纳米人工骨在骨质疏松性胸腰段椎体爆裂性骨折中的应用

魏家森　陈　哲★　王　军　曾晗冰

纳米人工骨在骨质疏松性胸腰段椎体爆裂性骨折中的应用

魏家森陈哲★王军曾晗冰

目的 观察伤椎置钉结合纳米羟基磷灰石人工骨治疗骨质疏松性胸腰段椎体爆裂骨折的临床疗效。方法 回顾性分析自2011年11月至2013年7月采用短节段后路伤椎单侧椎弓根置钉结合对侧椎弓根漏斗植入纳米羟基磷灰石人工骨法，治疗骨质疏松性胸腰段椎体爆裂骨折患者24例的临床资料。结果 所有患者均获骨性愈合，无“蛋壳样”变；无断钉、断棒现象；椎体高度未见明显丢失，后凸Cobb角无明显增加；无人工骨免疫排斥反应发生。结论 经伤椎置钉结合纳米羟基磷灰石人工骨能够有效恢复并维持胸腰段椎体爆裂骨折椎体高度，降低内固定失败风险。

椎体爆裂性骨折 胸腰段 骨质疏松 伤椎置钉 人工骨

对于累及椎体后壁的骨质疏松性胸腰段椎体爆裂性骨折，采用PVP或PKP，易发生骨水泥渗漏、神经损伤，后凸畸形矫正困难，残留腰痛等［1］。而单纯行后路切开钉棒内固定系统撑开固定，骨折椎体易形成“蛋壳样”变，使术后即刻复位获得的椎体高度丢失，远期存在内固定失败可能［2］。作者采用短节段后路伤椎单侧椎弓根置钉结合对侧椎弓根经植骨漏斗植入纳米羟基磷灰石人工骨法治疗累及椎体后壁的骨质疏松性胸腰段椎体爆裂性骨折24例，术后疗效尚可，现报道如下。

1　临床资料

1.1一般资料 自2011年11月至2013年7月采用短节段后路伤椎单侧椎弓根置钉结合对侧椎弓根经植骨漏斗植入纳米羟基磷灰石人工骨（清华大学材料科学与工程系研制），治疗24例累及椎体后壁的骨质疏松性胸腰段椎体爆裂骨折患者，其中男9例，女15例；年龄55～70岁，平均62岁。骨折部位：T11椎体5例、T12椎体8例、L1椎体9例、L2椎体2例。术前椎体高度：40%～75%，平均（53.2±6.2）%。Cobb角：15°～45°，平均（23.7±3.5）°。Frankel神经功能分级：C级5例、D级6例、E级13例。双能X线检测骨密度：T 值均≤-2.5 SD。术前CT检查，观察伤椎形态、椎弓根完整性及椎管内骨块占位情况；MRI检查后方韧带复合体（PLC）损伤情况及神经受压情况，并行TLICS评分，TLICS评分均≥5分。典型病例见（图1～4）。

1.2手术方法 全身麻醉后，取常规俯卧位，悬空腹部，以伤椎为中心行后正中切口，依次切开皮肤、皮下组织、深筋膜；沿棘突剥离椎旁肌，显露伤椎及其上下各一椎体棘突、椎板小关节突；取克氏针经“人字嵴”法定位，置入伤椎单侧及其上、下椎体椎弓根；经C臂X线机透视下确认无误后，取出克氏针，拧入椎弓根螺钉，装棒，拧紧伤椎头侧的椎弓根钉螺帽；在体位复位辅助下，使用撑开器撑开伤椎，并拧紧螺帽；对有神经症状者，经单边或双边减压，对仍有突入椎管骨折块，使用打压器复位；再次经C臂机辅助X线透视下评估伤椎复位满意后，使用植骨漏斗经伤椎对侧椎弓根置入纳米羟基磷灰石人工骨；使用扭矩扳手锁紧所有椎弓根螺钉螺帽；冲洗、放置硅胶引流管1根，逐层缝合切开组织。

