椎體強化術(shù)后骨水泥彌散分布評價的研究進展

肖慶華 林曉生 張震 王宏波

深圳市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院骨質(zhì)疏松科，廣東 深圳 518104

椎體強化技術(shù)(vertebral augmentation，VA)已成為骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral ompression fracture，OVCF)的常規(guī)治療方法。相比較于保守治療，VA能快速恢復和穩(wěn)定椎體的高度和結(jié)構(gòu)，顯著緩解疼痛，并降低脊柱后凸畸形的退變幾率，改善患者的生活質(zhì)量[1]。目前常見的手術(shù)方式包括經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)和經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty，PKP)。PKP由于球囊擴張作用使得脊椎重建效果優(yōu)于PVP[2]，相比較于PVP，PKP臨床運用更為廣泛。評價VA是否成功，除與臨床療效有關(guān)之外，兩項重要評價指標是術(shù)后傷椎椎體高度恢復情況和脊椎后凸Cobb角的矯正程度。但是，近年來研究發(fā)現(xiàn)骨水泥在傷椎的彌散分布會影響術(shù)后患者疼痛的緩解[3]和脊柱功能的恢復[4]，更有報道與術(shù)椎再骨折塌陷[5]和臨椎骨折[6]相關(guān)，被認為是另外一項不可忽略的重要評價指標。研究者們開始探究何種骨水泥彌散分布類型能獲得更好的手術(shù)療效，能降低術(shù)椎再骨折塌陷和鄰椎骨折的發(fā)生風險。然而，當前骨水泥彌散分布的評價方法不一，尚未形成統(tǒng)一的評價標準。在此通過系統(tǒng)梳理現(xiàn)有評價OVCF強化術(shù)后骨水泥彌散分布的研究，綜合分析其實用性和局限性，以期能找到理想的骨水泥彌散分布類型，進而用于指導臨床和學術(shù)交流。

本研究分別在Pubmed、Embase、Cochrane Library和中國知網(wǎng)、萬方等數(shù)據(jù)庫中檢索所有有關(guān)評價OVCF強化術(shù)后骨水泥彌散分布的文獻。檢索的英文關(guān)鍵詞是“spine fractures”、“osteoporotic fractures”、“vertebroplasty”、“kyphoplasty”、“cement distribution”、“cement diffusion”；中文關(guān)鍵詞是“骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折”、“椎體成形術(shù)”、“椎體后凸成形術(shù)”、“椎體強化術(shù)”、“骨水泥分布”、“骨水泥彌散”。檢索時間從1987至2020年1月。文獻的納入標準：①VA治療OVCF的臨床研究；②VA有關(guān)的生物力學研究；③含有骨水泥彌散分布的相關(guān)信息。排除標準：①沒有具體的骨水泥彌散分布評價方法；②類似骨水泥彌散分布評價方法中文獻質(zhì)量較低者，或者刊出時間較后者；③無法獲得全文的文獻。去除重復文獻后，共檢索出英文文獻183篇，中文文獻327篇。根據(jù)文獻納入和排除標準，最終納入中文文獻20篇，英文文獻8篇，其中生物力學研究4篇(圖1)。

圖1 文獻刷選流程圖Fig.1 The flow chart of literature screening

1 現(xiàn)狀

從1984年法國Galibert和Deramond運用經(jīng)皮椎體內(nèi)注射丙烯酸骨水泥治療頸2椎體血管瘤開始，到1994年美國Wong發(fā)明一種新型球囊擴張椎體裝置，VA現(xiàn)已成熟用于OVCF的治療。聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)是常規(guī)使用的骨水泥劑型，由于PMMA的剛度和強度顯著高于已發(fā)生骨質(zhì)疏松的椎體骨質(zhì)，如果骨水泥彌散分布不夠理想，將會影響手術(shù)療效，也會打破脊椎的生物力學平衡，導致術(shù)椎再骨折塌陷和鄰椎骨折的發(fā)生風險升高。在此主要從骨水泥影像的形態(tài)特征、彌散等級、位置分布及是否越過骨折線區(qū)域等評價角度，系統(tǒng)地梳理和總結(jié)骨水泥彌散分布評價的研究進展。

