椎體成形術(shù)及椎體后凸成形術(shù)治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折研究進展

杜閆圻，畢鄭剛

作者單位：哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨外科，黑龍江 哈爾濱 150000

目前世界人口老齡化問題逐漸加劇，骨質(zhì)疏松癥近幾十年的發(fā)病率持續(xù)增加，隨之而來的老年人骨折風(fēng)險顯著增長［1］。2018年10月19日，國家衛(wèi)生健康委員會公開發(fā)布了首個中國骨質(zhì)疏松癥流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果。結(jié)果顯示：骨質(zhì)疏松癥已成為我國中老年人群的重要健康問題，50 歲以上人群骨質(zhì)疏松癥患病率為19.2%，中老年女性骨質(zhì)疏松問題尤甚，50歲以上女性患病率達32.1%，遠高于同齡男性的6%，而65 歲以上女性骨質(zhì)疏松癥患病率更是達到了51.6%。椎體壓縮性骨折則是骨質(zhì)疏松癥最常見的并發(fā)癥，而且更容易發(fā)生在老年人群中［2］。骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折（OVCF）常常帶來許多伴隨癥狀和并發(fā)癥，包括脊柱滑脫，以及脊柱后凸畸形和難治性疼痛，這已被廣泛認為是OVCF 病人影響生活質(zhì)量的因素［3］。

現(xiàn)如今，OVCF 病人主要的治療方式分為保守治療以及手術(shù)治療。其中手術(shù)治療在臨床上最常見的還是椎體成形術(shù)（PVP）以及椎體后凸成形術(shù)（PKP）。在臨床上應(yīng)用微創(chuàng)手術(shù)治療之前，病人還是以使用非甾體抗炎藥、臥床休息和對癥支持治療為主，其中64%的OVCF病人癥狀逐漸好轉(zhuǎn)，但并發(fā)癥大多已經(jīng)出現(xiàn)［4-6］。目前的結(jié)果表明，微創(chuàng)手術(shù)（PVP/PKP）在緩解急性、亞急性和慢性O(shè)VCF 病人疼痛的短期（＜4 周）和長期（6～12 個月）方面具有比保守治療更好的臨床隨訪結(jié)果，而進行各種保守治療，手術(shù)治療，包括使用各種藥物配合治療，目的就是減輕疼痛，穩(wěn)定椎體和恢復(fù)活動性［7］。Galibert等［8］于1987年最早研究報道了血管瘤病人使用PVP作為一種微創(chuàng)手術(shù)方法。從那時起，該技術(shù)便被用于治療OVCF 中，并被認為是治療OVCF 的最佳方法，但它無法恢復(fù)椎體下降的高度［9］。因此，為了減輕疼痛，改善椎體丟失的高度，由PVP 改進的一種新的微創(chuàng)技術(shù)PKP，其通過經(jīng)椎弓根入路將氣囊置入破壞的椎體并加壓以改善椎體高度，并使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥支撐椎體骨折的高度［10-12］。本文經(jīng)過對大量文獻總結(jié)分析，從椎體成形術(shù)和椎體后凸成形術(shù)相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀、骨水泥的現(xiàn)狀和手術(shù)治療研究進展及臨床效果等進行綜述。

1 手術(shù)的相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀

影像技術(shù)和麻醉技術(shù)在診斷及治療過程中發(fā)揮著很重要的作用，而科技與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展相結(jié)合則衍生出大量可投入臨床使用的技術(shù)。