1.3术后处理 术后24～48h 拔除引流管，卧床1～2周后在腰围保护下活动，并给予抗骨质疏松药物治疗。术后2周及2、3、6、12、18个月及末次随访，分别以伤椎为中心摄正、侧位X线片及椎体矢状位CT重建，根据胸腰段后凸Cobb角、椎体前后缘高度比，评估骨折复位及愈合情况。

图1　术前X线

图2　术前CT

图3　术前MRI

图4　术后2周 CT矢状位

1.4统计学方法 采用SPSS 17.0统计软件。计量资料以（±s）表示，组间比较采用t检验。计数资料采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

所有患者术后随访18～24个月，平均20个月。患者术前与术后2周后凸Cobb角、椎体前后缘高度比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），术后椎体高度矫正90%～97%，平均（93.2±4.2）%。Cobb角恢复至2.6°～6.3°，平均（3.1±1.5）°。术后12个月椎体压缩高度（90.1±3.2）%，Cobb角平均（4.3±1.2）°。术后12～18个月取出骨折内固定物，椎体高度为（89.1±2.8）%，Cobb角平均（5.0±1.9）°。末次随访与术后2周椎体高度及Cobb角比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。所有患者均获骨性愈合，无“蛋壳样”变；无椎体间隙的过度撑开；无神经功能损伤或加重；无断钉、断棒现象；无人工骨免疫排斥反应发生。

3　讨论

脊柱胸腰段是胸椎后凸与腰椎前凸的转折点和应力的交界点，胸腰段（T10～L2）在矢状位则为中立或轻度后凸（0°～10°）。由于脊柱胸腰段椎体缺乏胸廓及腰骶韧带的保护，且活动度大，使得胸腰段椎体易发生骨折损伤。高能量暴力传递至胸腰段所引起的损伤也有其独特性。垂直压缩或者轴向载荷在胸腰段局部形成压缩骨折。而快速、高能量、压缩应力则能通过终板导致椎间盘破损，严重的轴向载荷则可能引发椎体的爆裂骨折。

随着工业化、交通工具的进步及社会老龄化，老年骨质疏松性胸腰段椎体骨折的发生率也在增长。不仅是椎体的压缩性骨折，爆裂性骨折也多见于临床，且部分患者可能并发神经症状。由于患者高龄，采用非手术治疗老年性椎体骨折，易加重骨量丢失，且长期卧床继发坠积性肺炎、下肢深静脉血栓、肺栓塞将严重影响患者的生活质量，并可能危及生命。

胸腰段椎体骨折手术目的是恢复脊柱的稳定性及解除神经压迫。后路短节段钉棒内固定是临床治疗胸腰段椎体骨折的常用方法。由于老年患者骨小梁稀疏，对于骨质疏松性胸腰段椎体骨折，单纯行后路撑开固定容易并发椎体切割及螺钉松动，且撑开后伤椎椎体间隙增加，易产生“蛋壳样”变，造成骨折不愈合，远期继发椎体矫正高度、角度的丢失，钉棒断裂，再骨折，迟发神经症状等。

3.1伤椎置钉 胸腰段椎体爆裂骨折累及椎体中柱，而椎体前中柱的损伤将使椎体丢失80%的抗弯及抗扭转能力。椎弓根螺钉技术的发展，使得骨折椎体高度得到有效恢复，重建了脊柱矢状位稳定。长阶段固定虽能够降低内固定断裂及椎体高度丢失等并发症，但老年患者多合并内科疾患，长时间操作增加手术风险，并对脊柱正常的生理功能造成破坏。短节段钉棒固定技术治疗老年骨质疏松性椎体爆裂骨折，容易发生内固定断裂、椎体切割及高度丢失等并发症。通过伤椎置钉则形成三平面固定，增加节段稳定性，有利于骨折愈合。国内学者通过生物力学及临床研究显示［3］：经伤椎置钉，脊椎活动度及稳定性，均优于单纯短节段4 钉固定技术。伤椎置钉能够有效恢复和维持椎体高度，避免了单纯短节段固定的四边形效应；能够以较小的创伤重建脊柱稳定性；最大限度的保留脊柱运动阶段，降低邻近椎体退变性疾病的发生率。

