經皮椎體成形術骨水泥與終板關系對術后椎體高度丟失的影響

林上進　林偉龍　潘依瀟　許樂洋　朱越峰　曹旭海　范永前

(復旦大學附屬華東醫院骨科　上海　200040)

隨著人口老齡化的發展,骨質疏松性椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)的發生率日愈上升,全世界每年大約有140萬患者發生OVCF,已成為影響老年人生活質量的最常見的疾病之一[1]。嚴格的保守治療需要長時間絕對臥床休息,但大部分老年患者難以忍受且容易并發全身系統性疾病,如認知功能障礙、睡眠障礙、胃腸道功能障礙、肺栓塞等,嚴重者可導致患者死亡[2]。經皮椎體成形術(percutaneous vertebroplasty,PVP)是近年來廣泛運用于治療OVCF的脊柱外科技術,它是在局麻下經C形臂X線機透視的幫助將骨水泥聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)均勻注入骨折椎體內的一項微創操作,對于恢復和穩固傷椎高度、矯正后凸畸形及明顯緩解患者疼痛癥狀起到一定的作用[3]。

我們通過對行PVP術的老年椎體壓縮性骨折患者的術后隨訪發現,術后出現傷椎椎體高度丟失的現象并不少見。這一現象已引起廣大脊柱外科醫師的關注,但目前對影響PVP術后椎體高度丟失的相關因素研究報道較少,而關注骨水泥與終板關系對術后椎體高度丟失影響的研究尚無報道。

本研究假設在PVP的手術過程中,經注射器注射的骨水泥與傷椎上下終板接觸與否將影響PVP術后椎體高度的丟失率大小。根據術后傷椎正側片顯示術中所注射的骨水泥分布有無同時累及傷椎的上下終板,若傷椎正位片和側位片同時顯示骨水泥均已分布至上下終板則定義為骨水泥與終板接觸(do-PMMA-endplate-contact,DPEC),否則定義為骨水泥與終板非接觸(non-PMMA-endplate-contact,NPEC)。回顧性分析84例單一節段椎體壓縮性骨折的老年女性患者行PVP術治療OVCF的臨床資料,比較DPEC和NPEC組術后椎體高度恢復值,術后3個月椎體高度丟失率,術后矢狀面Cobb角變化值、術后骨水泥滲漏率等指標的差異性,研究骨水泥與終板關系對術后椎體高度丟失的影響。

資 料 和 方 法

一般資料回顧性分析2013年6月至2016年5月復旦大學附屬華東醫院骨科收治的骨質疏松性單節段的椎體壓縮性骨折的女性患者84例,平均年齡(77.44±8.91)歲。根據術后的傷椎正側位X片判斷術中注射的骨水泥與上下終板的關系,分為骨水泥與終板接觸組(DPEC,n=40)和骨水泥與終板非接觸組(NPEC,n=44),骨折椎體分布在T10-L4 (表1)。所有患者均有明確的腰背部疼痛,查體傷椎椎體棘突有壓痛及叩痛。所有患者入院后行血常規、生化電解質指標、凝血功能、骨密度檢測、傷椎正側位X片、CT及MRI等術前相關檢查。

表1　DPEC組和NPEC組椎體壓縮性骨折節段的分布Tab 1　Location of fractured vertebra between DPECgroup and NPEC group　[n (%)]

DPEC:Do-PMMA-endplate-contact;NPEC:Non-PMMA-endplate-contact.

納入標準(1)單節段椎體壓縮性骨折的女性患者;(2)年齡70～90歲;(3)新鮮的椎體壓縮性骨折,即MRI檢查顯示在傷椎椎體內存在骨髓水腫現象;(4)沒有出現嚴重的手術并發癥,如骨水泥滲漏至椎管內導致脊髓神經的損傷等。

排除標準(1)多節段椎體壓縮性骨折或隨訪期間出現其他椎體骨折者;(2)由非骨質疏松因素導致的椎體骨折,如全身感染、惡性腫瘤骨轉移及病理性骨折;(3)CT檢查提示傷椎后壁骨皮質不完整;(4)術后發生嚴重的全身系統疾病的患者,如心功能不全、肺部感染、肺栓塞等。

