椎體后凸成形術中球囊不同擴張方式的對比性實驗研究

郝潤松， 李娟， 劉訓偉， 左金良， 邱思強

【關健詞】 骨質疏松； 椎體壓縮性骨折； 球囊； 椎體后凸成形術; 血管造影術，數字減影

骨質疏松椎體壓縮性骨折(osteoporosis vertebral compression fractures，OVCF)是導致老年人死亡和生活質量下降的一個重要原因[1]。過去多采用臥床制動等方法保守治療，但其并發癥多，傷殘率及病死率高。球囊椎體后凸成形術(percutaneous kyphonplasty，PKP)是一種較好的治療OVCF的微創介入方法[2]。常規PKP的操作方法需要雙側穿刺和置入球囊，并在椎體內協調擴張，使得手術時間較長，手術費用昂貴。近年來，單球囊雙側擴張椎體后凸成形術的應用，降低了手術費用，但仍未解決手術和放射暴露時間較長的問題。孫鋼等[3]嘗試在椎體后凸成形術中應用一側椎弓穿刺單球囊跨中線擴張的技術，以期降低手術費用，減少手術和放射暴露時間。為比較以上三種方法椎體高度的恢復、生物力學性質的改善、X射線曝光時間、骨水泥外滲等情況的差異，本文進行了球囊雙側交替擴張、跨中線擴張和雙側同時擴張的經皮椎體后凸成形術對比研究，旨在為椎體后凸成形術的臨床應用提供一定的理論支持。

材料與方法

1.標本的選擇與分組

5具胸腰段脊柱T10-L3標本(取自福爾馬林浸泡后的老年尸體)，攝DR片，排除外傷性及病理性改變。采用骨密度測量儀測試每具標本的骨密度(bone mineral density,BMD)，驗證為骨質疏松椎體(BMD<0.72g/cm2)[4]。每具標本取T10～L36個椎體，制成30個單椎體標本。將連續的兩個椎體標本(T10～T11，T12～L1，L2～L3)交叉分配到雙側同時擴張組、雙側交替擴張組和跨中線擴張組，使三組間標本均衡可比，然后分別用生理鹽水紗布包裹后編號，用塑料袋密封后備用。

2.實驗方法

游標卡尺測量椎體各邊緣高度，計算各椎體初始高度平均值。采用義齒基托樹脂(Ⅱ型)處理椎體上下終板成為相互平行的平面。電腦萬能試驗機壓縮處理后的各椎體標本，使其成為壓縮性骨折椎體，記錄壓縮后椎體最大負荷，并根據負荷-位移曲線，計算椎體剛度。再次測量各椎體邊緣高度，計算并記錄殘余高度平均值。

在數字化血管造影系統的監視下，采用201型球囊擴張椎體后凸成形術器械(山東冠龍醫療用品有限公司生產)按照臨床球囊擴張椎體后凸成形術技術操作規程操作。跨中線擴張組與人體矢狀面成15°～25°角，自椎弓根投影外上緣約10點位經椎弓根穿刺靶椎體，穿刺針抵達椎體后1/3處時，應用精細骨鉆，建立工作通道，鉆頭抵達椎體前1/4處時，正位透視應顯示鉆頭跨過椎體中線，取出精細鉆，沿工作通道放入球囊，連接注射裝置并擴張球囊。雙側同時擴張組采用雙側建立工作通道并置入球囊，在椎體內同時協調擴張；雙側交替擴張組采用單球囊分別經兩側工作通道在椎體內交替擴張。當椎體終板已經復位或球囊壓力達到300psi時，應立即停止擴張，保持15～30 s，撤出球囊，經工作套管推入調配好處于面團期的骨水泥(天津市合成材料工業研究所制備的聚甲基丙烯酸甲脂骨水泥Ⅱ型，此骨水泥含有硫酸鋇，透視下顯影清晰)，記錄注入骨水泥量及X射線曝光時間，觀察骨水泥是否外滲[5](圖1～6)。再次測量椎體各邊緣高度，計算術后椎體高度平均值及高度恢復率，椎體高度恢復率按公式(1)計算：

(1)

術后椎體行生物力學性質測試，記錄椎體最大負荷，根據負荷-位移曲線，計算術后椎體剛度。

3.統計學分析

表1 骨水泥注入前、后三組椎體壓縮負荷和剛度比較

表2 三組椎體壓縮前、后及骨水泥注入后椎體高度及高度恢復率

表3 三組椎體壓縮前、后及注入骨水泥后的椎體高度比較

結 果

1.椎體的生物力學測定結果

雙側同時擴張組、雙側交替擴張組和跨中線擴張組原始椎體最大負荷及剛度差異無統計學意義。三組注入骨水泥后椎體最大負荷均明顯高于壓縮前(圖1～6)，差異有統計學意義(P<0.01)；注入骨水泥后椎體剛度低于注入骨水泥前，但差異無統計學意義(P>0.05，表1)。

2.三組椎體高度測量結果

雙側交替擴張組、跨中線擴張組和雙側同時擴張組椎體壓縮前、后及注入骨水泥后與椎體壓縮后椎體高度差異均有統計學意義(P<0.01)。注入骨水泥后椎體高度有明顯恢復，但仍低于壓縮前的椎體高度，三組注入骨水泥后的椎體高度與壓縮前差異均無統計學意義(P>0.05，表2、3)。

