老年骨质疏松性椎体压缩性骨折的精准诊断和微创介入治疗进展

何 涛，张 郡，刘钦毅

(吉林大学第二医院脊柱外科，吉林 长春 130041)

老年骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF)是骨质疏松症最常见的并发症，严重影响老年人的身心健康[1]，且随着人口老龄化的加剧，老年OVCF患病率逐年升高[2]，这给老年人带来严重的健康问题。此外，外伤性、转移性肿瘤和骨坏死导致的椎体压缩性骨折(vertebral compression fracture,VCF)也不容忽视[3]。OVCF会造成患者严重背痛和呼吸功能受损，使得患者日常生活活动能力下降[1]，甚至会导致老年患者死亡。临床工作中可能会存在以下问题：部分患者缺乏明确外伤史、临床症状不典型、X线和计算机断层扫描(CT)检查可能呈阴性结果、易造成漏诊和误诊[4]；由于未及时诊断骨质疏松症，未对其进行相应的预防和治疗，导致患者后期出现严重并发症；将恶性骨折误诊为良性骨折，采取了错误的手术治疗方式，延误了患者的最佳手术时机。因此，精准诊断对治疗尤为重要。近年来，由于生物医学技术的不断提高，微创介入技术得到了进一步的普及和发展，微创技术具有创伤小和手术时间短[2]等优点，适用于老年OVCF的治疗。结合国内外相关文献，本文作者对目前老年OVCF诊断技术和化学位移成像等技术在精准诊断良性及恶性椎体骨折中的作用进行归纳和总结，并对目前微创介入治疗的最新方法及技术进行综述。

1 OVCF的精准诊断

1.1 X线、CT和磁共振成像(MRI)检查在压缩性骨折中的诊断价值X线检查可有效观察脊柱椎体序列情况并判断是否存在多个椎体骨折，多数典型OVCF患者可采用X线检查进行明确诊断，而对于椎体纵行骨折和椎板骨折，X线检查的诊断效果不佳[5]。由于X线检查具有简便和费用低等优点，可作为腰椎骨折的首选检查方法[5]。当X线检查无法对骨折情况进行准确判断时，CT检查是一个较好的补充技术。CT检查能很好地显示脊柱的三柱结构，可清晰地显示骨折线、椎体压缩情况和骨折片移位情况，可判断骨折的类型(OVCF可根据椎体形态改变分为楔形骨折、双凹状骨折和压缩性骨折[1])及脊柱稳定性[5]，对于手术方案及手术路线的选择亦具有指导作用。由于CT检查对软组织的分辨率不高，因此对于仅有水肿、椎体内出血或骨小梁骨折(缺乏皮质断裂的骨折)，CT检查的诊断价值较低[5]。MRI检查对软组织的分辨率高，对骨髓水肿的敏感性较好，能三维立体观察椎体的骨折情况[6]，是压缩性骨折主要的影像学检查方法。不同程度水肿是新发骨折的典型表现，根据MRI的原理，不同时期的骨折在T1和T2加权像上呈现不同信号，而STIR序列的表现更具特异性，因此MRI有助于判断骨折发生的时间[7]。早期OVCF仅表现轻微骨折和骨髓水肿，X线和CT检查容易漏诊，而MRI对于这种早期的隐匿性骨折具有较高的检出率[6]。因此，对于疑似OVCF的患者，即使X线和CT检查影像学表现为阴性，也不应立即排除OVCF的可能。通过MRI的椎体信号在T1和T2加权像及STIR序列中的改变可以精准确定骨折的椎体，以及精准地判断椎体的压缩程度、椎体是否出现陈旧骨折不愈合，从而确定需要治疗的责任椎体。

1.2 单光子发射计算机断层成像术(SPECT)/CT检查在特殊病例中的精准诊断应用SPECT/CT检查是一种利用SPECT功能成像与CT解剖成像相结合的新型辅助检查方法，SPECT/CT不再只单一地获得功能代谢或解剖信息，而是精准定位骨折的位置和判断骨折的具体状况。SPECT/CT精准诊断步骤：首先视觉观察脊柱椎体出现放射性核素浓度异常的区域，对病变区域进行图像融合。其次从同一设备获得CT图像，结合CT重建图像中核素浓度，确定责任椎体，排除感染性疾病和肿瘤引发椎体和椎体周围的特异性改变后，进行椎体压缩性骨折的诊断[7]。由于骨折后局部骨代谢发生改变，放射性核素在骨折区域异常积聚，因此对于不能进行MRI检查的患者如体内有顺磁性植入物(起搏器和支架等)或患有幽闭恐惧症，术前可以利用SPECT/CT融合成像技术进行检测，精准定位责任椎体，指导微创介入治疗并评价其疗效[7- 8]，LI等[7]对46例(76个节段)OVCF患者同时进行SPECT/CT和MRI检查，发现2种检查方法对新发OVCF诊断具有较高的一致性，因此认为对于不能进行MRI检查的患者，SPECT/CT检查是首选辅助检查手段。此外，SPECT/CT检查也广泛用于确诊转移性骨肿瘤和鉴别良恶性骨病[7]。

