经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.26.020

摘要/Abstract

摘要：

背景：经皮椎体后凸成形治疗已被广泛用于椎体骨质疏松性压缩性骨折，现在亦被用于治疗椎体转移性肿瘤。
目的：评估采用经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤效果。
方法：回顾性分析经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤病例共24例38椎，分为椎体压缩≥1/4组9例11椎和椎体压缩< 1/4组15例27椎。在C臂机透视定位下行经皮椎体后凸成形，采用分次灌注、温度梯度灌注方法注射骨水泥。以目测类比评分及Owestry功能障碍指数评估经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗前后疼痛缓解情况，日常功能恢复情况，治疗椎的高度变化。随访时间为12-56个月。
结果与结论：24例患者均成功完成经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗。平均单个胸椎内注射骨水泥(4±1) mL，单个腰椎内注射骨水泥(5±1) mL。治疗后复查X射线片见骨水泥分布良好，无神经根损伤或脊髓压迫症状。两组患者治疗后椎体高度显著高于治疗前(P < 0.05)。所有患者治疗后1 d、治疗后1个月及末次随访时目测类比评分、功能障碍指数值均显著低于治疗前(P < 0.05)；两组相同时间点目测类比评分、功能障碍指数评分的改变值差异无显著性意义。结果表明经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤，可减少骨水泥渗漏的发生，不论肿瘤转移椎体有无明显压缩，均能迅速缓解疼痛，是治疗椎体转移肿瘤的有效方法。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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关键词: 植入物, 脊柱植入物, 经皮椎体后凸成形术, 脊柱肿瘤, 转移, 压缩, 无明显压缩, 疗效比较

Abstract:

BACKGROUND: Percutaneous vertebroplasty has been extensively applied in treatment of osteoporotic vertebral compression fractures, and now it is also used in spinal metastatic tumor.
OBJECTIVE: To evaluate the effectiveness of percutaneous vertebroplasty for metastatic tumor of thoracic lumbar vertebrae by bone cement perfusion at different times and temperature gradient.
METHODS: A total of 24 cases (38 vertebrae) of metastatic tumor receiving percutaneous vertebroplasty and bone cement perfusion at different times and temperature gradient were reviewed retrospectively. All patients were classified into group A (11 vertebrae in 9 cases) featured with apparent vertebral compression (≥ 1/4) and group B (27 vertebrae in 15 cases) of no obvious compression (< 1/4). The percutaneous vertebroplasty was conducted with C-arm fluoroscopy positioning. Bone cement was injected by perfusion at different times and temperature gradient method. Visual Analogue Scales and Owestry Disability Index were recorded to assess pain alleviation and functional restoration before and after bone cement injection at different times and temperature gradient. The height of treated vertebrae was also analyzed. Follow-up was performed for 12 to 56 months.
RESULTS AND CONCLUSION: All 24 patients successfully underwent percutaneous vertebroplasty and bone cement perfusion at different times and temperature gradient. Bone cement (4±1) mL was averagely injected into each thoracic vertebra. Bone cement (5±1) mL was injected into each lumbar vertebra. Postoperative recheck radiographs revealed good bone cement distribution, no nerve root injury or spinal compression occurred. Vertebral height was significantly higher posttreatment compared with pretreatment in both groups (P < 0.05). Visual Analogue Scales and Owestry Disability Index scores were significantly lower at 1 day, 1 month after treatment and during final follow-up compared with preoperation in all patients (P < 0.05). No significant difference in Visual Analogue Scales and Owestry Disability Index scores was detected between two groups at the same time point. Results suggested that percutaneous vertebroplasty and bone cement perfusion at different times and temperature gradient for metastatic tumor of thoracic lumbar vertebrae could reduce the occurrence of bone cement leakage, and could ease the pain quickly for apparent and non-apparent compressed tumor metastatic vertebrae. It is an effective method to treat metastatic tumor of vertebrae.

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Key words: spine, bone neoplasms, vertebroplasty

中图分类号:

R318

张凡，杨惠林，管华清. 经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(26): 4206-4211.