手術方法及術后處理所有患者均在局麻下進行手術,手術方法和技巧參考Garfin等[4]的記載。取俯臥體位,胸骨柄及髂前上棘水平墊橫枕以保持胸腰椎過伸達到體位復位傷椎目的,C形臂X線機透視定位傷椎椎體節段;常規消毒鋪巾后,在C臂機的定位幫助下由雙側正位椎弓根的外上方與矢狀面成15°夾角方向,穿刺針穿刺達傷椎前1/3,透視確認穿刺針位置合適;去除針芯,將調試至黏稠狀態的PMMA骨水泥吸入注射器,在正側位透視監控下用注射器接穿刺針向傷椎體內緩慢推注,根據骨水泥在椎體的擴散速度調整推注速度,當骨水泥到達椎體后1/4或者出現骨水泥泄漏時立即停止推注。待骨水泥完全硬化后,拔出穿刺針,記錄骨水泥灌注量和手術時間。術后囑患者平臥 6 h,吸氧并心電監護觀察患者的生命體征,術后第1天可在胸腰托支具保護下站立行走,并復查傷椎正側位X片,術后3天左右出院,醫囑患者術后3個月來院門診隨訪并復查傷椎正側位X片。出院后常規應用抗骨質疏松藥物,并建議骨質疏松科門診行抗骨質疏松治療。

影像學數據收集收集所有患者的術前、術后第1天、術后3個月的傷椎正側位X片影像資料,通過影像存儲與傳輸系統測量術前、術后、術后3個月傷椎側位片的傷椎前緣高度、上鄰椎和下鄰椎前緣高度及術后矢狀位Cobb角。所有數據均由兩名經驗豐富的影像科醫師測量,最終測量值取兩者平均值。不同時間點傷椎正側位X片測量的正常椎體高度值可能會隨著患者的拍攝體位、攝片球管與患者的距離的不同及球管中心對應點不同而變化,而即使這一誤差值僅僅為1 mm也會對臨床工作評估患者PVP術后椎體高度丟失的相關因素產生重大的影響。為了盡量減少這一誤差,更好地評估患者的椎體高度變化情況,本研究用傷椎椎體前緣高度比值(anterior fractured vertebral height ratio,AFVHR)取代傷椎前緣高度(anterior fractured vertebral height,AFVH)的絕對測量值來反映椎體高度值。

傷椎前緣的參考高度(reference height,RH)RH為上鄰椎前緣高度與下鄰椎前緣高度的平均值。AFVHR=AFVH/RH。傷椎椎體的壓縮率(vertebral compression rate,VCR):VCR=(RH-AFVH)/RH。椎體高度恢復率(vertebral height restoration rate,VHRR):VHRR為術后1天AFVHR與術前AFVHR的差值。

術后椎體高度的丟失率(vertebral height loss rate,VHLR)VHLR為術后1天AFVHR值與術后3個月AFVHR值的差值。

術后矢狀位Cobb角的變化值術后矢狀位Cobb角的測量采用Shim等[5]的方法,根據術后1天及術后3個月的傷椎正側位X片,分別測量從傷椎上一個椎體的上終板到傷椎下一個椎體的下終板的Cobb角(圖1)。兩者測量值之差為術后矢狀位Cobb角的變化值。

療效評定術前、術后1天及術后3個月進行疼痛視覺類比評分(visual analogue scale,VAS),用于評估兩組患者的疼痛程度。該評分滿分10分,0分表示無痛,10分表示最大程度疼痛。骨水泥的滲漏判斷以術中傷椎正側位透視目測為準。

結　　　果

DPEC組與NPEC組術前臨床資料、術前VAS及椎體骨折壓縮程度兩組患者的體重、年齡、體重指數(body mass index,BMI)、血鈣和血磷等基本資料比較差異無統計學意義,并且反映骨質疏松程度的指標包括骨密度(全髖和股骨頸兩個部位)、血堿性磷酸酶指標,差異也無統計學意義。DPEC組的傷椎壓縮率為21.69%±12.57%,NPEC組為26.95%±13.55%,說明DPEC組的傷椎壓縮程度較NPEC組小,但兩組比較差異無統計學意義(P=0.069)。術前VAS值的比較,DPEC組為(6.95±1.41)分,NPEC組為(6.75±1.33)分,兩組之間差異無統計學意義(P=0.506),詳見表2。