1.1 影像技術(shù)在術(shù)前診斷中應(yīng)用進展 X 線片通常是用于研究懷疑患有椎體壓縮骨折病人的首選技術(shù)。放射學(xué)評估應(yīng)包括脊柱排列，旋轉(zhuǎn)或平移的存在，脊柱后凸的評估和椎體高度的損失［13-15］。CT掃描提供了關(guān)于骨損傷程度的進一步信息，MRI 掃描顯示椎體內(nèi)的水腫以及椎管內(nèi)占位的情況［16］。He等［17］通過回顧性分析研究得出DynaCT 可用于指導(dǎo)PKP 前椎體穿刺程序的發(fā)展，包括對病椎的精準穿刺，準確了解并解決骨水泥滲漏問題。術(shù)前磁共振成像與脂肪抑制（FS-MRI）可用于檢測OVCF中的骨髓水腫，從而提高診斷準確性并影響手術(shù)策略。但根據(jù)Moser 等［18］回顧性研究術(shù)前FS-MRI 進行的手術(shù)治療沒有減少后續(xù)椎體相鄰椎體骨折的發(fā)生，包括術(shù)后12 個月骨折發(fā)生率［19］。在骨折的不同階段，特別是急性期，SPECT-CT（單光子發(fā)射計算機斷層掃描-計算機斷層掃描）和MRI 在新鮮OVCF 確診中的一致性很高。當(dāng)疑似OVCF 病人有MRI禁忌證時，SPECT-CT是影像診斷骨新鮮骨折的首選方法。

1.2 影像技術(shù)在手術(shù)中應(yīng)用進展 在手術(shù)中，成功穿刺無疑是手術(shù)成功的最重要一步，并且現(xiàn)代科技隨著醫(yī)學(xué)與工科相結(jié)合，許多設(shè)備都在大家的研究中華麗登場。光學(xué)透視頭戴式顯示器（OST-HMD）可以提供混合現(xiàn)實（MixR）體驗，即使用Microsoft HoloLens 系統(tǒng)實現(xiàn)MixR 可視化。Deib 等［20］提供了使用OST-HMD 作為傳統(tǒng)血管造影套件監(jiān)護儀的替代方案的經(jīng)皮脊柱手術(shù)的初步經(jīng)驗，并證明了在介入性脊柱手術(shù)中利OST-HMD 進行圖像引導(dǎo)的可行性。這種新穎的可視化方法可以在微創(chuàng)經(jīng)皮脊柱治療期間用作有價值的輔助工具。眾所周知，目前好多學(xué)者都支持單側(cè)穿刺PKP，但單側(cè)穿刺勢必會適度增加椎弓根壁破裂的結(jié)果。王翔宇等［21］通過術(shù)中光電導(dǎo)航單側(cè)穿刺與C臂透視單側(cè)穿刺PKP進行隨機臨床對照研究，證明了光電導(dǎo)管單側(cè)穿刺可以有效降低椎弓根壁破裂的發(fā)生率，實現(xiàn)更好的骨水泥分布，也具有更好的安全性。劉意強等［22］，Zhao等［23］均通過臨床對照研究證明了應(yīng)用遠程控制注射機械手系統(tǒng)（RCIM）和超聲體積導(dǎo)航（UVN）輔助PKP 可以縮短骨水泥灌注時間，降低術(shù)者輻射暴露劑量，盡量避免骨水泥滲漏的發(fā)生。Brelie 等［24］也通過一名術(shù)后出現(xiàn)多層蛛網(wǎng)膜下腔出血導(dǎo)致嚴重神經(jīng)功能下降病人證明了機器人輔助或?qū)Ш捷o助椎弓根穿孔的重要性，可以顯著減少術(shù)后并發(fā)癥。中外專家通過臨床對照研究不斷對精進手術(shù)效果而努力。

1.3 麻醉技術(shù)在手術(shù)中應(yīng)用進展 在PKP 中，因為球囊在椎體中膨脹及工作通道建立穿過皮質(zhì)的過程中會使病人感到疼痛，所以傳統(tǒng)會給予皮膚及骨膜注入局麻藥物行局部麻醉予以鎮(zhèn)痛。但在最新的相關(guān)研究中，關(guān)于麻醉相關(guān)問題也出現(xiàn)了新的進展。Mao等［25］認為傳統(tǒng)局部麻醉聯(lián)合椎體麻醉可有效緩解PKP 圍手術(shù)期疼痛，并且手術(shù)期間未發(fā)現(xiàn)嚴重并發(fā)癥。Alfahel 等［26］則是覺得單純進行硬膜外麻醉可以成功提供足夠的鎮(zhèn)痛效果以及最佳的手術(shù)條件。

