劉富文，呂 明

（濱州醫(yī)學(xué)院， 山東 濱州 256603）

經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)（percutaneous vertebroplasty，PVP）目前已廣泛應(yīng)用于骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折（osteoporotic vertebral compression fractures，OVCF）的治療，這種通過微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備構(gòu)建穿刺通道，向發(fā)生壓縮性骨折的椎體內(nèi)部注射骨水泥的方式，可以有效緩解疼痛，恢復(fù)椎體高度與機(jī)械強(qiáng)度[1]。為了完善PVP 手術(shù)流程，獲得更好的治療效果，骨科醫(yī)師對(duì)于手術(shù)過程中骨水泥的用量、用法以及骨水泥的材料、調(diào)配方法均提出了各種不同的觀點(diǎn)。本文主要是分析不同骨水泥分布形態(tài)下椎體剛度的差異，探討不同PVP 手術(shù)方式對(duì)椎體機(jī)械強(qiáng)度的修復(fù)效果。

1 PVP 術(shù)中骨水泥的力學(xué)作用

采 用PVP 手 術(shù) 治 療OVCF 時(shí)， 通 過 向 發(fā) 生了壓縮骨折的椎體內(nèi)部注射以聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）為主要成分的骨水泥，可以有效止痛，恢復(fù)椎體高度，提高椎體機(jī)械強(qiáng)度[2]。有研究指出，骨水泥可以填充骨折，恢復(fù)椎體高度，限制、延緩椎體的壓縮，也可以限制終板的形變，良好的骨水泥分布可以改善椎體內(nèi)部的負(fù)荷分布[3]。很多研究表明：少量的骨水泥（約占椎體體積的15%）就可以較好地提升骨折椎體的剛度，而過多的骨水泥可能會(huì)使椎體剛度超過正常水平，使術(shù)后椎體的機(jī)械強(qiáng)度明顯高于鄰近節(jié)段，并使椎體內(nèi)部壓力升高，這些因素會(huì)提高鄰近椎體骨折及發(fā)生術(shù)后骨水泥滲漏的風(fēng)險(xiǎn)[4]。而PVP 術(shù)后椎體的機(jī)械強(qiáng)度與剛度與術(shù)中骨水泥的注入量呈弱相關(guān)，在手術(shù)中應(yīng)保證足夠的骨水泥注射量[5]。充分的骨水泥注射雖然可能會(huì)提高椎體的強(qiáng)度，但是也會(huì)提高骨水泥滲漏與鄰近椎體骨折的風(fēng)險(xiǎn)，骨水泥劑量對(duì)于骨折椎體的強(qiáng)化效果不是決定性因素，更加關(guān)鍵的可能是骨水泥的分布形態(tài)與分布區(qū)域[6]。對(duì)于PVP 術(shù)中的骨水泥注射劑量，存在一個(gè)合理的區(qū)間，過少會(huì)導(dǎo)致骨折術(shù)后強(qiáng)度欠佳，過多的骨水泥會(huì)增加并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

2 椎體剛度對(duì)于PVP 術(shù)后效果的影響

剛度（stiffness）是物體抵抗外界壓力的能力，在承受相同壓力負(fù)荷下，形變?cè)叫?，物體的剛度就越大，抵抗壓力的能力就越強(qiáng)，其是評(píng)價(jià)物體機(jī)械強(qiáng)度的重要指標(biāo)[2]。椎體的剛度是人體椎體骨松質(zhì)與骨皮質(zhì)抵抗軸向壓力能力的主要預(yù)測(cè)因素，測(cè)量及分析標(biāo)本剛度可以很好地評(píng)估椎體的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而研究PVP 術(shù)后椎體再骨折的預(yù)防效果，評(píng)估手術(shù)療效[7]。雖然國內(nèi)外許多研究對(duì)椎體的各種生物力學(xué)進(jìn)行了細(xì)致的測(cè)量、分析，但考慮到這些相對(duì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)流程依賴于不同的設(shè)備與操作者的實(shí)驗(yàn)操作技能，其測(cè)量結(jié)果難以歸納并統(tǒng)一比較。而剛度的測(cè)量是一種簡單、直接的椎體生物力學(xué)評(píng)價(jià)方法，通過給予椎體軸向機(jī)械壓力，測(cè)量椎體形變程度，就可以獲得椎體的軸向剛度數(shù)值。這種簡便的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)量可用于評(píng)價(jià)不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性，通過對(duì)不同實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行歸納分析，可得到一些可信的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3 PVP 中不同骨水泥的分布

