經皮椎體成形術骨水泥椎間盤滲漏的研究現狀

陶 瑩，鄧見鍵，吳 輝，汪麗霞，唐芬芬，繆新新

(南昌大學第二附屬醫院骨科，南昌 330006)

經皮椎體成形術(PVP)因具有微創和早期穩定骨折、緩解疼痛等優點，現已逐漸成為治療骨質疏松性椎體壓縮骨折、椎體腫瘤和骨髓瘤等疼痛性椎體疾患的重要方法[1]。但隨著臨床運用的增加，骨水泥滲漏的報道也越來越多[2]，骨水泥椎間盤滲漏是最常見的并發癥。由于骨水泥椎間盤滲漏不會引起嚴重的并發癥，臨床醫生多不太關注[3]；但從長遠看，漏入的骨水泥可加速椎間盤的退變，增加鄰近椎體骨折的風險[4]。為提高人們對骨水泥椎間盤滲漏相關問題的認識，筆者就骨水泥椎間盤滲漏的臨床和基礎研究現狀作一綜述。

1 骨水泥滲漏的類型

骨水泥滲漏通常采用2種分類方法，按照滲漏的路徑和部位。根據滲漏的途徑及CT表現，將骨水泥滲漏分為3種類型：B型、C型和S型。B型為骨水泥沿椎體靜脈滲漏至椎體后緣和硬膜前方；C型為骨水泥從椎體的骨皮質缺損處滲漏，可發生在椎體周邊任何部位；S型為骨水泥通過節段靜脈滲漏，多局限在局部靜脈內[5]。按骨水泥滲漏的解剖位置將其分為6型：Ⅰ型為椎體周圍滲漏，Ⅱ型為椎管內滲漏，Ⅲ型為椎間孔內滲漏，Ⅳ型為椎間盤內滲漏，Ⅴ型為椎旁軟組織內滲漏，Ⅵ型為混合型滲漏。椎間盤滲漏主要通過C型路徑[6]。

2 骨水泥椎間滲漏的分型與原因

CHUROJANA等[7]根據骨水泥椎間滲漏的特征分為3型：Ⅰ型為骨水泥沿椎間盤邊緣滲漏(骨水泥沿纖維環和終板間滲漏)，Ⅱ型為骨水泥椎間盤內滲漏(骨水泥漏入髓核組織)，Ⅲ型為骨水泥沿椎間盤邊緣滲漏并進入髓核組織。他們回顧性分析了已行 PVP 治療的 148個椎體，有30個椎體出現了椎間盤滲漏，其中Ⅱ型占50%，Ⅰ型占27%，Ⅲ型占23%，椎間盤內骨水泥滲漏(Ⅱ型)是最常見的類型，最顯著的特點就是骨水泥滲入到椎間盤內面。在行PVP術后1年，與Ⅰ型、Ⅲ型相比，Ⅱ型可能會延遲疼痛的緩解。他們根據骨水泥占椎間盤的空間面積分為4個等級：GradeⅠ為<25%的椎間盤空間，GradeⅡ為25%～50%的椎間盤空間，GradeⅢ為50%～75%的椎間盤空間，GradeⅣ為>75%的椎間盤空間，并對其相關數據分析得出，Ⅰ型、Ⅱ型骨水泥滲漏面積占椎間盤空間多不超過25%，Ⅲ型骨水泥滲漏面積占椎間盤空間多位于25%～50%，74.43%屬于GradeⅡ滲漏等級。正常情況下行PVP術時骨水泥是不會通過完整的椎板滲漏入椎間盤，但骨質疏松的椎體發生壓縮性骨折時多合并有終板的骨折，較高的終板骨折發生率，導致骨水泥漏入椎間盤的可能性大。有文獻[8]報道骨水泥椎間滲漏率為14%，但嚴重椎體骨折中可高達35%，椎間盤滲漏的發生與椎體骨折形狀并無顯著相關性。CHEN等[9]研究認為，骨水泥滲漏入椎間盤的主要原因是由于椎體軟骨終板的破損、椎體真空裂隙及穿刺針醫源性損傷終板而引起的。MIROVSKY等[10]研究認為，骨水泥椎間盤滲漏與終板是否破損、穿刺針的位置有關。HONG等[11]研究認為，椎間盤線性損傷和終板的缺失是骨水泥漏入椎間盤的重要原因，術前行腰椎MRI評估椎體情況，有利于預防骨水泥椎間盤滲漏的發生。此外，手術操作不當以及骨水泥的低黏稠度和注射劑量過大也是發生骨水泥滲漏的原因。

