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【摘要】 ［目的］探讨单、双球囊后凸成形术对治疗老年骨质疏松性椎体压缩骨折的差别。［方法］10具老年胸腰段脊柱标本(T12～L2)，骨密度仪测定椎体骨密度，证实为骨质疏松标本。标本随机分配为单球囊组和双球囊组，每组5具。将标本游离成单个椎体，每具标本选择2个椎体共20个椎体，经万能力学试验机轴向加载，制造椎体压缩骨折，压缩程度为25％，随即行单、双球囊后凸成形术，测定椎体在骨折前、后及骨水泥注入后的高度并记录骨水泥注入前、后最大负荷，计算其刚度。［结果］单球囊组原始椎体最大压缩负荷及刚度分别为(1420±80.55)N 和 (1030.27±50.74)N／mm，骨水泥注入后分别为(2937.9±175.15)N和(963±20.66)N／mm,双球囊组原始椎体最大负荷及刚度分别为(1398±85.35)N和(1024.16±57.50)N／mm， 骨水泥注入后分别为(2800.8±157.79)N和(964.52±22.03)N／mm。单球囊组骨水泥注入后椎体高度恢复率为(96.20±0.01)％；双球囊组骨水泥注入后椎体高度恢复率为(95.30±0.02)％。骨水泥注入后椎体最大负荷及对骨折椎体的高度恢复单球囊组与双球囊组间差异无显著性(P<0.01)，椎体刚度差异无统计学意义。两组均未见骨水泥溢出。［结论］单、双球囊椎体后凸成形术生物力学测量结果和椎体高度恢复等实验结果无显著性统计学差异且骨水泥的渗漏率极低。
【关键词】 骨质疏松； 椎体压缩性骨折； 球囊； 椎体后凸成形术
Ex vivo comparative study between single and double balloon bilateral dilatation of kyphoplasty∥HAO Run-song, SUN Gang, YU Zhi-jun, et al. Department of Medical Imaging, PLA Jinan Military General Hospital, Jinan 250031,China
Abstract：［Objective］To compare the difference between single and double balloon kyphoplasty to treat osteoporotic vertebral body.［Method］Twenty osteoporotic vertebral bodies were harvested from 10 embalmed cadavers, alternatingly assigned to either the single and double group. All vertebraes were compressed by 25% of their initial height using materials testing machine to create vertebral compression fractures and determine their augmented strength and stiffness before and after injecting the cement. Precompression,postcompression and posttreatment height of vertebrae were measured.［Result］Both treatments resulted in significantly stronger vertebral bodies relative to their initial state (P<0.01)and restored vertebral body stiffness to their initial values. The strongth and the stiffness of the single balloon group were restored from (1420±80.55)N and (1030.27±50.74)N/mm to (2937.9±175.15)N and (963±20.66) N/mm, and those of the double balloon group were also restored from (1398±85.35)N and (1024.16+57.50)N/mm to (2800.8±157.79)N and (964.52±22.03)N/mm. The elevation ratio of both group were (96.20±0.01) % and (95.30±0.02)% respectively. Both treatment resulted in significant restoration of vertebral body height. No vertebral body of both group was found extravasation of cement.［Conclusion］Both single and double balloon kyphoplasty can increase the strength and restore the stiffness and the height of fractured osteoporotic vertebral bodies. And the signle and double balloon group are found little extravasation of cement.
