王拴池，王芳芳，陶曉冰

(河北省滄州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院脊柱脊髓外科，河北 滄州 061001)

近20年經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)(percutaneous vertebro plasty，PVP)成為治療中老年胸腰椎椎體壓縮骨折簡單、實(shí)用、見效快的較好的方法，可取得快速止痛的效果，但可能有一些因素會(huì)影響椎體成形術(shù)的療效，導(dǎo)致不同患者間的治療效果存在差異[1]。

那么，如何評(píng)價(jià)手術(shù)療效?在早期，往往采用骨水泥注射量評(píng)價(jià)，但越來越多的臨床試驗(yàn)結(jié)果表明骨水泥注射量并不與療效有直接關(guān)系[2]，而與骨水泥彌散程度有關(guān)，評(píng)價(jià)骨水泥彌散程度有多種方法，如骨水泥填充率、骨水泥彌散面積、骨水泥彌散體積等，其中以骨水泥彌散體積較為準(zhǔn)確，臨床及科研中常于CT數(shù)據(jù)中人工勾畫計(jì)算，該方法存在較大誤差。因此，很有必要尋找一種可以在術(shù)后客觀、準(zhǔn)確地測(cè)量骨水泥彌散程度的方法，但由于椎體內(nèi)骨水泥及椎體均為不規(guī)則物體，常規(guī)的影像學(xué)檢查難以對(duì)其體積進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。在這種背景下，我們將數(shù)字骨科技術(shù)應(yīng)用于評(píng)價(jià)骨水泥彌散程度，計(jì)算骨水泥彌散體積及彌散比，并分析骨水泥彌散體積與臨床效果的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年8月至2016年3月確診為骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折并行經(jīng)皮椎體成形術(shù)的患者55例進(jìn)行分析。納入標(biāo)準(zhǔn)：a)年齡大于等于60歲；b)單椎體骨折，椎體壓縮不超過1/4，MRI表現(xiàn)為T1加權(quán)像椎體內(nèi)水腫信號(hào)；c)符合PVP的適應(yīng)證，且無相關(guān)禁忌證；d)具有完整的臨床資料、影像學(xué)資料及隨訪資料。排除標(biāo)準(zhǔn)：a)多節(jié)段胸腰椎壓縮性骨折；b)非骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折；c)服用激素及免疫抑制劑者；d)術(shù)后椎體外有骨水泥滲漏者。本組病例中，男20例，女35例，年齡60～87歲，平均71.3歲。所有患者表現(xiàn)為明顯的腰背部疼痛，多有摔傷等外傷史，均為胸腰椎單椎體骨折，T113例，T1218例，L119例，L29例，L35例，L41例。

本研究已經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)通過，患者及家屬均對(duì)本研究知情同意并簽署知情同意書，報(bào)送醫(yī)院倫理委員會(huì)備案。

1.2 手術(shù)方法 患者取俯臥位，墊體位墊保持胸腰段及腰椎適度后伸，結(jié)合術(shù)前影像學(xué)檢查及術(shù)中C型臂透視下定位責(zé)任椎及擬穿刺的椎弓根，確定進(jìn)針位置及角度。常規(guī)術(shù)區(qū)消毒，用1%利多卡因在進(jìn)針途徑進(jìn)行局部浸潤麻醉。在椎弓根影的外上側(cè)進(jìn)針，鉆入套管針，并使側(cè)位片針尖朝向MRI所示椎體T2高信號(hào)區(qū)域，當(dāng)針尖進(jìn)入椎弓根，正位片顯示穿刺針尖位于椎弓根影內(nèi)側(cè)緣外側(cè)，側(cè)位顯示針尖位于椎弓根基底部位時(shí)可繼續(xù)鉆入直至側(cè)位片顯示針尖到達(dá)椎體前1/3處。配制好骨水泥后裝入加壓注入裝置內(nèi)，待骨水泥到達(dá)拉絲期，C型臂透視輔助下將骨水泥緩慢注入病變椎體內(nèi)。停止注射標(biāo)準(zhǔn)：骨水泥到達(dá)病椎后壁或椎旁靜脈叢顯影，以防止骨水泥滲漏造成椎管內(nèi)容物受壓或進(jìn)入血管，通過注入裝置讀取并記錄骨水泥注入，待體外骨水泥完全凝固變硬后旋轉(zhuǎn)穿刺針后拔出。傷口壓迫止血，敷貼包扎。