3 骨水泥椎間盤滲漏后脊柱生物力學特點

有研究[12]認為，PKP術后骨水泥椎間滲漏可以減少遠端椎體的受力，而增加相鄰椎間盤和相鄰終板的局部應力，并使得相鄰椎體的最大應力成倍增加。有學者建立PKP術后骨水泥椎間盤滲漏三維有限元模型研究證明這一觀點，當軸向壓力逐漸增加時，脊柱胸腰段各部位的應力開始重新分布，可增加椎體的上、下終板應力和區域范圍，增加相鄰椎間盤、相鄰終板的應力及區域，也顯著增加相鄰椎體所受最大應力，但遠端椎體的最大應力明顯減小[13]。骨水泥注入椎體本身也對脊柱的生物力學有影響，通過對經骨水泥增強的功能脊柱單位進行力學測試，結果顯示，骨水泥強化節段相鄰椎體的極限承載負荷明顯低于未增強椎體的相鄰節段。同時，生物力學的改變可能增加鄰近椎體的骨折以及促使椎間盤突出[14]。由于骨水泥滲漏改變了脊柱的生物力學行為，使應力在相鄰椎間盤內重新分配，椎間盤內壓力增加，而髓核壓力首先升高，促使了椎間盤突出。

4 減少椎間盤內骨水泥滲漏的策略及其并發癥處理

有文獻[14]報道，骨水泥椎間盤滲漏主要發生在嚴重的骨質疏松性椎體壓縮性骨折和新鮮創傷性非骨質疏松性椎體壓縮性骨折，因此嚴格把握手術適應證、選擇合適的患者是預防骨水泥椎間盤滲漏的前提。術前詳細的詢問病史及體格檢查，完善相關影像學檢查，了解椎體病損特點及有無骨皮質缺損、終板骨折及脊柱椎體內真空現象等，均有利于減少術后骨水泥椎間盤滲漏的發生[15]。術中嚴格掌握穿刺方法及注入時機、骨水泥的量，也可以減少骨水泥椎間盤滲漏的發生[16]。此外，使用新型材料、改良手術器械可以減少骨水泥椎間盤滲漏的發生，如使用新型Vessel-X骨材料填充器，是由聚苯二甲酸醇酯材料互相交錯編織成的網袋狀結構，注射黏稠骨水泥后網狀結構膨脹，這種網狀結構僅允許少量骨水泥滲漏到網層外并與骨組織結合。結合后，無骨水泥的滲漏[17]。國內使用新型編織材料代替PVP的球囊，證明其可降低骨水泥滲漏的風險[18]。骨水泥漏入椎間盤內，一般無明顯的臨床癥狀，可不需特殊處理；但也有患者因骨水泥滲漏至椎間隙后導致腰痛不緩解，此時可行椎體切除后加內固定術治療[19]。骨水泥向相鄰椎間盤滲漏，可能改變椎間盤的生物力學環境，遠期有可能加速椎間盤退變，繼發鄰近椎體骨折[20]。通過建立三維有限元模型，行相鄰椎體預防性強化可能會減少鄰近椎體骨折的發生[21]。

5 骨水泥椎間盤滲漏與椎間盤退行性變的關系

5.1 椎間盤內骨水泥滲漏加速椎間盤的退行性變

椎間盤所處的生物力學環境直接影響椎間盤細胞的代謝，特別是壓力負荷對椎間盤基質的產生和細胞活性有所影響。椎間盤是閉合的緩沖系統，骨水泥滲入將導致椎間盤內的壓力升高，使髓核細胞及細胞外基質承受異常的應力，這種高應力狀態可能導致椎間盤的退變[22]。此外，這種高應力狀態也會使得細胞滲透功能減退，影響椎間盤細胞的營養成分的吸收和代謝水平，加速髓核細胞凋亡[23]。有研究[24-25]表明，椎間盤的持續高應力能夠加速終板的損傷、纖維環的變性，甚至整個椎間盤退行性變。當高應力在椎間盤重新分配時，會引起髓核體積縮小、纖維環壓力的重新分布，而這2個生物學現象是椎間盤退行性變的重要生物學因素。骨水泥也可通過抑制髓核細胞的增殖，加速椎間盤退行性變。LIN等[26]報道，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥能顯著減少體外培養的髓核細胞數量，影響細胞外基質代謝基因的表達，同時發現髓核細胞數量減少與骨水泥的量相關。此外，PMMA骨水泥顆粒本身也可能對髓核細胞的活性、周期、凋亡和衰老等生物學行為產生影響。對骨水泥椎間盤滲漏動物模型的研究[27]顯示，PMMA骨水泥注入犬椎間盤24周后，組織學檢查顯示髓核細胞數減少，TUNEL法檢測凋亡髓核細胞明顯增加。骨水泥椎間盤滲漏可影響蛋白多糖的合成，引起椎間盤退行性變。對成年家犬建立骨水泥椎間盤滲漏模型的研究[28]發現，骨水泥椎間盤滲漏會導致椎間盤的糖胺多糖含量下降，蛋白多糖合成下降，且椎間盤的糖胺多糖含量改變與骨水泥滲漏入椎間盤量有關。這個實驗說明了滲漏的骨水泥可以使蛋白多糖的合成減少，進而促進椎間盤退行性變。骨水泥也可通過改變椎間盤的力學環境而改變蛋白多糖的含量，引起椎間盤退行性變。有研究[29]顯示，牛和豬的椎間盤在受到壓應力、張應力時，蛋白多糖的合成降低。

