張嘉

（中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院骨科，北京 100730）

骨質(zhì)疏松性骨折是指由骨質(zhì)疏松癥導(dǎo)致骨密度和骨質(zhì)量下降，骨強(qiáng)度減低，在輕微外力甚至沒有明顯外力作用下即發(fā)生的骨折[1,2]。椎體是骨質(zhì)疏松性骨折最常發(fā)生的部位，常見癥狀為腰背部疼痛，尤其是在體位改變時(shí)疼痛明顯。壓縮嚴(yán)重患者可導(dǎo)致脊柱局部后凸畸形，部分患者還會(huì)出現(xiàn)頑固性腰背痛[3]，上述癥狀都會(huì)嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF）的治療方法主要分為保守治療和手術(shù)治療。對(duì)于疼痛癥狀較輕的患者可以選擇臥床休息、佩戴支具及對(duì)癥鎮(zhèn)痛等保守治療方法，但對(duì)于保守治療后疼痛難以緩解或不宜長(zhǎng)期臥床的患者，往往需要手術(shù)治療。經(jīng)皮椎體強(qiáng)化術(shù)（percutaneous vertebral augmentation，PVA）因其確切的療效和較小的創(chuàng)傷在臨床上得到了廣泛應(yīng)用，其方法是在X 線透視引導(dǎo)下經(jīng)皮穿刺將骨水泥注入病變椎體內(nèi)，達(dá)到增加椎體強(qiáng)度及穩(wěn)定性、減輕疼痛的目的。目前臨床上常用的技術(shù)手段主要包括經(jīng)皮椎體成形術(shù)（percutaneous vertebroplasty,PVP）和經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（percutaneous kyphoplasty,PKP）。本文就PVA在OVCF治療中的相關(guān)問題進(jìn)行探討。

1 PVP及PKP的發(fā)展

PVP 最初由Galibert 和Deramond 于1984 年應(yīng)用于1 例C2 椎體血管瘤患者的治療，他們將聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）注射到被侵襲性血管瘤破壞的C2 椎體中，取得了良好的治療效果。隨后在1987 年，他們報(bào)道了7 例伴有疼痛癥狀的椎體血管瘤患者PVP的治療結(jié)果[4]，自此PVP技術(shù)在臨床上逐步推廣使用。1990 年Galibert 和Dera?mond又將PVP技術(shù)用于椎體骨質(zhì)疏松性骨折[5]，結(jié)果顯示其在緩解椎體壓縮骨折引起的疼痛方面療效顯著，強(qiáng)化的椎體還防止了椎體高度的進(jìn)一步丟失，阻止了后凸畸形的進(jìn)展[6,7]。但隨著PVP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其缺點(diǎn)也逐步顯現(xiàn)出來。首先，骨水泥往往需要較高的壓力才能注入椎體松質(zhì)骨內(nèi)，而壓縮的松質(zhì)骨并沒有過多的空間容納骨水泥，這就使PVP 操作過程中出現(xiàn)較高概率的骨水泥滲漏[8]；此外，PVP不能通過有效恢復(fù)已壓縮椎體的高度來矯正脊柱后凸畸形。鑒于此，PKP 作為PVP 的改良技術(shù)引入到OVCF的臨床治療中[9]。PKP通過將球囊置入椎體并充入造影劑使球囊擴(kuò)張，以恢復(fù)塌陷的椎體的高度并在內(nèi)部形成空腔。當(dāng)球囊放置于合適的位置時(shí)可撐起下降的終板從而恢復(fù)椎體高度，球囊撤出后會(huì)在椎體內(nèi)形成一個(gè)空腔，有利于較低壓力下注入高黏度的骨水泥，從而降低骨水泥滲漏率。相關(guān)臨床研究顯示PKP 術(shù)后椎體高度的恢復(fù)可以更有效地緩解患者的疼痛及改善脊柱功能[10]。

2 手術(shù)入路及手術(shù)時(shí)機(jī)

目前臨床PVP/PKP 手術(shù)入路主要是經(jīng)椎弓根入路及椎弓根外側(cè)入路，兩種入路均可完成胸腰椎強(qiáng)化手術(shù)，但二者有各自的優(yōu)缺點(diǎn)[11]。相較于椎弓根外側(cè)入路，經(jīng)椎弓根入路能更好地避免發(fā)生胸膜損傷、血?dú)庑丶把⊙[等并發(fā)癥，且通過穿刺孔從椎體滲出的水泥更少，是椎體強(qiáng)化手術(shù)的經(jīng)典入路，但經(jīng)椎弓根入路也有其不足及局限性。首先，由于此入路需貫穿椎弓根，操作過程中對(duì)穿刺進(jìn)針點(diǎn)和穿刺方向都有更高的精確性要求，否則存在穿透椎弓根內(nèi)壁造成神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)；其次，對(duì)于病變位于上胸椎的病例，由于椎弓根較細(xì)難以滿足穿刺要求，此類部位的手術(shù)傾向于選擇椎弓根外側(cè)入路。