對(duì)于PVP 術(shù)后不同的骨水泥分布，研究者們根據(jù)自己的手術(shù)結(jié)果，對(duì)術(shù)后椎體骨水泥的形態(tài)進(jìn)行了不同的分類。脊柱可被分為前中后三柱，這樣可以較好地評(píng)估脊柱整體的力學(xué)特性。但是對(duì)于位于脊柱前柱與中柱的椎體內(nèi)部，并沒有統(tǒng)一的分區(qū)方法，很多研究將椎體內(nèi)部分成了不同的分區(qū)，但靠上的胸椎與靠下的腰椎節(jié)段在椎體形態(tài)與力學(xué)特點(diǎn)方面都有不小的差異，難以設(shè)定一種統(tǒng)一的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)。不同的研究者將PVP 術(shù)后椎體內(nèi)部的骨水泥分布進(jìn)行了不同的分類，比如根據(jù)骨水泥是否均勻彌散填充椎體內(nèi)部、骨水泥是否接觸上下方的終板、骨水泥彌散而形成的不同形態(tài)、骨水泥填充率對(duì)骨水泥的分布差異進(jìn)行分類等[8-9]。根據(jù)這些分類方法，結(jié)合術(shù)后的長期隨訪，可知骨水泥的分布與術(shù)后椎體的機(jī)械強(qiáng)度有著直接的關(guān)聯(lián)，對(duì)于骨折椎體與相鄰節(jié)段椎體的再發(fā)骨折也有著直接影響，并會(huì)影響患者的癥狀改善情況。綜合這些分析可以得到一個(gè)較為籠統(tǒng)的結(jié)論：充分而均勻的骨水泥彌散是提高PVP 手術(shù)療效的重要因素，但究竟什么樣的手術(shù)結(jié)果能達(dá)到這樣的要求，眾多學(xué)者對(duì)此并未提出足夠令人信服的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[10]。

4 不同的骨水泥分布對(duì)于椎體剛度的影響

理想的骨水泥注射對(duì)PVP 術(shù)后效果有著決定性影響，不同的骨水泥分布也決定了椎體的生物力學(xué)特性。對(duì)于PVP 術(shù)后椎體剛度的預(yù)測(cè)，主要的方法有離體的人體或哺乳動(dòng)物椎體標(biāo)本直接測(cè)量、人體椎體的三維重建模型分析及對(duì)接受PVP 手術(shù)的患者再骨折發(fā)生率等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行隨訪統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行間接評(píng)估等。由于近年來人體標(biāo)本獲得日漸困難，豬、羊、大鼠等與人類骨骼結(jié)構(gòu)及機(jī)械結(jié)構(gòu)類似的哺乳動(dòng)物的標(biāo)本成為替代品[11]。三維有限元分析是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行掃描、重建，利用數(shù)字軟件分析椎體結(jié)構(gòu)，模擬椎體骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)及骨水泥的不同密度與分布狀況，構(gòu)建三維模型，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，可以獲得不同狀態(tài)下的椎體標(biāo)本生物力學(xué)結(jié)果。但以上實(shí)驗(yàn)方法也都有著缺陷：很多人體標(biāo)本保存時(shí)間過長，甲醛等化學(xué)試劑的長期浸泡會(huì)嚴(yán)重破壞椎體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。豬、羊、大鼠等哺乳動(dòng)物的脊柱并不承擔(dān)軸向的壓力，基礎(chǔ)力學(xué)結(jié)構(gòu)、骨密度等與人類不同，即使通過脫鈣、機(jī)械壓縮的處理，也不能完全模擬人體椎骨力學(xué)結(jié)構(gòu)。而三維重建的計(jì)算機(jī)模型畢竟不是實(shí)體實(shí)驗(yàn)，對(duì)于骨皮質(zhì)、骨小梁、椎間盤等不同的組織結(jié)構(gòu)難以有效區(qū)分，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與指導(dǎo)臨床工作依然有一定的距離。