5.2 不同骨水泥對髓核細胞損傷的差異性

有研究[30]顯示，通過在體外人退變髓核細胞的培養液中分別加入不同濃度的PMMA、磷酸鈣和硫酸鈣顆粒，觀察不同骨水泥顆粒對髓核細胞的影響。結果顯示，PMMA和磷酸鈣顆粒使人髓核細胞減少，而硫酸鈣對人髓核細胞活性影響較小。細胞外基質代謝相關基因的表達在顆粒處理后也會發生改變，如PMMA、磷酸鈣和硫酸鈣分別使聚蛋白聚糖的基因表達減少2.5、6.4和6.6倍，PMMA也使SOX9基因表達減少3.3倍，并證明PMMA骨水泥所致椎間盤退變較CPC骨水泥更為嚴重。國內有學者[31]通過建立椎間盤滲漏的動物模型，也得到相同結論。有研究[4]發現，PMMA組椎間盤退變程度比CPC組嚴重。也有研究[12]顯示，不同體積分數的CPC顆粒對人正常髓核細胞增殖無影響，而一定體積分數的PMMA顆粒作用髓核細胞后，能導致髓核細胞活性降低，并且該效應具有時間依賴性和劑量依賴性。對于PMMA所致椎間盤退變為什么比CPC更為嚴重，可能與PMMA熱效應有關，但還需進一步的深入研究。

6 骨水泥椎間盤滲漏與鄰近椎體骨折的關系

有研究[32]認為，骨水泥滲漏至椎間盤能夠增加相鄰椎體的機械應力，從而增加了PVP術后相鄰節段椎體繼發性骨折的風險。同時對38例行PVP治療的患者進行回訪，發現骨水泥椎間盤滲漏的病例中有58%出現了鄰椎骨折，得出骨水泥椎間盤滲漏可明顯增加術后相鄰椎體骨折的風險的結論。相鄰椎體并發骨折并非由單一因素引起，而是由多種因素共同作用的結果。有研究[33]發現，骨水泥椎間盤滲漏、椎體骨的低密度、PVP術后壓縮椎體的高度恢復均是椎體發生骨折的最強有力的風險因素。另研究者對508例椎體骨折患者采用PVP治療，隨訪期間出現49例新的椎體骨折，在35個鄰近節段的椎體骨折中54.3%鄰近椎間盤有骨水泥滲漏。同時對PVP術后骨折的影響因素進行多因素Logistic回歸分析，結果顯示，低體質量指數和椎間盤滲漏與PVP術后的相鄰椎體骨折相關[23]。也有研究[34]認為，PVP術后發生非手術椎體骨折與骨水泥椎間盤滲漏、術后未抗骨質疏松治療以及低25-(OH)D水平有關。有學者[2]認為，椎間盤滲漏與鄰近節段的椎體骨折沒有相關性。有研究[35]表明，病變椎體在接受PVP治療后，部分椎間盤存在骨水泥滲漏，但滲漏椎間隙相鄰椎體骨折發生率與無滲漏者比較差異無統計學意義。然而，對于骨水泥椎間盤滲漏是否會增加鄰近節段椎體骨折的發生率，目前還存在一定的爭議[3]。因為骨水泥注入病變椎體本身就能增加鄰近椎體終板的承受應力，增加椎體發生骨折的風險。

7 結論與展望

骨水泥椎間盤滲漏可通過改變椎間盤的生物力壞境，抑制髓核細胞的增殖，加速椎間盤的退變。骨水泥椎間盤滲漏使相鄰椎體的最大應力成倍增加，增加鄰近椎體骨折的發生率。術前評估椎體情況、使用新型材料及改進手術方法均可有效減少椎間盤骨水泥滲漏的發生。不同骨水泥對椎間盤損傷有差異，因此開發出一種無凝固放熱、生物降解和相容性好及強度與正常椎體接近的新型椎體填充材料是今后研究的方向。在基礎研究方面，骨水泥顆粒對椎間盤退變的機制以及對人體的影響有待于進一步的深入研究。