卞元健，黃永輝，譚玉輝，吳燕，周志強，李大鵬

（1．江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院骨科，江蘇鎮(zhèn)江212001；2．江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

兩種不同擴張方式椎體后凸成形術(shù)的生物力學(xué)比較

卞元健1，黃永輝1，譚玉輝1，吳燕2，周志強2，李大鵬1

（1．江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院骨科，江蘇鎮(zhèn)江212001；2．江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

目的：比較經(jīng)皮球囊擴張后凸成形術(shù)（percutaneous balloon kyphoplasty，BKP）與JACK椎體擴張器后凸成形術(shù)（JACK vertebral dilator kyphoplasty，DKP）對骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（osteoporotic vertebral compression fractures，OVCFs）生物力學(xué)的影響。方法：T11-L2老年骨質(zhì)疏松椎體標(biāo)本24個，分為BKP組（12椎）和DKP組（12椎）。DSFW-50型萬能試驗機將椎體前屈壓縮25%制成OVCFs，并記錄制成骨折時的最大載荷、抗壓強度及剛度。BKP組將骨折標(biāo)本行BKP手術(shù)，而DKP組將骨折標(biāo)本行DKP手術(shù)，將術(shù)后椎體標(biāo)本再次進行前屈壓縮，記錄椎體的最大載荷、抗壓強度及剛度，并對兩組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果：BKP組及DKP組初次骨折前最大載荷分別為（1 609．2±160．6）N、（1 630．0±168．4）N；抗壓強度分別為（9．9±1．6）MPa、（10．2±1．7）MPa；剛度分別為（1 034．8±147．3）N／mm、（1 014．2±219．7）N／mm，兩組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0．05）。BKP組及DKP組后凸成形術(shù)后最大載荷分別為（3 139．2±300．9）N、（3 171．2±366．2）N；抗壓強度分別為（14．1±2．2）MPa、（14．4±1．7）MPa；剛度分別為（1 316．7± 229．1）N／mm、（1 348．3±214．0）N／mm，兩組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0．05）。BKP組及DKP組后凸成形術(shù)后最大載荷、抗壓強度及剛度較術(shù)前相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．01）。結(jié)論：BKP及DKP均可以有效改善OVCFs椎體的抗壓破壞能力，達到強化骨折椎體的目的。

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折；后凸成形術(shù)；椎體擴張器；球囊

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（osteoporotic vertebral compression fractures，OVCFs）是脊柱外科的常見損傷［1－2］，隨著社會人口老齡化，OVCFs的發(fā)生率逐年升高［3］。椎體后凸成形術(shù)是目前臨床上治療OVCFs安全有效的手術(shù)方法。現(xiàn)臨床上常用的后凸成形術(shù)主要包括經(jīng)皮球囊擴張后凸成形術(shù)（percutaneous balloon kyphoplasty，BKP）及JACK椎體擴張器后凸成形術(shù)（JACK vertebral dilator kyphoplasty，DKP）［4］，但目前尚無研究比較兩種擴張方法對骨折椎體生物力學(xué)性能的影響。本研究選用尸體標(biāo)本體外比較BKP與DKP對椎體強度的影響。

1 材料與方法

1．1 材料

6具老年尸體胸腰段椎體（T11-L2）標(biāo)本（江蘇大學(xué)解剖實驗室），平均年齡（74．3±6．2）歲（68～81歲），經(jīng)DEXA雙能X線吸收骨密度儀測定證實6具尸體均達骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)（T-score≤2．5 SD）［5］，并排除椎體畸形、腫瘤等其他病變。

1．2 方法

1．2．1 標(biāo)本處理及分組 將尸體胸腰段周圍的肌肉、韌帶、椎間盤等軟組織剔除，制成24個單個椎體（每具尸體T11、T12、L1、L2共4個椎體），按照配對設(shè)計，將連續(xù)的2個椎體配成對子交叉分配到BKP組及DKP組，每組12個椎體。

1．2．2 OVCFs模型制備 將椎體固定在DSFW-50型微機控制電子萬能試驗機上，100 N預(yù)載2 min，然后以2．0 mm／min的速度進行前屈加載。將椎體壓縮原高度25%后停止加載，記錄椎體最大載荷、抗壓強度及剛度。

