治疗骨质疏松性椎体压缩骨折低温骨水泥的最佳灌注量

doi:10.12307/2023.419

中国组织工程研究 ›› 2023, Vol. 27 ›› Issue (16): 2542-2547.doi: 10.12307/2023.419

• 组织工程骨材料 tissue-engineered bone • 上一篇下一篇

治疗骨质疏松性椎体压缩骨折低温骨水泥的最佳灌注量

郭二松1，马朋朋2，张鑫2，张春林2，蔡明2，苏峰2，刘肃2，李伟2，胡振顺2，张志敏2

1河北北方学院研究生院，河北省张家口市 075000；2河北北方学院附属第一医院骨科，河北省张家口市 075000

收稿日期:2022-04-03 接受日期:2022-06-08 出版日期:2023-06-08 发布日期:2022-11-10
通讯作者: 张春林，主任医师，河北北方学院附属第一医院骨科，河北省张家口市 075000
作者简介:郭二松，男，1992年生，河北省邢台市人，汉族，河北北方学院在读硕士，医师，主要从事骨科方面研究。
基金资助:
河北省医学科学研究课题(20220612)，项目负责人：张鑫；张家口市级科技计划项目(2021061D)，项目负责人：马朋朋

Optimal perfusion volume of low-temperature bone cement for treatment of osteoporotic vertebral compression fractures

Guo Ersong1, Ma Pengpeng2, Zhang Xin2, Zhang Chunlin2, Cai Ming2, Su Feng2, Liu Su2, Li Wei2, Hu Zhenshun2, Zhang Zhimin2

1Graduate School of Hebei Northern University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China; 2Department of Orthopedics, First Affiliated Hospital of Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China

Received:2022-04-03 Accepted:2022-06-08 Online:2023-06-08 Published:2022-11-10
Contact: Zhang Chunlin, Chief physician, Department of Orthopedics, First Affiliated Hospital of Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China
About author:Guo Ersong, Master candidate, Physician, Graduate School of Hebei Northern University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China
Supported by:
Medical Science Research Project of Hebei Province, No. 20220612 (to ZX); Zhangjiakou Municipal Science and Technology Program, No. 2021061D (to MPP)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

椎体生物力学：主要包括椎体强度、刚度。椎体强度是指椎体所能承受的最大应力，即椎体载荷能力，刚度是指椎体抵抗变形的能力。恢复椎体强度可以防止骨折程度的进一步加重，椎体刚度的恢复可以改变载荷的承受及传导。椎体生物力学稳定取决于椎体两侧的生物力学平衡和恢复椎体整体强度和刚度两个方面。
骨折椎体有限元建模：通过64排螺旋CT扫描骨折椎体，使用Mimics、Calculate 3D等软件建模，建模后可计算出骨折椎体体积。

背景：以往研究中恢复骨折椎体强度或刚度所需的骨水泥体积数据差异较大，可能是由于椎体在不同区域和个体之间体积大小差异、骨折前后体积差异、骨水泥体积和分布不对等引起。
目的：通过生物力学研究探讨治疗椎体骨折所需的骨水泥灌注量。
方法：选取8只成年绵羊，经筛选T8-L2椎体后最终获得50个椎体，建立骨质疏松性椎体压缩骨折模型，记录椎体初始强度和刚度、骨折后椎体前缘高度，使用有限元技术精确计算每个椎体骨折后体积，得出骨水泥注射体积。根据有限元分析结果，采用拉丁方设计，50个骨质疏松性椎体压缩骨折标本分为两阶段处理：第一阶段，经皮椎体后凸成形手术分别注射体积5%，10%，15%，20%的低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，每种体积5个标本；第二阶段，分别注射体积15%，16%，17%，18%，19%，20%的骨水泥，每种体积5个标本。将两阶段的标本置于万能试验机上进行压缩实验。
结果与结论：①所有椎体术前高度、宽度、深度、脱钙前后骨密度、强度和刚度比较，差异均无显著性意义(P > 0.05)；②第一阶段：与术前比较，5%，10%，15%组术后椎体强度降低(P < 0.05)，20%组术后椎体强度升高(P < 0.05)，4组术后椎体刚度均降低(P < 0.05)；15%，20%组术后椎体强度与刚度均大于5%，10%组。③第二阶段：与术前比较，15%，16%，17%组术后椎体强度降低(P < 0.05)，18%，19%，20%组术后椎体强度升高(P < 0.05)；18%，19%，20%组术后椎体强度高于15%组(P < 0.05)。与术前比较，各组术后椎体刚度均降低(P < 0.05)；6组间术后椎体刚度比较差异无显著性意义(P > 0.05)。④结果表明，在保证骨水泥无渗漏前提下，在一定的范围内，使用占骨折椎体体积16%骨水泥联合双侧椎体后凸成形治疗，骨折椎体的生物力学和高度恢复为最佳。
https://orcid.org/0000-0002-8323-6179(郭二松)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