Zhang Fan, Yang Hui-lin, Guan Hua-qing . Percutaneous vertebroplasty and bone cement perfusion at different times and temperature gradients for metastatic tumor in thoracic lumbar vertebrae[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(26): 4206-4211.

图/表（结果） 3

2.1 参与者数量分析 纳入患者24例，分为2组，治疗过程无脱落，随访时间为12-56个月，全部进入结果分析。

2.2 两组患者基线资料分析 见表1。

2.3 骨水泥注入量及X射线复查结果 平均单个胸椎内注射骨水泥(4±1) mL，单个腰椎内注射骨水泥(5±1) mL。治疗中应注意控制骨水泥用量，过多易导致渗漏，引发损伤血管、神经、肺栓塞等临床后果；过少则无法在椎体内充分弥散，达不到预期的治疗效果。治疗后复查X射线片见骨水泥分布良好，无神经根损伤或脊髓压迫症状(图1)。

2.4 治疗前后椎体中线高度 测量治疗前后X射线片，椎体压缩≥1/4组治疗前椎体中线高度为(15.81±6.98) mm，治疗后椎体中线高度为(23.95±8.70) mm，椎体中线高度明显恢复，差异有显著性意义(P < 0.05)。椎体压缩< 1/4组治疗前椎体中线高度为(26.07±7.59) mm，治疗后椎体中线高度为(28.48±8.41) mm，差异有显著性意义(P < 0.05，表2)。与椎体压缩<1/4组相比，椎体压缩≥1/4组治疗后椎体中线高度恢复效果更明显。 2.5 治疗前后目测类比评分变化 24例患者均成功完成手术，治疗后24 h内疼痛得到明显缓解。与治疗前相比，椎体压缩≥1/4组治疗后1 d、治疗后1个月、末次目测类比评分均显著降低(P < 0.05)；与治疗前相比，椎体压缩< 1/4组治疗后1 d、治疗后1个月、末次目测类比评分分均显著降低(P < 0.05)，见表2。可认为患者术后疼痛明显缓解，并趋于稳定。两组目测类比评分的改变值之间差异无显著性意义，可认为无论椎体有无明显压缩，患者治疗后的疼痛缓解程度无明显差异。

2.6 治疗前后功能障碍指数变化 与治疗前相比，椎体压缩≥1/4组治疗后1 d、治疗后1个月、末次功能障碍指数评分值明显降低；与治疗前相比，椎体压缩< 1/4组治疗后1 d、治疗后1个月、末次功能障碍指数评分值明显降低。可认为患者治疗后日常活动功能明显改善，生活质量明显提高。两组功能障碍指数评分的改变值之间差异无显著性意义，可认为无论椎体有无明显压缩，患者治疗后的日常生活改善程度无明显差异，见表2。

2.7 骨水泥漏发生情况及不良反应 治疗后复查X射线片见骨水泥分布情况良好，椎体压缩≥1/4组共2例发生椎间盘骨水泥漏，椎体压缩< 1/4组共2例发生椎间盘骨水泥漏，以上4例均未发生神经损伤、肺栓塞等临床症状。

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引言

常见的肿瘤转移部位中骨骼系统排名第三，仅次于肺脏和肝脏，约56%的骨转移累及脊柱，其中胸腰椎为最常见的骨转移部位^[1]。肿瘤转移至椎体后，常伴有占位、骨质破坏等病变。病变常累及多节椎体，导致胸背部顽固性疼痛、椎体不稳以及出现相关神经症状。研究显示，美国每年有约750 000椎体压缩性骨折患者，其中约10%为肿瘤椎体转移所致。约30%的肿瘤椎体转移患者有相关临床症状，以疼痛最为常见^[2]。肿瘤转移至椎体后持续生长，侵袭椎体骨性结构，导致椎体结构完整性破坏，并最终导致骨折。