在科技發(fā)展日新月異的今天，手術(shù)相關(guān)的其他技術(shù)的發(fā)展極大程度地輔助了術(shù)者，造福了病人，進而推動了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

2 骨水泥研究現(xiàn)狀

目前椎體成形術(shù)的填充材料主要還是以丙烯酸酯為主要成分骨水泥，其中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）最為常用。作為一種植入性材料首先應(yīng)具備生物相容性，其主要作用是實現(xiàn)應(yīng)力在植入物與骨質(zhì)間的傳導(dǎo)。PMMA材料最突出的優(yōu)點就是強度高，但其無法促進骨再生以及無法自身生物降解，包括術(shù)中存在劇烈放熱過程及出現(xiàn)肺栓塞風(fēng)險，故具有一定的局限性。隨之，有很多新型材料也就應(yīng)運而生。

在骨水泥大量文獻中以硅酸鈣與磷酸鈣材料研究較多，研究結(jié)果也得到了諸多學(xué)者的認可。之前也曾提到，純PMMA 骨水泥無法促進骨再生，Sun等［27］通過在PMMA 中添加生物活性硅酸鈣（CS）顆粒來制造新型PMMA/硅酸鹽生物陶瓷混合水泥，以賦予PMMA/CS混合水泥生物活性和生物降解性，同時不會喪失其優(yōu)越的機械強度和注射性。在對物理化學(xué)性質(zhì)和體外生物活性研究后，研究結(jié)果顯示，與PMMA 水泥相比，構(gòu)建的PMMA/CS 混合水泥具有顯著更低的固化溫度并同時保持可接受的機械強度和可注射性。此外，在PMMA/CS混合水泥浸泡在模擬體液中后，可以檢測到并觀察到明顯的生物活性離子釋放和羥基磷灰石形成，表明它們具有明顯的生物活性。PMMA/CS 雜交水泥對山羊椎體缺陷模型的進一步體內(nèi)研究表明，PMMA/CS 混合水泥可以很好地生物降解，并且可以在注射后6 個月顯著促進缺陷中的新骨形成。綜上表明，PMMA/CS雜化水泥可能是臨床上PVP 和PKP 的有希望的候選者。Lin 等［28］通過實驗也證明，在硅酸鈣骨水泥中添加硅酸鈣顆粒增加其降解時間，通過動物實驗也可以確定其有利于骨再生。

