張軍，王新虎，杜偉，劉夏君，左春光

(陜西省寶雞市中心醫(yī)院脊柱外科，陜西 寶雞 721008)

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(osteoporotic vertebral compression fractures，OVCF)是脊柱外科醫(yī)生遇到的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，由于接受保守治療的患者需臥床休息2～3個(gè)月，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松進(jìn)一步加重，易發(fā)生嚴(yán)重的并發(fā)癥甚至死亡[1]。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用經(jīng)皮椎體成形術(shù)(percutaneous vertebroplasty，PVP)與經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)(percutaneous kyphoplasty，PKP)治療OVCF取得了滿(mǎn)意療效[2]。但PVP/PKP行單側(cè)椎弓根穿刺常會(huì)遇到骨水泥僅局限分布于穿刺側(cè)，為了獲得更好的臨床療效手術(shù)醫(yī)師需增加對(duì)側(cè)椎弓根穿刺，這樣必然增加了射線(xiàn)暴露及穿刺風(fēng)險(xiǎn)。為了克服上述缺陷，我們自行設(shè)計(jì)了彈性弧形骨鉆(專(zhuān)利號(hào)：201320596042.7)用于改良椎體成形術(shù)，在體外骨質(zhì)疏松椎體模型中已初步實(shí)現(xiàn)了經(jīng)單側(cè)椎弓根穿刺引導(dǎo)骨水泥達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)分布，從而探討其在椎體成形術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)用新型專(zhuān)利：一種穿刺引導(dǎo)裝置(ZL201320596042.7)

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 a)收集新鮮健康6個(gè)月齡小牛T10L5椎體9具共72個(gè)椎體，除去肌肉、韌帶、椎間盤(pán)等軟組織制備單椎體，清水沖洗后備用，隨機(jī)分為9組，每組8個(gè)椎體。b)雙能X線(xiàn)吸收骨密度儀(NORLAND XR-36，美國(guó)制造)、自制彈性弧形骨鉆(專(zhuān)利號(hào)：201320596042.7，見(jiàn)圖1)：使用鈦金屬合金制成，直徑與普通穿刺套管內(nèi)徑匹配，鉆頭穿出工作套管后骨鉆即刻恢復(fù)弧度。c)化學(xué)藥品包括乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA-Na2，國(guó)產(chǎn)分析純，分子量372.24)、氫氧化鈉(NaOH，國(guó)產(chǎn)分析純，分子量為40)、10%甲醛溶液等。配制成0.491 6 mmol/L的EDTA-Na2溶液(稱(chēng)取EDTA-Na2183 g與NaOH 20 g加入約800 mL的蒸餾水中劇烈攪拌至完全溶解，定容至1 000 mL，此時(shí)PH值≈7)。

圖1 自行設(shè)計(jì)的彈性弧形骨鉆，使用鈦金屬合成制成，直徑與普通穿刺套管內(nèi)徑匹配，鉆頭穿出工作套管后骨鉆即刻恢復(fù)弧度

1.2 實(shí)驗(yàn)方法 a)參照張智海等[3]建立的體外椎體骨質(zhì)疏松模型方法，將清洗好的72枚椎體浸泡于10%甲醛溶液24 h防腐，然后浸泡于0.491 6 mmol/L的EDTA-Na2溶液中，每天更換浸泡液，以保持EDTA-Na2的濃度恒定。分別在浸泡前、浸泡3、6、9 d任意取出一組進(jìn)行骨密度(bone densitometry，BMD)、病理切片及大體標(biāo)本切開(kāi)檢查。參照1998年WHO人的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)，骨量降低≥2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差即確定為骨質(zhì)疏松，從而確定體外骨質(zhì)疏松椎體模型是否制作成功。b)取40個(gè)制作成功的骨質(zhì)疏松椎體模型，隨機(jī)分為A、B兩組，每組20個(gè)椎體。采用PVP穿刺技術(shù)在透視下分別隨機(jī)進(jìn)行左、右單側(cè)椎弓根穿刺。穿刺點(diǎn)選擇在橫突與上關(guān)節(jié)突交界處，穿刺方向與椎弓根方向一致，將穿刺套管針置于椎體后緣前方約5 mm處，拔出針芯，保留工作套管。經(jīng)工作通道，A組采用常規(guī)直鉆穿刺，B組采用自制彈性弧形骨鉆穿刺，弧形方向朝向穿刺對(duì)側(cè)，深度達(dá)到椎體中前1/3終止。(見(jiàn)圖2～3)。c)A、B兩組拔出穿刺骨鉆，保留工作套管，將調(diào)配好的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(polymethylmecrylate，PMMA)注入骨水泥推桿，待骨水泥處于團(tuán)狀期早期經(jīng)工作通道緩慢推入椎體。兩組骨水泥注入量均按照三維CT測(cè)算椎體體積的16%注入。