1．2．3 BKP及DKP操作 BKP：在C臂透視下進行操作，將穿刺針在椎弓根影的外側(cè)（正位片左側(cè)9點、右側(cè)3點位置）進針，直達椎弓根影的內(nèi)側(cè)（正位片左側(cè)3點、右側(cè)9點位置），側(cè)位顯示針尖達椎體后緣，抽出穿刺針內(nèi)芯，置入導(dǎo)針，依次置入擴張管及工作套管，鉆入專用鉆頭開路，取出鉆頭后放入KYPHON球囊，推入對比劑擴張球囊。當(dāng)椎體高度恢復(fù)、球囊壁達椎體四周骨皮質(zhì)、球囊壓力達300 psi時停止擴張，取出球囊，調(diào)制聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）骨水泥，拉絲末期—團狀期注入椎體內(nèi)，記錄每個椎體PMMA注入量。

DKP：與BKP過程相似，區(qū)別在于沿工作套管置入JACK擴張器，旋轉(zhuǎn)后方把手使前方頭部張開（垂直于上下終板方向，最大可擴張16 mm），椎體復(fù)位滿意后注入PMMA。

1．2．4 生物力學(xué)測試 24個椎體標(biāo)本在行后凸成形術(shù)后室溫放置48 h，將骨水泥強化后的椎體固定在DSFW-50型微機控制電子萬能試驗機上，按照先前測試方法進行生物力學(xué)性能測試，獲得骨水泥強化后椎體的最大載荷、抗壓強度及剛度。

1．3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

24個椎體均建模成功，見圖1a、1e，經(jīng)BKP及DKP處理后椎體高度恢復(fù)（術(shù)中C臂透視見圖1b、1f），且無明顯骨水泥滲漏（術(shù)中C臂透視見圖1c、1g），術(shù)后經(jīng)CT掃描見DKP組骨水泥分布較BKP組更為規(guī)整，見圖1d、1h。

BKP組及DKP組間初次骨折前最大載荷、抗壓強度及剛度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0．05），具有可比性。BKP組PMMA注入量為（5．2±0．5）mL，DKP組PMMA注入量為（5．4±0．7）mL，兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0．05）。

后凸成形術(shù)后兩組最大載荷、抗壓強度、剛度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0．05）。但兩組后凸成形術(shù)后最大載荷、抗壓強度及剛度與術(shù)前相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．01）。見表1。

3 討論

OVCFs的手術(shù)治療方法主要包括椎體成形術(shù)和后凸成形術(shù)［6］。椎體成形術(shù)能緩解疼痛，但不能恢復(fù)椎體高度，并且骨水泥滲漏率相對較高。后凸成形術(shù)通過擴張椎體能恢復(fù)椎體高度，并使得椎體內(nèi)形成一空腔，從而骨水泥可以較小的壓力注入，因而骨水泥的滲漏率也較椎體成形術(shù)低［7－9］。 近年來，后凸成形術(shù)逐漸取代椎體成形術(shù)成為OVCFs的主要治療方式［10］。

目前國內(nèi)外應(yīng)用最多的后凸成形技術(shù)主要為BKP及DKP，兩種手術(shù)方法的不同之處主要在于擴張方式的不同，BKP采用球囊將骨折椎體復(fù)位，球囊向壓力小的方向擴張，擴張后形成的空腔形態(tài)并不規(guī)則；而DKP采用JACK擴張器將骨折椎體復(fù)位，擴張方向垂直于終板方向，擴張后形成的空腔形態(tài)規(guī)則（矩形）［4］。經(jīng)這兩種方法強化后的椎體，其骨水泥的分布不盡相同，那么，其抗壓性等生物力學(xué)性能是否有差異？目前尚無相關(guān)研究。

本研究體外制成骨質(zhì)疏松骨折模型，采用BKP或DKP強化骨折椎體，并對比研究了兩種手術(shù)方法對椎體生物力學(xué)的影響。結(jié)果顯示，BKP及DKP均能有效恢復(fù)并改善椎體的最大載荷、抗壓強度及剛度（P＜0．01），而BKP及DKP兩組之間的最大載荷、抗壓強度及剛度并無顯著差異（P＞0．05），說明BKP及DKP均可以有效改善OVCFs椎體的抗壓破壞能力，達到強化骨折椎體的目的。

