新型单侧PVP骨水泥靶向推注装置骨水泥弥散效果实验研究

毕道驰 周友龙 朱泽敏

[摘要] 目的 观察单侧骨水泥靶向推注装置在离体椎体内多方向扩增效果，在水平位上头端过椎体中线的有效性，骨水泥弥散效果。 方法 选取35个成人胸腰段椎骨样本，通过 0.595 mol/L的EDTA-NA2脱钙法浸泡15 d脱钙处理，所有椎体经脱钙后均应用靶向骨水泥推注装置器械进行单侧穿刺，不同方向扩孔；应用C臂机透视确认其不同方向扩孔有效性及水平位扩孔时头端过中线有效率，并在行骨水泥推注后C臂透视观察骨水泥3 mL后在椎体内水平位及矢状位上过椎体中线弥散度。 结果 在35个椎体中因样本质量及实验操作过程中损毁3个椎体，在剩余32个椎体样本中，在应用新型骨水泥推注装置单侧穿刺扩孔中，经透视可见32例椎体均可行多方向扩孔，水平位上扩孔装置头端超过椎体中线25个椎体，占78.2%；到达中线5例，占15.6%；2例因穿刺操作角度问题未超过中线占6.2%；骨水泥3 mL推注后30例透视在水平位及矢狀位同时弥散过中线，占93.8%；2例骨水泥弥散在水平位透视中未过中线，占6.2%。 结论 该种新研制的单侧PVP骨水泥靶向推注装置在骨质疏松椎体中确实可实现多方向扩孔；它的应用可以使单侧PVP骨水泥弥散更加充分，优化手术效果。

[关键词] PVP；靶向推注装置；骨水泥；弥散效果

[中图分类号] R687.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2018）22-0066-04

[Abstract] Objective To observe the multi-directional amplification effect of unilateral bone cement targeted bolus injection device in the vertebral body， the effectiveness of the head-end vertebral body midline at the horizontal position and the bone cement dispersion effect. Methods Thirty-five adult thoracic and lumbar vertebrae samples were selected and decalcified by 0.595 mol/L EDTA-Na2 decalcification for 15 days. All vertebral bodies were decalcified and then applied to unilateral puncture by the bone cement injection device， reaming in different directions； using C-arm machine to confirm the effectiveness of reaming in different directions and the efficiency of the head-end over the midline during reaming， and observed the dispersion over the vertebral midline by vertebral body horizontal and sagittal position after 3 mL injection of C-arm perspective bone cement. Results In 35 vertebrae， 3 vertebral bodies were damaged due to sample quality and experimental procedures. In the remaining 32 vertebral body samples， puncture reaming with a new bone cement injection device was used. The vertebral body can be reamed in multiple directions. The head of the horizontal reaming device exceeds 25 vertebral bodies at the midline of the vertebral body， accounting for 78.2%； 5 cases reach the midline， accounting for 15.6%； 2 cases do not exceed the midline due to the angle of the puncture operation， accounting for 6.2%； 30 cases of perspective diffused across the midline in the horizontal and sagittal at the same time after 3mL bone cement injection， accounting for 93.8%； 2 cases of bone cement dispersion in the horizontal perspective did not cross the midline， accounting for 6.2%. Conclusion This newly developed unilateral PVP bone cement targeted bolus injection device can indeed achieve multi-directional reaming in the osteoporotic vertebral body. Its application can make the unilateral PVP bone cement dispersion more fully and optimize the surgical effect.