1.3 療效評(píng)估與骨水泥彌散程度評(píng)價(jià)

1.3.1 療效評(píng)價(jià) 記錄骨水泥注射量、有無骨水泥滲漏及并發(fā)癥發(fā)生情況。術(shù)前、術(shù)后第3天，術(shù)后第3、6個(gè)月對(duì)患者進(jìn)行Oswestry功能障礙指數(shù)(Oswestry disability index，ODI)評(píng)定；腰背疼痛采用視覺模擬評(píng)分(visual analog scale，VAS)評(píng)定。

1.3.2 骨水泥彌散程度評(píng)價(jià)

1.3.2.1 CT數(shù)據(jù)收集 所有患者均在術(shù)前、術(shù)后3 d行CT掃描(美國GE 64排螺旋CT)檢查。掃描條件：120 kV、250 mA?；颊哐雠P位，以病椎為中心掃描三個(gè)椎體，層厚設(shè)定為0.625 mm，檢查結(jié)束后導(dǎo)出DICOM文件至光盤。

1.3.2.2 Mimics軟件計(jì)算 將獲取的DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Mimics 15.0(Materiallise softwar，Belgium)軟件中創(chuàng)建Mimics項(xiàng)目文件，用閾值分割工具快速分離、提取骨組織，參考的閾值范圍為系統(tǒng)默認(rèn)的骨組織界定閾值(226～3 071 Hu)。軟件自動(dòng)逐層生成骨組織表面輪廓線，然后利用三維重建功能獲得該區(qū)域脊柱節(jié)段的三維模型(命名為模型1，見圖1)。

在模型1的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作，通過預(yù)先測(cè)量椎體內(nèi)骨水泥的密度(1 000～3 000 Hu)，將閾值調(diào)整為1 000～3 000 Hu，利用骨組織與骨水泥閾值的不同，將骨水泥分離提取出來，軟件自動(dòng)逐層生成骨水泥組織表面輪廓線，利用三維重建功能獲得骨水泥三維模型，以Mask Edit工具去除骨水泥模型中滲漏于椎體外部分(命名為模型2，見圖2)，以3-Matic軟件將模型空隙修補(bǔ)成為封閉立體模型，計(jì)算骨水泥彌散體積(精確到0.01 mL)。

在模型1基礎(chǔ)上以閾值分割工具及Mask Edit工具去除椎體外附著結(jié)構(gòu)(肋骨、滲漏骨水泥)，并以椎弓根椎上切跡和椎下切跡前緣為界去除椎弓根及后部結(jié)構(gòu)，形成骨折椎體模型，以3-Matic軟件將模型空隙修補(bǔ)成為封閉立體模型，計(jì)算骨折椎體體積(精確到0.01 mL)。

計(jì)算骨水泥彌散體積/骨折椎體體積，得到骨水泥彌散比。

以上數(shù)據(jù)由三名熟練使用Mimics、3-Matic軟件的脊柱外科醫(yī)師分別進(jìn)行處理、計(jì)算，最后取三者平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 使用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，使用配對(duì)t檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)軟件輸入數(shù)據(jù)時(shí)精確至0.01。對(duì)比術(shù)中實(shí)際骨水泥注入量與Mimics軟件計(jì)算出的骨水泥量(平均值)，評(píng)估差異的顯著，判斷實(shí)際骨水泥量與計(jì)算所得骨水泥彌散體積間區(qū)別。P<0.05為兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。應(yīng)用Spearman相關(guān)分析評(píng)價(jià)骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比與VAS、ODI間相關(guān)性。

圖1 椎體三維重建模型 圖2 骨水泥三維模型

2 結(jié) 果

2.1 一般情況 所有患者手術(shù)均順利完成。術(shù)中骨水泥注射量為2.5～6.1 mL，平均(4.26±0.86)mL。無神經(jīng)損傷、腦脊液漏及感染等嚴(yán)重并發(fā)癥，其中5例骨水泥少量滲漏至椎旁靜脈，形成血管鑄型，無椎管內(nèi)及椎間隙滲漏。