對于OVCFs，BKP的臨床應(yīng)用遠較DKP早且廣泛［11］，但是BKP相對高昂的費用使得部分患者無法承擔(dān)［12－13］，而JACK擴張器臨床應(yīng)用雖不及BKP廣泛，但系我國學(xué)者［14］自行發(fā)明設(shè)計并準(zhǔn)入于臨床（中國發(fā)明專利號：ZL200510094420．1，美國專利公開號：US-2008-0177259），材料費用約1．4萬元，大大減少了患者的經(jīng)濟負擔(dān)。同時，我們的體外生物力學(xué)研究結(jié)果顯示兩者的抗前屈能力一致，可以預(yù)測其臨床療效也應(yīng)該相當(dāng)。另外，有學(xué)者［3－4］報道DKP亦能減輕患者疼痛、恢復(fù)椎體高度、矯正后凸畸形，獲得令人滿意的臨床效果，且能減少骨水泥的滲漏率［14］，所以，臨床醫(yī)生可根據(jù)個人手術(shù)習(xí)慣及患者的經(jīng)濟條件等方面進行綜合考慮來選擇不同的手術(shù)方式。

我們實驗過程中發(fā)現(xiàn)，OVCFs椎體模型很容易復(fù)位，無須很大的擴張壓力（球囊壓力均＜230 psi，JACK擴張器無壓力監(jiān)測裝置，但憑借手術(shù)者的手感及經(jīng)驗判斷，復(fù)位過程中所受到的阻力并不大），而臨床手術(shù)過程中復(fù)位骨折椎體常需要較大的壓力（部分臨床病例球囊壓力達到300 psi亦不能復(fù)位）。原因可能在于我們復(fù)位的是單個游離的椎體，沒有椎間盤、韌帶、周圍肌肉等軟組織的影響。

當(dāng)然，本實驗采用的是尸體標(biāo)本，與活體組織的生物力學(xué)存在一定差異，并且標(biāo)本為游離的單個椎體，未研究臨近椎體及椎間盤對其生物力學(xué)的影響，我們將在后期研究中進一步探討。另外，本實驗僅就生物力學(xué)方面對比研究了BKP及DKP兩種手術(shù)方式，兩者對椎體生物力學(xué)性能的改善上并無顯著差異。然而，它們在緩解疼痛、恢復(fù)椎體高度、手術(shù)時間、骨水泥滲漏率、骨水泥分布等方面是否存在差異，尚需進一步臨床體內(nèi)研究證實。

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Com parison of biomechanical efficacy in balloon kyphoplasty and JACK vertebral dilator kyphoplasty

BIAN Yuan-jian1，HUANG Yong-hui1，TAN Yu-hui1，WU Yan2，ZHOU Zhi-qiang2，LIDa-peng1
（1．Departmentof Orthopaedic Surgery，the Affiliated Hospital of Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212001；2．School ofMedicine，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China）

Objective：To compare the biomechanical effects of percutaneous balloon kyphoplasty（BKP）with JACK vertebral dilator kyphoplasty（DKP）on osteoporotic vertebral compression fractures（OVCFs）．M ethods：Twenty-four osteoporotic vertebrae specimen ranged from T11to L2were randomly assigned to BKP group（n＝12）and DKP group（n＝12）．All 24 vertebrae were compressed by 25%of their initial height by material testmachine（DSFW-50）to create OVCFs，and the initial extreme load，strength and stiffnesswere recorded．The 24 fractured vertebrae were undergone BKP or DKP accordingly．The second flexional compression fractureswere experimented，and the extreme load，strength and stiffness were recorded．Results：In BKP group and DKP group，the initial extreme load was（1 609．2±160．6）N and（1 630．0±168．4）N，the strength was（9．9±1．6）MPa and（10．2±1．7）MPa，the stiffness was（1 034．8±147．3）N／mm and（1 014．2±219．7）N／mm．There were no differences between two groups（P＞0．05）．After kyphoplasty，the extreme load was（3 139．2±300．9）N and（3 171．2±366．2）N，the strength was（14．1±2．2）MPa and（14．4±1．7）MPa，the stiffnesswas（1 316．7±229．1）N／mm and（1 348．3±214．0）N／mm．And there were no differences between two groups（P＞0．05）．In both groups，the extreme load，strength and stiffness after kyphoplasty were increased when compared to the ini-tial data（P＜0．01）．Conclusion：Both BKP and DKP can significantly strengthen fractured vertebrae and improve the biomechanical properties of the vertebral body．

osteoporotic vertebral compression fractures；kyphoplasty；vertebral dilator；balloon

R683．7

A

1671－7783（2014）05－0423－04

10．13312／j．issn．1671-7783．y140122

江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)臨床科技發(fā)展基金項目（JLY20120154）

卞元?。?979—），男，碩士研究生；李大鵬（通訊作者），博士，副主任醫(yī)師，E-mail：lidapeng706＠163．com

2014－06－14 ［編輯］何承志