對(duì)于應(yīng)選擇單側(cè)還是雙側(cè)椎體強(qiáng)化術(shù)來治療椎體壓縮骨折還存在一定爭(zhēng)議，但多數(shù)研究顯示經(jīng)單側(cè)入路可以達(dá)到雙側(cè)椎體強(qiáng)化術(shù)同等的治療效果[12,13]。相關(guān)的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，經(jīng)單側(cè)入路強(qiáng)化治療對(duì)椎體生物力學(xué)特性的改善與雙側(cè)治療無明顯差異[14]，但單側(cè)手術(shù)具有手術(shù)時(shí)間短、創(chuàng)傷更小、骨水泥滲漏少、射線暴露少、花費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛采納。需要注意的是，行PKP手術(shù)時(shí)，單側(cè)入路要求球囊的放置位置盡量貼近椎體中線以利于灌注的骨水泥彌散至對(duì)側(cè)[15]。臨床上不同患者椎體壓縮骨折的情況千變?nèi)f化，經(jīng)椎弓根入路還是椎弓根外側(cè)入路、單側(cè)入路還是雙側(cè)入路往往取決于骨折的具體情況，臨床醫(yī)師還需靈活運(yùn)用。

傳統(tǒng)上OVCF 的椎體強(qiáng)化治療一般用于保守治療2～8 周后疼痛無法緩解的患者。由于與該手術(shù)相關(guān)的主要并發(fā)癥發(fā)生率較低，且在保守治療期間椎體壓縮骨折可能出現(xiàn)進(jìn)展，因此對(duì)疼痛較為劇烈的患者提倡早期進(jìn)行外科干預(yù)[16]。有研究顯示病程超過6個(gè)月的患者由于術(shù)后癥狀緩解不明顯，不建議行椎體強(qiáng)化治療[17]，但其他研究顯示椎體強(qiáng)化治療的療效與骨折病程無明顯相關(guān)性[18]。筆者認(rèn)為對(duì)于疼痛癥狀嚴(yán)重甚至影響睡眠的患者可考慮盡快行PKP 治療，最新研究也顯示與晚期PKP相比，早期PKP能更好地恢復(fù)椎體高度和降低后續(xù)發(fā)生骨折的概率[19]。

3 強(qiáng)化填充材料

目前PVP/PKP 使用最多的是以PMMA 為代表的傳統(tǒng)丙烯酸酯類骨水泥，此種材料于1928 年首次在實(shí)驗(yàn)室合成，并于1933 年由德國(guó)一家公司推向市場(chǎng)。PMMA具有優(yōu)異的理化性能，固化前的低黏度使其易于灌注，而固化后的高強(qiáng)度又能為骨折椎體提供良好的支撐作用，直至今日醫(yī)療領(lǐng)域仍未發(fā)展出一種可以完全替代PMMA 的材料，其仍然是PKP 和PVP 中最常用的填充物。但PMMA 也存在一些固有的缺陷：①PMMA固化前的低黏度特性雖然使其易于灌注和彌散，但也容易造成滲漏。椎管內(nèi)滲漏可造成脊髓或馬尾神經(jīng)損傷，滲漏至椎旁靜脈系統(tǒng)可能造成肺栓塞。研究顯示，PKP 的局部滲漏率為20%～50%[8,20,21]，PVP局部滲漏率超過50%[8,22]。②PMMA在固化時(shí)的聚合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，造成周圍組織熱灼傷。實(shí)驗(yàn)顯示聚合反應(yīng)熱量可使椎體前方溫度達(dá)到39～112℃，在椎體中心達(dá)到49～112℃，在椎管達(dá)到39～57℃，而且椎管內(nèi)溫度≥50℃的時(shí)間最長(zhǎng)可持續(xù)2.5 min[23]，可見椎管內(nèi)神經(jīng)受熱力灼傷的風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)存在。③PMMA 無成骨誘導(dǎo)活性，且不可降解。PMMA 屬于生物惰性材料，無任何生物活性，在人體內(nèi)僅起到填充空腔的作用，更為重要的是其不能與宿主骨組織形成有機(jī)的化學(xué)界面結(jié)合，注入椎體后并未與骨組織緊密結(jié)合，造成椎體骨折的長(zhǎng)期存在，雖然術(shù)后短期內(nèi)依靠微觀絞鎖和容積填充兩種作用機(jī)制達(dá)到一定的穩(wěn)定性，但隨著后期骨折界面的骨吸收等反應(yīng)，遠(yuǎn)期椎體穩(wěn)定性存在一定的隱患。④由于PMMA 不可降解，植入椎體后，因其彈性模量較高，強(qiáng)化椎與鄰近椎體之間的機(jī)械強(qiáng)度差異很容易導(dǎo)致相鄰椎體骨折。大量的臨床研究也證實(shí)了此類遠(yuǎn)期并發(fā)癥的發(fā)生并非個(gè)案[24-26]，所以椎體強(qiáng)化術(shù)雖然短期療效值得肯定，但遠(yuǎn)期療效仍有待進(jìn)一步觀察。⑤PMMA可造成全身性不良反應(yīng)，即骨水泥植入綜合征（bone cement implantation syndrome，BCIS），是指由于骨水泥的植入使患者出現(xiàn)一過性或明顯的低血壓和動(dòng)脈血氧分壓降低，并使0.6%～1%的患者出現(xiàn)心搏驟停，原因是PMMA 的單體具有毒性，單體入血后導(dǎo)致的全身性反應(yīng)[27]。由于病情突發(fā)性，往往無先兆，救治有一定難度?？梢?，雖然PVP和PKP技術(shù)使眾多OVCF 患者受益，但由于PMMA 骨水泥的缺陷，使其應(yīng)用受到限制并造成多種并發(fā)癥。

