经皮穿刺加压植入骨棒骨粉椎体成形治疗胸腰椎体压缩性骨折：恢复伤椎结构完整性和稳定性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.23.011

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

经皮穿刺椎体成形术(percutaneous vertebroplasty，PVP)：是指经皮通过椎弓根或椎弓根外向椎体内注入骨水泥以达到增加椎体强度和稳定性，防止塌陷，缓解疼痛，甚至部分恢复椎体高度为目的一种微创脊椎外科技术。

腰椎压缩性骨折生物力学机制：正常人的椎体主要由彼此纵横交叉的小梁骨构成。当外力作用于脊柱，产生的压缩力通过椎间盘传导到椎体终板，由小梁骨中心向四周发散，在椎体内部形成应力。如果应力超过小梁骨强度耐受的范围，小梁骨的结构就会被破坏，失去稳定性，局部的裂隙进一步发展就会发生椎体骨折。

摘要

背景：经皮穿刺椎体成形目前主要被应用于老年骨质疏松性压缩骨折的患者，而对于中青年椎体压缩骨折的患者，主要应用椎弓根螺钉内固定技术，但其存在创伤大、断钉、二次手术等问题。

目的：观察经皮穿刺骨粉加压植入椎体成形修复胸腰椎体压缩性骨折的临床效果。

方法：选取21例胸腰椎压缩性骨折患者，行经皮穿刺骨粉加压植入椎体成形，术前计算需植骨量，统计手术时间及出血量，观察患者治疗前后的疼痛程度、以及治疗前、后椎体高度比及Cobb角情况。

结果与结论：①与治疗前比较，治疗后1 d及治疗后6个月疼痛目测类比评分显著降低(P < 0.05)；②与治疗前比较，治疗后1 d及治疗后6个月伤椎前缘高度比显著增大(P < 0.05)；③与治疗前比较，治疗后1 d及治疗后6个月椎体Cobb角度显著减小(P < 0.05)；④手术时间平均为(52.0±12.3) min，术中出血量平均为(11.5±1.5) mL；⑤结果说明，经皮穿刺骨粉加压植入椎体成形可以有效地恢复伤椎前缘高度，消除伤椎内的空腔, 恢复伤椎的结构完整性和稳定性；最大程度的保留脊柱的运动功能，是一种治疗胸腰段椎体骨折的有效的微创手术方法。

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
ORCID: 0000-0001-5507-6545(林玉江)

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 胸腰椎压缩性骨折, 经皮穿刺, 骨粉加压植骨, 椎体成形术, 微创

Abstract:

BACKGROUND: Percutaneous vertebroplasty is mainly used to treat senile osteoporotic compressive fractures, while for young patients, pedicle screw internal fixation is usually applied, but heavy trauma, nail broken, secondary surgery and other problems can be found occasionally.

OBJECTIVE: To investigate the clinical efficacy of percutaneous vertebroplasty combined with granulated allogeneic bone grafting for thoracolumbar compressive fractures.

METHODS: Twenty-one patients suffering thoracolumbar compressive fractures were recruited, and underwent percutaneous vertebroplasty combined with granulated allogeneic bone grafting. The Visual Analogue Scale scores, height ratio of fractured vertebrae and Cobb angle were detected before and after surgery.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Compared with baseline, the Visual Analogue Scale scores were improved significantly at 1 day and 6 months postoperatively (P < 0.05). (2) The height ratio of fractured vertebrae at 1 day and 6 months postoperatively was significantly higher than that before treatment (P < 0.05). (3) The Cobb angle of fractured vertebrae at 1 day and 6 months postoperatively was significantly less than that before treatment (P < 0.05). (4) The mean operation time was (52±12.3) minutes, and the mean blood loss was (11.5±1.5) mL. (5) These results suggest that percutaneous vertebroplasty combined with granulated allogeneic bone grafting can effectively restore the anterior fractured vertebral height, eliminate the cavity in the fractured vertebrae, renew the completeness and stabilization of the fractured vertebrae, which keep the spinal range of motion; therefore, it is a minimal invasive method in the treatment of thoracolumbar fractures.