磷酸鈣骨水泥的生物相容性是具有明顯優(yōu)勢的，在生物強度和術(shù)中放熱反應(yīng)與PMMA 大致相同，但當(dāng)它在模擬體液環(huán)境中時其生物相容性會逐漸降低［29］。而且進一步研究，與PMMA 相比，磷酸鈣骨水泥破壞或降解后會產(chǎn)生對心血管疾病惡化的小栓子［30］。所以有學(xué)者就通過把磷酸鈣骨水泥與其他物質(zhì)融合使其優(yōu)點得以保留且寄希望去除其他缺點，例如馬新喆等［31］將依諾肝素鈉至于骨水泥中制備出新型依諾肝素鈉骨水泥，其通過依諾肝素鈉的緩釋達到抗凝作用。Lu 等［32］發(fā)現(xiàn)了CPN（磷酸鈣基納米復(fù)合材料）具有抗泄漏性能，這可能與其高黏度和黏塑性有關(guān)。當(dāng)用于尸體椎骨，脫鈣綿羊椎骨和標準硬泡沫模型時，CPN 的增強力略低于PMMA。然而，在分散過程中，CPN 比PMMA 更容易擴散到松質(zhì)骨中。CPN 的優(yōu)異分散產(chǎn)生了更好地與松質(zhì)骨的相互交叉。由此認為CPN 是PKP 手術(shù)中PMMA 骨水泥的潛在替代品，其中CPN 可能減少手術(shù)期間的骨水泥滲漏，并避免由PMMA 水泥的過度強度和不可降解性引起的術(shù)后并發(fā)癥。關(guān)于促進骨長入方面高山等［33］通過反復(fù)試驗配比，發(fā)現(xiàn)PMMA 固相中添加50%磷酸三鈣、液相中添加10%甲基丙烯酸羥乙酯得到了新型多孔聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，其擁有復(fù)合骨水泥優(yōu)異的力學(xué)強度及可控的凝固性，并且能形成一種多孔結(jié)果用于滿足骨長入，并且通過生物試驗驗證了其擁有可靠的生物相容性。之前一些學(xué)者也曾研究出了一種新型骨水泥磷酸鎂類材料（magnesium phosphate cement，MPC），其作用也是促進骨再生［34］，但因其中含有大量的NH4 基團而生物相容性存在質(zhì)疑，后續(xù)張芝祥、楊在君［35］通過使用鉀元素替代NH4 基團得到了鉀鹽型磷酸鎂骨水泥（magnesium potassium phosphate cement，MKPC），這種材料保持了磷酸鎂類骨水泥的骨誘導(dǎo)、可降解性能的同時增強生物相容性。Radha 等［36］發(fā)現(xiàn)，與其他研究配方相比，在PMMA水泥中加入2.5%羥基磷灰石納米粒子會增加其機械強度、彈性模量，而且會降低骨水泥磨損消耗。Korovessis 等［37］則是大膽建議在創(chuàng)傷性脊柱骨折中使用鍶羥基磷灰石（Sr-HA）代替PMMA 骨水泥以改善其缺點，當(dāng)然這項結(jié)論仍需要更多的病人和更長的隨訪來加強。

其他最新關(guān)于骨水泥的研究比如Telera 等［38］則尋找了一種新材料解決傳統(tǒng)骨水泥放熱反應(yīng)以及工作時間短的問題。即VK100，VK100 作為二甲基甲基乙烯基硅氧烷和硫酸鋇的混合物，它具有彈性，對骨骼有黏性，在凝固前30 min 沒有放熱反應(yīng)，并且顯示出接近完整椎骨的剛度。VK100 的有用特性是沒有放熱反應(yīng)和更寬的工作窗口。Zhu 等［39］研究比較了聚丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥與無礦化膠原（MC）在經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（PKP）治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（OVCF）的臨床效果和影像學(xué)特征。認為MC 改性的PMMA 沒有改變PMMA 的有益性質(zhì)，這種新型骨水泥具有更好的生物相容性，可在椎體內(nèi)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

PMMA 骨水泥作為傳統(tǒng)的椎體修復(fù)材料，其為臨床醫(yī)學(xué)上做出的貢獻無疑是巨大的，但是隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的提高，以傳統(tǒng)PMMA 骨水泥為基礎(chǔ)，通過混合某些離子及物質(zhì)而改變其理化性質(zhì)從而產(chǎn)生的新型材料，得到了許多令諸多學(xué)者認可的優(yōu)點。但新型材料有待長期的觀察，需要可靠的動物實驗來驗證其安全性。

3 手術(shù)治療的操作相關(guān)問題及臨床效果

目前OVCF 存在保守治療和手術(shù)治療兩種方案。手術(shù)治療也有關(guān)于手術(shù)時機、術(shù)式選擇、入路選擇等相關(guān)爭議。Francaviglia 等［40］回顧性分析臨床病例表明了椎體后凸成形術(shù)和骨水泥強化治療是A型骨折的有效方法。

3.1 手術(shù)時機 Zhou 等［41］把病人分為4 周內(nèi)手術(shù)（A 組）和4周后手術(shù)（B組），術(shù)前和整個隨訪過程中評估VAS、ODI、骨折椎體高度、恢復(fù)高度、局部脊柱后凸角度和并發(fā)癥。證明了PKP 的兩種手術(shù)時間在VAS 和ODI 方面表現(xiàn)出相似的結(jié)果，但是與晚期PKP 相比，早期PKP 可以得到更好的椎體高度恢復(fù)以及隨后的骨折率降低，Minamide 等［42］也曾通過研究佐證過早期PKP有諸多優(yōu)點。