3.骨水泥注入量

雙側交替擴張組、雙側同時擴張組和跨中線擴張組骨水泥注入量分別為(5.85±0.20)mL、(5.64±0.35)mL和(3.52±0.31)mL，雙側交替擴張組與雙側同時擴張組的骨水泥注入量差異無統計學意義(P>0.05)；雙側交替擴張組、雙側同時擴張組與跨中線擴張組差異有統計學意義(P<0.01)。

4.骨水泥滲漏情況

三組中僅有跨中線擴張組發現一個椎體骨水泥自椎體后緣少量溢出。

5.曝光時間

雙側同時擴張組、雙側交替擴張組、跨中線擴張組手術曝光時間分別為(60.47±3.77)s、(65.53±3.63)s、(40.55±2.11)s，雙側交替擴張組與雙側同時擴張組差異無統計學意義(P>0.05)；雙側交替擴張組、雙側同時擴張組與跨中線擴張組差異有統計學意義(P<0.01)。

討 論

椎體壓縮性骨折是骨質疏松癥患者的常見并發癥[6]。最大負荷和剛度是椎體生物力學性質的重要指標，經皮椎體成形術和PKP為椎體壓縮性骨折提供了一種新的微創療法。PKP的優勢在于不僅患者能迅速減輕疼痛癥狀，而且可以通過擴張球囊，不同程度恢復椎體高度，使脊柱的后凸畸形有效矯正[7]。目前已有臨床研究表明經雙球囊椎體后凸成形術可以增加骨質疏松性壓縮骨折椎體的負荷和恢復剛度。關于球囊不同擴張方式的椎體后凸成形術的體外生物力學的研究尚無報道。本研究結果表明，球囊雙側交替擴張、跨中線擴張和雙側同時擴張術后均能明顯恢復壓縮椎體的剛度及高度，增加壓縮椎體負荷。在治療方法上，雙側同時擴張組采用雙球囊雙側同時擴張，將兩枚球囊經雙側椎弓根導入椎體，同時協調加壓擴張；雙側交替擴張組采用單球囊雙側交替擴張，將一枚球囊先經一側椎弓根導入椎體，加壓擴張完成后，再擴張另一側；跨中線擴張組采用單球囊經單側椎弓根跨中線擴張[8]。三組技術均是通過加壓擴張球囊，使壓縮椎體終板抬升，恢復椎體高度，同時在壓縮椎體內形成一個四周相對密閉的骨性空腔，將團狀期的骨水泥注入空腔內，骨水泥凝固后和壓縮椎體成為一體，即形成以密閉空腔為模具的骨水泥鑄件[9]，使壓縮椎體能夠有效承受脊柱的軸向負荷。

圖1 球囊雙側同時擴張軸位像，顯示在DSA引導下經椎弓根雙側穿刺雙球囊在椎體內同時擴張圖像。 圖2 球囊雙側同時擴張注入骨水泥后正位像，顯示雙側同時擴張組灌注后撤出穿刺針的骨水泥分布情況。圖3 球囊雙側交替擴張軸位像，顯示在DSA引導下經椎弓根雙側穿刺單球囊在椎體內交替擴張圖像。圖4 球囊雙側交替擴張注入骨水泥圖像，顯示雙側交替擴張組灌注后撤出穿刺針后的骨水泥分布情況。圖5 球囊跨中線擴張軸位像，顯示在DSA引導下經椎弓根單側穿刺單球囊在椎體內跨中線擴張圖像。圖6 球囊跨中線擴張注入骨水泥后圖像，顯示跨中線擴張組灌注后撤出穿刺針后的骨水泥分布情況。

PKP通過球囊擴張注入骨水泥使壓縮椎體恢復高度，矯正脊柱后凸畸形[10]。Lieberman等[11]對30例患者70個壓縮性骨折椎體行球囊椎體后凸成形術，術后椎體高度恢復率為30%～70% ，平均47%。孫鋼等[12]的臨床研究的術后椎體高度恢復率平均值為70.6%。總結國內外球囊椎體后凸成形術治療OVCF的臨床效果，椎體高度恢復率明顯低于Belkoff和本組體外研究結果。筆者認為兩者結果差異的原因在于，活體壓縮椎體鄰近韌帶、軟組織及上下椎體的束縛和壓迫作用，使壓縮椎體難以恢復原有高度，另外臨床患者實施手術時椎體骨折已有不同程度的愈合，限制了椎體終板的復位抬升。一般來講，椎體后凸成形術中球囊雙側同時擴張的操作方式可使壓縮椎體的上下終板受力均勻而得到較好的復位效果，但本研究結果表明，三種不同技術的球囊椎體后凸成形術，均能完全或部分恢復椎體高度及剛度，增加椎體的抗負荷能力。單球囊雙側交替擴張及單球囊跨中線擴張并沒有引起椎體上下終板抬升高度不均。Belkoff等[13]的體外實驗結果表明注入少量的骨水泥(2mL)即可恢復椎體強度，而剛度的恢復因部位不同灌注量各異。Berlemann等[14]的體外實驗發現，注入骨水泥后椎體上方相鄰椎體的屈服應力降低，并與骨水泥灌注量呈負相關。本研究結果表明，采用椎弓根入路單球囊跨中線擴張，減少了骨水泥的填充量，從理論上講即可重建椎體的強度與剛度，又相對減少了強化后鄰近脊椎的屈服應力。另外，椎弓根入路單球囊跨中線擴張單側穿刺即完成了骨水泥在椎體內跨越中線的分布，防止了遠期椎體側方出現塌陷的可能，同時減少了手術時間和放射暴露[15]。

綜上所述，單球囊跨中線擴張在獲得相同或相似療效的同時，可減少手術時間和放射暴露，減少醫療成本和患者負擔，值得臨床推廣應用。