椎体成形术及椎体后凸成形术治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折研究进展

杜闫圻，毕郑刚

作者单位：哈尔滨医科大学附属第一医院骨外科，黑龙江 哈尔滨 150000

目前世界人口老龄化问题逐渐加剧，骨质疏松症近几十年的发病率持续增加，随之而来的老年人骨折风险显著增长［1］。2018年10月19日，国家卫生健康委员会公开发布了首个中国骨质疏松症流行病学调查结果。结果显示：骨质疏松症已成为我国中老年人群的重要健康问题，50 岁以上人群骨质疏松症患病率为19.2%，中老年女性骨质疏松问题尤甚，50岁以上女性患病率达32.1%，远高于同龄男性的6%，而65 岁以上女性骨质疏松症患病率更是达到了51.6%。椎体压缩性骨折则是骨质疏松症最常见的并发症，而且更容易发生在老年人群中［2］。骨质疏松性椎体压缩性骨折（OVCF）常常带来许多伴随症状和并发症，包括脊柱滑脱，以及脊柱后凸畸形和难治性疼痛，这已被广泛认为是OVCF 病人影响生活质量的因素［3］。

现如今，OVCF 病人主要的治疗方式分为保守治疗以及手术治疗。其中手术治疗在临床上最常见的还是椎体成形术（PVP）以及椎体后凸成形术（PKP）。在临床上应用微创手术治疗之前，病人还是以使用非甾体抗炎药、卧床休息和对症支持治疗为主，其中64%的OVCF病人症状逐渐好转，但并发症大多已经出现［4-6］。目前的结果表明，微创手术（PVP/PKP）在缓解急性、亚急性和慢性OVCF 病人疼痛的短期（＜4 周）和长期（6～12 个月）方面具有比保守治疗更好的临床随访结果，而进行各种保守治疗，手术治疗，包括使用各种药物配合治疗，目的就是减轻疼痛，稳定椎体和恢复活动性［7］。Galibert等［8］于1987年最早研究报道了血管瘤病人使用PVP作为一种微创手术方法。从那时起，该技术便被用于治疗OVCF 中，并被认为是治疗OVCF 的最佳方法，但它无法恢复椎体下降的高度［9］。因此，为了减轻疼痛，改善椎体丢失的高度，由PVP 改进的一种新的微创技术PKP，其通过经椎弓根入路将气囊置入破坏的椎体并加压以改善椎体高度，并使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥支撑椎体骨折的高度［10-12］。本文经过对大量文献总结分析，从椎体成形术和椎体后凸成形术相关技术现状、骨水泥的现状和手术治疗研究进展及临床效果等进行综述。

1 手术的相关技术研究现状

影像技术和麻醉技术在诊断及治疗过程中发挥着很重要的作用，而科技与现代医学发展相结合则衍生出大量可投入临床使用的技术。

1.1 影像技术在术前诊断中应用进展 X 线片通常是用于研究怀疑患有椎体压缩骨折病人的首选技术。放射学评估应包括脊柱排列，旋转或平移的存在，脊柱后凸的评估和椎体高度的损失［13-15］。CT扫描提供了关于骨损伤程度的进一步信息，MRI 扫描显示椎体内的水肿以及椎管内占位的情况［16］。He等［17］通过回顾性分析研究得出DynaCT 可用于指导PKP 前椎体穿刺程序的发展，包括对病椎的精准穿刺，准确了解并解决骨水泥渗漏问题。术前磁共振成像与脂肪抑制（FS-MRI）可用于检测OVCF中的骨髓水肿，从而提高诊断准确性并影响手术策略。但根据Moser 等［18］回顾性研究术前FS-MRI 进行的手术治疗没有减少后续椎体相邻椎体骨折的发生，包括术后12 个月骨折发生率［19］。在骨折的不同阶段，特别是急性期，SPECT-CT（单光子发射计算机断层扫描-计算机断层扫描）和MRI 在新鲜OVCF 确诊中的一致性很高。当疑似OVCF 病人有MRI禁忌证时，SPECT-CT是影像诊断骨新鲜骨折的首选方法。