圖2 直骨鉆與彈性弧形骨鉆在體外小牛骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)的穿刺剖面圖，相同角度下單側(cè)椎弓根穿刺后，弧形骨鉆的鉆頭可以更好的越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)

圖3 在CT平掃下，經(jīng)過(guò)同一工作穿刺通道時(shí)，直鉆鉆頭距離椎體矢狀中線(xiàn)5 mm，而弧形骨鉆可以達(dá)到并越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)

1.3 檢測(cè)方法 a)骨質(zhì)疏松模型通過(guò)椎體浸泡前后的大體標(biāo)本肉眼觀(guān)、X線(xiàn)改變、顯微鏡下病理改變、雙能X線(xiàn)骨密度變化確定骨質(zhì)疏松模型制作成功。b)骨鉆穿刺成功后行CT平掃分別記錄A、B兩組骨鉆尖端達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)的椎體數(shù)；骨水泥注入后行CT平掃及X線(xiàn)正位片確定兩組骨水泥分布達(dá)到或超過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)的椎體數(shù)(見(jiàn)圖4～5)，以及骨水泥向椎管內(nèi)發(fā)生滲漏的椎體數(shù)。

圖4 直骨鉆單側(cè)椎弓根穿刺后注入骨水泥的正位X線(xiàn)片，顯示骨水泥呈單側(cè)分布

圖5 彈性弧形骨鉆單側(cè)椎弓根穿刺后注入骨水泥的正位X線(xiàn)片，顯示骨水泥可以越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)分布甚至在穿刺對(duì)側(cè)椎體內(nèi)分布

2 結(jié) 果

2.1 骨質(zhì)疏松椎體模型的制作 隨著脫鈣時(shí)間延長(zhǎng)，肉眼及病理切片觀(guān)察可見(jiàn)各組標(biāo)本骨小梁逐漸變細(xì)、間隙增寬。X線(xiàn)見(jiàn)骨小梁稀疏透亮，骨量減少。骨密度檢測(cè)：脫鈣前(0.69±0.05) g/cm2，脫鈣3 d(0.67±0.03) g/cm2(t=1.067，P>0.05)，脫鈣6 d(0.63±0.04) g/cm2(t=2.13，P>0.05)，脫鈣9 d(0.51±0.03) g/cm2(t=8.62，P<0.05)。脫鈣9 d時(shí)BMD較脫鈣前降低26.0%，符合1998年世界衛(wèi)生組織制訂的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 骨鉆在椎體內(nèi)穿刺及骨水泥分布結(jié)果 A組直鉆穿刺：穿刺20個(gè)椎體，其中鉆頭達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)有7個(gè)椎體，骨水泥分布達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)有11個(gè)椎體。B組彈性弧形骨鉆：穿刺20個(gè)椎體，其中鉆頭達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)有18個(gè)椎體，骨水泥分布達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)有19個(gè)椎體。兩組間骨鉆穿刺效果及骨水泥分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。骨水泥滲漏：A組9個(gè)椎體發(fā)生骨水泥椎管內(nèi)滲漏，B組4個(gè)椎體發(fā)生骨水泥椎管內(nèi)滲漏，兩組間骨水泥滲漏率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。

表1 兩組穿刺骨鉆、骨水泥分布過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)椎體數(shù)及骨水泥滲漏率比較