鑒于目前PVP 和PKP 所采用的PMMA 存在諸多缺陷，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PMMA 骨水泥進(jìn)行了大量研究，對(duì)其成分加以改進(jìn)，以期獲得改善。為增加PMMA的生物相容性，有學(xué)者在PMMA 中加入生物活性玻璃或羥基磷灰石（hydroxyl apatite，HA）顆粒[28-30]，但骨水泥的力學(xué)性能明顯下降，造成PMMA 強(qiáng)度不足，且由于PMMA對(duì)生物玻璃或HA顆粒的包裹，干擾了活性材料的成骨誘導(dǎo)作用，抑制了表面骨的形成。為了得到一種組織相容性好又可逐步轉(zhuǎn)化為人體骨組織的新型骨水泥，1985 年Brown 和Chow 共同研制了磷酸鈣骨水泥（calcium phosphate cement，CPC），它是將兩種或兩種以上磷酸鈣粉體加入液相調(diào)和劑，通過磷酸鈣鹽發(fā)生水化硬化。該類骨水泥不但具有良好的生物相容性[31]，且固化過程中放熱慢、升溫小，不會(huì)造成局部過熱，但其拉伸、剪切等機(jī)械性能不足，降解速度過快，難以應(yīng)用于脊柱等負(fù)重部位[32,33]?？梢?，雖然PMMA 在椎體強(qiáng)化術(shù)的應(yīng)用中存在一些問題，但目前仍未發(fā)展出可以替代PMMA 的新型骨水泥，開發(fā)出具有良好生物相容性并具備足夠力學(xué)強(qiáng)度的新型骨水泥仍是未來的主要研究方向。

4 骨水泥填充量及骨水泥滲漏

PVP/PKP 對(duì)OVCF 的主要治療目標(biāo)是迅速緩解骨折引起的疼痛并對(duì)傷椎進(jìn)行強(qiáng)化，防止椎體高度進(jìn)一步丟失。目前多數(shù)研究認(rèn)為椎體強(qiáng)化術(shù)后疼痛緩解的可能機(jī)制主要有：增強(qiáng)椎體的穩(wěn)定性，防止骨折的微動(dòng)引起疼痛；骨水泥的熱化學(xué)損傷使椎體痛覺神經(jīng)末梢壞死；防止椎體進(jìn)一步壓縮導(dǎo)致的疼痛[34-36]。理論上講，更高的骨水泥灌注量有利于獲得更好的治療效果，但目前PVP/PKP 的最適骨水泥灌注量仍有爭(zhēng)議[37-40]。傷椎內(nèi)較高的骨水泥體積可通過增強(qiáng)椎體的強(qiáng)度和剛度來改善椎體的力學(xué)性能[41]，相關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)也顯示當(dāng)骨水泥灌注量達(dá)到傷椎體積的15%以上時(shí)，椎體強(qiáng)度才有明顯的升高[42]。但過多的骨水泥灌注量將增加骨水泥滲漏率[41,43]。