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

Key words: Spinal Fractures, Surgical Procedures, Minimally Invasive, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 1

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引言

材料方法

1.1 设计 病例分析。

1.2 时间及地点 实验于2015年1月至2016年1月在青岛市市立医院脊柱外科完成。

1.3 对象

1.3.1 诊断标准根据临床表现及X射线、CT或MRI检查，明确为胸腰椎体压缩性骨折。

1.3.2 纳入标准 ①完善相关检查明确为单节段椎体骨折；②愿意接受经皮穿刺骨粉加压植入椎体成形术；③所有患者在术前对手术有充分的了解，均签署知情同意书。

1.3.3 排除标准 ①多节段椎体的骨折；②椎管内明显压迫；③伴有脊髓及神经损伤；④转移性肿瘤引起的病理骨折。

选取入院治疗的胸腰椎体压缩性骨折患者共21例，其中男性11例，女性10例；年龄25-68岁，平均年龄52.8岁。患者进行X射线、CT及MRI检查，明确责任椎体均为单一节段椎体，骨折节段为T₁₁-L₅，其中胸椎有4例，腰椎17例。

1.4 材料

常规经皮穿刺椎体成形手术器械：穿刺套管针(Φ4.0)、推注器(Φ3.0)、金属撑开器，以及植骨漏斗，大号(Φ4.0)、小号(Φ3.0)限位器。

填充材料：同种异体骨骨粉(上海安久生物科技有限公司)(图1)。

植骨棒：常规经皮穿刺椎体成形手术骨水泥推注杆芯(山东冠龙医疗用品有限公司)，不锈钢材质。

1.5 方法

1.5.1 术前准备术前通过CT及MRI明确伤椎椎体塌陷的具体方位，决定穿刺的方向、角度，便于术中撑开复位。通过X射线片测量计算具体的植骨量，扣除放大率后，伤椎椎体体积=(椎体前缘高度+椎体后缘高度)×椎体纵径÷2×椎体横径。伤椎损伤前体积计算：根据胸腰段椎体从上到下逐步递增的原理，将伤椎上位椎体和伤椎下位椎体体积之和除以2即可得出。伤椎损伤前体积减去伤椎体积可得出伤椎的骨丧失量。将打压植骨比定为1∶1.5。需植骨量=伤椎的骨丧失量×1.5^[1]。

1.5.2 经皮穿刺骨粉加压植入椎体成形全身麻醉下患者采取俯卧位，牵引过伸复位伤椎，C型臂X射线机透视下定位伤椎双侧椎弓根投影点，将穿刺套管针套上限位器(Φ4.0)后于双侧椎弓根投影点处置入，直至椎体中部，方向指向椎体骨折塌陷部位，然后紧固限位器，防止植骨通道移动。拔出穿刺套管针芯，置入实心钻直至骨折塌陷处，拔出实心钻，置入金属撑开器至骨折塌陷处，将其扩张复位。然后将推注器芯套上限位器(Φ3.0)后当做植骨棒置入，直至椎体塌陷处，透视下明确深度后，紧固限位器，防止植骨棒置入过深。然后通过漏斗将同种异体骨骨粉经过双侧植骨通道加压植入伤椎内，共植入骨粉量7-10 g，平均(8.2±1.2)g。术后卧床2-4周，2-4周后佩戴腰围下地行走(图2，3)。

1.5.3 评估标准疼痛程度使用目测类比评分法(VAS)进行评估：目测类比疼痛评分标准(0-10分)0分为无痛；3分以下为有轻微的疼痛，能忍受；4-6分：患者疼痛并影响睡眠，尚能忍受；7-10分：患者有渐强烈的疼痛，疼痛难忍，影响食欲，影响睡眠。

1.5.4 技术路线见图4。

1.6 主要观察指标 统计手术时间及出血量，观察患者手术前后的疼痛程度、测量术前、术后1 d、术后6个月的椎体前缘高度，计算伤椎前缘高度比=伤椎前缘高度/[(伤椎相邻上一椎体前缘高度+伤椎相邻下一椎体前缘高度)/2]×100%，以及测量Cobb角情况，在侧位X射线片上沿伤椎上位椎体的上终板和下位椎体的下终板画直线，两线交角即为脊柱Cobb后凸角，将数据进行统计学对比分析。