對(duì)于骨水泥在水平層面的不同分布，陳柏齡等[12]的三維有限元分析顯示，在相同骨水泥注入量的前提下，骨水泥分別集中于椎體兩側(cè)，較均勻地彌散于椎體中央，會(huì)給椎體提供更大的剛度，可以有效提高椎體的機(jī)械強(qiáng)度。有研究者對(duì)PVP 術(shù)后患者進(jìn)行長期的臨床觀察發(fā)現(xiàn)，骨水泥充分彌散、均勻分布于椎體兩側(cè)的患者其術(shù)后癥狀改善情況、長期預(yù)后均優(yōu)于骨水泥單側(cè)分布及集中分布于椎體中央的患者[8,13]。這與上述標(biāo)本體外力學(xué)測(cè)量的結(jié)果相符。無論是單側(cè)還是雙側(cè)入路的PVP 手術(shù)，骨水泥能夠充分彌散、增強(qiáng)骨折線周圍區(qū)域的穩(wěn)定性是提高療效的重要保證。若骨水泥可以同時(shí)強(qiáng)化骨折線兩側(cè)，將骨折區(qū)域椎體黏合成一個(gè)整體，對(duì)減少術(shù)后再骨折等并發(fā)癥有積極的意義[14]。結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，無論是單側(cè)還是雙側(cè)入路的PVP 手術(shù)，充分而對(duì)稱的骨水泥彌散均是提高術(shù)后椎體機(jī)械強(qiáng)度的關(guān)鍵，單側(cè)骨水泥填充通常會(huì)存在術(shù)后隱患[8]。

對(duì)于骨水泥的縱向空間分布，不同的實(shí)驗(yàn)均證明：在PVP 術(shù)中，若骨水泥填充能夠同時(shí)接觸上下終板，形成完整的“支撐柱”，取得“頂天立地”的效果，就能給椎體提供更大的剛度，且骨水泥同時(shí)接觸上下終板的椎體，比只接觸一個(gè)終板的椎體有更大的機(jī)械強(qiáng)度[15-17]。即形成一個(gè)完整的縱向骨水泥結(jié)構(gòu)，對(duì)于椎體抵抗軸向壓力有著積極的意義，這也是許多臨床醫(yī)師進(jìn)行PVP 手術(shù)時(shí)對(duì)骨水泥分布情況的一個(gè)重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于骨水泥彌散形態(tài)的差異，Li Q 等[18]的研究表明：“海綿狀”的骨水泥比“團(tuán)塊狀”的骨水泥更有效地保持了椎體高度，提高了椎體機(jī)械強(qiáng)度，降低了再骨折的風(fēng)險(xiǎn)，這可能與骨水泥和骨小梁更加充分的接觸，增強(qiáng)了椎體內(nèi)部的統(tǒng)一性有關(guān)。而骨水泥分布過于致密，未能充分彌散可能是術(shù)后椎體形態(tài)改變及再發(fā)骨折的危險(xiǎn)因素[19]。相較于彌散形態(tài)和兩側(cè)分布的骨水泥，PVP 術(shù)中“條帶”狀的骨水泥分布是相對(duì)較差的分布形態(tài)，存在上述情況的患者無論是術(shù)后椎體高度還是再骨折的發(fā)生率，都不能令人滿意[20]。