3 討 論

3.1 體外骨質(zhì)疏松椎體模型的研究 隨著社會(huì)人口老齡化，骨質(zhì)疏松性椎體骨折逐年增多，開(kāi)展對(duì)骨質(zhì)疏松椎體骨折的內(nèi)固定材料及生物力學(xué)研究成為國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前用于研究的骨質(zhì)疏松模型多以去勢(shì)雌性動(dòng)物或服藥動(dòng)物為代表的動(dòng)物模型，雖然活體動(dòng)物模型被認(rèn)為是研究骨質(zhì)疏松病理生理機(jī)制較為理想的模型，但也存在很多不足，尤其活體動(dòng)物骨質(zhì)疏松模型的制作周期長(zhǎng)，可重復(fù)性差，費(fèi)用高，因此在大規(guī)模實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用受到制約。目前最常用于評(píng)價(jià)生物學(xué)材料和內(nèi)固定生物力學(xué)效用的模型是小牛脊柱標(biāo)本[4]，建立體外牛椎體的骨質(zhì)疏松模型已有報(bào)道[5]，張智海等[3]報(bào)道了制作體外豬椎體的骨質(zhì)疏松模型。本研究選用小牛脊柱作為研究對(duì)象基于其來(lái)源廣泛、標(biāo)本的均一性好，所選節(jié)段的椎體及椎弓根大小與成人相近，便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更有臨床應(yīng)用價(jià)值。短期內(nèi)制作體外椎體骨質(zhì)疏松模型以往有硝酸法、雙氧水法，但硝酸法對(duì)骨質(zhì)破壞較大，雙氧水法只是改變骨質(zhì)的彈性模量。張智海等[3]研究發(fā)現(xiàn)0.491 6 mmol/L的EDTA-Na2溶液為pH值中性的脫鈣劑，改變骨密度的程度隨著脫鈣時(shí)間是可控的，椎體中的鈣和礦鹽可以被EDTA-Na2所螯合，通過(guò)脫礦的方法使鈣磷分離，最終骨小梁變細(xì)，椎體內(nèi)骨量減少，達(dá)到體外制備骨質(zhì)疏松椎體模型的目的。目前世界衛(wèi)生組織診斷骨質(zhì)疏松所推薦的標(biāo)準(zhǔn)為骨量丟失大于等于2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，此時(shí)椎體的骨量丟失大約為25%，本實(shí)驗(yàn)中體外椎體經(jīng)過(guò)EDTA-Na2溶液脫鈣9 d后骨密度降低27.4%，這樣在較短的時(shí)間就可以制作出體外骨質(zhì)疏松椎體標(biāo)本。因此采用0.491 6 mmol/L EDTA-Na2對(duì)體外椎體脫鈣模擬骨質(zhì)疏松椎體模型是一種快速、簡(jiǎn)單、可重復(fù)性好的方法，可以滿(mǎn)足本體外椎體成形術(shù)實(shí)驗(yàn)研究的需要。

3.2 椎體成形術(shù)單雙側(cè)穿刺的選擇 椎體成形/后凸成形術(shù)(PVP/PKP)具有緩解疼痛快、創(chuàng)傷小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是治療骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折的有效方式，在穿刺方式上分為單側(cè)穿刺與雙側(cè)穿刺。Tohmeh等[6]比較了單側(cè)與雙側(cè)PVP對(duì)椎體生物力學(xué)性能修復(fù)的影響，通過(guò)單側(cè)穿刺注入6 mL與雙側(cè)穿刺共注入10 mL的PMMA骨水泥對(duì)比，結(jié)果顯示兩組術(shù)后椎體強(qiáng)度均明顯增加，均能將骨折椎體的剛度修復(fù)到原始水平，但雙側(cè)注射能更好的恢復(fù)椎體的強(qiáng)度。Steinmann等[7]比較了單側(cè)球囊PKP和雙側(cè)球囊PKP對(duì)椎體生物力學(xué)性能修復(fù)的影響，單側(cè)組平均注入PMMA骨水泥2.2 mL(0.75～4.0 mL)，雙側(cè)組平均每個(gè)椎體注入PMMA骨水泥3.9 mL，結(jié)果兩組均能在一定程度上修復(fù)椎體的強(qiáng)度和剛度。研究發(fā)現(xiàn)修復(fù)椎體強(qiáng)度僅需注入椎體體積16%的PMMA骨水泥填充[8]，因此本實(shí)驗(yàn)選擇注入椎體體積16%的骨水泥量觀(guān)察骨水泥在椎體內(nèi)的分布效果。