1.3 定量CT检查和骨质疏松性骨折风险预测骨质疏松是老年OVCF的常见病因，OVCF是一种由于骨量降低、骨强度降低、骨脆性增加，在轻微外力作用下就可发生的脆性骨折[1]。因此，对于无明确外伤史的骨折患者，应考虑是否有骨质疏松。X线检查虽可对有症状的骨质疏松性患者进行评估，但对骨密度的测量不准确[1]。双能X射线(DXA)检查是目前诊断骨质疏松症常用的检查方法，但椎体退行性改变可能会产生误导性结果[9]。定量计算机断层扫描(QCT)是一种三维技术，可以测量脊柱、股骨、前臂和胫骨的骨密度，通过骨小梁的分化可以消除退行性病变引起的骨密度差异，因此有助于老年骨折患者骨质疏松症的诊断，但其辐射量和成本也大于DXA[9]。EKIN等[9]利用CT图像测量骨密度法预测患骨质疏松性骨折的风险得出结论：如果下胸椎CT图像值低于100 Hu，腰椎CT图像值低于90 Hu，患骨质疏松性骨折的风险将会增加，这种预测方法不受椎体退行性病变的影响，同时也不会给患者带来额外的经济压力。对于疑似骨质疏松症患者，可行超声检查进行筛查[1]。

1.4 化学位移成像等技术在精准诊断良、恶性椎体骨折中的作用良、恶性VCF的鉴别是临床上常见问题，如果不能在术前进行明确诊断，则会延误疾病的最佳治疗时机，甚至因误诊导致严重的并发症。当潜在病因如代谢性疾病或恶性肿瘤造成椎体病理性塌陷时，容易导致治疗策略和预后偏离正确方向[10]，因此良、恶性骨折的鉴别非常重要。由于肿瘤和结核等具有浸润和破坏皮质的作用，当MRI图像上出现椎弓根或椎体后部增厚、硬膜外或椎旁软组织异常信号或信号增强、椎体后凸边界形成时，往往提示病理性VCF[11]。当OVCF并发生物力学应力和(或)直接损伤相关的炎症时，椎体后部附件也会表现出异常信号[8]，这种信号具有相似性，仅依据MRI检查很难进行准确地区分。有明确外伤史的骨折，椎体一般均会呈现压缩变扁或楔形变等形态改变，而隐匿性骨折在椎体形态上无明显改变，就椎体形态而言会增加与转移瘤在影像学上的鉴别难度[12]。

同相和反相化学位移成像是一种新的脂肪抑制技术，对脂肪信号有异常的敏感性，最开始用于肝肾异常检查。正常骨髓由脂肪和水组成，而恶性病变脂肪被肿瘤组织替代或浸润[11]，近年来，这种技术在肌肉骨骼成像领域引起了人们的关注，因此有研究者采用同相和反相化学位移成像的检查方法鉴别良、恶性骨折。正常骨髓脂肪抑制了MRI序列中的信号，然而，在恶性压缩性骨折中，当正常骨髓脂肪被肿瘤取代时，信号不会被抑制[11]，因此正常反相图像的信号强度比同相图像的信号强度低。相反，恶性VCF脂肪组织被肿瘤替代，反相图像中的信号强度高于同相图像信号强度，同时恶性程度可通过反相与同相信号强度比来定量评估[13]。然而，化学位移成像的特异度和灵敏度比较低，SUH等[13]发现：采用短重复时间(time of repetition,TR)(<100 ms)、小翻转角(<50°)和薄层厚度(<5 mm)的方法能够提高鉴别准确性。