关键词: 经皮椎体后凸成形术, 骨质疏松, 椎体压缩骨折, 骨水泥, 有限元技术, 低温骨水泥灌注技术, 生物力学, 绵羊

Abstract: BACKGROUND: Previous studies reported the volume of bone cement needed to restore the strength or stiffness of the fractured vertebral body, and the data varied widely. Considering this difference may be due to the volume difference of vertebral body in different regions and individuals, the volume difference before and after fracture, and the unequal volume and distribution of bone cement.
Objective: To explore the amount of bone cement needed for the treatment of vertebral fractures using biomechanical study.
Methods: Eight adult sheep were selected and 50 vertebrae were finally obtained after screening T8-L2 vertebrae. Osteoporotic compression fractures were created through experiments, and the initial strength and stiffness of the vertebral body and the height of the anterior edge of the vertebral body after the fracture were recorded. The post-fracture volume of each vertebral body was accurately calculated by finite element technique to derive the cement injection volume. According to the finite element analysis results, using Latin square design, the 50 osteoporotic vertebral compression fracture specimens were divided into the first stage and the second stage. In the first stage, 5%, 10%, 15%, and 20% polymethyl methacrylate bone cement was injected by volume of percutaneous kyphoplasty, 5 specimens per volume. In the second stage, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, and 20% of bone cement were injected by volume, 5 specimens per volume. The two-stage specimens were placed on a universal testing machine for compression experiments.
Results and Conclusion: (1) There was no significant difference in preoperative height, width and depth, bone mineral density, strength and stiffness before and after decalcification (P > 0.05). (2) The first stage: Compared with preoperative data, postoperative vertebral strength decreased in 5%, 10%, and 15% groups (P < 0.05), and postoperative vertebral strength increased in 20% group (P < 0.05). Postoperative vertebral stiffness in all four groups decreased (P < 0.05); postoperative vertebral strength and stiffness were greater in 15% and 20% groups than those in 5% and 10% groups. (3) The second stage: Compared with preoperative data, postoperative vertebral strength decreased in 15%, 16%, and 17% groups (P < 0.05), and postoperative vertebral strength increased in 18%, 19%, and 20% groups (P < 0.05). Postoperative vertebral strength was higher in 18%, 19%, and 20% groups than that in the 15% group (P < 0.05). Compared with preoperative data, postoperative vertebral stiffness in each group decreased (P < 0.05). There was no significant difference in postoperative vertebral stiffness among the six groups (P > 0.05). (4) The results show that in a certain range, under the premise of ensuring that there is no leakage of bone cement, the biomechanics and height of the fracture vertebral body can be restored to the best by using 16% bone cement combined with bilateral percutaneous kyphoplasty.

Key words: percutaneous kyphoplasty, osteoporotic, vertebral compression fracture, bone cement, finite element technique, low-temperature bone cement perfusion technique, biomechanics, sheep

中图分类号:

郭二松, 马朋朋, 张鑫, 张春林, 蔡明, 苏峰, 刘肃, 李伟, 胡振顺, 张志敏. 治疗骨质疏松性椎体压缩骨折低温骨水泥的最佳灌注量[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(16): 2542-2547.

Guo Ersong, Ma Pengpeng, Zhang Xin, Zhang Chunlin, Cai Ming, Su Feng, Liu Su, Li Wei, Hu Zhenshun, Zhang Zhimin. Optimal perfusion volume of low-temperature bone cement for treatment of osteoporotic vertebral compression fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2023, 27(16): 2542-2547.