1.2 影像技术在手术中应用进展 在手术中，成功穿刺无疑是手术成功的最重要一步，并且现代科技随着医学与工科相结合，许多设备都在大家的研究中华丽登场。光学透视头戴式显示器（OST-HMD）可以提供混合现实（MixR）体验，即使用Microsoft HoloLens 系统实现MixR 可视化。Deib 等［20］提供了使用OST-HMD 作为传统血管造影套件监护仪的替代方案的经皮脊柱手术的初步经验，并证明了在介入性脊柱手术中利OST-HMD 进行图像引导的可行性。这种新颖的可视化方法可以在微创经皮脊柱治疗期间用作有价值的辅助工具。众所周知，目前好多学者都支持单侧穿刺PKP，但单侧穿刺势必会适度增加椎弓根壁破裂的结果。王翔宇等［21］通过术中光电导航单侧穿刺与C臂透视单侧穿刺PKP进行随机临床对照研究，证明了光电导管单侧穿刺可以有效降低椎弓根壁破裂的发生率，实现更好的骨水泥分布，也具有更好的安全性。刘意强等［22］，Zhao等［23］均通过临床对照研究证明了应用远程控制注射机械手系统（RCIM）和超声体积导航（UVN）辅助PKP 可以缩短骨水泥灌注时间，降低术者辐射暴露剂量，尽量避免骨水泥渗漏的发生。Brelie 等［24］也通过一名术后出现多层蛛网膜下腔出血导致严重神经功能下降病人证明了机器人辅助或导航辅助椎弓根穿孔的重要性，可以显著减少术后并发症。中外专家通过临床对照研究不断对精进手术效果而努力。

1.3 麻醉技术在手术中应用进展 在PKP 中，因为球囊在椎体中膨胀及工作通道建立穿过皮质的过程中会使病人感到疼痛，所以传统会给予皮肤及骨膜注入局麻药物行局部麻醉予以镇痛。但在最新的相关研究中，关于麻醉相关问题也出现了新的进展。Mao等［25］认为传统局部麻醉联合椎体麻醉可有效缓解PKP 围手术期疼痛，并且手术期间未发现严重并发症。Alfahel 等［26］则是觉得单纯进行硬膜外麻醉可以成功提供足够的镇痛效果以及最佳的手术条件。

在科技发展日新月异的今天，手术相关的其他技术的发展极大程度地辅助了术者，造福了病人，进而推动了医学的发展。

2 骨水泥研究现状

目前椎体成形术的填充材料主要还是以丙烯酸酯为主要成分骨水泥，其中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）最为常用。作为一种植入性材料首先应具备生物相容性，其主要作用是实现应力在植入物与骨质间的传导。PMMA材料最突出的优点就是强度高，但其无法促进骨再生以及无法自身生物降解，包括术中存在剧烈放热过程及出现肺栓塞风险，故具有一定的局限性。随之，有很多新型材料也就应运而生。

在骨水泥大量文献中以硅酸钙与磷酸钙材料研究较多，研究结果也得到了诸多学者的认可。之前也曾提到，纯PMMA 骨水泥无法促进骨再生，Sun等［27］通过在PMMA 中添加生物活性硅酸钙（CS）颗粒来制造新型PMMA/硅酸盐生物陶瓷混合水泥，以赋予PMMA/CS混合水泥生物活性和生物降解性，同时不会丧失其优越的机械强度和注射性。在对物理化学性质和体外生物活性研究后，研究结果显示，与PMMA 水泥相比，构建的PMMA/CS 混合水泥具有显著更低的固化温度并同时保持可接受的机械强度和可注射性。此外，在PMMA/CS混合水泥浸泡在模拟体液中后，可以检测到并观察到明显的生物活性离子释放和羟基磷灰石形成，表明它们具有明显的生物活性。PMMA/CS 杂交水泥对山羊椎体缺陷模型的进一步体内研究表明，PMMA/CS 混合水泥可以很好地生物降解，并且可以在注射后6 个月显著促进缺陷中的新骨形成。综上表明，PMMA/CS杂化水泥可能是临床上PVP 和PKP 的有希望的候选者。Lin 等［28］通过实验也证明，在硅酸钙骨水泥中添加硅酸钙颗粒增加其降解时间，通过动物实验也可以确定其有利于骨再生。