DPEC group:A 83-year old female patient with L3 OVCF (A-D).Low signal of L3 vertebra in T1-weighted MRI (A) indicated fresh fracture;Preoperative lateral X-ray (B) showed L3 vertebral collapse and the local sagitta view Cobb angle was 11°.One-day postoperative X-ray (C) showed the height of L3 was restored and the PMMA that contacted the endplate was full of fractured vertebra.And the local sagitta view Cobb angle was 16°;Lateral X-ray at 3-month after surgery (D) showed little change in the local sagitta view Cobb angle and there was no collapse of L3 vertebra.NPEC group:a 87-year old female patient with T12 OVCF(E-H).Low signal of T12 vertebra in T1-weighted MRI (E) indicated fresh fracture;Preoperative lateral X-ray (F) showed T12 vertebral collapse and the local sagitta view Cobb angle was 35°;One-day postoperative X-ray (G) showed the height of T12 was restored and the local sagitta view Cobb angle was 27°;3-month postoperative X-ray (H) showed the recompression of T12 vertebra and large change in the local sagitta view Cobb angle.

圖1DPEC組和NPEC組術后矢狀位Cobb角變化值和椎體高度變化
Fig1ThechangeoflocalsagittaviewCobbangleandvertebralheightbetweenDPECgroupandNPECgroup

CharacteristicDPECNPECLSD/FPWeight(kg)61.08±5.5963.34±5.793.3150.072BMI(kg/m2)24.32±1.4924.59±1.850.5540.459Age(y)76.88±9.2177.96±8.690.3050.582Calcium(mmol/L)2.23±0.132.22±0.110.1250.724Phosphorus(mmol/L)1.12±0.211.09±0.180.6370.427Alkalinephosphatase(U/L)82.63±25.4588.91±28.051.1480.287Vertebralcompressionrate(%)21.69±12.5726.95±13.553.3780.069preoperativeVASscore6.95±1.416.75±1.330.4460.506FemoralneckBMD(g/cm2)0.61±0.130.54±0.092.0860.163TotalhipBMD(g/cm2)0.73±0.120.65±0.083.3550.081

DPEC:Do-PMMA-endplate-contact;NPEC:Non-PMMA-endplate-contact;BMI:Body mass index;BMD:Bone mineral density.

DPEC組與NPEC組臨床療效及影像學比較DPEC組較NPEC組手術時間長,骨水泥灌注量較NPEC組大,差異具有統計學意義(P=0.001)。兩組的椎體高度恢復率比較差異無統計學意義(P=0.947),而DPEC組的術后椎體高度丟失率和術后Cobb角變化值較NPEC組明顯減小,差異具有統計學意義(P=0.003)。兩組術后1天VAS值差異無統計學意義,但術后3個月VAS值DPEC組較NPEC組明顯減小,差異具有統計學意義(P=0.018),詳見表3。

ParametersDPECNPECtPOperationtime(min)38.23±4.9430.71±4.867.0270.001Thevolumeofbonecement(mL)5.49±0.654.71±0.884.5960.001Vertebralheightrestorationrate(%)11.41±10.2311.26±9.150.0670.947ChangesinlocalsagittaviewCobbangle(°)3.25±2.565.43±3.87-3.0720.003Postoperativevertebralheightlossrate(%)6.99±6.3512.38±9.55-3.0110.0031-daypostoperativeVASscore2.11±0.872.05±0.960.2710.7873-monthpostoperativeVASscore2.85±1.383.59±1.42-2.4150.018

DPEC:Do-PMMA-endplate-contact;NPEC:Non-PMMA-endplate-contact.

