骨水泥灌注時(shí)機(jī)和灌注量對(duì)囊袋成形術(shù)效果的影響

姜東杰，陸順一，肖 劍，李 娟，費(fèi)琴明

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院骨科，上海 200032

隨著社會(huì)人口老齡化形勢(shì)的加劇，骨質(zhì)疏松及繼發(fā)骨折發(fā)生率日益升高。在歐洲50 歲以上人群中，50%的女性和20%的男性可能經(jīng)歷骨質(zhì)疏松相關(guān)性骨折［1］。其中，以骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨 折（osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）最常見。OVCF 的傳統(tǒng)治療方法包括保守治療及外科內(nèi)固定手術(shù)等，存在治療周期較長(zhǎng)、并發(fā)癥較多等問題。

自1987年以來，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）等微創(chuàng)方式已逐漸成為OVCF 的主要治療手段，但術(shù)后易發(fā)生骨水泥滲漏［2］。學(xué)者們?yōu)闇p少骨水泥滲漏進(jìn)行了諸多努力，如改進(jìn)骨水泥材料、利用支架或囊袋包裹骨水泥等。其中，囊袋成形術(shù)主要通過骨填充囊袋的包裹作用來改善骨水泥在椎體內(nèi)的不均勻彌散分布，而其抬升傷椎高度的效果不受影響，且骨水泥可透過囊袋的網(wǎng)孔向外滲出形成突起，并進(jìn)一步與周圍松質(zhì)骨之間形成錨定鉸鎖，保證骨折椎體的強(qiáng)度和剛度，增強(qiáng)脊柱的穩(wěn)定性，具有較好的臨床效果［3］。

目前，關(guān)于囊袋成形術(shù)的研究多集中于其能否改善 PVP 或 PKP 等微創(chuàng)手段的效果［4-6］，而有關(guān)骨水泥灌注參數(shù)（如灌注時(shí)機(jī)和灌注量）的研究較少。對(duì)于同一骨折椎體及囊袋，灌注骨水泥的時(shí)機(jī)和量不同，囊袋的填充及骨水泥向囊袋外的滲出效果可能不同［7］。因此，本研究旨在探討骨水泥灌注時(shí)機(jī)和灌注量對(duì)囊袋成形術(shù)效果的影響，從而為臨床實(shí)際操作提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與器械 從5 具新鮮尸體獲取23 個(gè)胸、腰椎椎體標(biāo)本（節(jié)段T5～L3；尸體標(biāo)本取自復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院解剖教研室，男性3 例、女性2 例，年齡70～80 歲）。其他材料和器械：骨填充囊袋（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯材料，上海凱利泰醫(yī)療科技股份公司生產(chǎn)）采用25 mm 規(guī)格囊袋，額定容積2 mL（圖1）；穿刺針及骨水泥灌注器械，聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）骨水泥（TECRES）；X 線攝片機(jī)，雙能X 線骨密度儀，320 排CT 機(jī)；－20℃低溫冰箱；骨刀和骨鋸。

圖1 骨填充囊袋實(shí)物圖

1.2 操作方法 去除椎體表面軟組織，隨機(jī)編號(hào)后置入－20℃冰箱中備用。試驗(yàn)前解凍椎體，測(cè)量其正側(cè)位X 線片和骨密度。經(jīng)單側(cè)椎弓根入路穿刺，以進(jìn)針至椎體前1/3 為宜，而后擴(kuò)充通道，將骨填充囊袋盡量置于椎體的中央位置，鎖定灌注管和穿刺套管。調(diào)和骨水泥，分別按骨水泥混合后4 min 灌注 3、4、5、6 mL，骨水泥混合后 4、5、6、8 min 灌注 4 mL 分組，每組 3 個(gè)椎體。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的骨水泥灌注量，出現(xiàn)明顯的骨水泥滲漏或椎體破裂，或阻力過大導(dǎo)致無法繼續(xù)注入骨水泥時(shí)，停止灌注。取剩余骨水泥用于評(píng)估其在不同時(shí)間點(diǎn)的黏度。灌注完成后記錄骨水泥的實(shí)際灌注量。

1.3 評(píng)估方法 灌注完成后再次攝椎體X 線片，并行三維CT 檢查，將椎體及骨水泥團(tuán)塊剖開以查看囊袋的填充及骨水泥在囊袋外的滲出情況。觀察指標(biāo)包括骨水泥滲漏情況、骨水泥團(tuán)塊及其突起形成情況、骨水泥團(tuán)塊的調(diào)整參數(shù)后CT(adjusted CT, a-CT）圖像特征、囊袋填充以及囊袋外骨水泥突起與松質(zhì)骨之間微觀鉸鎖情況。

