经皮椎体成形术中骨水泥分布对手术及邻近椎体再发骨折的影响

doi:10.12307/2024.813

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (29): 4657-4662.doi: 10.12307/2024.813

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

经皮椎体成形术中骨水泥分布对手术及邻近椎体再发骨折的影响

阿卜杜吾普尔·海比尔1，2，阿里木江·玉素甫1，2，林航1，2，吐尔洪江·阿布都热西提1，2

1新疆医科大学，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830054；2新疆医科大学第六附属医院(新疆维吾尔自治区骨科医院)，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830002

收稿日期:2023-11-14 接受日期:2024-01-04 出版日期:2024-10-18 发布日期:2024-03-22
通讯作者: 吐尔洪江·阿布都热西提，硕士，主任医师，硕士生导师，新疆医科大学，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830054；新疆医科大学第六附属医院(新疆维吾尔自治区骨科医院)，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830002
作者简介:阿卜杜吾普尔·海比尔，男，1995年生，新疆维吾尔自治区和田市人，维吾尔族，新疆医科大学在读硕士，主要从事脊柱创伤、骨质疏松症治疗等相关研究。
基金资助:
新疆维吾尔自治区科学技术厅项目，自然科学基金青年项目(2022D01C821)，项目参与人：阿卜杜吾普尔·海比尔

Influence of bone cement distribution on surgical and adjacent vertebral refractures in percutaneous vertebroplasty

Abuduwupuer·Haibier1, 2, Alimujiang·Yusufu1, 2, Lin Hang1, 2, Tuerhongjiang·Abudurexiti1, 2

1Xinjiang Medical University, Urumqi 830054, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China; 2Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University (Xinjiang Uygur Autonomous Region Orthopedic Hospital), Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China

Received:2023-11-14 Accepted:2024-01-04 Online:2024-10-18 Published:2024-03-22
Contact: Tuerhongjiang·Abudurexiti, Master, Chief physician, Master’s supervisor, Xinjiang Medical University, Urumqi 830054, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China; Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University (Xinjiang Uygur Autonomous Region Orthopedic Hospital), Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
About author:Abuduwupuer·Haibier, Master candidate, Xinjiang Medical University, Urumqi 830054, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China; Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University (Xinjiang Uygur Autonomous Region Orthopedic Hospital), Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
Supported by:
a grant from Department of Science and Technology of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Youth Program of Natural Science Foundation of China, No. 2022D01C821 (to AH)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

骨质疏松性椎体压缩骨折：是骨质疏松最常见的并发症之一，由于椎体骨量减低、骨强度下降、骨脆性增加，日常活动中的轻微损伤即可造成压缩性骨折，属于一种代谢性骨病变。
经皮椎体成形术：属于一种脊柱微创手术，是在影像系统介导下通过经皮穿刺向伤椎椎体内注入骨水泥以达到恢复椎体高度、增加椎体稳定性的目的，从而减少对椎体内神经末梢的刺激、有效缓解伤椎椎体的疼痛，已经成为治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的标准手术方案之一。

背景：研究表明，经皮椎体成形手术中良好的骨水泥分布可减少术后椎体二次骨折并有助于改善预后，但如何获得良好的骨水泥分布是脊柱外科医生面临的一个问题。

目的：分析经皮椎体成形术中骨水泥分布与手术及邻近椎体再发骨折的相关性。
方法：选择2018年1月至2022年12月新疆维吾尔自治区骨科医院收治的胸腰椎压缩骨折患者193例，骨折椎体≤2个，均接受单侧入路经皮椎体成形手术，术后进行随访。术后随访期间(随访时间6个月以上)根据手术及邻近椎体是否再次发生骨折分为骨折组(n=30)和未骨折组(n=163)，对两组患者的基本资料进行单因素分析，将存在统计学差异的基本资料替换为二元logistic回归模型，探讨其与单侧经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再次骨折的相关性。

结果与结论：①单因素分析显示，两组患者的性别、体质量指数、女性患者绝经年龄、骨水泥剂量、既往史、吸烟史、饮酒史、手术节段、手术时间、住院时间方面比较差异无显著性意义(P > 0.05)，两组患者的年龄、骨密度T值、骨水泥渗漏、骨水泥分布方面比较差异有显著性意义(P < 0.05)；②二元logistic回归分析显示，年龄(95%CI：1.016-1.167，P=0.016)、骨水泥渗漏(95%CI：0.080-0.582，P=0.002)、骨密度T值(95%CI：1.214-22.602，P=0.026)和骨水泥分布(P=0.007)为经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再次发生骨折的危险因素，并且骨水泥分布Ⅰ型(骨水泥分布不接触椎体上下终板)患者经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再发骨折风险较高；③结果表明，经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再次骨折源于多项危险因素的综合影响，年龄、骨水泥渗漏、骨密度T值及骨水泥分布皆为手术及邻近椎体再次骨折设为独立高危因素，若骨水泥分布Ⅰ型则易引发手术或邻近椎体再次骨折。

https://orcid.org/0000-0001-7420-9761(阿卜杜吾普尔·海比尔)；https://orcid.org/0000-0002-2604-0049(吐尔洪江·阿布都热西提)