DPEC組與NPEC組骨水泥滲漏率比較根據術中傷椎正側位透視結果,DPEC組有22個椎體發生骨水泥滲漏,滲漏率55% (22/40),NPEC組有20個椎體發生滲漏,滲漏率為45.5% (20/44),兩組骨水泥滲漏率的比較提示兩者差異無統計學意義(χ2=0.764,P=0.382)。

討　　　論

由于保守治療會給OVCF患者帶來嚴重的并發癥,并且高齡的OVCF患者對開放手術難以耐受,越來越多的學者主張將PVP術這一微創技術作為高齡OVCF患者的首選治療,一旦OVCF的診斷明確,應盡快行PVP術以消除患者的腰背部疼痛癥狀及穩固傷椎的結構,鼓勵患者在胸腰托支具幫助下地行走,減少墜積性肺炎和深靜脈血栓的發生率。Clark等[6]通過一項多中心、雙盲、隨機、對照試驗研究證實PVP術在消除OVCF患者的急性疼痛方面具有一定的安全性和有效性。Layton等[7]對1 000例行PVP術治療的OVCF患者進行回顧性研究,發現這一技術對于減輕或消除脊柱壓縮性骨折患者的腰背部疼痛具有較高成功率,并且術后并發癥的發生率較低。但隨著這一技術的不斷發展及廣泛應用,術后發生傷椎椎體高度再壓縮或鄰椎骨折的現象越來越多,而且大多數病例再壓縮的發生時間在術后1個月之內[8]。因此本研究設置的隨訪時間終點為術后3個月,同時術后的早期隨訪也是提高患者術后隨訪依從性的原因之一。

McKiernan等[9]在研究4種傷椎高度恢復值的測量法比較中提出,用測量的椎體高度恢復絕對測量值與相鄰椎體高度的比值來反映椎體成形術后椎體高度的恢復程度,能夠消除因為患者體位和球管與患者距離引起的放大效應誤差。我們也發現正常人的同一椎體高度的測量結果在不同時間點拍攝的X片會因為患者的檢查體位、拍攝球管與患者的距離、球管與患者身體縱軸所成的夾角以及球管中心定位的不同而變化,這些不確定因素將大大影響術后傷椎高度的真實變化值。田偉等[10]為了排除這一放大效應產生的誤差,也將其所測量傷椎前緣高度除以鄰椎上位椎體前緣高度進行標準化,結果同樣以百分比表示傷椎高度。因傷椎原高度更接近于上下椎體高度的平均值,為了更加準確地反映椎體高度變化情況,本研究將測量傷椎前緣高度除以上下位椎體前緣高度平均值進行標準化,引入椎體高度比值的概念來代替椎體高度的絕對測量值。另外鑒于部分患者因嚴重的腰背部疼痛以致站立困難,本研究要求所有患者在3個時間點行傷椎正側位X線檢查的體位均采用仰臥位取代站立位,以保證體位的一致性。

為了更加準確地研究和比較DPEC組和NPEC組在術后椎體高度丟失率、術后Cobb角變化值及臨床療效有無差異性,本研究在篩選研究對象時只納入單一節段椎體骨折的女性患者,排除了性別和多節段椎體對術后椎體高度丟失的影響;單因素方差分析結果也顯示兩組患者的年齡、體重、BMI、血鈣和磷水平、堿性磷酸酶水平及股骨頸和全髖骨密度測量值差異無統計學意義(表2),這也排除了年齡、脊柱承受的自身壓力、骨質疏松水平對傷椎高度丟失的影響;兩組傷椎椎體壓縮率和術前的VAS評分比較顯示差異無統計學意義(表2),說明兩組患者術前的受傷嚴重程度和椎體發生壓縮程度相仿,這也進一步證實比較兩組患者在術后影像學評估和臨床療效的結果更有臨床意義。