1.1 基于骨水泥形態(tài)特征的評價方法

VA是將骨水泥經(jīng)椎弓根注入塌陷的椎體內(nèi)，沿著骨折線及裂隙進行填充，起到穩(wěn)定骨折，為椎體提供機械支撐的作用。Tanigawa等[7]根據(jù)骨水泥的形態(tài)特征分為緊致團塊型和海綿分散型，發(fā)現(xiàn)骨水泥形態(tài)與臨床癥狀改善無關(guān)，但緊致團塊型的新發(fā)椎體骨折發(fā)生率，尤其是鄰椎骨折的發(fā)生率顯著高于海綿彌散型。樂軍等[8]在Tanigawa的基礎(chǔ)上增加了混合型分組，發(fā)現(xiàn)彌散型、混合型多見于PVP，而PKP以團塊型、混合型為主；并認為彌散型和混合型骨水泥是術(shù)椎再骨折塌陷的保護因素。趙永生等[9]借助AutoCAD 圖形處理軟件，分別計算X線正側(cè)位骨水泥彌散面積和團塊面積的平均值，定義彌散區(qū)與團塊區(qū)平均面積的比值K<50 %為團塊型，K>100 %為彌散型，介于兩者之間為混合型。該方法避免了分型中的主觀性偏倚，但需借助特殊工具，不方便臨床使用。

1.2 基于骨水泥彌散等級的評價方法

早期建議在不發(fā)生滲漏的情況下，骨水泥注入越多，越有利于骨水泥的彌散分布。趙玉波等[10]根據(jù)骨水泥投影面積與椎體面積的比值來區(qū)分骨水泥的彌散等級，發(fā)現(xiàn)骨水泥的彌散等級與其注入量不成正比，認為與骨水泥的黏稠度、椎體疏松壓縮程度、穿刺尖嘴位置及注入骨水泥時的壓力和速度有關(guān)。王芳芳等[11]應(yīng)用該分型方法比較后發(fā)現(xiàn)，骨水泥彌散等級越高，PVP術(shù)后疼痛緩解及脊柱功能恢復就越好，且并發(fā)癥少。然而骨水泥凝固之后最終形成的是一個立體的不規(guī)則物體，僅僅通過骨水泥投影面積來評價骨水泥的彌散等級可能會存在偏差。何保玉等[12]利用CT中Calculate 3D功能計算骨水泥彌散容積率v(骨水泥彌散體積與傷椎體積的比值)，認為較小的骨水泥容積率(v<0.2)即可達到滿意的治療效果，超過25 %并不能增加臨床收益，反而會提高骨水泥滲漏和臨椎骨折的發(fā)生風險。

1.3 基于骨水泥位置分布的評價方法

骨水泥彌散容積率雖能準確的反映骨水泥彌散等級，但骨水泥在椎體的位置分布不容忽視。既往研究認為脊椎的生物力學穩(wěn)定性受到骨水泥位置分布的影響，矢狀位受力不均衡是術(shù)椎再骨折塌陷和臨椎骨折的重要影響因素[5,13]。在此從冠狀位、矢狀位及橫斷位等不同維度，對骨水泥位置分布評價的有關(guān)研究分別論述。