Key words：osteoporosis; vertebral compressive fracture； balloon; kyphoplasty
骨质疏松性脊柱的压缩性骨折(osteoporosis vertebral compressive fractures，OVCFs)是老年人的一种常见疾病，传统的保守治疗，临床效果不尽人意。近年来，在椎体成形术的基础上发展起来的经皮球囊椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty，PKP)为OVCFs治疗提供了一种较好的方法。但是既往文献报道均为双球囊双侧同时扩张，由于该技术的专用器械价格昂贵，手术费用较高，限制了此技术在发展中国家的广泛开展。笔者尝试采用双侧入路单球囊扩张PKP技术治疗OVCFs，并进行了单球囊及双球囊后凸成形术对照性实验研究。本实验通过椎体生物力学性质的改善、高度的恢复、骨水泥外渗漏等情况，对单球囊与双球囊扩张椎体后凸成形术进行比较性体外实验研究，以期为临床应用提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 标本的选择与分组
取10具老年胸腰段脊柱标本(泰山医学院解剖教研室提供)，摄X线正侧位片，以排除先天性畸形、骨折、肿瘤。用美国NORLAND公司生产的XR～46型双能X线吸收骨密度仪(dual-energy X-ray absorption,DEXA)，测试每具标本T10～L2椎体的骨密度(bone mineral density,BMD,g／cm2)，椎体BMD均<0.72g／cm2，证实为骨质疏松标本。将10具脊柱标本随机分配到单球囊椎体后凸成形术组(单球囊组)和双球囊椎体后凸成形术组(双球囊组)，每组5具。每具标本取T12、L1两个椎体，切除两旁肌肉软组织，游离成单个椎体，制成20个单椎体标本。然后用生理盐水纱布包裹椎体，编号放置于密封塑料袋中待用。
1.2 实验方法
游标卡尺测量各椎体前缘、后缘、左外缘、右外缘高度，得出每一椎体初始高度平均值。用义齿基托树脂(Ⅱ型)包埋椎体上下终板，使其呈平行平面，包埋厚度3～5 mm。将各椎体标本放置在电脑万能试验机测试平台上，测试平台中心与椎体中心轴线相一致。采用位移控制方式轴向加载，先85 N预载2 min，以消除标本松弛、蠕变的影响，再以速度4 mm／min，压缩椎体高度的25％停止，制造椎体压缩骨折［1］，记录最大负荷及位移数据，并根据电脑自动绘制的负荷-位移曲线，参考国外学者以负荷-位移曲线90～112 N间的斜率为压缩刚度［2］，计算刚度值。游标卡尺再次测量各椎体残余高度平均值(方法同前)，作为术前椎体高度。
在美国GE公司的INNOVA 4100数字化血管造影系统的监视下，采用国产椎体后凸成形专用器械［药管械(准)字2004第2150017号］，模拟临床球囊扩张椎体后凸成形术操作，全部椎体采用双侧椎弓根入路穿刺成功后，于椎弓根根部放置工作套管，将球囊由套管置入骨折椎体。理想的位置前后位球囊位于中线，侧位球囊前部到达椎体前3／4处，球囊中心位于上下终板的中心，由后上向前下斜，连接加压注射装置，注入对比剂扩张球囊。单球囊组采用单球囊双侧交替扩张，将1枚球囊先经一侧椎弓根导入椎体，加压扩张完成后，再扩张另一侧；双球囊组采用双球囊双侧同时扩张，将2枚球囊经双侧椎弓根导入椎体，同时加压扩张。两组均在数字化血管造影系统的严格监测下进行。当终板已经复位或球囊壁达椎体四周骨皮质，应停止扩张。另外应密切监视球囊的压力，最大压力为300 psi，以防止球囊的破裂。记录球囊扩张体积，随后抽出对比剂，使球囊回缩为原状时，取出球囊。选用可在X线透视下显影的国产丙烯酸树脂骨水泥Ⅲ［国食药监械(准)字2005第3650267号］按粉(g)／液(m1)比例2∶1，调配骨水泥［3，4］。将调配好的骨水泥在呈“稀粥”状时装入金属活塞式注入器，在呈“牙膏”状时的团状期将骨水泥经工作套管推入椎体内空腔(图1～4)。记录骨水泥注入量，观察骨水泥外渗漏情况。所有椎体标本，注射骨水泥后，用生理盐水纱布包裹，放置于密封塑料袋中，室温下放置24 h，利于骨水泥完全固化。游标卡尺再次测量各椎体，计算骨水泥注入后高度平均值，作为骨水泥注入后椎体高度。并计算各椎体高度恢复率。
椎体高度恢复率=(骨水泥注入后椎体高度的平均值)/(原椎体高度的平均值)×100%。再次进行生物力学性质测试：测试方法同前，记录负荷和位移，根据描绘出负荷-位移曲线，获得骨水泥注入后椎体最大负荷和刚度数据。
1.3 数据处理
两组间的比较采用配对t检验。分析同组间骨折前与骨折后、骨折前与骨水泥注入后以及骨折后与骨水泥注入后高度的差异，亦采用配对t检验，—椎体高度恢复率行百分率处理，使用SPSS 11.5统计软件进行统计分析。数据以x±s方式表示。
2 结 果
2.1 椎体生物力学测量结果