图/表（结果） 4

2.1 各组椎体原始数据比较 2个阶段的所有椎体前缘高度、椎体宽度、椎体深度组间比较，差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表2，表明原始椎体大小无明显差异。

2.2 各组椎体骨密度比较 2个阶段中，各组椎体脱钙后骨密度均低于脱钙前(P < 0.001)，见表3，表明骨质疏松模型制备成功。

2.3 各组椎体术前椎体前缘高度、强度和刚度比较 2个阶段中，所有椎体骨折后高度均低于骨折前高度(P < 0.05)，表明骨质疏松性椎体压缩骨折模型制备成功，见表2。术前，各组椎体强度与刚度比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，表明骨质疏松性椎体压缩骨折模型无明显差异，见表4，并对骨折椎体完成有限元建模。

2.4 各组椎体术后前缘高度、强度和刚度比较第一阶段内，各组间术后椎体高度比较并经Tukey-HSD进行事后检验显示，20%组与15%组、15%组与10%组、10%组与5%组比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，20%组与10%，5%组、15%与5%组比较差异均有显著性意义(P < 0.05)，所以可得骨水泥灌注体积范围为15%-20%，见表2。由此进行第二阶段实验，各组间术后椎体高度比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2。
第一阶段内，各组间术后椎体强度比较并经Tukey-HSD进行事后检验显示，20%组与15%组比较差异无显著性意义(P > 0.05)，20%，15%组与10%，5%组比较差异有显著性意义(P < 0.05)，所以可得骨水泥灌注体积范围为15%-20%，见表4。由此进行第二阶段实验，各组间术后椎体强度比较并经Tukey-HSD进行事后检验显示，18%，19%，20%组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，15%，16%，17%组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，18%，19%，20%组术后椎体强度高于15%，16%，17%组，但与16%，17%组比较时差异无显著性意义(P > 0.05)，见表4。第一阶段内，各组间比较并经Tukey-HSD进行事后检验显示，20%组与15%组术后椎体刚度比较差异无显著性意义(P > 0.05)，20%，15%组术后椎体刚度高于10%，5%组(P < 0.05)，所以可得骨水泥灌注体积范围为15%-20%，见表4。由此进行第二阶段实验，各组术后椎体刚度比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表4。
2.5 各组椎体手术前后前缘高度、强度、刚度比较两个阶段中，各组术后椎体高度均高于术前(P < 0.05)，见表2。第一阶段，20%组术后椎体强度高于术前(P < 0.05)，15%，16%，17%，18%，19%组术后椎体强度低于术前(P < 0.05)，所以可知骨水泥灌注体积范围为15%-20%，见表4。由此进行第二阶段实验，15%，16%，17%组术后椎体强度低于术前(P < 0.05)，18%，19%，20%组术后椎体强度高于术前(P < 0.05)，见表4。两个阶段中，各组术后椎体刚度均低于术前(P < 0.05)，见表4。
2.6 骨水泥渗漏情况第一阶段内，20%组有4个椎体出现渗漏。第2阶段内，17%组有2个椎体出现渗漏趋势，18%组内有3个椎体出现渗漏，19%组内有3个椎体出现渗漏，20%组内5个椎体均出现不同程度渗漏。