3.2 術(shù)式選擇 PKP 和PVP 是最常用于治療骨質(zhì)疏松性骨折的微創(chuàng)性手術(shù)，對于評估PKP 和PVP 的療效和安全性，它們之間的優(yōu)越性仍然是爭議的焦點。Liu等［43］認為與PVP相比，PKP更有效地治療老年OVCF 病人，它可以有效地優(yōu)化骨代謝，促進骨折愈合，減少病人術(shù)后不良反應(yīng)，具有較大的應(yīng)用價值。Cheng［44］等和Wang 等［45］則認為PVP 和PKP 均可顯著減輕OVCF 病人的疼痛，但在恢復(fù)椎體高度和局部后凸矯正角度PKP 比PVP 更好。 然而，與PVP 相比，PKP 的手術(shù)時間和手術(shù)費用明顯多于PVP，并且與PVP 相比，PKP 在骨水泥的滲漏率和鄰近椎骨骨折的發(fā)生率方面并不優(yōu)越。在治療新發(fā)病的OVCF 病人還是傾向于PVP。而Zhu 等［46］則是通過MATE分析對大量研究數(shù)據(jù)對比得到一個筆者也非常認可的結(jié)果，即PVP 是改善疼痛，功能狀態(tài)和生活質(zhì)量的最有效方法，PKP 是降低后續(xù)椎體骨折風(fēng)險和治療水平再次骨折的最佳干預(yù)措施。保守治療可能在減少相鄰椎骨骨折方面是最優(yōu)秀的。有學(xué)者認為經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定術(shù)與PKP 聯(lián)合操作能發(fā)揮更好的效果［47］，李會東等［48］通過臨床試驗得出了單側(cè)PVP 與經(jīng)皮椎弓根內(nèi)固定術(shù)結(jié)合能得到優(yōu)異的臨床效果。關(guān)于PKP 行單雙側(cè)穿刺的問題，中外學(xué)者也是反復(fù)爭論。

3.3 入路選擇 近幾年大部分學(xué)者覺得OVCF 病人通過單側(cè)和雙側(cè)PKP 方法均可以獲得令人滿意的臨床結(jié)果，但考慮到手術(shù)時間更短，骨水泥體積更小，病人及術(shù)者平均輻射劑量更低，水泥滲漏率更低以及手術(shù)相關(guān)成本更低，故認為單側(cè)PKP 方法是有利的［49-53］。但是因椎體階段的差異，椎弓根解剖學(xué)也存在差異，所以筆者認為關(guān)于單雙側(cè)PKP 問題不能一概而論，Wang 等［54］于2014 年通過對30 例病人共150 例腰椎椎體進行解剖學(xué)測量及模擬穿刺，發(fā)現(xiàn)如果外移穿刺點即通過單側(cè)橫突-椎弓根入路則更容易完成單側(cè)PKP，單側(cè)橫突-椎弓根入路方法中穿刺傾角更大，安全穿刺范圍更寬。 Wang等［55-56］也于2018年及2019年分別選取200例病人的腰椎在3D-CT下模擬單側(cè)常規(guī)經(jīng)椎弓根入路和單側(cè)橫突-椎弓根入路的參數(shù)模擬，得出的結(jié)果也并非所有椎體都適合單側(cè)PKP 治療，和病人的年齡，椎體節(jié)段，椎弓根左右側(cè)均有部分關(guān)系。到了胸椎層面單側(cè)穿刺難度逐漸增加，Liu 等［57］通過回顧性分析2015 年1 月至2018 年1 月就診的病人并進行2～36個月的術(shù)后隨訪，認為在胸椎骨質(zhì)疏松性壓縮骨折中PKP 和雙側(cè)入路可以幫助改善骨水泥分布并降低硬膜外水泥滲漏率，因此應(yīng)優(yōu)于PVP 和單側(cè)入路。結(jié)合我院病人手術(shù)情況及隨訪，筆者認為對病椎術(shù)前3D-CT 的解剖學(xué)分析有助于手術(shù)的順利進行，且根據(jù)病人實際情況選擇術(shù)式及穿刺方式對病人預(yù)后存在很大的積極意義。

