骨水泥灌注時機和灌注量對囊袋成形術效果的影響

姜東杰，陸順一，肖 劍，李 娟，費琴明

復旦大學附屬中山醫院骨科，上海 200032

隨著社會人口老齡化形勢的加劇，骨質疏松及繼發骨折發生率日益升高。在歐洲50 歲以上人群中，50%的女性和20%的男性可能經歷骨質疏松相關性骨折［1］。其中，以骨質疏松性椎體壓縮骨 折（osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）最常見。OVCF 的傳統治療方法包括保守治療及外科內固定手術等，存在治療周期較長、并發癥較多等問題。

自1987年以來，經皮椎體成形術（percutaneous vertebroplasty, PVP）和經皮椎體后凸成形術（percutaneous kyphoplasty, PKP）等微創方式已逐漸成為OVCF 的主要治療手段，但術后易發生骨水泥滲漏［2］。學者們為減少骨水泥滲漏進行了諸多努力，如改進骨水泥材料、利用支架或囊袋包裹骨水泥等。其中，囊袋成形術主要通過骨填充囊袋的包裹作用來改善骨水泥在椎體內的不均勻彌散分布，而其抬升傷椎高度的效果不受影響，且骨水泥可透過囊袋的網孔向外滲出形成突起，并進一步與周圍松質骨之間形成錨定鉸鎖，保證骨折椎體的強度和剛度，增強脊柱的穩定性，具有較好的臨床效果［3］。

目前，關于囊袋成形術的研究多集中于其能否改善 PVP 或 PKP 等微創手段的效果［4-6］，而有關骨水泥灌注參數（如灌注時機和灌注量）的研究較少。對于同一骨折椎體及囊袋，灌注骨水泥的時機和量不同，囊袋的填充及骨水泥向囊袋外的滲出效果可能不同［7］。因此，本研究旨在探討骨水泥灌注時機和灌注量對囊袋成形術效果的影響，從而為臨床實際操作提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與器械 從5 具新鮮尸體獲取23 個胸、腰椎椎體標本（節段T5～L3；尸體標本取自復旦大學上海醫學院解剖教研室，男性3 例、女性2 例，年齡70～80 歲）。其他材料和器械：骨填充囊袋（聚對苯二甲酸乙二醇酯材料，上海凱利泰醫療科技股份公司生產）采用25 mm 規格囊袋，額定容積2 mL（圖1）；穿刺針及骨水泥灌注器械，聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）骨水泥（TECRES）；X 線攝片機，雙能X 線骨密度儀，320 排CT 機；－20℃低溫冰箱；骨刀和骨鋸。

圖1 骨填充囊袋實物圖

1.2 操作方法 去除椎體表面軟組織，隨機編號后置入－20℃冰箱中備用。試驗前解凍椎體，測量其正側位X 線片和骨密度。經單側椎弓根入路穿刺，以進針至椎體前1/3 為宜，而后擴充通道，將骨填充囊袋盡量置于椎體的中央位置，鎖定灌注管和穿刺套管。調和骨水泥，分別按骨水泥混合后4 min 灌注 3、4、5、6 mL，骨水泥混合后 4、5、6、8 min 灌注 4 mL 分組，每組 3 個椎體。當達到設定的骨水泥灌注量，出現明顯的骨水泥滲漏或椎體破裂，或阻力過大導致無法繼續注入骨水泥時，停止灌注。取剩余骨水泥用于評估其在不同時間點的黏度。灌注完成后記錄骨水泥的實際灌注量。

1.3 評估方法 灌注完成后再次攝椎體X 線片，并行三維CT 檢查，將椎體及骨水泥團塊剖開以查看囊袋的填充及骨水泥在囊袋外的滲出情況。觀察指標包括骨水泥滲漏情況、骨水泥團塊及其突起形成情況、骨水泥團塊的調整參數后CT(adjusted CT, a-CT）圖像特征、囊袋填充以及囊袋外骨水泥突起與松質骨之間微觀鉸鎖情況。

1.4 a-CT 測量方法 在 CT 圖像（WL-500 HU、WW-2 000 HU）上調整窗位（window level，WL）和窗寬（window width，WW），可見囊袋將骨水泥分隔為囊袋包裹和囊袋外滲出兩部分。通過調整 WL-500 HU、WW-6 000 HU 獲得 a-CT 圖像，在矢狀面、冠狀面和橫斷面上選取過骨水泥團塊中心的3 個層面，然后在每個層面上測量過中心的內徑d 和外徑D（以類球體估算），分別2 個，計算骨水泥的滲出深度（D1＋D2－d1－d2）/4，取3 個層面平均值（圖2）。

圖2 囊袋外骨水泥滲出深度測量圖

1.5 統計學處理 采用SPSS 23 進行統計分析。計量資料以表示，對連續型變量行Pearson 相關系數分析，對分類變量行Fisher 精確檢驗，檢驗水準（α）為0.05。

