骨水泥灌注时机和灌注量对囊袋成形术效果的影响

姜东杰，陆顺一，肖 剑，李 娟，费琴明

复旦大学附属中山医院骨科，上海 200032

随着社会人口老龄化形势的加剧，骨质疏松及继发骨折发生率日益升高。在欧洲50 岁以上人群中，50%的女性和20%的男性可能经历骨质疏松相关性骨折［1］。其中，以骨质疏松性椎体压缩骨 折（osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）最常见。OVCF 的传统治疗方法包括保守治疗及外科内固定手术等，存在治疗周期较长、并发症较多等问题。

自1987年以来，经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty, PVP）和经皮椎体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty, PKP）等微创方式已逐渐成为OVCF 的主要治疗手段，但术后易发生骨水泥渗漏［2］。学者们为减少骨水泥渗漏进行了诸多努力，如改进骨水泥材料、利用支架或囊袋包裹骨水泥等。其中，囊袋成形术主要通过骨填充囊袋的包裹作用来改善骨水泥在椎体内的不均匀弥散分布，而其抬升伤椎高度的效果不受影响，且骨水泥可透过囊袋的网孔向外渗出形成突起，并进一步与周围松质骨之间形成锚定铰锁，保证骨折椎体的强度和刚度，增强脊柱的稳定性，具有较好的临床效果［3］。

目前，关于囊袋成形术的研究多集中于其能否改善 PVP 或 PKP 等微创手段的效果［4-6］，而有关骨水泥灌注参数（如灌注时机和灌注量）的研究较少。对于同一骨折椎体及囊袋，灌注骨水泥的时机和量不同，囊袋的填充及骨水泥向囊袋外的渗出效果可能不同［7］。因此，本研究旨在探讨骨水泥灌注时机和灌注量对囊袋成形术效果的影响，从而为临床实际操作提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与器械 从5 具新鲜尸体获取23 个胸、腰椎椎体标本（节段T5～L3；尸体标本取自复旦大学上海医学院解剖教研室，男性3 例、女性2 例，年龄70～80 岁）。其他材料和器械：骨填充囊袋（聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，上海凯利泰医疗科技股份公司生产）采用25 mm 规格囊袋，额定容积2 mL（图1）；穿刺针及骨水泥灌注器械，聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）骨水泥（TECRES）；X 线摄片机，双能X 线骨密度仪，320 排CT 机；－20℃低温冰箱；骨刀和骨锯。

图1 骨填充囊袋实物图

1.2 操作方法 去除椎体表面软组织，随机编号后置入－20℃冰箱中备用。试验前解冻椎体，测量其正侧位X 线片和骨密度。经单侧椎弓根入路穿刺，以进针至椎体前1/3 为宜，而后扩充通道，将骨填充囊袋尽量置于椎体的中央位置，锁定灌注管和穿刺套管。调和骨水泥，分别按骨水泥混合后4 min 灌注 3、4、5、6 mL，骨水泥混合后 4、5、6、8 min 灌注 4 mL 分组，每组 3 个椎体。当达到设定的骨水泥灌注量，出现明显的骨水泥渗漏或椎体破裂，或阻力过大导致无法继续注入骨水泥时，停止灌注。取剩余骨水泥用于评估其在不同时间点的黏度。灌注完成后记录骨水泥的实际灌注量。

1.3 评估方法 灌注完成后再次摄椎体X 线片，并行三维CT 检查，将椎体及骨水泥团块剖开以查看囊袋的填充及骨水泥在囊袋外的渗出情况。观察指标包括骨水泥渗漏情况、骨水泥团块及其突起形成情况、骨水泥团块的调整参数后CT(adjusted CT, a-CT）图像特征、囊袋填充以及囊袋外骨水泥突起与松质骨之间微观铰锁情况。

1.4 a-CT 测量方法 在 CT 图像（WL-500 HU、WW-2 000 HU）上调整窗位（window level，WL）和窗宽（window width，WW），可见囊袋将骨水泥分隔为囊袋包裹和囊袋外渗出两部分。通过调整 WL-500 HU、WW-6 000 HU 获得 a-CT 图像，在矢状面、冠状面和横断面上选取过骨水泥团块中心的3 个层面，然后在每个层面上测量过中心的内径d 和外径D（以类球体估算），分别2 个，计算骨水泥的渗出深度（D1＋D2－d1－d2）/4，取3 个层面平均值（图2）。

图2 囊袋外骨水泥渗出深度测量图

1.5 统计学处理 采用SPSS 23 进行统计分析。计量资料以表示，对连续型变量行Pearson 相关系数分析，对分类变量行Fisher 精确检验，检验水准（α）为0.05。