对于肿瘤椎体转移患者，常用的治疗措施包括外科治疗、放疗、化疗、激素治疗、内科治疗等。绝大多数患者经过原发灶的手术治疗、放化疗等，一般身体状况较差，外科治疗耐受性远低于普通患者。若行创伤较大的开放式手术，如椎体切除、内固定等，手术风险高，治疗后并发症明显增多，这将进一步导致病死率的上升^[3]。因长期卧床可导致骨量加速丢失，同时出现一系列并发症如坠积性肺炎、尿路感染、压疮等^[4]，目前，对于预期寿命大于6个月的患者已由原来的非手术治疗转向以手术为主的综合治疗^[3]。

经皮椎体后凸成形是在椎体成形术的基础上发展而来的一种微创手术。它通过在病椎内置入球囊，充分扩张后注入骨水泥，从而以更小的压力达到恢复椎体高度，迅速缓解疼痛，改善椎体后凸畸形的目的。经皮椎体后凸成形问世后，起初被广泛应用于治疗椎体骨质疏松性骨折，后来它被应用于治疗椎体血管瘤，取得满意的疗效，其适应证得到更大的扩展。现在，经皮椎体后凸成形术亦被用于治疗椎体转移性肿瘤。

临床研究表明，经皮椎体后凸成形可迅速缓解疼痛，改善椎体后凸畸形，增加椎体强度，加强椎体稳定性，使患者生活质量得到显著提高。目前，国内外已有相关文献报道了经皮椎体后凸成形治疗椎体转移性肿瘤的疗效，但绝大部分文献报道的案例，病椎都伴有明显压缩性骨折，或者并未比较伴有明显压缩骨折的椎体与不伴有明显压缩骨折椎体疗效的差异性。

2009年1月至2012年12月苏州大学附属第一医院行经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤24例38椎，文章评估了经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗椎体转移性肿瘤的效果，并比较了伴有明显椎体压缩与不伴有明显椎体压缩病椎疗效的差异性。

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材料方法

设计：前后对照观察。

时间及地点：于2009年1月至2012年12月在苏州大学附属第一医院完成。

对象：回顾性分析同期于苏州大学附属第一医院骨科行经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗胸腰椎转移性肿瘤患者24例38椎，男15例25椎，女9例13椎，年龄36-85岁，平均63.3岁。

诊断标准：有原发肿瘤病史，根据X射线片、CT、MRI等影像学资料进行诊断。

纳入标准： ①胸腰椎转移性肿瘤诊断明确。②行经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗。③患者对治疗过程知情同意。

排除标准：胸腰椎转移性肿瘤采用其他方法(放疗、化疗、激素治疗、内科治疗等)治疗者。

24例38椎中T₅ 1例，T₆1例，T₈ 1例，T₉ 3例，T₁₀ 1例，T₁₁ 2例，T₁₂ 4例，L₁ 8例，L₂ 9例，L₃ 5例，L₄ 2例，L₅ 1例。原发病灶：6例肺癌；5例多发性骨髓瘤；3例肝癌；3例乳腺癌；3例直肠癌；2例胃癌；1例前列腺癌；还有1例原发肿瘤未知。

根据X射线等影像学资料计算转移椎体的椎体压缩率，评估病椎受压情况，椎体压缩率=(正常椎体前高估计值-压缩后椎体前高)/正常椎体前高度值；正常椎体前高估计值=(上位椎体前高+下位椎体前高)/2。根据椎体压缩结果分为椎体压缩≥1/4组和椎体压缩< 1/4组，椎体压缩≥1/4组为有明显椎体压缩共9例11椎；椎体压缩< 1/4组为无明显椎体压缩组共15例27椎。椎体压缩≥1/4组平均年龄65.3岁，椎体压缩< 1/4组平均年龄62.3岁，两组年龄及椎体分布差异无显著性意义。

外科治疗适应证： ①患者有原发肿瘤病史，有X射线片、CT、MRI等影像学资料可诊断。②患者具有胸背部、腰部持续或突发性剧烈疼痛，目测类比评分(VAS)大于7分，功能障碍指数值大于60分，影响日常生活。③术后病理证实椎体转移肿瘤。