1.7 统计学分析 所得数据均采用SPSS 17.0进行统计学处理分析，计量资料用x(_)±s表示，采用配对t 检验，P < 0.05认为差异有显著性意义。

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

讨论

胸腰椎体压缩性骨折的治疗目前主要分为保守治疗及手术治疗。保守疗法需要患者卧床休息的基础上配带相关支具并服用镇痛药物，但其治疗效果较差，长期的卧床也容易出现肺炎、肺不张、肺阻塞、深静脉血栓等相关并发症，止痛药物的过量应用也可以导致患者出现相关不良反应及依赖性。

经皮椎体成形因具备创伤小、疗效好等微创优势，被广泛用于骨质疏松性椎体压缩性骨折的治疗。椎体内注入骨水泥(聚甲基丙烯酸甲酯)后强度恢复迅速，但由于骨水泥的弹性模量与骨弹性模量相差很大，导致应力快速上升，刚度大幅下降，骨水泥椎体成形使局部椎体得到加强，虽能即刻恢复正常水平，但是随着局部椎体应力的增强，长期引起积累性损伤，导致上下节段椎体和椎间盘的退变，而出现脊柱不稳以及相邻椎体再骨折^[2-6]。此外，骨水泥存在注入过程的渗漏，聚合过程的发热、毒性、不可降解等缺点，对中青年患者并不合适。

对于中青年胸腰椎压缩骨折的患者手术方式多采用后路椎弓根螺钉内固定技术，术后椎体前缘高度可以得到恢复^[7-10]，但椎体内骨小梁支架结构因被损坏不能同时恢复，形成了椎体内的“蛋壳样”空腔，空腔内的血肿很难实现骨化，前中柱丧失了结构的完整性，不具备正常的负重能力和椎体稳定性。内固定物长期负重，应力集中，易导致内固定物松动、断裂，同时为内固定物取出后椎体高度的丢失及脊柱失稳留下了潜在的隐患。较多的研究报道经椎弓根植骨可以填充椎体骨折复位后造成的空腔，重建了椎体的高度，增加前柱、中柱的抗压稳定性，促进椎体骨折的愈合，减少后路内固定物的应力，从而降低内固定物松动、断裂等并发症的发生率。所以目前多主张椎弓根螺钉内固定结合伤椎椎体内植骨技术^[11-15]。为了追求微创理念，经皮椎弓根螺钉置入技术也在临床加以应用。但在减少手术创伤的同时，手术的复杂性、手术时间以及潜在的损伤也在相应增加。

在取得同样或者更好的临床疗效的同时，将手术简单化、创伤最小化，是微创手术的不懈追求。经皮穿刺椎体植骨成型术是在经皮穿刺椎体成形的基础上，加以改良，用同种异体骨骨粉替代骨水泥植入椎体内的一种技术。

研究发现胸腰椎骨折伤椎内植入同种异体骨可有效矫正Cobb 角及伤椎前缘高度，并能有效降低伤椎骨缺损程度^[16-20]。骨小梁的损伤在复位过程中不是均匀一致地恢复为原有的骨痂结构，尚留有很大腔隙。如空隙过大，则部分空隙会以纤维组织充填，影响重建的前中柱结构，从而导致后期的椎体高度的丢失。采用经椎弓根植骨，不仅能通过器械的撬拨使椎体高度恢复，而且更能在椎体内充填缺损和裂隙，使得骨折椎体再复位后不仅能维持椎体的外形结构，而且能恢复内部的完整结构，起着内支撑作用^[21-25]。适当对植入骨加压，植骨量大于椎体内扩张时的容积，植骨加压过程中可使椎体骨折进一步复位。在骨愈合过程中，椎体内植骨材料起到骨传导和骨诱导的作用，随着血管和骨细胞生长，通过爬行替代形成新骨。而骨诱导通过刺激宿主间充质细胞转化为成骨细胞形成新骨，骨愈合后形成良好的支撑作用。恢复前中柱的稳定性。椎体的生物力学性质主要决定于松质骨，临床上胸腰段骨折大多为前屈损伤，其应力集中于椎体前部松质骨内，所以植骨区域应在椎体前2/3区域^[26-30]。