2 结 果

2.1 椎体骨密度及骨水泥混合后变化 试验前测量椎体骨密度（bone mineral density, BMD），显示椎体均呈骨质疏松状态，BMD 平均为（0.431±0.167）g/cm2，T 值为－5.7±1.4。骨水泥于 21℃室温条件下混合，混合后4、6、8 min 时分别为牙膏早、中、末期，约 10 min 时进入面团期，20 min 时骨水泥凝固变硬，并释放出较多热量。

2.2 不同灌注量对囊袋成形的影响 各灌注量组中，椎体内囊袋填充均较满意，骨水泥外周突起形成良好，与松质骨之间形成较好的微观铰锁；随灌注量增多，骨水泥向囊袋外渗出也增多，骨水泥突起更加明显，同时椎体终板或侧壁受压更明显（图 3）。灌注 3 mL 和 4 mL 时均未发生明显渗漏；灌注5 mL 时，有1 个椎体发生破裂；灌注6 mL 时，有1 个椎体发生骨水泥渗漏。

图3 骨水泥灌注量组囊袋成形情况

灌注 3～5 mL 时，每增加 1 mL，渗出深度增加 11.5%～19.7%； 灌注 5 mL 和 6 mL 时渗出 深度相似，差值约为1%（表1）。骨水泥灌注量与渗出深度之间有较强相关性，Pearson 相关系数为0.840（P＜0.001）。

2.3 不同灌注时机对囊袋成形的影响

2.3.1 囊袋成形效果及渗出深度 各灌注时机组中，椎体内囊袋扩充均较为满意，骨水泥外周突起形成良好，与松质骨之间形成满意的微观铰锁；各组囊袋填充及囊袋外骨水泥渗出差异不明显（图4）。各组均未发现骨水泥渗漏或椎体破裂情况。灌注4 min组的渗出深度稍大（＞8%），灌注5、6、8 min 组渗出深度相似，各组差异无统计学意义（表1）。骨水泥灌注时机与渗出深度之间相关性不强，Pearson 相关系数为－0.429（P＝0.052）。

图4 骨水泥灌注时机组囊袋成形情况

表1 各组囊袋外骨水泥渗出深度

2.3.2 灌注阻力 将所有椎体分为灌注4 min 组（13 个椎体）和大于 4 min 组（10 个椎体），4 min 组中灌注阻力较大的椎体数量为5 个，大于4 min 组（1 个），差异无统计学意义（P＝0.179）。

3 讨 论

既往文献［8］报道，PVP 及 PKP 治疗 OVCF 时最主要的并发症即为骨水泥渗漏。骨水泥渗漏的发生率为19%～57%［9］，而椎体骨皮质破裂、较低的骨水泥黏度、较高的灌注压力和较大的骨水泥体积等均为渗漏的危险因素［8-10］。虽然骨水泥渗漏患者多无明显症状，但临床仍须重视渗漏可能导致的严重后果。

3.1 囊袋系统优势 最早的囊袋系统Vessel-X 于2004 年首先被用于治疗椎体骨折，发现其可显著减少骨水泥渗漏的发生，并且其缓解疼痛、抬升伤椎高度和纠正脊柱后凸畸形的效果与PVP 和PKP相当，能同时起到椎体扩充器和骨水泥容纳器的作用［3,11-12］。随后，该系统被越来越多地应用于脊柱外科微创治疗。囊袋成形术的优势在于其可在减少对周围松质骨破坏的情况下包裹骨水泥，减少其渗漏。将骨水泥注入预先置入椎体的囊袋内，一方面囊袋可包裹住骨水泥，避免其在压力差的作用下在椎体内随意流动及分布，尤其可避免其流向皮质破裂处或静脉孔等压力相对较小、易发生渗漏的位置；另一方面，骨水泥可透过囊袋的网孔向外渗出形成突起，这些突起与周围的松质骨之间形成锚定铰锁，使伤椎保持一定的强度和刚度，提高脊柱稳定性。囊袋的这种既包裹骨水泥又允许其分散渗出的选择性分布作用可减少骨水泥在椎体内的不规律弥散，从而有效抬升伤椎高度并减少骨水泥渗漏。其在治疗Kümmell 病、周壁破损的椎体及脊柱转移瘤等方面有一定优势［5-6,13-14］。