磷酸钙骨水泥的生物相容性是具有明显优势的，在生物强度和术中放热反应与PMMA 大致相同，但当它在模拟体液环境中时其生物相容性会逐渐降低［29］。而且进一步研究，与PMMA 相比，磷酸钙骨水泥破坏或降解后会产生对心血管疾病恶化的小栓子［30］。所以有学者就通过把磷酸钙骨水泥与其他物质融合使其优点得以保留且寄希望去除其他缺点，例如马新喆等［31］将依诺肝素钠至于骨水泥中制备出新型依诺肝素钠骨水泥，其通过依诺肝素钠的缓释达到抗凝作用。Lu 等［32］发现了CPN（磷酸钙基纳米复合材料）具有抗泄漏性能，这可能与其高黏度和黏塑性有关。当用于尸体椎骨，脱钙绵羊椎骨和标准硬泡沫模型时，CPN 的增强力略低于PMMA。然而，在分散过程中，CPN 比PMMA 更容易扩散到松质骨中。CPN 的优异分散产生了更好地与松质骨的相互交叉。由此认为CPN 是PKP 手术中PMMA 骨水泥的潜在替代品，其中CPN 可能减少手术期间的骨水泥渗漏，并避免由PMMA 水泥的过度强度和不可降解性引起的术后并发症。关于促进骨长入方面高山等［33］通过反复试验配比，发现PMMA 固相中添加50%磷酸三钙、液相中添加10%甲基丙烯酸羟乙酯得到了新型多孔聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，其拥有复合骨水泥优异的力学强度及可控的凝固性，并且能形成一种多孔结果用于满足骨长入，并且通过生物试验验证了其拥有可靠的生物相容性。之前一些学者也曾研究出了一种新型骨水泥磷酸镁类材料（magnesium phosphate cement，MPC），其作用也是促进骨再生［34］，但因其中含有大量的NH4 基团而生物相容性存在质疑，后续张芝祥、杨在君［35］通过使用钾元素替代NH4 基团得到了钾盐型磷酸镁骨水泥（magnesium potassium phosphate cement，MKPC），这种材料保持了磷酸镁类骨水泥的骨诱导、可降解性能的同时增强生物相容性。Radha 等［36］发现，与其他研究配方相比，在PMMA水泥中加入2.5%羟基磷灰石纳米粒子会增加其机械强度、弹性模量，而且会降低骨水泥磨损消耗。Korovessis 等［37］则是大胆建议在创伤性脊柱骨折中使用锶羟基磷灰石（Sr-HA）代替PMMA 骨水泥以改善其缺点，当然这项结论仍需要更多的病人和更长的随访来加强。

其他最新关于骨水泥的研究比如Telera 等［38］则寻找了一种新材料解决传统骨水泥放热反应以及工作时间短的问题。即VK100，VK100 作为二甲基甲基乙烯基硅氧烷和硫酸钡的混合物，它具有弹性，对骨骼有黏性，在凝固前30 min 没有放热反应，并且显示出接近完整椎骨的刚度。VK100 的有用特性是没有放热反应和更宽的工作窗口。Zhu 等［39］研究比较了聚丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥与无矿化胶原（MC）在经皮椎体后凸成形术（PKP）治疗骨质疏松性椎体压缩骨折（OVCF）的临床效果和影像学特征。认为MC 改性的PMMA 没有改变PMMA 的有益性质，这种新型骨水泥具有更好的生物相容性，可在椎体内形成稳定的结构。

PMMA 骨水泥作为传统的椎体修复材料，其为临床医学上做出的贡献无疑是巨大的，但是随着科技的发展，技术的提高，以传统PMMA 骨水泥为基础，通过混合某些离子及物质而改变其理化性质从而产生的新型材料，得到了许多令诸多学者认可的优点。但新型材料有待长期的观察，需要可靠的动物实验来验证其安全性。

3 手术治疗的操作相关问题及临床效果

目前OVCF 存在保守治疗和手术治疗两种方案。手术治疗也有关于手术时机、术式选择、入路选择等相关争议。Francaviglia 等［40］回顾性分析临床病例表明了椎体后凸成形术和骨水泥强化治疗是A型骨折的有效方法。

3.1 手术时机 Zhou 等［41］把病人分为4 周内手术（A 组）和4周后手术（B组），术前和整个随访过程中评估VAS、ODI、骨折椎体高度、恢复高度、局部脊柱后凸角度和并发症。证明了PKP 的两种手术时间在VAS 和ODI 方面表现出相似的结果，但是与晚期PKP 相比，早期PKP 可以得到更好的椎体高度恢复以及随后的骨折率降低，Minamide 等［42］也曾通过研究佐证过早期PKP有诸多优点。

3.2 术式选择 PKP 和PVP 是最常用于治疗骨质疏松性骨折的微创性手术，对于评估PKP 和PVP 的疗效和安全性，它们之间的优越性仍然是争议的焦点。Liu等［43］认为与PVP相比，PKP更有效地治疗老年OVCF 病人，它可以有效地优化骨代谢，促进骨折愈合，减少病人术后不良反应，具有较大的应用价值。Cheng［44］等和Wang 等［45］则认为PVP 和PKP 均可显著减轻OVCF 病人的疼痛，但在恢复椎体高度和局部后凸矫正角度PKP 比PVP 更好。 然而，与PVP 相比，PKP 的手术时间和手术费用明显多于PVP，并且与PVP 相比，PKP 在骨水泥的渗漏率和邻近椎骨骨折的发生率方面并不优越。在治疗新发病的OVCF 病人还是倾向于PVP。而Zhu 等［46］则是通过MATE分析对大量研究数据对比得到一个笔者也非常认可的结果，即PVP 是改善疼痛，功能状态和生活质量的最有效方法，PKP 是降低后续椎体骨折风险和治疗水平再次骨折的最佳干预措施。保守治疗可能在减少相邻椎骨骨折方面是最优秀的。有学者认为经皮椎弓根内固定术与PKP 联合操作能发挥更好的效果［47］，李会东等［48］通过临床试验得出了单侧PVP 与经皮椎弓根内固定术结合能得到优异的临床效果。关于PKP 行单双侧穿刺的问题，中外学者也是反复争论。