1.3.1從冠狀位評價骨水泥分布：賀雙軍等[4]將骨水泥冠狀位分布分為“O”和“H”型，比較后認為“H”平臺型受力方式優(yōu)于“O”型的單點支撐。然而該分型簡單，不能反映“O”型骨水泥椎體兩側(cè)的分布情況。Nam等[14]將骨水泥分布分為單側(cè)、雙側(cè)不均勻和雙側(cè)均勻等3種分布類型。Chu等[15]根據(jù)骨水泥占兩側(cè)椎弓根長度比例的不同，由高到低均等的分為I～IV等級。謝華等[16]根據(jù)骨水泥是否彌散過椎體中線和對側(cè)椎體分為偏一側(cè)組、近中線組和雙側(cè)組。Lin等[17]針對單側(cè)PKP，根據(jù)骨水泥是否過棘突中線和對側(cè)椎弓根分為四組，前三組與謝華的分組類似，并增加了穿刺側(cè)骨水泥滲漏組。張大鵬等[18]在前者基礎(chǔ)上，以棘突中線、雙側(cè)椎弓根內(nèi)緣垂線將椎體分為4個區(qū)，根據(jù)骨水泥在4個區(qū)的分布情況分為I～V型。從以上評價分類方法的演變中可以發(fā)現(xiàn)，分型逐步細化和清晰，且臨床適用性更強。以上研究均一致認為骨水泥冠狀位分布是影響VA術(shù)后臨床療效和脊椎重建效果的潛在影響因素，臨床上應(yīng)追求雙側(cè)連續(xù)且均勻的骨水泥分布類型。李世梁等[19]試圖應(yīng)用骨水泥分布系數(shù)(-1～1之間)對其進行量化，認為骨水泥分布系數(shù)越接近于1，分布就越理想。然而該評價方法只針對單側(cè)穿刺術(shù)，是否適用于雙側(cè)穿刺術(shù)有待研究。

1.3.2從矢狀位評價骨水泥分布：田偉等[20]研究認為骨水泥同時接觸上下椎板比不同時接觸的傷椎再骨折幾率低，但由于壓縮椎體前后緣高度不一致，冠狀位視角無法準確評估骨水泥上下椎板的接觸情況，因此評價骨水泥矢狀位分布不可或缺。Zhang等[21]將骨水泥矢狀位分布分為同時接觸上下椎板組、接觸上椎板組、接觸下椎板組和中間組，所得研究結(jié)論與田偉等一致。Hou等[22]回顧性觀察281名OVCF強化術(shù)后患者的X線側(cè)位影像，發(fā)現(xiàn)106名患者發(fā)生術(shù)椎再塌陷。分別測量椎體前緣、中線及后緣等三條線上骨水泥邊緣與上下椎板的距離，并計算三條線上骨水泥高度與椎體高度的比值，比較后發(fā)現(xiàn)傷椎再塌陷組與未塌陷組在椎體中線上的數(shù)據(jù)有統(tǒng)計學差異，因此推斷骨水泥同時接觸椎體上下椎板的中間部分有助于降低傷椎再塌陷的發(fā)生幾率。

1.3.3從橫斷位評價骨水泥分布：根據(jù)脊柱三柱理論，椎體的前1/3是承受壓力最高的區(qū)域，又是骨小梁稀疏的錐形區(qū)域，受力相對薄弱，理論上認為骨水泥分布于椎體前柱能獲得良好的力學支撐。賀寶榮等[23]根據(jù)三柱理論建立了椎體六分法，對不同骨水泥灌注組進行骨折復位后力學測試發(fā)現(xiàn)，骨水泥分布于椎體雙側(cè)前2/3即能夠較好的恢復傷椎的剛度和強度，比單側(cè)灌注能獲得更好的生物力學效應(yīng)。周權(quán)發(fā)等[24]在椎體六分法基礎(chǔ)上設(shè)計了椎體二十四分區(qū)法，認為骨水泥理想的分布是覆蓋椎體前柱的中間部分。文坤樹等[25]取骨水泥彌散最大的CT橫斷面，將椎體分為中央前柱區(qū)和兩側(cè)中柱區(qū)，根據(jù)骨水泥在三大區(qū)面積的占比情況分為優(yōu)、中、良、差等4個等級，比較后認為均勻、對稱的骨水泥分布能緩解早期疼痛，獲得更好的重建效果。陳齊勇等[26]研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)PVP中，骨水泥在4個CT橫斷層面上均是以穿刺通道為中心的勺子樣分布，認為增加最底層的骨水泥填充率可以更好的緩解疼痛。