外科治疗禁忌证： ①脊髓和神经压迫症状、成骨性肿瘤转移。②体质极度虚弱，有严重心肺功能障碍，不可耐受手术。③有局部或全身未控制的感染，出凝血功能异常，对手术器械及耗材过敏。

方法：

治疗前准备：常规行X射线片、CT、ECT、MRI(T1、T2、STIR序列)等检查，明确受累椎体的部位、数量、椎体塌陷程度、椎体壁完整性、脊髓和神经根受压情况。对患者全身状况进行评估。

经皮椎体后凸成形治疗：患者取俯卧位，用软垫垫在患者胸腹部两侧，使胸腹悬空，全麻后监测生命体征。C臂机透视定位手术节段，并与相关影像学资料相核实。常规消毒铺巾，在C臂机透视监测下经双侧椎弓根穿刺，从椎弓根外上缘进针，左侧为10点钟位置，右侧为2点钟位置，若椎体有明显压缩，则穿刺方向平行于塌陷终板。当侧围针尖达椎弓根影1/2处时，正位针尖达椎弓根影中线；当侧围针尖达椎体后缘时，正位针尖达椎弓根影内缘，退出穿刺针，依次置入导针、扩张套管、工作套管，建立工作通道。此过程中吸取肿瘤组织行常规病理检查。经工作套管置入扩张球囊，使其位于患椎前3/4处，尽可能靠前放置。在持续透视监测下向球囊内缓慢推对比剂扩张球囊，球囊压力最好<100 psi。椎体压缩骨折复位满意后，退出球囊。

注入骨水泥：调制骨水泥，待骨水泥处于拉丝后期或团状期早期时，分别自两侧缓慢推入骨水泥。注射速度、注射量根据不同部位、病变范围决定，胸椎约为4 mL，腰椎约为5 mL，透视监测至充填充填满意，即将超出椎体范围时停止。由于本组中病椎常伴有较严重的溶骨性破坏，椎体壁破坏明显，治疗中可采用分次灌注技术、温度梯度灌注技术等方法，尽可能减少骨水泥渗漏的发生。例如病椎伴有椎体前壁破坏，治疗中可先调制一批处于团状后期的骨水泥，在骨水泥完全凝固之前打入病椎，骨水泥可在椎体前壁的破损处形成屏障，待其充分凝固后，打入黏稠度较低的骨水泥，从而达到预期的手术目的。注射时需严密观察血压、心电图等生命指征，一旦出现生命体征不稳或侧位透视下发现骨水泥向硬膜外或椎间孔渗漏则立即停止注射。待骨水泥凝固后，退出工作套管。部分患者由于椎体破坏等原因，行单侧椎弓根入路。具体手术方式同上。

治疗后处理：治疗后给予心电监护、吸氧、指脉氧监测、补液等治疗，密切观察患者生命体征的变化及双下肢运动情况。治疗后摄X射线片检查骨水泥分布情况。若无特殊异常，患者治疗后24 h即可佩戴腰围后下床活动。

疗效评估及随访： ①根据X射线等影像学资料计算转移椎体的椎体压缩率，评估病椎受压情况。椎体压缩率= (正常椎体前高估计值-压缩后椎体前高)/正常椎体前高度值；正常椎体前高估计值=(上位椎体前高+下位椎体前高)/2。②目测类比评分(VAS)^[5]：画一条长10 cm的直线，0分代表无痛，右侧10分代表最剧烈的疼痛，让患者根据自己的主观疼痛程度指出相应的点位，从0到相应位置的距离即为目测类比评分(VAS)值。③Owestry功能障碍指数(Owestry Disability Index，ODI)^[6]评估患者日常活动功能障碍程度，以调查问卷形式随访患者，患者填完量表后计算得分，再除以50即得到功能障碍指数。④在治疗前、治疗后1 d、治疗后1个月、末次随访以电话问答与门诊复查相结合的随访模式，评估目测类比评分分值、疼痛缓解情况、功能障碍指数值指标；根据治疗前、治疗后复查X射线片，测量椎体中线高度，并记录治疗后骨水泥外漏情况。