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引言

根据最近的全国人口调查显示，中国人口老龄化形式进一步严峻。老龄化所带来的常见疾病之一为骨质疏松症，骨质疏松导致的并发症最常见的为骨质疏松性椎体压缩骨折[1]。对于保守治疗无效的骨质疏松性椎体压缩骨折，在快速康复理念下微创手术已成为其必备治疗方式，双侧经皮椎体后凸成形作为微创手术之一，联合使用低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，从而达到良好的止痛效果、椎体抗压性的增强、椎体稳定性的提高、脊柱后凸畸形改善、脊柱负荷承载及传导恢复、日常生活的恢复，并且有创伤小、恢复快等特点，已被广泛应用于骨质疏松性椎体压缩性骨折的治疗[2-4]。但是随着研究的深入，发现疼痛缓解程度与骨水泥灌注的多少没有直接关系[5]，又因为骨水泥使用越多越容易发生渗漏[6-7]，所以在临床上，为了最大程度地保证手术安全，达成共识的是少量使用骨水泥，但是过少的骨水泥又会产生手术椎体再骨折等术后并发症[8-9]，不能带给患者最大化的受益，这也可能是造成在以往有关临床随机研究中，与安慰剂对比，手术未发现有明显差异的原因[10-11]。关于“少”并没有相关定义，所以临床中使用骨水泥的量主要取决于个人喜好或经验，而不是科学。此次研究旨在在一定骨折程度下，通过应用有限元软件更精确计算骨折后椎体体积，骨水泥灌注量以占骨折后椎体体积百分比为指标，使用低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥联合双侧经皮椎体后凸成形作为当前最优配置，来进一步探索骨水泥灌注量，以达到既保证了手术安全又使手术效果最大化，为日后以骨折程度、骨折椎体大小及水平来真正实现骨水泥灌注量具体化、个体化做出探索并积累更多的实验基础。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计对比观察实验，多组间比较采用ANOVA分析，两两比较采用Tukey-HSD检验。
1.2 时间及地点实验于2020年6-8月在河北北方学院附属第一医院骨科生物力学实验室完成。
1.3 材料聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥材料生物学特征，见表1。

1.3.1 实验仪器与器械椎体后凸成形术所需手术器械(苏州爱得科技发展股份有限公司)；双能X射线骨密度测量仪(美国通用公司)；微机控制电子万能试验机(上海衡翼精密仪器有限公司，型号为HY-3080)；游标卡尺(精确度0.02 mm，上海量具刃具有限公司)；64排螺旋CT(东芝医疗系统株式会社，型号：TSX-101A)；微量注射泵(北京科力医疗有限公司，型号：KL-702)。
1.3.2 实验动物选取与分组 8只成年绵羊全部来源于同一牧场，(29.33±1.37)月龄，体质量(48.53±1.57) kg，从羊脊柱中选择椎体范围为T8-L2，然后椎体经过大体观察及X射线片检查，以排除骨折、骨质疏松、肿瘤、椎体大小差距过大、先天畸形等情况，最终获得椎体共50个。切除椎体韧带、上下椎间盘、终板等周围软组织及部分棘突，以利于机械测试，去掉双侧3/4椎体横突，剩余横突1/4作为手术时的钻孔标志。采用拉丁方设计，将每个椎体分配到第一阶段中4个骨水泥体积组(5%，10%，15%，20%)和第二阶段中6个骨水泥体积组(15%，16%，17%，18%，19%，20%)中，每个骨水泥体积组分配到5个椎体。通过这种方式，来自不同水平和不同个体的椎体数量均匀地分布在各个水泥组之间，并且最大程度地减少了供体和椎体水平的影响。第一阶段中4个骨水泥体积组(5%，10%，15%，20%)是结合预实验和部分文献分组[12-15]，通过第一阶段4个骨水泥体积组实验对比后，选取最佳骨水泥灌注体积范围，在此基础上进行第二阶段实验，再次细分体积范围(1%)，重复上述实验步骤。实验已通过河北北方学院伦理委员会批准。
1.4 实验方法
1.4.1 制备骨质疏松椎体模型用双能X射线骨密度仪先测量脱钙前所有椎体骨密度，然后使用直径3 mm骨钻经两侧椎弓根钻入椎体2/3，用3%稀盐酸将所有钻孔后的椎体完全浸泡其中，为了使椎体脱钙均匀，在两侧椎弓根中放置输液管路，以60 mL/h的固定速度滴注稀盐酸。脱钙时间控制在4 h，然后取出椎体并用生理盐水多次灌洗椎弓根管路和椎体外面，灌洗的终点为经pH试剂检测椎弓根管路和椎体外面没有盐酸残存[16-19]。使用双能X射线骨密度仪再次测量椎体骨密度并记录。所有椎体骨密度进行脱钙前、后比较并记录，同时经统计检验无明显差异后进行后续实验。
1.4.2 制备椎体压缩骨折模型所有椎体前缘高度、椎体宽度及深度经游标卡尺准确测量，并记录。将所有椎体的终板面进行牙托粉包裹、压模，牙托粉压模厚度约为2 mm，将椎体放置于微机控制电子万能试验机上的压板之间，沿椎体的中心轴逐渐施加压力[20]，轴向力的主要向量位于椎体前1/3的末端的矢状中线中心。首先进行椎体预加载200 N/min，
消除椎体蠕变及时间效应，然后通过上压板以5 mm/min的速度将其压缩到其初始高度的25%，或者直到发生骨折为止，以先到者为准[21-22]，见图1。骨折定义为载荷随着椎体压缩的增加而降低(图形中拐点出现)。椎体在压缩过程中所产生的力(载荷)-变形(位移)曲线被图形记录仪所记录，力-变形曲线的峰值即为椎体的强度，力-变形曲线的斜率即为椎体的刚度，见图2A。以10 Hz记录力和变形数据。记录所有椎体初始强度、刚度和椎体骨折后前缘高度，椎体初始强度、刚度即椎体术前强度、刚度。用生理盐水浸泡过的敷料将所有骨折椎体模型进行包裹，并装入密封袋后放于冰箱内保存，温度控制在-6 ℃。