3.2 骨水泥组成及作用 对PVP、PKP 及囊袋成形术而言，骨水泥的黏度和灌注量都是重要的灌注参数。目前临床中最常用的骨水泥是PMMA，其主要由小颗粒的PMMA 预聚物、作为引发剂的过氧化苯甲酰（benzoyl peroxide，BPO）以及钡、锆等显影剂组成的粉剂和MMA 单体组成的液剂混合而成［15］。骨水泥混合后主要可分为混合期、牙膏期、面团期和固化期4 个时期，不同时期骨水泥的黏度和流变参数也不同，主要是MMA 单体在引发剂的作用下不断聚合并逐渐凝固的过程［16］。临床上以PVP 或PKP 治疗椎体骨折时多在骨水泥的牙膏期进行灌注，缘因此时的骨水泥性质较为均衡。随着骨水泥对骨小梁间隙渗透能力的增强，骨骼抗骨折能力也逐渐增强［17］。Krüger 等［7］也认为，椎体强化术疗效以及术后椎体的力学特性与骨水泥和周围骨骼之间形成的微观铰锁有关，当铰锁形成不佳时可能导致骨骼内植入物松动。实施PKP时球囊会对松质骨造成较大的破坏，减少微观铰锁的形成，进而影响其疗效，因此建议临床医生充分注入骨水泥，以形成足够的锚定铰锁。虽然囊袋成形术中骨水泥透过囊袋网孔形成的突起以及其与松质骨之间形成的微观铰锁对骨折椎体的强度、刚度以及对抗剪切的能力有影响，但这种影响在相对较小的外力作用下可能并不明显。刘训伟等［18］的研究也表明，囊袋成形术相较于PVP 或PKP 并不减弱骨折椎体的强度和刚度。

3.3 囊袋成形术影响因素 骨填充囊袋的PET材料具有较好的抗形变性能。注入骨水泥时，囊袋会逐渐扩充并允许少量骨水泥渗出，而在达到囊袋的额定容积后继续灌注则使渗出的骨水泥增多［18］。在椎体内环境中，周围的骨骼会对抗囊袋的扩充效果，故而骨质疏松的程度也是影响骨水泥向囊袋外渗出的因素之一［19］。本研究中椎体的骨密度偏低，但该骨密度为模拟测定，与临床患者有一定差异。此外，有研究［8,20-22］认为，骨水泥体积为渗漏发生的影响因素，建议在经评估能获得临床满意疗效的前提下以小剂量骨水泥灌注。同时，不同个体的椎体大小不同，同一个体的胸、腰椎椎体的大小也有差异，故应根据实际情况选择灌注量。本研究中，随着灌注量增多，骨水泥外周突起更明显，渗出深度更大，但灌注量过多时可能导致骨水泥渗漏甚至椎体破裂，这与椎体和囊袋的相对大小、骨水泥体积以及囊袋位置有关。本研究结果显示，骨水泥的灌注量较囊袋的额定容积增加1～2 mL 时，囊袋填充及骨水泥渗出效果更佳。

本研究中，骨水泥灌注时机与囊袋外渗出深度的相关性不强，在牙膏早、中及后期灌注时骨水泥均可较好地填充囊袋并向囊袋外渗出。在4 min进行灌注时，骨水泥渗出深度较其他时间点稍大，但各时间点间差异不明显，这可能是由于牙膏时期的骨水泥内MMA 单体部分聚合，此期的骨水泥均有较好的流变性能［16］。但骨水泥灌注时机与渗出深度呈中等强度相关（Pearson 相关系数为－0.429），P 值接近0.05，不能排除样本量较少导致假阴性结果的可能。同时，骨水泥混合后4 min时灌注可能导致灌注阻力增大，尽管未得到统计学支持（P＝0.179），但这种可能性不应被忽视。混合早期的骨水泥中尚有较多MMA 单体未发生聚合，在较大的灌注压力及较快的灌注速度作用下可能促使更多的液态单体分离或蒸发逸出，使灌注通道内骨水泥的匀质性被破坏，从而导致灌注阻力的增大［15-16,23］。而囊袋对骨水泥的包裹或滤网作用则可能使这种阻力进一步增大。Yeh 等［24］建议，行囊袋成形术时置入囊袋的动作应轻柔，位置应合适，灌注速度应缓慢。因此，本研究建议行囊袋成形术时在骨水泥混合后5～6 min 灌注，且灌注速度不宜过快。同时，需注意不同条件下骨水泥聚合凝固的时间长短可能有差异，应根据骨水泥的实际性状并结合术中透视结果决定灌注时机。

3.4 本研究不足之处及改进方向 不足之处：（1）样本量相对较少；（2）存在一定的测量误差；（3）未进行骨折椎体造模；（4）未检验灌注后椎体的力学特性。改进及后续研究方向：（1）增加样本量，进行骨折椎体建模，使其更符合临床情况，并对术后椎体行相关力学特性检验；（2）对不同大小的椎体、不同规格的囊袋和不同的骨水泥用量进行对照研究。

综上所述，本研究表明，骨填充囊袋在防止骨水泥渗漏方面有一定优势，囊袋成形术中PMMA骨水泥可充分填充囊袋并向囊袋外渗出，其效果与骨水泥灌注量有较强相关性，而与灌注时机相关性不强。骨水泥混合后5～6 min 时进行灌注，灌注量较囊袋额定容积增加1～2 mL 可能有助于提高手术效果。同时，建议根据椎体情况选择合适大小的囊袋，并将其置于椎体内合适位置，根据骨水泥实际性状选择灌注时机，结合术中的透视结果决定骨水泥灌注量。

利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。