单球囊组原始椎体最大压缩负荷及刚度分别为(1420±80.55)N、(1030.27±50.74)N／mm，注入骨水泥后分别为(2937.9±175.15)N和(963±20.66)N／mm,双球囊组原始椎体最大负荷及刚度分别为(1398±85.35)N和(1024.16±57．50)N／mm，注入骨水泥后分别为(2800.8±157.79)N和(964.52±22.03)N／mm。两组椎体治疗前后生物力学指标差异有显著性(t=-25.19，P<0.01)，单、双球囊组骨水泥注入后椎体最大负荷均明显高于骨折前，而椎体刚度差异无显著性。单球囊组与双球囊组间比较骨水泥注入后椎体最大负荷差异无显著性(t=-1.674，P>0.05)，椎体刚度差异无统计学意义(t=-0.275，P>0.05)(表1)。
2.2 单球囊组、双球囊组椎体高度测量结果
单球囊组骨折前、后及骨水泥注入后椎体平均高度分别为(29.24±2.61)mm、(21.93±1.95)mm和(28.17±2.46)mm， 骨水泥注入后椎体高度恢复率为(96.20±0.01)％；双球囊组骨折前、后及骨水泥注入后椎体平均高度分别为(29.30±2.78)mm、(21.90±2.04)mm和(28.20±2.60)mm，骨水泥注入后椎体高度恢复率为(95.30±0.02)％；单球囊组骨折前、后及骨水泥注入后椎体高度的差异均有显著性，骨折后椎体高度低于骨折前，骨水泥注入后椎体高度低于骨折前、高于骨折后。双球囊组骨折前、后及骨水泥注入后椎体高度比较结果与单球囊组相似。单球囊组骨折前、后及骨水泥注入后椎体高度与双球囊组相比较，差异均无显著性(t=-0.013，P>0.05)(表2)。表1 骨水泥注入前后单球囊组与双球囊组间椎体压缩负荷和刚度的比较表2 单球囊组、双球囊组骨折前、后及骨水泥注入后椎体高度比较
2.3 注入骨水泥(PMMA)的量及骨水泥渗漏情况
单球囊组和双球囊组骨水泥注入量分别为(5.75±0.22)ml和(5.90±0.15)ml，两组间的差异没有显著性。球囊扩张体积分别为(5.32±0.15)ml和(5.51±0.20)ml。所有标本中均未见骨水泥渗漏。
3 讨 论
骨质疏松是一种代谢障碍性疾病，包括骨骼矿化障碍，骨钙溶解，骨密度下降，骨小梁变细、变稀，易发生断裂，骨的强度下降，脆性增加，难以承载原来负荷等。在无明显外力或轻微外力作用下即可发生人体各部位的骨折，其中以脊柱的压缩性骨折最为常见。胸、腰椎压缩性骨折不仅引起顽固性腰背部疼痛，而且使脊椎后弯，胸廓变形，并可压迫腹腔，影响患者的呼吸和消化功能，使病人的生活质量下降［5，6］。在经椎体后凸成形术(percutaneous vertebroplasty，PVP)［7］基础上发展来的PKP技术克服了PVP对椎体的复位作用不大，不能很好的解决椎体的后凸畸形，并且骨水泥的渗漏率较高的问题，它是将球囊沿经皮插入的套管置入压缩的椎体，通过注入对比剂加压扩张，压实其周围较为疏松的骨小梁，形成周缘相对较为密实的松质骨骨带的空腔，同时椎体两端的终板被抬高，椎体高度被很好的恢复，随即向空腔内注入团状期的骨水泥。骨水泥的注入量可根据球囊的扩张体积来确定。由于PKP是向己形成的空腔内注射骨水泥，所以它的注射压力较低，并且是在骨水泥的团状期注射，流动性低，明显的减少骨水泥的渗漏率。
PKP虽然是一种新型的非血管性介入手术，但其令人鼓舞的临床效果，使它在国内外得到了迅猛的发展。经典PKP的操作方法需要双侧穿刺和放入球囊，并且在椎体内协调扩张。但PKP专用球囊价格昂贵，且为一次性消耗品，这严重限制了该技术对于一些经济条件欠佳患者的应用。在实验研究的基础上，笔者在临床上尝试双侧入路单球囊扩张椎体并已经取得了满意的效果［8］。
从理论上讲,双球囊双侧同时协调扩张可使塌陷的终板均匀受力而复位，可能较单球囊双侧交替扩张产生更好的复位效果，但本实验研究表明，单、双球囊PKP均能明显增加骨折椎体负荷，恢复刚度及高度；使用单球囊双侧交替扩张并没有引起椎体两侧的高度不均及椎体终板的穿破，而且均未发现球囊在两次交替扩张中破裂的情况。虽然单球囊双侧交替扩张椎体较双球囊双侧同时扩张增加了一个球囊的扩张时间，但在临床实践中可为病人节省近一半的费用。应当指出的三点是：(1)当用球囊加压扩张椎体时，应当在透视下严格的监视，适可而止，以防止椎体被撑破，造成实验的失败；(2)两组椎体在球囊扩张后，有多个椎体被发现两侧球囊扩张形成的空腔相通的情况，这应引起操作者的注意，在一侧注射骨水泥时，一定要用推杆将对侧的工作通道堵塞，以防止骨水泥自对侧溢出，在临床的实际操作中，也应注意到这种情况；(3)本研究在用万能压缩机制造椎体压缩性骨折后，被压缩椎体的高度的1／3得到了弹性恢复，不考虑弹性复位因素，单、双球囊PKP可以恢复椎体高度的95％～98％，和Belkoff等［9］进行的体外实验结果相似，但这个结果明显高于国内外PKP治疗OVCFs临床疗效报道，可能与临床患者椎体骨折的时间、骨的重建、骨密度以及疼痛引起肌肉痉挛等影响因素妨碍椎体高度恢复有关。在行PKP时是否能通过轴向牵引、体位改变增加椎体高度的恢复还有待进一步研究。
总之，单、双球囊PKP生物力学测量和椎体高度恢复等实验结果无显著统计学差异，本组实验研究为双入路单球囊PKP提供了理论基础，为更多的患者接受PKP提供了一个新的技术途径。
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作者单位：济南军区总医院医学影像科，济南市师范路25号 250031