1.4.3 构建骨折后椎体有限元模型采用64 排螺旋CT扫描骨折后椎体，得到层厚5 mm的CT图像，以 DICOM格式输出并保存，所有测量均由2名具有20年临床经验的放射科医师进行。将CT数据导入Mimics软件，擦除椎体残余终板，使用Region Growing分割出椎体骨组织，并修剪完善。使用Calculate 3D计算建立骨折后椎体的3D模型，再导入3-Matic软件，将模型经过smooth、Triangle Reduction处理，最后行wrap处理使模型更加光滑和完整，从而建立骨折后骨质疏松椎体有限元模型[23]，见图3，再计算骨折后椎体体积。两个阶段所有椎体均按上述步骤计算骨折后椎体体积，然后进行后续实验。

1.4.4 椎体后凸成形手术在23 ℃室温下将所需椎体从冰箱内取出进行解冻6 h，然后在椎体两侧椎弓根处使用直径3 mm的骨钻钻孔制备骨水泥灌注通道，将工作套管插入通道，后将Kyphon球囊放入，连接带有显示压力值的注射器，然后开始行球囊充气扩张。充气终点是骨折复位、皮质接触、最大充气量或无压力衰减的最大充气压力(1 379 kPa)。皮质接触是一个充气终点，是考虑额外的充气扩张可能会导致皮质骨折[24]。到达终点后球囊放气取出，将制备好的低温黏稠期骨水泥注入椎体，即在23 ℃室内下准备0 ℃冰盐水，按照2∶1比例将骨水泥进行混合，搅拌30 s，然后使用一次性注射器将混合物全部吸取，每10-30 s将装有混合骨水泥的注射器推0.3 mL，同时注意观察骨水泥滴落的形态，呈现为骨水泥在推出过程能够保持连续不中断，则认为此时已进入黏稠期，即骨水泥可注射工作期，此时将装有骨水泥的注射器放入冰盐水中浸泡5 min，然后将骨水泥推注到推杆中，采用低压、缓慢方法将推杆内的骨水泥灌注到椎体中[25]。根据有限元技术得出的骨折后椎体体积计算出所需注射的骨水泥体积(5%，10%，15%，20%)，注射骨水泥后，在23 ℃室温下将第一阶段(5%，10%，15%，20%)的4组椎体放置24 h，给予充分时间以使骨水泥最大程度地弥散及凝固。第二阶段(15%，16%，17%，18%，19%，20%)实验同上述步骤进行。
1.5 主要观察指标术后先对所有椎体进行X射线片扫描，然后将2个阶段的椎体再次放于微机控制电子万能试验机上的压板之间进行压缩，记录2个阶段各组椎体术后强度、刚度，见图2B。在第2次压缩测试之前，使用游标卡尺仅测量椎体术后前缘高度并记录，同时记录骨水泥渗漏情况，然后根据第1次的压缩步骤重新压缩椎体。
1.6 统计学分析使用SPSS 26.0版软件进行统计学分析，采用x±s表示计量资料数据。2个阶段内的各组间数据比较采用ANOVA分析，若差异有统计学意义，使用Tukey-HSD检验进行组间两两比较，P < 0.05为差异有显著性意义；术前和术后数据的组内比较采用配对t检验，P < 0.05为差异有显著性意义。该文统计学方法已经河北北方学院生物统计学专家审核。