PVP 術(shù)后椎體是否發(fā)生再次骨折是間接評(píng)估PVP術(shù)后椎體力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。Kolb 等[21]的研究表明，進(jìn)行PVP 手術(shù)時(shí)在骨折椎體內(nèi)注射骨水泥，除了會(huì)提高骨折椎體的強(qiáng)度，也會(huì)增加其他鄰近椎體發(fā)生骨折的風(fēng)險(xiǎn)。人體標(biāo)本實(shí)驗(yàn)與三維有限元分析均表明：PVP 術(shù)中的骨水泥注射改變了骨折椎體及鄰近椎體終板周圍的力學(xué)結(jié)構(gòu)，且可能會(huì)加劇終板的形變，這可能是椎體再骨折的原因之一[22-23]。在PVP手術(shù)中，過多地將骨水泥注射于椎體前方，使椎體前方高度完全修復(fù)，反而會(huì)使鄰近椎體再次骨折的風(fēng)險(xiǎn)增加，這可能與相鄰椎體之間的力學(xué)結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)，尤其是將附近節(jié)段的應(yīng)力集中在脊柱前柱，對(duì)于附近椎體穩(wěn)定性的影響較大[24]。所以，為了更好地保護(hù)PVP 強(qiáng)化椎體的鄰近節(jié)段，將骨水泥更均勻地彌散在椎體內(nèi)部是更加理想的手術(shù)方案。

5 討論

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展， 脊柱微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)中的PVP、 經(jīng)皮穿刺后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty，PKP)、椎間孔鏡等技術(shù)均得到了廣泛的臨床應(yīng)用。PVP 手術(shù)目前是許多骨科醫(yī)生治療OVCF時(shí)的首選手術(shù)方式。單側(cè)入路PVP 手術(shù)如果使骨水泥局限性彌散于椎體壓縮更加嚴(yán)重的一側(cè)，雖然有機(jī)會(huì)獲得良好的術(shù)后療效（患者術(shù)后可以獲得良好的鎮(zhèn)痛效果，并可以早期下地），但在生物力學(xué)方面可能會(huì)有劣勢(shì)，修復(fù)后的椎體無論是軸向的承壓能力還是對(duì)抗彎曲的能力都會(huì)有所不足。最新的研究表明，PVP術(shù)后雙側(cè)分布、均勻彌散的骨水泥可以使患者獲得良好的臨床療效和更低的再次壓縮風(fēng)險(xiǎn)[25]?，F(xiàn)在大多數(shù)醫(yī)師已達(dá)成共識(shí)：充分、均勻彌散于整個(gè)椎體的骨水泥分布是更加理想的骨水泥分布形態(tài)。在不過多地注射骨水泥的情況下，相對(duì)于骨水泥集中在椎體中部，將骨水泥更多地分布于椎體兩側(cè)或許是一種更好的選擇。在垂直維度上，使骨水泥同時(shí)接觸上下終板，形成完整的“支撐柱”，會(huì)有效提高椎體的剛度，抵抗軸向壓力，預(yù)防再骨折。同時(shí)對(duì)于椎體壓縮骨折，穿越骨折線區(qū)域給予充分的骨水泥強(qiáng)化有著積極的意義。

“左右均衡+ 頂天立地+ 加強(qiáng)骨折線周圍”這種骨水泥分布方式，可能是PVP 術(shù)中提高骨折椎體機(jī)械強(qiáng)度最好的骨水泥彌散形態(tài)。當(dāng)然，PVP 術(shù)中骨水泥的分布不僅僅取決于手術(shù)方式，患者的骨密度、椎體的骨折類型、骨水泥的成分對(duì)于最終的分布情況也有一定的影響，手術(shù)過程中依然要依靠手術(shù)醫(yī)師優(yōu)秀的臨場決斷能力來取得更好的效果。