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 骨水泥注入量平均值為(4.26±0.86)mL，骨水泥彌散體積平均值為(5.36±0.92)mL，骨水泥彌散比為(0.20±0.03)，術(shù)中實(shí)際骨水泥注入量與彌散體積間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。骨水泥注入量、骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比與術(shù)后3 d、術(shù)后3個(gè)月VAS、ODI評(píng)分間存在關(guān)聯(lián)性，骨水泥注入量與術(shù)后VAS、ODI間相關(guān)性程度為低度正相關(guān)(0.3

表1 骨水泥注入量、骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比與術(shù)后VAS、ODI評(píng)分間相關(guān)性(r值)

3 討 論

椎體成形術(shù)作為治療骨質(zhì)疏松性壓縮骨折的常用方法越來越收到關(guān)注與研究。而骨水泥注入量作為椎體成形術(shù)的關(guān)鍵問題尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[3]，過量的骨水泥帶來更多的滲漏機(jī)會(huì)及更大的相鄰椎體再骨折風(fēng)險(xiǎn)[4-5]。

同時(shí)有一些因素會(huì)影響椎體成形術(shù)的療效，如何評(píng)價(jià)椎體成形術(shù)的治療效果，多位學(xué)者有不同看法[6-8]：骨水泥注入量、骨水泥在椎體內(nèi)的填充比率等。黃文東[9]提出了骨水泥彌散體積概念，骨水泥注入椎體后在椎體內(nèi)沿骨折線、骨小梁間隙進(jìn)行彌散，黏合支撐骨質(zhì)及周圍包繞空間，形成由骨水泥、骨小梁及其間隙所共同構(gòu)成的三維空間結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為能更合理反映出骨水泥在椎體內(nèi)部的填充、分布情況，與臨床效果相關(guān)性更高，但在實(shí)際數(shù)據(jù)處理過程中存在較大人為因素影響，數(shù)據(jù)波動(dòng)性大。

3.1 數(shù)字骨科技術(shù)應(yīng)用于椎體成型手術(shù) 近年數(shù)字骨科技術(shù)發(fā)展迅速，Bozkus[10]、Leichter[11]等以CT數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)研究頸椎力學(xué)，隨著科技發(fā)展，圖像處理技術(shù)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助制作、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)越來越趨于成熟，并被用于臨床[12]，利用螺旋CT掃描，結(jié)合數(shù)字骨科軟件可以對(duì)椎體進(jìn)行二維、三維重建，計(jì)算相關(guān)角度、長度、體積等[13]，可計(jì)算獲得骨水泥彌散區(qū)域體積，反映骨水泥在椎體內(nèi)彌散情況已經(jīng)具有可能性。

多款數(shù)字骨科軟件具有強(qiáng)大的三維重建成像及不規(guī)則體體積計(jì)算能力，利用軟件設(shè)定及主動(dòng)調(diào)整的閾值可將骨水泥與椎體骨質(zhì)分開，并分別精確計(jì)算得出椎體內(nèi)骨水泥彌散體積。在此基礎(chǔ)上，作者將患者術(shù)前、術(shù)后CT數(shù)據(jù)提取，導(dǎo)入Mimics軟件中，將閾值調(diào)整為1 000～3 000 Hu，提取出骨水泥后去除滲漏部分骨水泥，并封閉骨水泥模型腔隙，計(jì)算其體積作為骨水泥彌散體積，術(shù)中實(shí)際骨水泥注入量與彌散體積間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，排除骨水泥滲漏病例，該比較仍差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。證明骨水泥在椎體內(nèi)可延骨折線及骨質(zhì)疏松腔隙彌散分布。骨水泥彌散體積的計(jì)算方式避免了人工統(tǒng)計(jì)的誤差，同時(shí)計(jì)算更加方便，便于研究計(jì)算，同時(shí)引入骨水泥彌散比，即骨水泥彌散比=骨水泥彌散體積/椎體體積，骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比均可作為骨水泥在椎體內(nèi)彌散程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.2 數(shù)字骨科技術(shù)計(jì)算骨水泥彌散程度及其與術(shù)后療效的關(guān)系 既往研究[11]在骨水泥注入量上存在較多爭(zhēng)議，其可能原因有：a)關(guān)注了術(shù)中骨水泥注入量，卻未關(guān)注骨水泥注入椎體后的彌散狀態(tài)，同時(shí)患者差異化的椎體體積影響同樣較大，相同量的骨水泥在不同椎體內(nèi)產(chǎn)生的效應(yīng)肯定是有差別的；b)術(shù)中骨水泥注入量記錄過程中的誤差；c)骨水泥攪拌后可能存在的氣泡導(dǎo)致記錄誤差。這其中，第一條原因應(yīng)為主要原因[11]，本研究中利用骨水泥彌散體積及骨水泥彌散比進(jìn)行注入量評(píng)價(jià)，更加準(zhǔn)確，操作性更強(qiáng)，同時(shí)兼顧了骨水泥在椎體內(nèi)彌散狀態(tài)和椎體體積，而忽略骨水泥在椎體內(nèi)彌散程度及不同椎體的體積可能會(huì)將研究引入誤區(qū)。