1.4 a-CT 測(cè)量方法 在 CT 圖像（WL-500 HU、WW-2 000 HU）上調(diào)整窗位（window level，WL）和窗寬（window width，WW），可見囊袋將骨水泥分隔為囊袋包裹和囊袋外滲出兩部分。通過調(diào)整 WL-500 HU、WW-6 000 HU 獲得 a-CT 圖像，在矢狀面、冠狀面和橫斷面上選取過骨水泥團(tuán)塊中心的3 個(gè)層面，然后在每個(gè)層面上測(cè)量過中心的內(nèi)徑d 和外徑D（以類球體估算），分別2 個(gè)，計(jì)算骨水泥的滲出深度（D1＋D2－d1－d2）/4，取3 個(gè)層面平均值（圖2）。

圖2 囊袋外骨水泥滲出深度測(cè)量圖

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 23 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以表示，對(duì)連續(xù)型變量行Pearson 相關(guān)系數(shù)分析，對(duì)分類變量行Fisher 精確檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)（α）為0.05。

2 結(jié) 果

2.1 椎體骨密度及骨水泥混合后變化 試驗(yàn)前測(cè)量椎體骨密度（bone mineral density, BMD），顯示椎體均呈骨質(zhì)疏松狀態(tài)，BMD 平均為（0.431±0.167）g/cm2，T 值為－5.7±1.4。骨水泥于 21℃室溫條件下混合，混合后4、6、8 min 時(shí)分別為牙膏早、中、末期，約 10 min 時(shí)進(jìn)入面團(tuán)期，20 min 時(shí)骨水泥凝固變硬，并釋放出較多熱量。

2.2 不同灌注量對(duì)囊袋成形的影響 各灌注量組中，椎體內(nèi)囊袋填充均較滿意，骨水泥外周突起形成良好，與松質(zhì)骨之間形成較好的微觀鉸鎖；隨灌注量增多，骨水泥向囊袋外滲出也增多，骨水泥突起更加明顯，同時(shí)椎體終板或側(cè)壁受壓更明顯（圖 3）。灌注 3 mL 和 4 mL 時(shí)均未發(fā)生明顯滲漏；灌注5 mL 時(shí)，有1 個(gè)椎體發(fā)生破裂；灌注6 mL 時(shí)，有1 個(gè)椎體發(fā)生骨水泥滲漏。

圖3 骨水泥灌注量組囊袋成形情況

灌注 3～5 mL 時(shí)，每增加 1 mL，滲出深度增加 11.5%～19.7%； 灌注 5 mL 和 6 mL 時(shí)滲出 深度相似，差值約為1%（表1）。骨水泥灌注量與滲出深度之間有較強(qiáng)相關(guān)性，Pearson 相關(guān)系數(shù)為0.840（P＜0.001）。

2.3 不同灌注時(shí)機(jī)對(duì)囊袋成形的影響

2.3.1 囊袋成形效果及滲出深度 各灌注時(shí)機(jī)組中，椎體內(nèi)囊袋擴(kuò)充均較為滿意，骨水泥外周突起形成良好，與松質(zhì)骨之間形成滿意的微觀鉸鎖；各組囊袋填充及囊袋外骨水泥滲出差異不明顯（圖4）。各組均未發(fā)現(xiàn)骨水泥滲漏或椎體破裂情況。灌注4 min組的滲出深度稍大（＞8%），灌注5、6、8 min 組滲出深度相似，各組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。骨水泥灌注時(shí)機(jī)與滲出深度之間相關(guān)性不強(qiáng)，Pearson 相關(guān)系數(shù)為－0.429（P＝0.052）。

圖4 骨水泥灌注時(shí)機(jī)組囊袋成形情況

表1 各組囊袋外骨水泥滲出深度

2.3.2 灌注阻力 將所有椎體分為灌注4 min 組（13 個(gè)椎體）和大于 4 min 組（10 個(gè)椎體），4 min 組中灌注阻力較大的椎體數(shù)量為5 個(gè)，大于4 min 組（1 個(gè)），差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.179）。

3 討 論

既往文獻(xiàn)［8］報(bào)道，PVP 及 PKP 治療 OVCF 時(shí)最主要的并發(fā)癥即為骨水泥滲漏。骨水泥滲漏的發(fā)生率為19%～57%［9］，而椎體骨皮質(zhì)破裂、較低的骨水泥黏度、較高的灌注壓力和較大的骨水泥體積等均為滲漏的危險(xiǎn)因素［8-10］。雖然骨水泥滲漏患者多無明顯癥狀，但臨床仍須重視滲漏可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。