3.4 手術(shù)操作 關(guān)于微創(chuàng)手術(shù)治療OVCF 手術(shù)操作大的框架已基本形成，大量的病例下仍有些并發(fā)癥或者操作上的不便。在使用PKP 技術(shù)時，會存在球囊破裂、骨水泥滲漏、術(shù)后周圍椎體骨折等情況，而羅文東等［58］通過對部分病例使用低壓力單球囊技術(shù)，通過把球囊壓力控制在120～220 Psi 似乎避免了以上情況的發(fā)生。當(dāng)PKP 中球囊撐開復(fù)位過程中會出現(xiàn)向阻力小方向撐開明顯，但阻力小方向不一定都是塌陷方向，所以王成等［59］通過研究一種定向球囊技術(shù)改進這類缺陷，常國祥等［60］也通過部分病例的臨床實踐驗證了這種定向球囊的可行性。骨水泥的注入作為手術(shù)中最重要的操作之一也被中外學(xué)者競相研究。He 等［61］通過對201 例病人臨床研究，分為骨水泥H形組和骨水泥O形組，兩組臨床效果均得到滿意，而骨水泥H 形分布組病人在短期隨訪中有更好的臨床效果。Cao 等［62］通過改變PVP 骨水泥注射手段得到雙注射PVP（PVPDI）方法，即將低黏度聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥注入骨折椎體并分散。然后將穿刺針縮回一小段距離，進一步使PMMA 骨水泥注入并分散到骨折椎體中。這種方法擁有和PKP、PVP 相仿的臨床療效并且手術(shù)后微骨折發(fā)生率較低。網(wǎng)袋加壓椎體成形術(shù)作為在PKP 基礎(chǔ)上發(fā)展而來的技術(shù)，國內(nèi)外眾多學(xué)者也通過臨床實驗驗證了其優(yōu)秀的臨床效果及有效防止骨水泥泄露的特性［63-65］。

4 小結(jié)與展望

椎體成形術(shù)和椎體后凸成形術(shù)對于OVCF 病人療效顯著，能夠有效緩解病人疼痛。大量中外學(xué)者已經(jīng)證明這兩種技術(shù)優(yōu)越于單純使用藥物治療。根據(jù)歷年文獻報道，通過間接對比發(fā)現(xiàn)這兩種技術(shù)的臨床結(jié)果幾乎相同。它們都能迅速緩解疼痛并且提高病人的身體狀況，但對于術(shù)中及預(yù)后指標觀察又各有優(yōu)缺點。在這兩種技術(shù)對比研究中，總體上并發(fā)癥發(fā)生率很低，椎體成形術(shù)的骨水泥外漏比率相對較高。對于椎體后凸成形術(shù)中椎體高度的糾正也是存在爭議，主要是由于最初椎體高度的改善比較明顯，但這種效果在撤出球囊時就會出現(xiàn)改變。當(dāng)然作為經(jīng)皮微創(chuàng)手術(shù)術(shù)后常見并發(fā)癥的術(shù)后相鄰水平椎體繼發(fā)骨折也是另一個爭議的焦點。對于選擇單雙側(cè)穿刺問題上，還是重視術(shù)前進行詳細的測量及規(guī)劃，這樣可以為病人選擇合適的穿刺方法及增加手術(shù)的安全性。這兩種技術(shù)仍需要大量的隨機臨床實驗以確立兩種技術(shù)的相對優(yōu)勢和劣勢。未來的研究前景應(yīng)該著眼于結(jié)合現(xiàn)代相關(guān)科技的研發(fā)對疾病診斷治療的結(jié)合、有著長久療效和安全性的新水泥材料的研發(fā)、手術(shù)相關(guān)操作的改進以充分提高病人就醫(yī)體驗、診療效率和預(yù)后效果。