2 結 果

2.1 椎體骨密度及骨水泥混合后變化 試驗前測量椎體骨密度（bone mineral density, BMD），顯示椎體均呈骨質疏松狀態，BMD 平均為（0.431±0.167）g/cm2，T 值為－5.7±1.4。骨水泥于 21℃室溫條件下混合，混合后4、6、8 min 時分別為牙膏早、中、末期，約 10 min 時進入面團期，20 min 時骨水泥凝固變硬，并釋放出較多熱量。

2.2 不同灌注量對囊袋成形的影響 各灌注量組中，椎體內囊袋填充均較滿意，骨水泥外周突起形成良好，與松質骨之間形成較好的微觀鉸鎖；隨灌注量增多，骨水泥向囊袋外滲出也增多，骨水泥突起更加明顯，同時椎體終板或側壁受壓更明顯（圖 3）。灌注 3 mL 和 4 mL 時均未發生明顯滲漏；灌注5 mL 時，有1 個椎體發生破裂；灌注6 mL 時，有1 個椎體發生骨水泥滲漏。

圖3 骨水泥灌注量組囊袋成形情況

灌注 3～5 mL 時，每增加 1 mL，滲出深度增加 11.5%～19.7%； 灌注 5 mL 和 6 mL 時滲出 深度相似，差值約為1%（表1）。骨水泥灌注量與滲出深度之間有較強相關性，Pearson 相關系數為0.840（P＜0.001）。

2.3 不同灌注時機對囊袋成形的影響

2.3.1 囊袋成形效果及滲出深度 各灌注時機組中，椎體內囊袋擴充均較為滿意，骨水泥外周突起形成良好，與松質骨之間形成滿意的微觀鉸鎖；各組囊袋填充及囊袋外骨水泥滲出差異不明顯（圖4）。各組均未發現骨水泥滲漏或椎體破裂情況。灌注4 min組的滲出深度稍大（＞8%），灌注5、6、8 min 組滲出深度相似，各組差異無統計學意義（表1）。骨水泥灌注時機與滲出深度之間相關性不強，Pearson 相關系數為－0.429（P＝0.052）。

圖4 骨水泥灌注時機組囊袋成形情況

表1 各組囊袋外骨水泥滲出深度

2.3.2 灌注阻力 將所有椎體分為灌注4 min 組（13 個椎體）和大于 4 min 組（10 個椎體），4 min 組中灌注阻力較大的椎體數量為5 個，大于4 min 組（1 個），差異無統計學意義（P＝0.179）。

3 討 論

既往文獻［8］報道，PVP 及 PKP 治療 OVCF 時最主要的并發癥即為骨水泥滲漏。骨水泥滲漏的發生率為19%～57%［9］，而椎體骨皮質破裂、較低的骨水泥黏度、較高的灌注壓力和較大的骨水泥體積等均為滲漏的危險因素［8-10］。雖然骨水泥滲漏患者多無明顯癥狀，但臨床仍須重視滲漏可能導致的嚴重后果。

3.1 囊袋系統優勢 最早的囊袋系統Vessel-X 于2004 年首先被用于治療椎體骨折，發現其可顯著減少骨水泥滲漏的發生，并且其緩解疼痛、抬升傷椎高度和糾正脊柱后凸畸形的效果與PVP 和PKP相當，能同時起到椎體擴充器和骨水泥容納器的作用［3,11-12］。隨后，該系統被越來越多地應用于脊柱外科微創治療。囊袋成形術的優勢在于其可在減少對周圍松質骨破壞的情況下包裹骨水泥，減少其滲漏。將骨水泥注入預先置入椎體的囊袋內，一方面囊袋可包裹住骨水泥，避免其在壓力差的作用下在椎體內隨意流動及分布，尤其可避免其流向皮質破裂處或靜脈孔等壓力相對較小、易發生滲漏的位置；另一方面，骨水泥可透過囊袋的網孔向外滲出形成突起，這些突起與周圍的松質骨之間形成錨定鉸鎖，使傷椎保持一定的強度和剛度，提高脊柱穩定性。囊袋的這種既包裹骨水泥又允許其分散滲出的選擇性分布作用可減少骨水泥在椎體內的不規律彌散，從而有效抬升傷椎高度并減少骨水泥滲漏。其在治療Kümmell 病、周壁破損的椎體及脊柱轉移瘤等方面有一定優勢［5-6,13-14］。