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: 骨质疏松性椎体压缩骨折, 经皮椎体成形术, 骨水泥分布, 相邻椎体骨折, 手术椎体再次骨折, 危险因素R459.9, R318, R683

Abstract: BACKGROUND: Studies have shown that good bone cement distribution during percutaneous vertebroplasty reduces postoperative secondary vertebral fractures and helps improve prognosis. However, how to get a good distribution of bone cement is a problem for spine surgeons.
OBJECTIVE: To analyze the correlation of bone cement distribution with surgical and adjacent vertebral refractures after percutaneous vertebroplasty.
METHODS: A total of 193 patients with thoracolumbar compression fracture (≤ 2 fractured vertebrae) admitted to Xinjiang Uygur Autonomous Region Orthopedic Hospital from January 2018 to December 2022 were selected. They underwent percutaneous vertebroplasty via unilateral approach and were followed up after surgery. They were divided into fracture group (n=30) and non-fracture group (n=163) based on whether the surgical and adjacent vertebral fractures were observed during the follow-up period (more than 6 months). The basic data of the two groups were analyzed by univariate analysis. Statistically significant factors were replaced with binary logistic regression model to explore the correlation with recompression fracture of surgical and adjacent vertebrae after percutaneous vertebroplasty.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Univariate analysis showed that there was no significant difference between the two groups in gender, body mass index, menopause age of female patients, bone cement dose, previous history, smoking history, drinking history, operation segment, operation time, and hospital stay (P > 0.05). There were significant differences in age, bone mineral density T value, bone cement leakage, and bone cement distribution between the two groups (P < 0.05). (2) Binary logistic regression analysis showed that age (95%CI: 1.016-1.167, P=0.016), bone cement leakage (95%CI: 0.080-0.582, P=0.002), bone mineral density T value (95%CI: 1.214-22.602, P=0.026), and bone cement distribution (P=0.007) were risk factors for recurrent fractures after percutaneous vertebroplasty and adjacent vertebroplasty. Patients with type I bone cement distribution (which did not touch the upper and lower endplates of the vertebral body) had a higher risk of recurrent fractures of surgical and adjacent vertebrae after percutaneous vertebroplasty. (3) The results of this study show that refracture of surgical and adjacent vertebrae is caused by the interaction of various risk factors. Age, bone cement leakage, T value of bone mineral density and bone cement distribution are independent risk factors for surgical and adjacent vertebral refracture. Refracture of surgical and adjacent vertebrae can easily occur when bone cement is distributed type I.

Key words: osteoporotic vertebral compression fracture, percutaneous vertebroplasty, bone cement distribution, adjacent vertebral fracture, surgical vertebral refracture, risk factor

中图分类号:

阿卜杜吾普尔·海比尔, 阿里木江·玉素甫, 林航, 吐尔洪江·阿布都热西提. 经皮椎体成形术中骨水泥分布对手术及邻近椎体再发骨折的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(29): 4657-4662.

Abuduwupuer·Haibier, Alimujiang·Yusufu, Lin Hang, Tuerhongjiang·Abudurexiti. Influence of bone cement distribution on surgical and adjacent vertebral refractures in percutaneous vertebroplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(29): 4657-4662.

图/表（结果） 8

2.1 参与者数量分析纳入196 例胸腰椎压缩骨折患者，根据随访期间是否发生手术及邻近椎体再骨折分为骨折组31例与未骨折组165例，骨折组与未骨折组分别有1，2例患者随访资料不完整而脱落，最终193例患者进入结果分析。
2.2 试验分组流程见图2。

2.3 两组患者基线资料与临床指标的比较单因素分析显示，两组患者的性别、体质量指数、女性患者绝经年龄、骨水泥剂量、既往史(心脑血管疾病、呼吸系统疾病、内分泌系统疾病和代谢性疾病)、吸烟史、饮酒史、手术节段、手术时间、住院时间方面比较差异无显著性意义(P > 0.05)，两组患者的年龄、骨密度T值、骨水泥渗漏、骨水泥分布方面比较差异有显著性意义(P < 0.05)，见表3，4。

