的高度恢復及臨床癥狀的快速、有效緩解造成影響。

骨水泥滲漏問題一直是脊柱外科專家所擔心的問題，因此，尋求可降低滲漏率、更加安全可靠的骨水泥也是科研工作者研究的重點。本研究表明MC-PMMA 骨水泥滲漏發(fā)生率低于PMMA骨水泥，并且可注射時間增加。考慮是因為將MC加入PMMA使得骨水泥的粘度增加，流動性下降，使得注入時滲漏發(fā)生率有所降低，提高了手術(shù)安全性。

目前，很多臨床也在進行類似研究[21-23]，但報道結(jié)論各有不同，這可能與手術(shù)操作方法、樣本量、以及隨訪時間、數(shù)據(jù)收集等一系列因素有關。故亟待進一步深入基礎實驗研究并于各地脊柱外科中心展開多中心、大樣本、長時間隨訪的回顧性臨床研究，基礎研究與臨床研究相輔相成，相互印證，達成共識。

總之，本研究表明，應用MC-PMMA骨水泥與PMMA行PKP治療骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折均可達到同樣的止痛效果，在恢復傷椎高度方面二者效果相近，但應用礦化膠原復合骨水泥可降低術(shù)后骨水泥滲漏率及鄰近椎體再骨折發(fā)生率，具有良好的相容性及臨床科可操控性，療效顯著。