陳同林[14]等認(rèn)為骨水泥注入椎體后彌散，在骨折線、骨小梁間隙內(nèi)起力學(xué)增強(qiáng)、穩(wěn)定作用，對(duì)斷裂骨小梁起到匹配黏合穩(wěn)固作用，骨水泥彌散體積能反應(yīng)注射量，更能反映骨水泥注射的質(zhì)。骨水泥的彌散體積可以說明骨水泥注射后椎體力學(xué)性能和空間結(jié)構(gòu)的變化，骨水泥在已塌陷的骨小梁間隙內(nèi)可對(duì)椎體起到支撐穩(wěn)固作用，骨水泥彌散的不規(guī)則空間分布與其力學(xué)性能密切。

統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算也同樣證實(shí)：骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比與術(shù)后療效(ODI、VAS評(píng)分)有密切關(guān)聯(lián)性，術(shù)后3 d VAS評(píng)分與骨水泥量、骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比之間關(guān)聯(lián)性r值分別為：0.440、0.764、0.757，術(shù)后3 d ODI評(píng)分與骨水泥量、骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比之間關(guān)聯(lián)性r值分別為0.383、0.528、0.507，可見術(shù)后3 d VAS及ODI評(píng)分與骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比為中度正相關(guān)，與骨水泥注入量為低度正相關(guān)，對(duì)于其關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱對(duì)比，限于研究方法，無法進(jìn)行量化比較。較大的骨水泥彌散體積與彌散比病例可獲得更好的臨床效果，其原因可能在于骨水泥能較好地彌散于疏松骨小梁間及骨折線內(nèi)，對(duì)斷裂的骨小梁起著固定作用，減少骨折端微動(dòng)，提升了術(shù)后椎體的即時(shí)穩(wěn)定性，減少對(duì)神經(jīng)末梢的刺激，從而減輕疼痛。同時(shí)Chevalier等[15]也通過體外力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，椎體成形術(shù)中骨水泥在椎體上下終板之間充分彌散，有助于防止遠(yuǎn)期發(fā)生再次塌陷或者骨折。

因此，我們認(rèn)為應(yīng)用數(shù)字骨科技術(shù)計(jì)算PVP術(shù)后骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比的方法準(zhǔn)確性及可重復(fù)性均較高，本研究證實(shí)骨水泥彌散體積、骨水泥彌散比與術(shù)后疼痛及改善功能障礙改善情況關(guān)聯(lián)密切，該方法相比于骨水泥注入量來說更為客觀，更利于在多中心、大樣本臨床研究時(shí)作為統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也說明PVP手術(shù)不應(yīng)單純追求骨水泥注入量，而更應(yīng)關(guān)注骨水泥在椎體內(nèi)彌散情況。由于本研究僅為回顧性病例觀察，并且觀察病例數(shù)相對(duì)較少，存在一定的局限性，今后仍有必要開展大樣本、多因素分析或前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究來進(jìn)一步探討。

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