讨论

根据DENIS[26]理论，脊柱可分为前、中、后三柱，而骨质疏松性椎体压缩骨折主要发生于椎体的前柱，前柱包括前纵韧带、椎体的前2/3和椎间盘的前2/3，前柱受损最重，中柱受损较轻。所以，在X射线侧位片上看压缩性椎体骨折大多表现为由前向后的楔形改变，而且国内外已提出了许多骨质疏松性椎体压缩骨折分型及分级系统，以期为骨质疏松性椎体压缩骨折的临床诊疗、预防及理想分型的研究提供参考，但迄今为止，骨质疏松性椎体压缩骨折的分型及分级系统尚无统一标准[27-28]。椎体发生骨折后，脊柱Cobb角就会发生改变，骨折程度越重Cobb角越大，脊柱后凸畸形越明显，而脊柱整体结构的变化会影响脊柱的生物力学传导和分布，因此会产生一系列的并发症，如持续性疼痛、肺功能下降、脊髓受压、继发骨折等[29-30]。经皮椎体后凸成形作为目前治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的主要方式之一，可缓解疼痛、恢复一定椎体高度、纠正脊柱后凸角度、恢复脊柱载荷分布及传导，有利于降低远期并发症的发生概率，从而长期保持临床疗效；而且经皮椎体后凸成形还可以进一步减少骨水泥渗漏发生，使手术更加安全[2，31-32]。
根据既往关于骨水泥灌注量的生物力学研究，可见存在较大数据差异。MOLLOY等[33]研究表明，恢复骨折椎体强度需灌注占椎体体积16.2%的水泥，恢复椎体刚度需灌注占椎体体积29.8%的水泥。LIEBSCHNER等[34]的有限元研究认为，灌注占椎体体积15%的骨水泥可以将骨折椎体的刚度恢复至骨折前水平。JIN等[13]认为为了获得满意的效果，最少需要灌注占椎体体积11.64%骨水泥。ROTTER等[35]研究表明，为了减少椎体高度恢复后的再次丢失，需要灌注占骨折椎体体积30%骨水泥。NIEUWENHUIJSE等[14]建议为避免发生水泥渗漏且实现良好的止痛，需要灌注占椎体体积24%的骨水泥。李军科[15]建议为恢复骨折椎体刚度，最少需要灌注占骨折后椎体体积10%的骨水泥。金志鑫[12]的有限元研究显示，为减少相邻椎体骨折发生概率，建议骨水灌注最多不超过椎体体积的15%。骨水泥灌注量主要取决于椎体大小、骨本身质量、骨折的类型，灌注正确剂量的骨水泥才能恢复骨折椎体的生物力学并平衡载荷分布。骨本身质量、骨折类型在某些情况下为一定的，那么椎体大小可作为骨水泥灌注量的衡量标准，故骨水泥灌注量以占骨折后椎体体积百分比来表示是更合理、更精确的。
从生物力学角度来看，椎体的生物力学稳定性不仅取决于两侧的生物力学平衡，还取决于强度和刚度的整体恢复。椎体强度是指椎体所能承受的最大应力，即椎体载荷能力；刚度是指椎体抵抗变形的能力[36]。椎体强度的恢复可以防止骨折的进一步塌陷，椎体刚度的恢复可以改变负荷的承受及传导，椎体的强度和刚度决定后凸畸形矫正、高度恢复、椎体承受及传导载荷，也是决定能否长期保持这些优势的关键之一，亦是减少术后并发症的关键之一，如伤椎再骨折、相邻椎体骨折，从而使患者终身受益。因此，作者认为只有椎体强度恢复了，才能进一步探讨椎体刚度。因此，此次实验以在个体上骨水泥无渗漏前提下，以椎体强度恢复为首要目标，其次考虑椎体刚度和高度恢复。文献表明，骨折椎体往往两侧均有损伤[34，37-38]，经皮椎体后凸成形能更好地恢复椎体形态及有利于骨水泥对称性分布且手术更安全[31]，聚甲基丙烯酸甲酯水泥为临床最常用骨水泥，低温状态有利于充分弥散且低温黏稠期可最大程度地减少整体手术时间而不减少骨水泥工作时间[24]，故此次实验以低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥联合双侧经皮椎体后凸成形为最优配置，这可能是目前最接近恢复椎体生物力学的配置，探索骨水泥灌注量。
综上所述，此次实验结果表明，16%，17%组术后椎体强度高于15%组，但差异无统计学意义，这不代表实际中个体之间相应差距的忽视，而且实验发现在一定的范围内，骨折椎体强度、刚度和高度的恢复与骨水泥灌注量相关，那在保证骨水泥无渗漏前提下，以强度恢复为主，其次为刚度和高度恢复，认为灌注骨折椎体体积16%的骨水泥是最佳的。
实验所使用的椎体来源于绵羊，绵羊椎体与人椎体在大体形态结构上有很高的相似性，但由于人是双足行走，绵羊是四足行走，所以两者椎体的显微形态结构有明显差异，导致所具备的生物力学也存在一定差异，这些差异是否具有明显影响仍有待进一步探讨，所得实验结果并不能完全等同于人体椎体实验；此次为体外动物力学实验，脱离了真实生物体的现实状态，因此，尚不能完全阐明体内环境下的生物力学变化；实验为单一椎体，而脊柱作为一个整体单元，是在不同的空间方向上具有动态的组合载荷，如弯曲、压缩、剪切等，所以实验结果有待进一步考证；另外实验并未观察骨水泥在椎体内的分布情况，且实验样本较小，日后需要更大的实验样本来进行研究。为了获得更加可靠、具有说服力及贴近真实反应的数据，今后的研究中可进一步采取三联或五联椎体脊柱单元作为整体及增加样本量、优化实验方案等措施，更好地模拟低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥联合双侧经皮椎体后凸成形术后椎体的生物力学特征，只有在动物模型中获得优异结果，才能有希望过渡到临床试验阶段，才能有希望在临床推广应用此方案。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