目前胸腰椎压缩骨折伤椎内植骨的理念已得到广泛认同，但是植骨的方式、临床效果、生物力学以及术后椎体高度的恢复情况却存在疑问与争议。

目前伤椎内植骨方式大多为经椎弓根椎体内植骨，经狭小的椎弓根通道植入骨粒操作困难，需要较粗的植骨通道，从而就会增加椎弓根壁破裂以及神经根损伤的风险。同时颗粒骨无流动性或流动性差，仅用单方向加压植骨，植骨颗粒无法或难以向周围其他扩散，容易往一个方向漏出，难以实现充分、均匀的植骨，植骨量有限，充填不确切，难以达到满意效果。本手术方式采用同种异体骨骨粉植入，骨粉流动性较好，经双侧椎弓根多方向打压植骨，植骨均匀、充分。同时因为骨粉非常细腻，植骨通道可以直接利用经皮穿刺椎体成形穿刺套管针，简化手术器械要求，操作范围限于椎弓根内，操作安全。

椎体内植骨的生物力学研究曾有多篇文献报道，王骅等^[31]研究发现骨折后椎体的轴向刚度和强度分别是正常椎体的67%和62%，而经过椎体内植骨后轴向刚度和强度分别提高到正常椎体的84%和81%，经过椎体内植骨的伤椎重新获得了结构上的完整性和力学上的初始稳定性。骨折时骨结构破坏，椎体刚度、强度瞬间丢失，经椎弓根植骨相当于在骨折椎体和前后纵韧带、骨膜、软骨终板构成的闭合容器内填塞骨组织、增加骨量，产生容积效应，恢复、改善骨折椎体力学性能。早期由于骨结构完整性并未恢复，故刚度恢复不理想。后期植骨爬行替代，骨折愈合，椎体骨量增加且结构完整性恢复，椎体刚度、强度得以恢复和提高^[32-37]。叶春万等^[1]研究发现椎弓根打压植骨后椎体和相应椎间盘的强度、刚度接近正常组椎体，说明临床以经椎弓根打压植骨替代骨水泥椎体成形的可行性，可使骨折椎体和相邻椎间盘获得更好的生物力学康复结果。

在术后临床效果以及椎体高度恢复方面，张云坤等^[38]曾报道26例胸腰椎骨折患者在椎间盘镜下经椎弓根撬拨复位、植入自体或异体颗粒骨，术后卧床2个月。结果椎体高度术后平均恢复29%，6个月随访复查椎体高度再丢失平均为5%，脊柱的后凸Cobb角术后恢复10-20°，平均13.8°。贺新宁等^[39]采用牵引过伸复位和球囊扩张复位、经皮椎体内植骨(自体骨和异体骨)支撑成形术治疗23例中青年胸腰椎骨折患者，术后伤椎高度平均恢复至正常的85%以上。术前、术后椎体高度压缩率分别为(53.2±23.4)%、(17.24-12.1)%，椎体Cobb角分别为(19.6±5.2)°、(6.8±4.4) °。

本组研究21例患者术后目测类比评分明显减少，说明伤椎内加压植入同种异体骨骨粉可以有效地减轻骨折后腰背疼痛症状。术后椎体前缘高度及Cobb角度较术前有明显的改善，随访3个月以后，椎体前缘高度及Cobb角度再无明显变化，临床效果显著。

经皮穿刺骨粉加压植入椎体成形术可以有效地恢复伤椎前缘高度，消除伤椎内的空腔，恢复伤椎的结构完整性和稳定性，最大程度的保留脊柱的运动功能，是一种治疗胸腰段椎体骨折的有效的微创手术方法。但患者术后卧床时间较长，椎体内植入的同种异体骨骨粉经适当加压，对椎体的支撑力度如何，患者术后需要卧床的具体时间，还需进一步行生物力学实验研究。

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