1.4 基于是否越過骨折線區(qū)域的評價方法

VA是通過骨水泥類似“內(nèi)固定”的黏合作用將發(fā)生斷裂的骨小梁進行重塑，進而起到恢復椎體形態(tài)結(jié)構(gòu)和強度的治療作用。江曉兵等[27]通過手術(shù)前后影像判斷骨折線區(qū)域骨水泥彌散情況，發(fā)現(xiàn)骨水泥彌散良好組的VAS疼痛評分、Oswestry功能障礙指數(shù)和后凸Cobb 角的矯正程度均顯著優(yōu)于彌散不佳組，認為骨水泥是否彌散至骨折線區(qū)域是影響手術(shù)療效的因素之一。俞武良等[28]通過類似方法，發(fā)現(xiàn)未彌散至骨折線組的即時疼痛緩解率和功能改善情況比彌散骨折線區(qū)域組和彌散整個椎體組較差，差異有統(tǒng)計學意義。由此可見，骨水泥彌散至骨折線區(qū)域是保證手術(shù)療效的關(guān)鍵[29]。

1.5 其他評價方法

針對部分研究報道的骨水泥彌散分布評價方法無法根據(jù)以上評價角度進行歸類，在此作一并敘述。黎一兵等[30]利用三維CT將骨水泥形態(tài)分布分為點式支撐型，平面支撐型和立體支撐型，認為平面支撐型骨水泥能獲得更好的力學分配特性。鐘遠鳴等[31]根據(jù)骨水泥是否彌散至上下椎板和是否越過椎體中線分為彌散充分、彌散一般、彌散不佳3組。付兆宗等[32]的骨水泥分布指數(shù)評價方法綜合了Tanigawa[7]和趙玉波[10]的評價方法，根據(jù)骨水泥形態(tài)特征和彌散等級差異分為5個分布指數(shù)等級。該研究發(fā)現(xiàn)臨椎再骨折組與未骨折組的骨水泥分布指數(shù)等級有統(tǒng)計學差異，經(jīng)過定量Logistic回歸分析后認為，骨水泥分布指數(shù)每提高一級，鄰椎骨折發(fā)生風險降低80 %。He等[33]根據(jù)骨水泥形態(tài)特征和冠狀位分布分為連鎖、不連鎖團塊型和連續(xù)、不連續(xù)彌散型，認為術(shù)椎再塌陷與骨水泥不連續(xù)分布存在顯著相關(guān)性，建議術(shù)后針對不連續(xù)分布類型的患者進行密切隨訪，加強抗骨質(zhì)疏松治療。我們認為組合不同角度的骨水泥彌散分布評價方法，沒有生物力學研究論證，沒有大樣本數(shù)據(jù)支撐，簡單的拼湊并不能帶來多少臨床參考的價值。

2 分析

以上主要是從骨水泥的形態(tài)特征、彌散等級、位置分布和是否越過骨折線區(qū)域等評價角度，對現(xiàn)有骨水泥彌散分布評價方法進行了系統(tǒng)梳理，并總結(jié)和分析了骨水泥彌散分布與手術(shù)療效、傷椎再骨折塌陷和臨椎骨折的關(guān)系。由于以上研究結(jié)論多數(shù)是基于回顧性臨床研究，基線一致性較差，各種研究因素與非研究因素之間可能造成混合型偏倚，但總結(jié)可得出以下四點結(jié)論：①骨水泥形態(tài)特征與手術(shù)療效無顯著關(guān)系，團塊型骨水泥的傷椎再骨折塌陷和臨椎骨折的發(fā)生率高于彌散型和混合型。②骨水泥注入量與其彌散等級不成正比，在不發(fā)生滲漏的情況下，骨水泥彌散等級越高，術(shù)椎再骨折塌陷的風險越低，但同時也會增加鄰椎骨折的風險。③理想的骨水泥位置分布應(yīng)該是雙側(cè)均勻、連續(xù)分布于椎體前柱，并同時接觸上下椎板的中間部分。④骨水泥是否彌散至骨折線區(qū)域是影響臨床療效的一個主要因素。