2.4 两组患者骨水泥分布情况骨折组30例患者中包括手术椎体再骨折13例和邻近椎体骨折17例，骨水泥分布Ⅳ型患者3例(10.0%)，骨水泥分布Ⅱ型和Ⅲ型患者均5例(16.7%)，骨水泥分布Ⅰ型为17例(56.7%)，见表5。骨水泥分布的X射线片见图3。

2.5 二元logistic回归分析根据两组间单因素分析结果，将存在统计学意义(P < 0.05)的变量均纳入二元logistic回归分析，发现年龄(95%CI：1.016-1.167，P=0.016)、骨水泥渗漏(95%CI：0.080-0.582，P=0.002)、骨密度T值(95%CI：1.214-22.602，P=0.026)和骨水泥分布(P=0.007)为经皮椎体成形术后再次发生骨折的危险因素，并且骨水泥分布Ⅰ型患者经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再发骨折风险较高，见表6及图4。

2.6 不良反应骨折组30例患者中出现发热7例、恶心8例、骨骼痛9例，未骨折组163例中出现发热34例、恶心23例、骨骼痛24例、头晕头疼7例、抽搐1例，两组仅骨骼痛发生率比较差异有显著性意义(P < 0.05)，其余不良反应发生率比较差异无显著性意义(P > 0.05)。

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引言

胸腰椎椎体压缩骨折作为脊柱骨折中较多见的一种损伤类型，多为创伤性因素和老年骨质疏松所导致[1]。据一项研究统计，在所有的脊柱骨折中90%为胸腰椎骨折，其中胸腰椎压缩骨折更是占了50%[2]。胸腰椎椎体压缩骨折的患病率随着年龄的增加而升高，在美国每年估计有14万的椎体骨折。长期的腰部疼痛和脊柱后凸等临床症状不仅会导致患者生活质量下降，还有可能增加死亡率[3]。经皮椎体成形术是目前治疗胸腰椎椎体压缩骨折应用最广泛的手术方式[4]，通过给目标椎体注射骨水泥来加强椎体强度和稳定性，从而达到骨折固定的效果[5]。聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥是临床上最常用的骨水泥之一[6]，具有较好的注射性和力学性能，治疗胸腰椎椎体压缩骨折的安全性和临床效果已取得普遍认可。然而随着对骨水泥研究的深入，发现由于骨水泥本身的化学性质，不同体积的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥有着不同的治疗效果[7-8]。注射合适体积的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥不仅可以有效恢复椎体高度、减轻椎体压缩状态，还可以缓解患者的疼痛感、提高患者生活质量[9-10]。尽管有研究证明，骨水泥均衡填充能有效降低经皮椎体成形术后椎体再骨折并提升恢复效果，然而如何在经皮椎体成形术中确保良好的骨水泥填充仍是广大医师所关注的重点[1-2，11]。但到目前为止，很少有人研究经皮椎体成形术时骨水泥分布对患者术后疗效的影响。因此，此次研究对新疆医科大学第六附属医院(新疆维吾尔自治区骨科医院)收治的胸腰椎压缩骨折患者病历资料进行了详尽回顾，并且利用logistic回归方法来探究经皮椎体成形术后手术及邻近椎体出现二次骨折的相关风险因素，旨在确立并实行有效的预防与治疗策略，减少术后椎体再骨折发生率，提升手术成效。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 设计回顾性病例分析，组间比较进行卡方检验、t检验。
1.2 时间及地点试验于2018年1月至2022年12月在新疆医科大学第六附属医院(新疆维吾尔自治区骨科医院)微创脊柱外科完成。
1.3 对象收集2018年1月至2022年12月在新疆医科大学第六附属医院(新疆维吾尔自治区骨科医院)进行单侧入路经皮椎体成形术患者193例的病历资料，进行回顾性研究。根据术后随访期间手术及邻近椎体再发骨折情况将患者分为骨折组(n=30)和未骨折组(n=163)。所有患者对研究知情同意并签署了知情同意书。研究已通过新疆医科大学第六附属医院(新疆维吾尔自治区骨科医院)伦理委员会批准，审批号：LFYLLSC20230510-01。
纳入标准：①首次接受单侧入路经皮椎体成形手术患者；②通过骨密度和MRI检查，确诊新鲜骨折且合并有骨质疏松性改变；③骨折椎体数≤2个。
排除标准：①存在神经根损伤症状；②对骨水泥过敏者；③结核、感染引起的病理性骨折患者；④严重基础疾病或其他不能配合手术的患者；⑤有脊柱手术史患者；⑥体质量指数≥35 kg/m2患者。