3.2 骨水泥組成及作用 對PVP、PKP 及囊袋成形術而言，骨水泥的黏度和灌注量都是重要的灌注參數。目前臨床中最常用的骨水泥是PMMA，其主要由小顆粒的PMMA 預聚物、作為引發劑的過氧化苯甲酰（benzoyl peroxide，BPO）以及鋇、鋯等顯影劑組成的粉劑和MMA 單體組成的液劑混合而成［15］。骨水泥混合后主要可分為混合期、牙膏期、面團期和固化期4 個時期，不同時期骨水泥的黏度和流變參數也不同，主要是MMA 單體在引發劑的作用下不斷聚合并逐漸凝固的過程［16］。臨床上以PVP 或PKP 治療椎體骨折時多在骨水泥的牙膏期進行灌注，緣因此時的骨水泥性質較為均衡。隨著骨水泥對骨小梁間隙滲透能力的增強，骨骼抗骨折能力也逐漸增強［17］。Krüger 等［7］也認為，椎體強化術療效以及術后椎體的力學特性與骨水泥和周圍骨骼之間形成的微觀鉸鎖有關，當鉸鎖形成不佳時可能導致骨骼內植入物松動。實施PKP時球囊會對松質骨造成較大的破壞，減少微觀鉸鎖的形成，進而影響其療效，因此建議臨床醫生充分注入骨水泥，以形成足夠的錨定鉸鎖。雖然囊袋成形術中骨水泥透過囊袋網孔形成的突起以及其與松質骨之間形成的微觀鉸鎖對骨折椎體的強度、剛度以及對抗剪切的能力有影響，但這種影響在相對較小的外力作用下可能并不明顯。劉訓偉等［18］的研究也表明，囊袋成形術相較于PVP 或PKP 并不減弱骨折椎體的強度和剛度。

3.3 囊袋成形術影響因素 骨填充囊袋的PET材料具有較好的抗形變性能。注入骨水泥時，囊袋會逐漸擴充并允許少量骨水泥滲出，而在達到囊袋的額定容積后繼續灌注則使滲出的骨水泥增多［18］。在椎體內環境中，周圍的骨骼會對抗囊袋的擴充效果，故而骨質疏松的程度也是影響骨水泥向囊袋外滲出的因素之一［19］。本研究中椎體的骨密度偏低，但該骨密度為模擬測定，與臨床患者有一定差異。此外，有研究［8,20-22］認為，骨水泥體積為滲漏發生的影響因素，建議在經評估能獲得臨床滿意療效的前提下以小劑量骨水泥灌注。同時，不同個體的椎體大小不同，同一個體的胸、腰椎椎體的大小也有差異，故應根據實際情況選擇灌注量。本研究中，隨著灌注量增多，骨水泥外周突起更明顯，滲出深度更大，但灌注量過多時可能導致骨水泥滲漏甚至椎體破裂，這與椎體和囊袋的相對大小、骨水泥體積以及囊袋位置有關。本研究結果顯示，骨水泥的灌注量較囊袋的額定容積增加1～2 mL 時，囊袋填充及骨水泥滲出效果更佳。

本研究中，骨水泥灌注時機與囊袋外滲出深度的相關性不強，在牙膏早、中及后期灌注時骨水泥均可較好地填充囊袋并向囊袋外滲出。在4 min進行灌注時，骨水泥滲出深度較其他時間點稍大，但各時間點間差異不明顯，這可能是由于牙膏時期的骨水泥內MMA 單體部分聚合，此期的骨水泥均有較好的流變性能［16］。但骨水泥灌注時機與滲出深度呈中等強度相關（Pearson 相關系數為－0.429），P 值接近0.05，不能排除樣本量較少導致假陰性結果的可能。同時，骨水泥混合后4 min時灌注可能導致灌注阻力增大，盡管未得到統計學支持（P＝0.179），但這種可能性不應被忽視?；旌显缙诘墓撬嘀猩杏休^多MMA 單體未發生聚合，在較大的灌注壓力及較快的灌注速度作用下可能促使更多的液態單體分離或蒸發逸出，使灌注通道內骨水泥的勻質性被破壞，從而導致灌注阻力的增大［15-16,23］。而囊袋對骨水泥的包裹或濾網作用則可能使這種阻力進一步增大。Yeh 等［24］建議，行囊袋成形術時置入囊袋的動作應輕柔，位置應合適，灌注速度應緩慢。因此，本研究建議行囊袋成形術時在骨水泥混合后5～6 min 灌注，且灌注速度不宜過快。同時，需注意不同條件下骨水泥聚合凝固的時間長短可能有差異，應根據骨水泥的實際性狀并結合術中透視結果決定灌注時機。

3.4 本研究不足之處及改進方向 不足之處：（1）樣本量相對較少；（2）存在一定的測量誤差；（3）未進行骨折椎體造模；（4）未檢驗灌注后椎體的力學特性。改進及后續研究方向：（1）增加樣本量，進行骨折椎體建模，使其更符合臨床情況，并對術后椎體行相關力學特性檢驗；（2）對不同大小的椎體、不同規格的囊袋和不同的骨水泥用量進行對照研究。

綜上所述，本研究表明，骨填充囊袋在防止骨水泥滲漏方面有一定優勢，囊袋成形術中PMMA骨水泥可充分填充囊袋并向囊袋外滲出，其效果與骨水泥灌注量有較強相關性，而與灌注時機相關性不強。骨水泥混合后5～6 min 時進行灌注，灌注量較囊袋額定容積增加1～2 mL 可能有助于提高手術效果。同時，建議根據椎體情況選擇合適大小的囊袋，并將其置于椎體內合適位置，根據骨水泥實際性狀選擇灌注時機，結合術中的透視結果決定骨水泥灌注量。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。