[Key words] PVP； Targeted bolus injection device； Bone cement； Dispersion effect

我们自行设计了一种新型的单侧PVP骨水泥靶向推注系统，本实验目的在于验证其应用在离体骨质疏松胸腰椎椎体中实现多方向扩孔，观察骨水泥弥散效果，优化单侧PVP手术效果。

1 材料与方法

1.1 材料来源

成年离体胸腰椎椎骨35个（检查无骨缺损及畸形，去除椎骨周围软组织结构，确认椎骨结构形态完整性）；自行研制新型单侧PVP骨水泥靶向推注装置，该装置已申请国家实用性新型专利（专利号：ZL 2015 2 0346782.4）包括开路器、引导针、靶向导管、软扩钻、骨水泥推注器、骨水泥注射软管（图1）。其特征在于：靶向导管包括管体和固定在所述管体后端的靶向手柄，管体的前端一侧开设有靶向引导开口；软扩钻包括弹簧和固定在所述弹簧前端的钻头；骨水泥注射软管由peek材料所制。

1.2 方法

選取成年离体胸腰椎椎骨35个（检查无骨缺损及畸形，去除椎骨周围软组织结构，确认椎骨结构形态完整性）；胸腰椎椎骨标本经10%甲醛溶液固定，清水冲洗及浸泡后，采用0.595 mol/L的EDTA-NA2脱钙法浸泡脱钙15 d，脱钙完全后取出标本清水冲洗浸泡后备用[1]。然后用自行研制新型单侧PVP骨水泥靶向推注装置行经椎弓根穿刺：工作步骤为：（1）从开路器套管内将开路器刺针拔出，保留开路器套管在体内，然后从开路器套管内插入引导针；（2）移除开路器套管，保留引导针在体内，然后在引导针的引导下并利用靶向导管上的引导针通孔插入靶向导管，操作靶向手柄将靶向导管上的靶向开口调整至需要进行孔的位置；（3）拔出引导针，保留靶向导管在椎体内作为工作通道，用软扩钻插入靶向导管内，软扩钻进入靶向导管的过程中，钻头伸出靶向开口，弹簧拐弯后推动钻头继续前进，从而经穿刺侧向椎体对侧进行扩孔至椎体冠状面中线位置；通过透视椎体正、侧、轴位片，记录扩孔软钻到达位置。（4）取出软扩钻，并保留靶向导管在椎体内，向靶向导管内插入骨水泥推注器导管，通过穿刺通道至椎体冠状面中线位置，用螺旋推注器灌注骨水泥，在拉丝初期推注骨水泥1 mL、2 mL、3 mL分别透视椎体正、侧、轴位片。当椎体骨水泥上下分布不均时，旋转靶向导管，再用软扩钻扩孔，继续注入骨水泥。

1.3 观察指标

C臂机透视拍片确认可多方向扩张有效性例数，在水平位扩孔时用C臂机透视其到达及过中线例数，用骨水泥推注3 mL后用C臂机透视确认其在水平位及矢状位同时弥散过中线例数，计算其有效率[2]。

2 结果

实验结果表明：新型靶向推注装置具有在离体骨质疏松椎体中多方向扩孔（图2），并在水平位扩孔尖端到达及椎体中线（图3），骨水泥在水平位及矢状位同时达到满意弥散（图4）[3]。35例椎体中除在因样本质量及实验操作过程中损毁3个椎体，在剩余32个椎体样本中，在应用新型骨水泥推注装置单侧穿刺扩孔中，经透视可见32例椎体均可行多方向扩孔，水平位上扩孔装置头端超过椎体中线25个椎体，占78.2%；到达中线5例，占15.6%；2例因穿刺操作角度问题未超过中线占6.2%；骨水泥推注3 mL后30例透视在水平位及矢状位同时弥散过中线，占93.8%；2例骨水泥弥散在水平位透视中未过中线，占6.2%。

3 讨论

实验结果表明：新型靶向推注装置具有在离体骨质疏松椎体中多方向扩孔（图2），并在水平位扩孔尖端到达及椎体中线（图3），骨水泥在水平位及矢状位同时达到满意弥散（图4）[3]。35例椎体中除在因样本质量及实验操作过程中损毁3个椎体，在剩余32个椎体样本中，在应用新型骨水泥推注装置单侧穿刺扩孔中，经透视可见32例椎体均可行多方向扩孔，水平位上扩孔装置头端超过椎体中线25个椎体，占78.2%；到达中线5例，占15.6%；2例因穿刺操作角度问题未超过中线占6.2%；骨水泥推注3 mL后30例透视在水平位及矢状位同时弥散过中线，占93.8%；2例骨水泥弥散在水平位透视中未过中线，占6.2%。