PVP/PKP 的并發(fā)癥主要為骨水泥滲漏。研究表明PVP 和PKP 骨水泥滲漏發(fā)生率分別可達(dá)59.7%和18.4%[44]。多數(shù)情況下少量骨水泥滲漏不會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀，但滲漏量多或滲漏至重要部位也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，如水泥滲漏至椎管或椎間孔，可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥[45]，滲漏入肺動(dòng)脈，可引起肺栓塞[46]。為了平衡患者的獲益和骨水泥滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，探索椎體強(qiáng)化術(shù)最佳的骨水泥灌注量，學(xué)者們做了大量臨床研究。Luo等[39]發(fā)現(xiàn)灌注3.5 ml的PMMA基本可恢復(fù)傷椎的正常應(yīng)力分布，但恢復(fù)椎體動(dòng)態(tài)剛度和載荷分布需要灌注7 ml，水泥滲漏率和抗壓強(qiáng)度均隨灌注量的增加而升高。Molloy 等[47]的研究顯示灌注量在2～8 ml 之間時(shí)，骨水泥填充量與椎體強(qiáng)度和剛度恢復(fù)程度之間的相關(guān)性較弱，恢復(fù)椎體強(qiáng)度和剛度所需的骨水泥填充量分別為傷椎體積的16.2%和29.8%。也有研究使用有限元模型來探索骨水泥填充量與傷椎力學(xué)特性的關(guān)系，結(jié)果顯示只需要少量骨水泥（約15%體積分?jǐn)?shù)）就可以將傷椎硬度恢復(fù)到損傷前水平，更大的填充量可能導(dǎo)致硬度顯著增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常水平。目前多數(shù)研究建議的骨水泥灌注量在3～6 ml[48-50]，腰椎略多于胸椎，這與目前臨床骨水泥實(shí)際灌注量接近?？傊?，骨水泥填充量被認(rèn)為是椎體強(qiáng)化術(shù)疼痛緩解的一個(gè)顯著預(yù)測(cè)因子，但在追求骨水泥高填充量的同時(shí)需注意骨水泥滲漏的風(fēng)險(xiǎn)[50]。

5 PVP/PKP術(shù)后鄰近節(jié)段再骨折

隨著近年來PVP/PKP 技術(shù)的廣泛開展，經(jīng)皮椎體強(qiáng)化術(shù)治療OVCF 后發(fā)生鄰近椎體骨折（adjacent vertebral fracture，AVF）的現(xiàn)象逐漸引起臨床的重視。椎體強(qiáng)化術(shù)的目的是最大程度地恢復(fù)受壓椎體的剛度和抗壓強(qiáng)度，但這可能會(huì)增加鄰近椎體所受的應(yīng)力，從而造成鄰近椎體新發(fā)骨折[51]。一些研究表明椎體內(nèi)骨水泥的填充可能增加鄰近椎體骨折的風(fēng)險(xiǎn)[52,53]，但另一些研究持相反的觀點(diǎn)[54,55]。體外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：OVCF對(duì)傷椎及鄰近椎體的載荷分布和椎體形變都會(huì)產(chǎn)生不利影響，而椎體成形術(shù)可部分逆轉(zhuǎn)這些不利影響[56]。既往文獻(xiàn)報(bào)道的椎體成形術(shù)后鄰近椎體再發(fā)骨折的發(fā)生率約為20%[57]，而這一數(shù)字正好與椎體骨折患者再次發(fā)生骨折的發(fā)生率類似，因此AVF 是由于骨水泥彈性模量過高引起的脊柱生物力學(xué)變化結(jié)果，還是骨質(zhì)疏松疾病進(jìn)展的結(jié)果尚無定論[58]。近年的研究顯示椎間隙內(nèi)骨水泥的滲漏可能造成鄰近椎體的應(yīng)力集中從而增加鄰近椎體骨折的風(fēng)險(xiǎn)[59,60]。總之，椎體強(qiáng)化術(shù)后AVF 可能是多因素所致的并發(fā)癥，其發(fā)生機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。

綜上，雖然PVA 尚有不足之處，但仍不失為OVCF 首選的外科治療手段。自1984 年首次提出至今，30余年的發(fā)展已使其成為成熟的手術(shù)技術(shù)，確切的療效和較小的創(chuàng)傷也得到了廣大患者的認(rèn)可。隨著醫(yī)用材料學(xué)及脊柱生物力學(xué)的進(jìn)步，PVA 技術(shù)將進(jìn)一步完善，相信其將更好地服務(wù)于廣大患者。