主要观察指标： ①复查X射线片观察骨水泥外漏情况。②治疗前后目测类比评分分值，疼痛缓解情况。③功能障碍指数值指标。④椎体高度变化。

统计学分析：采用SPSS 17.0统计软件包进行分析，治疗前、治疗后目测类比评分、功能障碍指数值和椎体治疗前治疗后中线高度采用独立样本t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

经皮椎体后凸成形技术是在经皮椎体成形基础上由美国Kyphon公司在1998年研制成功，该技术能够减轻患者疼痛，矫正后凸畸形，尤其是明显降低了骨水泥渗漏等手术风险^[5]。尽管经皮椎体后凸成形并不能增加肿瘤转移患者的存活时间，但对于预期寿命较短的患者而言，它可迅速缓解疼痛，降低因长期卧床而引起的并发症，改善患者的生活质量，为临床治疗椎体恶性肿瘤提供了简单有效的治疗手段，具有其他疗法无法比拟的优越性。本组中几乎所有患者治疗后腰背部疼痛症状均明显缓解或消失，自主生活能力评分显著提高，提示经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗具有显著的临床止痛效果。 Hadjipavlou等^[6]曾对17项经皮椎体后凸成形的临床研究结果进行统计分析表明，经皮椎体后凸成形对椎体肿瘤的疼痛缓解率为75.6%-98.2%，平均为92.8%。Pflugmacher等^[7]曾对31例(64个椎体)肿瘤椎体转移的患者行经皮椎体后凸成形，并对其随访超过1年，结果表明治疗后目测类比评分(VAS)及功能障碍指数值显著降低；Fourne等^[8]也曾对26例(32个椎体)肿瘤椎体转移伴明显骨质破坏的患者行经皮椎体后凸成形，随访结果显示椎体前缘高度及椎体中线高度恢复良好，并且仅有9%的患者出现骨水泥渗漏现象。本组结果与以上结论相一致，表明了经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗椎体转移性肿瘤的有效性及安全性。此外，经皮椎体后凸成形可与放疗相结合，综合治疗肿瘤椎体转移患者。由于放疗会使椎体骨质硬化，使经皮椎体后凸成形难以进行，所以应先行经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗缓解症状，之后再行放疗^[9]。

经皮椎体后凸成形治疗肿瘤的机制目前尚未完全明确，其可能的机制为：①经皮椎体后凸成形向椎体内注入的骨水泥可渗透到骨小梁间隙并硬化，使骨折部位稳定，预防其发生微动，从而减少或消除对神经的刺激，达到减轻、消除疼痛的目的^[5]。②Cotton等^[10]证实骨水泥单体具有细胞毒性，骨水泥聚合反应时局部温度达到70 ℃，聚合热能直接杀灭肿瘤细胞，并破坏感觉神经末梢。③San等^[11]曾对1例椎体转移瘤患者尸检，经研究发现，PMMA填充区及周边存在3-11 mm宽的肿瘤细胞坏死区域，这表明PMMA对肿瘤细胞确实有灭活作用。④骨水泥的机械作用可减少或阻断肿瘤组织供血，将肿瘤组织与供养血管分隔，从而引起缺血性坏死^[12]。⑤经皮椎体后凸成形后大部分椎体内病灶被骨水泥充填，起到凝滞病变，提供结构性替代，有可能能防止椎体进一步破坏或塌陷，预防脊髓受压^[13]。⑥有学者认为由于经皮椎体后凸成形中使用的穿刺针较粗，穿刺后病灶内压力降低可能也是经皮椎体后凸成形治疗肿瘤、缓解疼痛的机制之一^[14-15]；与此同时，经皮椎体后凸成形手术可加强椎体强度，增加脊柱稳定性，有利于疼痛的减轻。