3.1 囊袋系統(tǒng)優(yōu)勢(shì) 最早的囊袋系統(tǒng)Vessel-X 于2004 年首先被用于治療椎體骨折，發(fā)現(xiàn)其可顯著減少骨水泥滲漏的發(fā)生，并且其緩解疼痛、抬升傷椎高度和糾正脊柱后凸畸形的效果與PVP 和PKP相當(dāng)，能同時(shí)起到椎體擴(kuò)充器和骨水泥容納器的作用［3,11-12］。隨后，該系統(tǒng)被越來越多地應(yīng)用于脊柱外科微創(chuàng)治療。囊袋成形術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其可在減少對(duì)周圍松質(zhì)骨破壞的情況下包裹骨水泥，減少其滲漏。將骨水泥注入預(yù)先置入椎體的囊袋內(nèi)，一方面囊袋可包裹住骨水泥，避免其在壓力差的作用下在椎體內(nèi)隨意流動(dòng)及分布，尤其可避免其流向皮質(zhì)破裂處或靜脈孔等壓力相對(duì)較小、易發(fā)生滲漏的位置；另一方面，骨水泥可透過囊袋的網(wǎng)孔向外滲出形成突起，這些突起與周圍的松質(zhì)骨之間形成錨定鉸鎖，使傷椎保持一定的強(qiáng)度和剛度，提高脊柱穩(wěn)定性。囊袋的這種既包裹骨水泥又允許其分散滲出的選擇性分布作用可減少骨水泥在椎體內(nèi)的不規(guī)律彌散，從而有效抬升傷椎高度并減少骨水泥滲漏。其在治療Kümmell 病、周壁破損的椎體及脊柱轉(zhuǎn)移瘤等方面有一定優(yōu)勢(shì)［5-6,13-14］。

3.2 骨水泥組成及作用 對(duì)PVP、PKP 及囊袋成形術(shù)而言，骨水泥的黏度和灌注量都是重要的灌注參數(shù)。目前臨床中最常用的骨水泥是PMMA，其主要由小顆粒的PMMA 預(yù)聚物、作為引發(fā)劑的過氧化苯甲酰（benzoyl peroxide，BPO）以及鋇、鋯等顯影劑組成的粉劑和MMA 單體組成的液劑混合而成［15］。骨水泥混合后主要可分為混合期、牙膏期、面團(tuán)期和固化期4 個(gè)時(shí)期，不同時(shí)期骨水泥的黏度和流變參數(shù)也不同，主要是MMA 單體在引發(fā)劑的作用下不斷聚合并逐漸凝固的過程［16］。臨床上以PVP 或PKP 治療椎體骨折時(shí)多在骨水泥的牙膏期進(jìn)行灌注，緣因此時(shí)的骨水泥性質(zhì)較為均衡。隨著骨水泥對(duì)骨小梁間隙滲透能力的增強(qiáng)，骨骼抗骨折能力也逐漸增強(qiáng)［17］。Krüger 等［7］也認(rèn)為，椎體強(qiáng)化術(shù)療效以及術(shù)后椎體的力學(xué)特性與骨水泥和周圍骨骼之間形成的微觀鉸鎖有關(guān)，當(dāng)鉸鎖形成不佳時(shí)可能導(dǎo)致骨骼內(nèi)植入物松動(dòng)。實(shí)施PKP時(shí)球囊會(huì)對(duì)松質(zhì)骨造成較大的破壞，減少微觀鉸鎖的形成，進(jìn)而影響其療效，因此建議臨床醫(yī)生充分注入骨水泥，以形成足夠的錨定鉸鎖。雖然囊袋成形術(shù)中骨水泥透過囊袋網(wǎng)孔形成的突起以及其與松質(zhì)骨之間形成的微觀鉸鎖對(duì)骨折椎體的強(qiáng)度、剛度以及對(duì)抗剪切的能力有影響，但這種影響在相對(duì)較小的外力作用下可能并不明顯。劉訓(xùn)偉等［18］的研究也表明，囊袋成形術(shù)相較于PVP 或PKP 并不減弱骨折椎體的強(qiáng)度和剛度。