随着全球进入老龄化社会，老年性骨质疏松症在世界范围内已成流行趋势。据报道，目前我国潜在骨质疏松症患者约8800万人，约占全国总人口7%[4]。而骨质疏松性胸腰椎压缩性骨折（OVCF）是危害老年健康生活常规疾病之一。经皮穿刺椎体成形术（PVP）和经皮椎体后凸成形术（PKP）作为有效、微创的手术方法，近年来成为治疗骨质疏松性椎体骨折的主要方法，在临床上得到广泛应用[5]。两种手术方法在消除疼痛及椎体强化方面都有疗效相当。但在单侧或双侧穿刺术式上目前仍存在争论，部分学者认为双侧穿刺注射更能达到椎体内良好的骨水泥弥撒分布，但双侧穿刺存在手术时间长，X线暴露增加等缺点[6-7]。另外一部分学者认为单经单侧椎弓根穿刺灌注骨水泥亦可获得满意的双侧分布及止痛效果，但是Liebschner等[8]通过有限元模型进行的生物力学研究显示，单侧骨水泥灌注在轴向压缩应力下脊柱有向未灌注侧弯曲的倾向。有研究证实，在使用单侧椎弓根穿刺注射时，由于骨水泥在椎体内的不均匀分布问题可导致椎体单边的负载偏向转移，术后椎体的刚度在双侧注射时较之单侧注射能得到更好的恢复，且脊柱稳定性的改善在双侧入路中也较明显[9-10]，为了解决这些问题，传统的单侧穿刺技术在手术操作上对临床医生提出更高的要求，认为需要术者通过恰当操作使针尖达合适位置[11]，为了达到骨水泥均匀分布的效果，主要依靠手术者穿刺时增大穿刺角度及偏椎弓根外侧进针等方法来解决，这就大大增大了穿破椎弓根及脊髓神经损伤的风险。因此在单侧椎弓根穿刺时研制一种降低手术操作难度、同时能使骨水泥在椎体中分布均匀的骨水泥推注装置是十分必要。

国外有Elgeti F，Lichthyologist AW和Schekelmann R等[12]应用Mid Line Osteotome（MLO）工具进行通道弯曲扩张，该工具主要通过通道头端弯曲在椎体中线形成月牙形空腔进行PVP手术[13]。国内有王筱凡，俞威等[14]设计的可弯曲椎体扩张成形器（Vertebral Osteotome，O）离体动物骨进行骨扩张实验，亦可达到在动物椎体内多方向扩张效果[15]，该工具扩张后主要与PKP球囊结合，优化单侧PKP效果。而我们的设计在于在通道头端侧方有一侧孔[16]，通过旋转工作通道套筒调节侧孔方向，再用软扩进行扩孔，建立工作通道[17]，使工作通道顶端到达甚至超过椎体冠状面中线，使骨水泥灌注靶点位于椎体冠状面中线、矢状面位于椎体前三分之一，从而保证骨水泥能同时分布到椎体中线两侧。通过软钻扩孔可大大降低穿刺角度要求[18]，利于骨水泥两侧相对均匀分布。本实验结果显示，采用新型靶向推注装置进行灌注，具有在离体骨质疏松椎体中多方向扩孔，并在水平位扩孔尖端到达及椎体中线，骨水泥在水平位及矢状位同时达到满意弥散等优点。并且所有经单侧灌注实验椎体骨水泥均达到两侧分布，确保实验椎体两侧强度均衡。

实验中由于条件限制，仍有诸多不足之处，如离体椎体虽通过统一脱钙，但是骨质疏松程度仍存在差别[19]，这种差别导致在扩孔和骨水泥推注过程中的压力差别，可能影响扩孔程度及骨水泥的弥散，对实验产生一定程度干扰[20]。

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（收稿日期：2018-01-23）