作者认为，经皮椎体后凸成形治疗脊柱转移瘤的适应证包括：①患者以腰背部疼痛为主要症状，有明确的原发癌病史，临床检查及影像学资料高度怀疑为脊柱转移性病变者，放疗、化疗不能缓解或脊柱不稳。②侵袭性血管瘤。③有神经症状者若疼痛明显，其他对症处理效果欠佳，可考虑行经皮椎体后凸成形。如患者穿刺区皮肤感染或有出、凝血功能障碍为绝对手术禁忌证。椎体前后缘、侧缘皮质破坏不完整者及成骨性肿瘤为相对禁忌证，需综合评估患者病情，再制定合适的治疗方案。

本组中19例患者采用双侧椎弓根穿刺入路，5例患者采用单侧入路。术后目测类比评分(VAS)及功能障碍指数值未见明显差异。Steinmann等^[16]生物力学测试结果显示，单侧入路与双侧入路在椎体强度、刚度及高度的恢复上并无明显差异，单侧组亦未出现塌陷及侧方压缩风险。Gangi^[17]认为骨水泥注入量并非与止痛效果正相关，而与骨水泥渗漏成正相关，故术中应控制骨水泥的注入量，过多易导致骨水泥渗漏，造成血管、神经损伤、肺栓塞等临床后果，过少则导致注入的骨水泥不能在病椎内充分弥散，从而不能达到预期的手术效果。Akio等^[18]曾对疼痛缓解与椎体高度恢复的相关性进行研究，结果表明椎体高度的恢复程度与疼痛缓解之间无必然联系。本组中椎体压缩≥1/4组与椎体压缩< 1/4组相比，椎体压缩≥1/4组患者椎体高度恢复程度更明显，但治疗后两组患者的目测类比评分(VAS)及功能障碍指数评分并无显著差异，与上述结论相符。

Hulme等^[19]对69项关于经皮椎体成形和经皮椎体后凸成形的临床研究进行分析后发现，经皮椎体后凸成形骨水泥渗漏率为9%(18项研究，1 486个椎体，95%可信区间为2.6%-15.8%)，很多学者认为目前临床研究报道的骨水泥渗漏率有可能是被低估的。对于肿瘤转移的椎体而言，病变处血供丰富，部分病变可累及椎体周壁，故经皮椎体后凸成形在治疗此类病变时骨水泥渗漏发生率高于骨质疏松性骨折。因此，治疗中扩张球囊的压力必须控制，压力过大可压迫肿瘤组织，导致肿瘤扩散加速，同时也增加的骨水泥渗漏的风险。本组研究中，治疗中球囊扩张压力均控制在100 PSI内，治疗后共4例患者出现骨水泥渗漏，未出现相关神经症状。Lee等^[20]对121项研究行Meta分析，发现经皮椎体后凸成形无症状骨水泥渗漏的发生率为14%。Heran等研究表明，4%的骨水泥渗漏患者可出现神经根病变症状^[21]，并不是所有的骨水泥渗漏都会引起严重的后果，仅有0.15%的患者出现神经根或脊髓受压症状，从而导致神经功能障碍，需手术减压。在手术过程中，可通过以下几点来预防骨水泥渗漏：①完善相关术前检查，通过CT等影像学资料可了解椎体壁有无缺损，上下终板是否完整，尤其是椎体后壁有无破损。②骨水泥需在拉丝后期或团状期早期注入椎体，过稀增加渗漏风险，过稠则难以注入。③骨水泥的注入过程需在C臂机持续透视下进行。④把握好骨水泥的注入量，一旦骨水泥接近椎体边缘即可停止注入。

总之，对于有明显椎体压缩及无明显压缩的肿瘤转移椎体，经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗后均止痛效果显著，改善了患者的日常活动能力，提高患者的生存质量，并发症相对较少，治疗效果无明显差别。由此可见，经皮椎体后凸成形分次和温度梯度灌注骨水泥治疗具有微创、安全、有效等优点，是治疗椎体转移肿瘤的有效方法。

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