3.2伤椎植骨 骨质疏松性胸腰段椎体骨折，由于椎体骨小梁稀疏，单纯内固定，虽能够恢复椎体高度，但不足以重建椎体的前中柱正常结构，造成椎体内空腔被纤维结缔组织填塞，妨碍骨细胞的长入，形成椎体“蛋壳样”变。因此，无法重建脊柱的完整性及生物力学稳定性，后期多继发椎体矫正高度及后凸角度的丢失。而经伤椎内植骨能够维持伤椎置钉后恢复的椎体高度，改善椎弓根螺钉的应力分布，增加应力稳定性，降低内固定断裂风险。良好的植骨材料应具有优良的生物相容性、可吸收性及成骨诱导作用。虽说自体髂骨是目前最有效的植骨材料，但取骨增加患者创伤，存在供区疼痛、感染等并发症。同种异体骨因具有一定的免疫原性，容易发生排斥反应，增加患者住院时间，且不利于骨折愈合。

羟基磷灰石是骨科常用的修复材料。临床观察发现，羟基磷灰石骨修复材料存在易碎、强度差、缺乏足够的力学稳定等缺点［4］。随着羟基磷灰石颗粒减小，其扭转、拉伸模量及强度增高，使其抗疲劳性也得到相应提高，有利于增强羟基磷灰石材料的力学性能，减小脆性，增加抗压强度、承重等优势。纳米羟基磷灰石表面的成骨细胞总蛋白、碱性磷酸酶活性高于普通级羟基磷灰；纳米羟基磷灰石可以增加成骨细胞的代谢及功能活动，诱导成骨。

骨移植材料的快速血管化，被认为是骨形成的重要阶段。而纳米羟基磷灰石的多孔性是血管长入的基础。有学者通过实验研究发现，新的类骨基质长入羟基磷灰石需2周，此种快速生长是与羟基磷灰石的良好生物相容性及成骨诱导性密切相关。

纳米羟基磷灰石人工骨的良好骨诱导作用及生物相容性，能够促进骨缺损修复、重建，增加骨性融合率［5］。而纳米人工骨的可加工性，无排斥反应及无病毒传染的生物安全性，也使其成为骨缺损、修复重建的中坚材料。

1 Movrin I， Vengust R， Komadina R. Adjacent vertebral fractures after percutaneous vertebral augmentation of osteoporotic vertebral compression fracture： a comparison of balloon kyphoplasty and vertebroplasty. Arch Orthop Trauma Surg， 2010，130（9）：1157～1166.

2 李浩，徐建广，连小峰，等.经伤椎椎弓根磷酸钙人工骨植入及置钉治疗老年胸腰椎骨折.国际骨科学杂志，2014，35（2）：114～115.

3 昌耘冰，范志丹，夏虹，等.应用伤椎置钉技术治疗胸腰椎骨折的生物力学研究与临床应用.中国临床解剖学杂志，2009，27（3）：347～350.

4 Gardiner A， Weitzel PP.Bone graft substitutes in sports medicine. Sports Med Arthrosc，2007，15（3）：158～166.

5 吕玉明，程立明，裴国献，等.纳米晶重组类人胶原基/聚乳酸复合支架材料的表征及细胞相容性研究.中国临床解剖学杂志，2011，29（5）：550～556.

·临床麻醉·

浙江省科技厅项目（2014C33210）；吴阶平医学基金会

（320.6750.13143）

310053 浙江中医药大学第二临床医学院（魏家森 王军）

310005 浙江中医药大学附属第二医院（陈哲 曾晗冰）