我們發現DPEC組的術后傷椎高度丟失率為6.99%±6.35%,遠遠小于NPEC組的術后椎體丟失率12.38%±9.55%,差異具有統計學意義(P=0.003),而DPEC組術中推注的骨水泥灌注量明顯大于NPEC組(P=0.001)。Chen等[11]認為傷椎體內骨水泥灌注量較低是術后椎體高度丟失的重要因素,足量的骨水泥灌注是預防椎體高度再壓縮的關鍵因素,這與我們的研究結果相符。另外有學者認為在PVP術中向傷椎體內骨水泥未充填區域重新置入一根穿刺針注射足量骨水泥將有效降低遠期傷椎再塌陷的發生率[12]。Clark等[6]也認為在對OVCF患者行PVP術時要求足量、充分灌注骨水泥,使得PMMA在傷椎體內均勻分布并且能夠接觸到上下終板,骨水泥椎體足量填充能夠抵抗椎體的塌陷并且在有效恢復椎體高度和減少再骨折發生方面起到一定的作用。我們建議在行PVP術時,有經驗的脊柱外科醫師應該針對不同患者的傷椎壓縮情況,不斷調整凝固時相和控制骨水泥的推注速度,盡可能足量地將骨水泥推注至相應目標區域,直至骨水泥分布完全接觸傷椎上下終板。

在手術時間方面,DPEC組的手術時間長于NPEC組,差異具有統計學意義(P=0.001),這可能與跟兩組術中填充的骨水泥量不同及術中操作難度不同有關。但因為PVP術是局麻手術,手術時間的長短對于患者的全身狀況和術后并發癥的發生率影響較小,我們不建議為了節約幾分鐘的手術時間而造成患者傷椎體內骨水泥填充不充分而增加傷椎椎體高度的再壓縮發生率。另外在骨水泥滲漏方面,我們通過χ2檢驗發現DPEC組的骨水泥滲漏率較NPEC組高,但差異無統計學意義(P=0.382),說明雖然DPEC組骨水泥灌注量較NPEC組顯著增加,但并無明顯增加骨水泥的滲漏率,這可能是因為骨水泥的注射過程是在C形臂X線機透視下監控操作,手術醫師可根據透視結果不斷調節穿刺針的方向、深度及注射壓力大小,這也是DPEC組手術時間較NPEC組長的原因之一。

Shim等[5]回顧性研究23例行經皮椎體后凸成形術治療的椎體骨折患者,發現術后傷椎后凸畸形角度(即術后矢狀位Cobb角)較術前比較可糾正3.9°,但術后1年的后凸畸形角度較術后1天比較大4.0°。本研究只比較術后傷椎矢狀位Cobb角的變化值,因為每個正常椎體的生理性矢狀位Cobb角會隨著不同節段椎體的位置而變化,單純比較傷椎的矢狀位Cobb角毫無意義。但隨著傷椎再壓縮的發生,該椎體的Cobb角會因為壓縮程度的不同而產生變化,即術后椎體再壓縮程度越大、該椎體矢狀位的Cobb角變化越大,故我們通過術后矢狀位Cobb角變化值的大小來反映術后傷椎高度丟失情況。結果顯示DPEC組的術后Cobb角變化值為3.25°±2.56°,明顯小于NPEC組5.43°±3.87°,差異具有統計學意義(P=0.003),說明DPEC組在矯正傷椎后凸畸形方面明顯優于NPEC組,對局部的椎體穩定性產生一定的作用。

本研究結果發現DPEC組和NPEC組術后VAS評分較術前明顯減少,說明兩組患者的疼痛癥狀均獲得明顯緩解。兩組在術后1天的VAS評分差異無統計學意義(P=0.947),但DPEC組術后3個月VAS值為(2.85±1.38)分,NPEC組術后3個月VAS值為(3.59±1.42)分,兩者差異具有統計學意義,說明DPEC組在遠期臨床療效上優于NPEC組,這可能與患者術后椎體高度丟失較少有關。

綜上所述,PVP術中注射的骨水泥與上下終板的接觸組在術后傷椎高度丟失率和術后3個月VAS評分方面明顯較非接觸組低,在矯正傷椎后凸畸形方面效果也較非接觸組顯著,且并不增加骨水泥的滲漏率。從解剖上考慮,椎體終板下松質骨質較多,骨水泥與上下終板接觸可有效支撐和維持上下終板之間的高度。所以我們主張在行PVP術時在防止骨水泥滲漏的前提下,應該足量和充分注射骨水泥以充滿整個傷椎體直至骨水泥接觸上下終板為止。

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