雖然PVP/PKP中單側(cè)與雙側(cè)穿刺在修復(fù)椎體的強(qiáng)度和剛度方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但單側(cè)穿刺較雙側(cè)具有創(chuàng)傷小，手術(shù)時(shí)間短，穿刺風(fēng)險(xiǎn)低，能減少放射暴露和器械費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，所以目前多數(shù)術(shù)者愿意選擇單側(cè)穿刺。

3.3 彈性弧形骨鉆的研究意義 目前大多數(shù)對(duì)PVP/PKP行單側(cè)與雙側(cè)穿刺對(duì)比研究結(jié)論往往是基于單側(cè)注入骨水泥后，骨水泥彌散分布較為理想狀態(tài)下的研究。但在臨床實(shí)際操作過(guò)程中，由于穿刺點(diǎn)選擇偏外及進(jìn)針內(nèi)傾角度不理想等原因，單側(cè)穿刺骨水泥呈現(xiàn)單邊分布，骨水泥未達(dá)到或越過(guò)椎體中線(xiàn)，這樣術(shù)后止痛效果較差甚至可能出現(xiàn)穿刺對(duì)側(cè)椎體再骨折的情況。陳柏齡等[9]研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)穿刺椎體成形時(shí)，骨水泥分布過(guò)中線(xiàn)時(shí)兩側(cè)椎體剛度可同時(shí)得到顯著強(qiáng)化，若骨水泥填充不過(guò)椎體中線(xiàn)時(shí)，則非穿刺側(cè)剛度明顯低于穿刺側(cè)。此時(shí)若強(qiáng)行加大內(nèi)傾角度就會(huì)增大穿刺通道突入椎管風(fēng)險(xiǎn)，補(bǔ)充對(duì)側(cè)穿刺就會(huì)增加手術(shù)時(shí)間、再次穿刺風(fēng)險(xiǎn)及醫(yī)患暴露射線(xiàn)的劑量。因此研究一種改良的穿刺骨鉆，單邊穿刺即可實(shí)現(xiàn)雙側(cè)穿刺的骨水泥分布效果具有臨床實(shí)用價(jià)值。本研究設(shè)計(jì)應(yīng)用彈性弧形骨鉆與普通直骨鉆單側(cè)穿刺注入骨水泥對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組骨水泥分布達(dá)到或超過(guò)中線(xiàn)的椎體數(shù)為19個(gè)(95%)，而對(duì)照組僅為11個(gè)椎體(55%)，經(jīng)χ2檢驗(yàn)兩組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。本研究發(fā)現(xiàn)兩組均有較高的骨水泥滲漏率，實(shí)驗(yàn)組20%，對(duì)照組45%，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。本實(shí)驗(yàn)骨水泥滲漏率高于臨床報(bào)道的15%，分析原因可能與體外椎體無(wú)前、后縱韌帶覆蓋保護(hù)及椎體內(nèi)滋養(yǎng)血管缺失導(dǎo)致的椎體內(nèi)孔隙較大有關(guān)。兩組骨水泥滲漏率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這一結(jié)果說(shuō)明彈性弧形骨鉆在體外椎體成形術(shù)中降低骨水泥滲漏率并無(wú)顯著優(yōu)勢(shì)，但在臨床患者中是否能顯著降低骨水泥滲漏率還需進(jìn)一步的深入研究。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)研究中自制彈性弧形骨鉆通過(guò)一側(cè)椎弓根穿刺，可以建立一個(gè)達(dá)到或越過(guò)椎體矢狀中線(xiàn)的骨性通道，進(jìn)而引導(dǎo)骨水泥分布達(dá)到或越過(guò)椎體中線(xiàn)。同時(shí)，彈性弧形骨鉆可以在360°的錐形范圍內(nèi)改變骨性穿刺通道的方向，對(duì)于一次穿刺不理想的工作通道可以應(yīng)用弧形骨鉆調(diào)整穿刺方向引導(dǎo)骨水泥正確分布，增加了PVP/PKP手術(shù)的可操控性，避免了雙側(cè)椎弓根穿刺的弊端，因而其實(shí)驗(yàn)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的直骨鉆。

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