采用2点Dixon技术的双回波同相和反相化学位移成像区分良、恶性骨折时，2点Dixon技术在脂肪定量方面受到限制，只能够计算0%～50%脂肪组分。在临床上对双回波成像过程中信号强度降低的计算既耗时又不方便[11]。KIM等[11]对双回波Dixon进行改良，采用六回波Dixon MRI序列量化脂肪分数的方法来区分良、恶性VCF，这种方法校正了骨小梁的T2*缩短效应，能更好地分离脂肪和水信号，从而获得更为精确的脂肪测量数据，采用turbo自旋回波T1加权成像和6个Dixon回波序列对44例VCF进行三维MRI定量分析发现：恶性VCF脂肪分数和脂肪分数比值明显低于良性VCF。在该研究中，所有良性VCF患者的脂肪分数均大于2.71%，所有恶性VCF患者的脂肪分数均低于6.18%，由此认为由六回波Dixon序列获得的脂肪分数和脂肪分数比值有助于良性VCF和恶性VCF鉴别。根据六回波Dixon衍生出质子密度脂肪分数MRI也可用于鉴别骨折的良、恶性。SCHMEE等[14]发现：恶性VCF患者的质子密度脂肪分数和质子密度脂肪分数比值明显低于良性VCF患者，从而可以对良、恶性VCF进行鉴别。

体素内不相干运动成像(incoherent motion imaging in voxel，IVIM)可以通过提取分子扩散系数、灌注相关扩散和灌注分数来监测水分子扩散和灌注相关扩散，被认为是评估组织水扩散率和微毛细血管灌注的一种有效方法。IVIM衍生的定量参数已广泛应用于中枢神经系统和腹部的研究，能更精确地进行疾病的早期诊断和鉴别诊断以及后续研究。然而，这些参数很少用于评估肌肉骨骼疾病。CHEN等[15]在探讨IVIM鉴别恶性VCF和良性VCF的可行性研究中发现：恶性VCF的分子扩散系数、灌注相关扩散、灌注分数与良性VCF有显著性差异，恶性VCF的分子扩散系数明显低于良性VCF，但灌注相关扩散明显升高，表明恶性VCF的真正扩散受到限制，灌注量增加。当分子扩散系数和灌注分数联合使用时，其受试者工作特征曲线(ROC曲线)下面积(AUC)提高到0.980，最高灵敏度为90.9%，特异度为94.4%。

2 OVCF的微创介入技术

2.1 经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)和球囊后凸成形术(percutanouskyphoplasty,PKP)PVP是经皮经椎弓根途径向椎体内注入聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA), 从而缓解VCF引起的疼痛，恢复椎体高度，增加椎体强度的微创手术[16]。 PVP最开始用于治疗侵袭性椎体血管瘤[17]。由于PVP在减轻疼痛和恢复椎体高度方面效果良好，因而被广泛用于治疗VCF。XIE等[18]进行Meta分析表明：PVP较保守治疗具有更好、更迅速的止痛效果，是一种安全有效的微创介入技术。当患者存在退行性病变，严重凝血障碍、心肺疾病、感染或对骨水泥过敏时，应该考虑停止手术[19]。尽管目前PVP已经被广泛应用，但还是存在诸多并发症，如骨水泥进入椎管导致神经根压迫、骨水泥进入肺和静脉导致栓塞等[20]。PVP被应用于临床后，有研究者[21]认为：PVP会增加新发椎体骨折的风险且术后随访发现部分患者出现新的椎体骨折。ZHANG等[21]进行Meta分析结果显示：与非手术治疗比较，PVP和PKP患者术后再骨折发生率差异无统计学意义，即手术并不会增加术后再次骨折的风险，自身骨疾病可能是术后骨折的潜在风险因素。有研究[17，22]显示：骨折再发生的重要危险因素是骨质疏松的程度和初始骨折的数量。骨内裂隙、骨水泥体积大、骨水泥渗漏和过度角度矫正是PVP术后相邻椎体骨折的危险因素[23]。对于那些发展为塌陷的OVCF患者，短节段PVP联合后路脊柱融合术可以增加椎体塌陷的愈合率，并可缓解背痛和改善生活质量，这种方法尤其适合老年人[24]。CHENG等[25]为了减少经皮穿刺的不良事件，改用经皮弯角椎体成形术(percutaneous curved vertebroplasty,PCVP)发现：与PVP比较，PCVP缩短了术中时间、加快了术后康复速度和降低了并发症的发生率。