1.4 材料经皮椎体成形术中使用的骨水泥材料特征，见表1。手术器械及穿刺针介绍见表2。

1.5 方法
1.5.1 术前准备所有患者入院后均完成X射线片、MRI检查，以评估椎体压缩情况；常规行血常规+C-反应蛋白、肝肾功能、血清骨代谢检查，以评估患者基本情况；行骨质密度检查，以评估患者骨质量。
1.5.2 手术方法所有患者均在住院3-5 d内进行经皮椎体成形手术。手术均由具有足够临床经验的同一微创脊柱外科团队完成。患者取俯卧位，2%利多卡因局部浸润麻醉，在2个单平面移动C臂引导下确认骨折椎体的前后位和侧位，均使用单侧穿刺定位，调整骨水泥穿刺针位置，轻击使其插入椎弓根上方，向骨折椎体注射聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，直到骨水泥到达椎体后部的1/4或在骨外渗出[11-12]。记录术中各椎体骨水泥注射量。保留术中拍摄的X射线片。平车返回病房。
1.5.3 术后处理所有患者术后卧床休息6-8 h，佩戴胸腰带1-3个月，给予抗骨质疏松药物治疗1年。术后3 d，所有患者进行CT及X射线片复查，以明确骨水泥分布及手术椎体高度恢复情况。

骨水泥分布类型：根据椎体正面X射线片观察骨水泥分布，Ⅰ型(骨水泥不接触椎体上下终板)、Ⅱ型(骨水泥只接触椎体上终板)、Ⅲ型(骨水泥只接触椎体下终板)和Ⅳ型(骨水泥同时接触椎体上下终板)，见图1。

1.6 主要观察指标术后随访6个月以上。术后随访观察手术及邻近椎体再骨折情况、骨水泥渗漏情况。
骨水泥渗漏：经皮椎体成形术中骨水泥注入到椎体时超出椎体范围，出现在其他相关组织内。
相邻椎体骨折：原骨折椎体上下2个相邻胸腰椎椎体的骨折。
手术椎体再骨折：经皮椎体成形术后，患者再次出现腰背部疼痛不适，体格检查显示脊柱或棘突叩击痛阳性，通过病史、临床表现和腰椎X射线片检查诊断叩痛平面椎体发生压缩性骨折，MRI检查进一步明确再发骨折。
对影响经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再发骨折的相关临床指标进行分析，一般资料包括：患者性别、年龄、体质量指数、手术时间、住院时间、女性患者绝经年龄、骨密度T值、骨水泥剂量、骨水泥分布类型、手术节段、既往史(心脑血管疾病、呼吸系统疾病、内分泌疾病、代谢性疾病及吸烟史和饮酒史)以及骨水泥渗漏等。对单因素分析显示存在显著性差异的临床变量实施多因素logistic回归分析，以精确地找出经皮椎体成形术后再次发生骨折的关键风险因素。
1.7 统计学分析应用SPSS 26.0统计分析软件对纳入患者的基本资料进行严格详细的统计学分析。首先进行单因素分析，如果数据符合正态分布，计数资料用n/%表示，进行卡方(χ2)检验；计量资料用x±s表示，进行t检验。如果数据不符合正态分布，进行Mann-Whitney U检验。在单因素分析结果中，选取P < 0.05的临床指标替换多因素的回归logistic分析，其中以患者的临床特征作为自变量，手术及邻近椎体再骨折的发生作为因变量，以详细评估经皮椎体成形术后发生椎体再骨折的主要风险因素，以P < 0.05表示差异有显著性意义。该研究所有统计学方法及结果已通过新疆维吾尔自治区骨科医院统计学专家审核。