3.3 入路选择 近几年大部分学者觉得OVCF 病人通过单侧和双侧PKP 方法均可以获得令人满意的临床结果，但考虑到手术时间更短，骨水泥体积更小，病人及术者平均辐射剂量更低，水泥渗漏率更低以及手术相关成本更低，故认为单侧PKP 方法是有利的［49-53］。但是因椎体阶段的差异，椎弓根解剖学也存在差异，所以笔者认为关于单双侧PKP 问题不能一概而论，Wang 等［54］于2014 年通过对30 例病人共150 例腰椎椎体进行解剖学测量及模拟穿刺，发现如果外移穿刺点即通过单侧横突-椎弓根入路则更容易完成单侧PKP，单侧横突-椎弓根入路方法中穿刺倾角更大，安全穿刺范围更宽。 Wang等［55-56］也于2018年及2019年分别选取200例病人的腰椎在3D-CT下模拟单侧常规经椎弓根入路和单侧横突-椎弓根入路的参数模拟，得出的结果也并非所有椎体都适合单侧PKP 治疗，和病人的年龄，椎体节段，椎弓根左右侧均有部分关系。到了胸椎层面单侧穿刺难度逐渐增加，Liu 等［57］通过回顾性分析2015 年1 月至2018 年1 月就诊的病人并进行2～36个月的术后随访，认为在胸椎骨质疏松性压缩骨折中PKP 和双侧入路可以帮助改善骨水泥分布并降低硬膜外水泥渗漏率，因此应优于PVP 和单侧入路。结合我院病人手术情况及随访，笔者认为对病椎术前3D-CT 的解剖学分析有助于手术的顺利进行，且根据病人实际情况选择术式及穿刺方式对病人预后存在很大的积极意义。

3.4 手术操作 关于微创手术治疗OVCF 手术操作大的框架已基本形成，大量的病例下仍有些并发症或者操作上的不便。在使用PKP 技术时，会存在球囊破裂、骨水泥渗漏、术后周围椎体骨折等情况，而罗文东等［58］通过对部分病例使用低压力单球囊技术，通过把球囊压力控制在120～220 Psi 似乎避免了以上情况的发生。当PKP 中球囊撑开复位过程中会出现向阻力小方向撑开明显，但阻力小方向不一定都是塌陷方向，所以王成等［59］通过研究一种定向球囊技术改进这类缺陷，常国祥等［60］也通过部分病例的临床实践验证了这种定向球囊的可行性。骨水泥的注入作为手术中最重要的操作之一也被中外学者竞相研究。He 等［61］通过对201 例病人临床研究，分为骨水泥H形组和骨水泥O形组，两组临床效果均得到满意，而骨水泥H 形分布组病人在短期随访中有更好的临床效果。Cao 等［62］通过改变PVP 骨水泥注射手段得到双注射PVP（PVPDI）方法，即将低黏度聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥注入骨折椎体并分散。然后将穿刺针缩回一小段距离，进一步使PMMA 骨水泥注入并分散到骨折椎体中。这种方法拥有和PKP、PVP 相仿的临床疗效并且手术后微骨折发生率较低。网袋加压椎体成形术作为在PKP 基础上发展而来的技术，国内外众多学者也通过临床实验验证了其优秀的临床效果及有效防止骨水泥泄露的特性［63-65］。

4 小结与展望

椎体成形术和椎体后凸成形术对于OVCF 病人疗效显著，能够有效缓解病人疼痛。大量中外学者已经证明这两种技术优越于单纯使用药物治疗。根据历年文献报道，通过间接对比发现这两种技术的临床结果几乎相同。它们都能迅速缓解疼痛并且提高病人的身体状况，但对于术中及预后指标观察又各有优缺点。在这两种技术对比研究中，总体上并发症发生率很低，椎体成形术的骨水泥外漏比率相对较高。对于椎体后凸成形术中椎体高度的纠正也是存在争议，主要是由于最初椎体高度的改善比较明显，但这种效果在撤出球囊时就会出现改变。当然作为经皮微创手术术后常见并发症的术后相邻水平椎体继发骨折也是另一个争议的焦点。对于选择单双侧穿刺问题上，还是重视术前进行详细的测量及规划，这样可以为病人选择合适的穿刺方法及增加手术的安全性。这两种技术仍需要大量的随机临床实验以确立两种技术的相对优势和劣势。未来的研究前景应该着眼于结合现代相关科技的研发对疾病诊断治疗的结合、有着长久疗效和安全性的新水泥材料的研发、手术相关操作的改进以充分提高病人就医体验、诊疗效率和预后效果。