PKP是以PVP为基础而开创的一项微创介入技术，与PVP不同的是，PKP在骨水泥注射之前，先在骨折椎体中插入充气球囊，膨胀的球囊形成1个可以用来填充骨水泥的空腔，相对降低了骨水泥注射的压力，从而减轻术中损伤[26-28]。PKP分为单侧与双侧入路，传统双侧入路安全有效，但是双侧需要重复进行2次手术，手术时间和照射时间较长且增加了患者的经济负担，单侧PKP入路因手术时间短、费用低逐渐被接受[29]。单侧PKP入路适合严重骨质疏松伴中度VCF的老年患者，双侧PKP入路适合骨密度相对正常、急性疼痛且椎体高度严重丢失的患者[27]。CHENG等[29]进行Meta分析结果显示：无论是单侧还是双侧PKP，均可缓解疼痛，具有同样的效果，但双侧PKP入路恢复率更高。尽管PKP优点很多，但是球囊取出后会导致恢复的椎体高度部分丢失，部分研究者采用椎弓根钉牵引后固定，并结合骨水泥灌注的方法治疗OVCF，该方法虽然可以减少椎体高度丢失，但会造成手术创伤。QI等[28]对PKP技术进行了改良，即在椎体一侧注射骨水泥，而另一侧保持球囊膨胀，这样的改良在椎体高度恢复、Cobb角改善以及患者术后生活质量提高等方面明显优于PKP。研究[30]显示：PKP治疗原发性OVCF安全有效，但术后出现继发性VCF。DEIPERT等[31]纳入726例患者的纵向队列研究结果表明：PKP术后再骨折，有一半发生在初次治疗水平附近，其余再骨折发生在远端，但术后症状性VCF较少见。PKP术后发生相邻VCF的风险因素和术后并发症与PVP相似。

与PVP比较，PKP的优势在于骨水泥渗漏的风险较低、短期内后凸矫正率和椎体高度恢复率较高，但PKP的手术时间更长，材料成本也更高[32]。PVP在预防过度角度矫正方面优于PKP[33]，PKP比 PVP能更快地缓解疼痛，因此，对于OVCF所致急性疼痛和致残，ZHANG等[26]认为可首选PKP进行治疗。CHEN等[34]进行Meta分析结果显示：PKP较PVP能更好地降低全因停药风险和新发骨折发生率，但在降低视觉模拟量表(VAS)方面不如PVP。PVP和PKP治疗OVCF同样安全有效，考虑到PVP成本低于PKP，有研究者[33]建议优先选择PVP法治疗OVCF。

2.2 其他椎体强化技术与PKP比较，椎体支架植入技术(vertebral body stenting, VBS)增加了1个支架插入和扩张步骤，与PKP不同之处是球囊放气后支架仍能保持膨胀，从而维持椎体高度。SCHWARZ等[35]将49例无神经症状单节段的胸腰椎骨折患者分为VBS组和PKP组，长期随访发现：采用椎体支架能明显降低球囊取出后的高度丢失，VBS较PKP能更好地矫正Cobb角，但VBS和PKP在矫正后凸畸形、辐射暴露时间和骨水泥渗漏方面比较差异无统计学意义。有研究[35]显示：如果利用磷酸钙替换PMMA会增加支架在椎体内的稳定性。

SpineJack系统是一种追求椎板解剖复位的增强系统[2]，SpineJack系统的使用步骤：首先将植入物放置在椎体内骨折发生处，然后植入物在特殊设备的纵向压缩下可上下扩张，随后在低压下向植入物内或周围注射PMMA骨水泥，从而机械地恢复椎体高度，SpineJack系统在椎体高度恢复和高度保持方面优于PKP。NORIEGA等[36]对30例疼痛性OVCF患者平均分为SpineJack系统组和PKP组，术后随访36个月发现：SpineJack系统组患者生活质量、椎体后凸矫正和椎体高度恢复方面效果更好。在整个研究期间，SpineJack系统组患者后凸角度平均矫正约5°，而PKP组患者后凸角度矫正均未超过1°。研究[36]显示：患者术后生活质量的改善与后凸角度矫正呈正相关关系。

KIVA系统是一种新型的椎体强化技术，是先在椎体内插入螺旋形的镍钛合金线圈，然后通过这种可移动导丝线圈将植入物传递到椎体内，进而通过植入物的内腔进行骨水泥注射，从而达到强化的效果。该技术不仅为椎体提供结构支撑，而且可以很好地保留松质骨结构[37]。TUTTON等[38]研究显示：KIVA系统治疗OVCF时，在缓解疼痛和改善功能方面的效果与PKP相近，KIVA系统不仅骨水泥的注射量少，而且植入物和骨水泥为骨折的椎体提供了均匀支持。

Osseofix系统是在椎体内植入1个可以扩张的钛网从而进行椎体强化的微创技术，适合稳定的OVCF和恶性VCF。ENDER等[39]研究显示：采用Osseofix系统所需骨水泥较少且并发症发生率低，虽然在维持复位方面不如传统的椎体强化技术，但并不影响临床效果。