2.1 骨水泥彌散分布對手術(shù)療效的影響

目前VA治療OVCF的鎮(zhèn)痛機制有三種假說：一是骨水泥的化學神經(jīng)毒性；二是骨水泥凝固時產(chǎn)生的熱效應(yīng)；三是骨水泥的“內(nèi)固定”作用限制了骨折微動對痛覺神經(jīng)末梢的刺激。所以骨水泥彌散分布的越好，尤其是覆蓋了骨折線區(qū)域，越能獲得可靠的鎮(zhèn)痛效果。研究發(fā)現(xiàn)骨水泥彌散分布與椎體高度的恢復和脊柱后凸Cobb角的矯正程度無顯著相關(guān)性，但能顯著影響椎體高度丟失和脊柱退變的發(fā)生幾率。然而追求理想的彌散分布效果，必然會增加骨水泥滲漏的風險，臨床上應(yīng)準確把握骨水泥注入量、注入時機及推注骨水泥時的壓力和速度，必要時雙側(cè)穿刺或增加透視的次數(shù)，以保證手術(shù)安全。目前應(yīng)用的彎角穿刺和骨水泥定向注射技術(shù)，一定程度上改善了骨水泥彌散分布不佳的問題。

2.2 骨水泥彌散分布對術(shù)椎再骨折塌陷的影響

近年來，VA術(shù)后并發(fā)術(shù)椎再骨折塌陷越來越被臨床所關(guān)注，除與年齡、骨密度、椎體前緣高度和脊柱序列恢復情況等因素有關(guān)外，骨水泥不對稱、不充分、不均勻的彌散分布是術(shù)椎再骨折塌陷的根本原因。尹自龍等[34]研究認為骨水泥彌散程度越好，與椎體上下椎板接觸，強化椎體再骨折的發(fā)生率越低。有限元力學分析也證實，不勻稱的骨水泥分布能增加骨水泥周圍松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的最大Von Mises應(yīng)力，使得術(shù)椎再骨折塌陷的風險升高[35]。除此之外，骨水泥的彌散形態(tài)對其剛度和強度的影響顯著，彌散性、混合型骨水泥可降低術(shù)椎再骨折塌陷的風險。PVP是骨水泥從穿刺尖嘴的位置向周圍均勻滲透，以彌散型和混合型形態(tài)為主；而PKP由于擴張球囊的撐開作用，將稀疏的骨小梁組織移位、填實，周圍形成一個骨質(zhì)硬化的邊緣帶，中間形成一個大空腔，因此以團塊型、混合型形態(tài)多見[8]。近年來體位復位聯(lián)合PVP治療新鮮OVCF備受推崇，相比較于PKP，在獲得椎體高度和脊柱序列恢復的同時降低了團塊型骨水泥的形成幾率。

2.3 骨水泥彌散分布對鄰椎骨折的影響

目前骨水泥彌散分布對鄰椎骨折的影響存在爭議，可以明確的是骨水泥椎間隙滲漏能顯著增加鄰椎骨折的發(fā)生風險[36]。以上研究認為骨水泥團塊型形態(tài)、偏側(cè)分布和高容積率是鄰椎骨折發(fā)生的危險因素。究其可能原因，一方面是骨水泥較高的彈性模量和抗壓強度；另外一方面是骨水泥偏側(cè)分布，尤其是終板下分布不均，“應(yīng)力階梯”效應(yīng)使鄰椎更容易骨折。然而部分學者認為臨椎與術(shù)椎之間隔著椎間盤，由于椎間盤的緩沖作用，骨水泥彌散分布差異對臨椎應(yīng)力的影響可忽略不計。由此可見，骨水泥彌散分布對鄰椎骨折的影響有待進一步研究。

3 總結(jié)

理想的骨水泥彌散分布是有助于患者疼痛緩解、脊柱功能恢復和生活質(zhì)量改善，且能降低術(shù)椎再骨折塌陷和臨椎骨折等不良并發(fā)癥的發(fā)生風險。臨床上可從骨水泥的形態(tài)特征、彌散等級、位置分布和是否越過骨折線區(qū)域等方面，來獲得更全面、更準確的骨水泥彌散分布評價結(jié)果。

綜上所述，VA術(shù)后骨水泥理想分布是呈現(xiàn)彌散型或混合型形態(tài)特征，廣泛填充并充分覆蓋骨折線區(qū)域，雙側(cè)均勻連續(xù)分布于椎體前柱，并同時接觸上下椎板中間部分。