讨论

3.1 证据总结随着世界人口的老龄化进展，骨质疏松症和骨质疏松性骨折的发病率每年都在上升。经皮椎体成形手术通常用于治疗对保守治疗反应较差的骨质疏松性椎体压缩骨折患者，它可有效缓解患者腰背部疼痛和促进患者早期进行功能活动，但术后易再次发生手术椎体或非手术椎体骨折[13]。
既往Meta分析显示，经皮椎体成形术后再骨折发生率为3.21%-63%，相关研究多数采用6-12个月作为随访时间[14]。此次研究显示，患者随访期间损伤椎骨再次骨折及邻近椎体骨折发生率15.54%，处于较高水平，考虑与研究纳入患者的年龄较高有关。有前瞻性研究显示，通过植入骨水泥实现上下终板协同作用可缓解骨折椎体压力，从而有助于提升患者预后表现[15]，因此，预测新的椎体骨折潜在因素可以改善老年患者胸腰椎压缩骨折预后。此次研究探讨老年胸腰椎压缩骨折患者经皮椎体成形术后再骨折的危险因素。
骨水泥分布情况一直是人们关注的焦点。近年来，一些学者发现骨水泥分布是经皮椎体成形术后椎体内压增强的重要危险因素[11，16-18]。虽有多种评估椎体中骨水泥分布的临床指标，但是由于视角差异，对于经皮椎体成形术后骨水泥分布如何影响疗效和预后尚未形成统一的评判标准。2项随机对照试验明确解释，骨水泥在骨质疏松骨质中匀称分布可减轻应力集中，从而可降低二次骨折的概率[19-20]。吕文等[21-23]的研究发现，骨水泥能否接触到上下终板会影响其分布状态，当骨水泥达到终板位置时可以提高椎体强度，增强脊柱稳定性，降低椎体再次骨折的风险。LIN等[24]指出经皮椎体成形中将骨水泥填充至椎体上、下终板边缘尤为关键，有助于防止椎体再骨折和高度丧失的发生。据AN等[25]研究数据显示，骨水泥用量越大效果越显著，胸腰椎经皮椎体成形术后手术及邻近椎体二次骨折的发生率越低，骨水泥尽可能接触伤椎上下终板可以加强骨水泥与伤椎骨小梁的锚定作用。聚甲基丙烯酸甲酯位置靠近椎体终板时，椎体前缘恢复率提高，同时再骨折的可能性降低[26]。此次研究揭示了一个重要规律，当通过注射骨水泥加强伤椎上下终板时，往往能更好地修复椎体前缘，使椎体基本达到理想形状，提高术后疗效，降低邻近椎体二次骨折的潜在风险。相关数据证明，低骨质密度仍然是术后再发骨折的最主要病因[27-29]。
此次研究发现，与其他骨水泥分布相比，骨水泥分布同时接触椎体上下终板患者经历手术及邻近椎体再发骨折的比率最低。进一步的分析表明，骨水泥分布是经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再发骨折的危险因素，当骨水泥分布同时接触椎体上下终板时可以提供更好的垂直支撑，因为压力都施加椎体上下终板上。此次研究表明，骨水泥渗漏也是经皮椎体成形术后手术及邻近椎体再发骨折发生的一个危险因素。此次研究通过单因素分析和二元逻辑回归分析发现，低骨密度也是椎体成形术后手术及邻近椎体再发骨折的危险因素，骨密度T值越低椎体二次骨折的风险越大。
3.2 研究结果分析研究共纳入193例患者，其中骨折组30例，未骨折组163例。单因素分析结果显示，经皮椎体成形术后再发骨折与患者年龄(P=0.016，OR=1.089)、骨水泥渗漏(P=0.002，OR=0.126)、骨密度T值(P=0.026，OR=5.239)和骨水泥分布Ⅰ型(P=0.004，OR=7.829)等因素相关。二元logistic回归分析揭示，患者年龄、骨密度T值、骨水泥渗漏情及骨水泥分布状态均与经皮椎体成形术后手术及相邻椎体骨折风险正相关，这些均可视为术后出现骨折情况的隐患因子。
3.3 研究的局限性 ①试验为回顾性研究，会对结果产生偏倚，但是课题组严格记录术前各项临床指标并认真随访术后手术及邻近椎体骨折情况，使临床数据最大程度上保持完整性；②这是一项具有一定程度选择偏倚的回顾性研究；③评估指标局限，未纳入总住院时间、骨折时间等指标；④研究的分组方法与以往不同，可能会导致结果的主观偏差。因此，为深入了解椎体注入聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥治疗效果间的关联，需进行大样本量、多中心研究。
3.4 结论经皮椎体成形术后手术及邻近椎体骨折源于多项危险因素的综合影响，年龄、骨水泥渗漏、骨密度T值及骨水泥分布皆为手术及邻近椎体骨折的独立高危因素，若骨水泥分布为Ⅰ型，则易引发手术及邻近椎体骨折。因此在进行经皮椎体成形术之前，医师需全面衡量这些风险因素并据此提出相应的防护及治疗措施，以降低未来再骨折的可能性。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

经皮椎体成形术中骨水泥分布对手术及邻近椎体再发骨折的影响

Influence of bone cement distribution on surgical and adjacent vertebral refractures in percutaneous vertebroplasty

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