钛植入椎体增强装置(totanium implantable venous access devices,TIVAD)于2012年在欧洲开展，在2018年9月获得美国食品药品监督管理局(FDA)的许可，生物力学研究[40]表明：TIVAD在矢状位的高度恢复和保持方面优于PKP。NORIEGA等[40]研究也表明：TIVAD在改善患者椎体功能和生活质量方面与PKP相近，TIVAD手术后邻近骨骨折的发生率明显低于PKP手术(12.9%vs27.3%)，在术后1个月和6个月，采用TIVAD治疗的患者疼痛缓解率明显高于PKP；术后6个月和12个月，TIVAD组患者中线椎体高度恢复明显优于PKP，在12个月的随访中效果满意。

射频后凸成形术(radiofrequency kyphoplasty，RFK)是利用一种独特的液压输送系统向骨折椎体内注射超高黏度骨水泥从而进行椎体增强的微创介入技术。该微创介入技术能缩短手术时间，提高手术安全性，较PKP能更快地缓解症状[41]。ACHATZ等[42]的体外生物力学研究表明：与PKP比较，RFK缩短了骨水泥强化时间，同时减少了骨小梁损伤，但还需要更多的临床研究去证实其优势。

2.3 辅助经皮椎弓根螺钉的微创介入技术在外固定的基础上，FOLY等[43]首次提出了经皮穿刺椎弓根螺钉内固定术。椎弓根螺钉内固定广泛应用于脊柱退行性疾病并发骨质疏松症的治疗，然而，骨质疏松症患者的骨密度较低，导致椎弓根钉在椎体内的稳定性较差[44]，有研究[45]显示：PMMA能增强椎弓根钉的稳定性，理论上PMMA量越大螺钉稳定性越好。LIU等[45]对尸体标本研究显示：在注射1.5和3.0 mL PMMA时，优化椎弓根钉的稳定性最好。为了防止骨水泥渗漏和椎弓根钉不稳，近年来出现了一种新型椎弓根螺钉，称为骨水泥螺钉。骨水泥螺钉是一种空心螺钉，螺钉内部可注射骨水泥,该螺钉可使PMMA在松质骨内更广泛地分布，同时该螺钉仅需少量骨水泥，骨水泥注射器与螺钉靠螺纹紧密连接，减少了骨水泥的渗漏。LIU等[44]的体外力学研究结果表明：骨水泥螺钉可提高内固定的稳定性，降低螺钉松动和拔出的风险，可能是治疗严重OVCF的一种潜在有用的工具。

支架螺钉辅助内固定(stent-screw assisted internal fixation,SAIF)技术是将椎体支架与经皮经椎弓根空心螺钉结合，然后通过螺钉进行骨水泥注射，进而强化椎体的新技术。骨水泥注入后，注入套管缩回，螺钉留在原位。当骨水泥硬化时，将螺钉固定在椎体支架和(或)骨水泥复合体中，并将其固定到椎弓根和后皮质，该方法有可能桥接和稳定中柱及椎弓根骨折。与传统微创技术比较，SAIF手术时间和材料成本可以接受。SAIF技术可帮助OVCF患者重建椎体和恢复轴向负荷能力，因此CIANFONI等[46]认为：该新技术可用于严重OVCF、晚期塌陷(三级)、中柱和椎弓根骨折的椎体强化。BARBERA等[47]研究表明：SAIF技术在生物力学上较传统的椎体强化技术有优势，能明显降低上终板和皮质壁上的应变分布，也可能会降低在治疗水平上中柱再骨折的风险。

随着人口老龄化加剧，OVCF带给老年人的健康问题日益严峻，严重损害老年人的身心健康。在临床上，医生需对OVCF进行精准诊断，从而为老年人提供最合理的治疗方案。医生应认真进行体格检查、详细询问病史、仔细寻找病因，对疑似恶性骨折者进行充分鉴别，同时提高对隐匿性骨折的检出率，以防漏诊和误诊。目前VCF等微创介入技术在临床上得到广泛的应用，各种椎体强化技术也在不断的研发与应用之中，辅助经皮椎弓根螺钉技术可以增加固定的稳定性，也是对微创介入技术的有益补充。研发快速、精准和费用低的精准检测技术及更加微创、有效的微创介入技术将是未来的发展方向。此外，在保证手术安全有效的前提下，应更加优化手术路径，减少术中照射时间，降低患者的受辐射剂量。