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根据最近的全国人口调查显示，中国老龄化形式进一步严峻。老龄化所带来的常见疾病之一为骨质疏松症，骨质疏松导致的并发症最常见的为骨质疏松性椎体压缩骨折。对于保守治疗无效的骨质疏松性椎体压缩骨折，在快速康复理念下微创手术已成为其必备治疗方式。双侧经皮椎体后凸成形作为微创手术之一，联合使用低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥可达到良好的止痛效果、增强椎体抗压性、提高椎体稳定性、改善脊柱后凸畸形、恢复脊柱负荷承载及传导，并且有创伤小、恢复快等特点，已被广泛应用于骨质疏松性椎体压缩性骨折的治疗。但是随着研究的深入，发现疼痛缓解程度与骨水泥灌注的多少没有直接关系，又因为骨水泥使用越多越容易发生渗漏，所以在临床上，为了最大程度地保证手术安全，达成共识的是少量使用骨水泥，但是过少的骨水泥又会产生手术椎体再骨折等术后并发症，不能给患者最大化的受益。关于“少”并没有相关定义，所以临床中使用骨水泥的量主要取决于个人喜好或经验，而不是科学。此次研究旨在在一定骨折程度下，通过应用有限元软件更精确计算骨折后椎体体积，骨水泥灌注量以占骨折后椎体体积百分比为指标，使用低温聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥联合双侧经皮椎体后凸成形作为当前最优配置，来进一步探索骨水泥灌注量，以达到既保证手术安全又使手术效果最大化，为日后以骨折程度、骨折椎体大小及水平来真正实现骨水泥灌注量具体化、个体化做出探索并积累更多的实验基础。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

治疗骨质疏松性椎体压缩骨折低温骨水泥的最佳灌注量

Optimal perfusion volume of low-temperature bone cement for treatment of osteoporotic vertebral compression fractures

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