3.3 囊袋成形術(shù)影響因素 骨填充囊袋的PET材料具有較好的抗形變性能。注入骨水泥時(shí)，囊袋會(huì)逐漸擴(kuò)充并允許少量骨水泥滲出，而在達(dá)到囊袋的額定容積后繼續(xù)灌注則使?jié)B出的骨水泥增多［18］。在椎體內(nèi)環(huán)境中，周圍的骨骼會(huì)對(duì)抗囊袋的擴(kuò)充效果，故而骨質(zhì)疏松的程度也是影響骨水泥向囊袋外滲出的因素之一［19］。本研究中椎體的骨密度偏低，但該骨密度為模擬測(cè)定，與臨床患者有一定差異。此外，有研究［8,20-22］認(rèn)為，骨水泥體積為滲漏發(fā)生的影響因素，建議在經(jīng)評(píng)估能獲得臨床滿意療效的前提下以小劑量骨水泥灌注。同時(shí)，不同個(gè)體的椎體大小不同，同一個(gè)體的胸、腰椎椎體的大小也有差異，故應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇灌注量。本研究中，隨著灌注量增多，骨水泥外周突起更明顯，滲出深度更大，但灌注量過多時(shí)可能導(dǎo)致骨水泥滲漏甚至椎體破裂，這與椎體和囊袋的相對(duì)大小、骨水泥體積以及囊袋位置有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，骨水泥的灌注量較囊袋的額定容積增加1～2 mL 時(shí)，囊袋填充及骨水泥滲出效果更佳。

本研究中，骨水泥灌注時(shí)機(jī)與囊袋外滲出深度的相關(guān)性不強(qiáng)，在牙膏早、中及后期灌注時(shí)骨水泥均可較好地填充囊袋并向囊袋外滲出。在4 min進(jìn)行灌注時(shí)，骨水泥滲出深度較其他時(shí)間點(diǎn)稍大，但各時(shí)間點(diǎn)間差異不明顯，這可能是由于牙膏時(shí)期的骨水泥內(nèi)MMA 單體部分聚合，此期的骨水泥均有較好的流變性能［16］。但骨水泥灌注時(shí)機(jī)與滲出深度呈中等強(qiáng)度相關(guān)（Pearson 相關(guān)系數(shù)為－0.429），P 值接近0.05，不能排除樣本量較少導(dǎo)致假陰性結(jié)果的可能。同時(shí)，骨水泥混合后4 min時(shí)灌注可能導(dǎo)致灌注阻力增大，盡管未得到統(tǒng)計(jì)學(xué)支持（P＝0.179），但這種可能性不應(yīng)被忽視?；旌显缙诘墓撬嘀猩杏休^多MMA 單體未發(fā)生聚合，在較大的灌注壓力及較快的灌注速度作用下可能促使更多的液態(tài)單體分離或蒸發(fā)逸出，使灌注通道內(nèi)骨水泥的勻質(zhì)性被破壞，從而導(dǎo)致灌注阻力的增大［15-16,23］。而囊袋對(duì)骨水泥的包裹或?yàn)V網(wǎng)作用則可能使這種阻力進(jìn)一步增大。Yeh 等［24］建議，行囊袋成形術(shù)時(shí)置入囊袋的動(dòng)作應(yīng)輕柔，位置應(yīng)合適，灌注速度應(yīng)緩慢。因此，本研究建議行囊袋成形術(shù)時(shí)在骨水泥混合后5～6 min 灌注，且灌注速度不宜過快。同時(shí)，需注意不同條件下骨水泥聚合凝固的時(shí)間長(zhǎng)短可能有差異，應(yīng)根據(jù)骨水泥的實(shí)際性狀并結(jié)合術(shù)中透視結(jié)果決定灌注時(shí)機(jī)。

3.4 本研究不足之處及改進(jìn)方向 不足之處：（1）樣本量相對(duì)較少；（2）存在一定的測(cè)量誤差；（3）未進(jìn)行骨折椎體造模；（4）未檢驗(yàn)灌注后椎體的力學(xué)特性。改進(jìn)及后續(xù)研究方向：（1）增加樣本量，進(jìn)行骨折椎體建模，使其更符合臨床情況，并對(duì)術(shù)后椎體行相關(guān)力學(xué)特性檢驗(yàn)；（2）對(duì)不同大小的椎體、不同規(guī)格的囊袋和不同的骨水泥用量進(jìn)行對(duì)照研究。

綜上所述，本研究表明，骨填充囊袋在防止骨水泥滲漏方面有一定優(yōu)勢(shì)，囊袋成形術(shù)中PMMA骨水泥可充分填充囊袋并向囊袋外滲出，其效果與骨水泥灌注量有較強(qiáng)相關(guān)性，而與灌注時(shí)機(jī)相關(guān)性不強(qiáng)。骨水泥混合后5～6 min 時(shí)進(jìn)行灌注，灌注量較囊袋額定容積增加1～2 mL 可能有助于提高手術(shù)效果。同時(shí)，建議根據(jù)椎體情況選擇合適大小的囊袋，并將其置于椎體內(nèi)合適位置，根據(jù)骨水泥實(shí)際性狀選擇灌注時(shí)機(jī)，結(jié)合術(shù)中的透視結(jié)果決定骨水泥灌注量。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。