椎體成形術治療骨質疏鬆性腰椎骨折的原理

　　經皮椎體成形術（percutaneous vertebroplasty， PVP）是指經皮通過椎弓根或椎弓根外向椎體內注入骨水泥以達到增加椎體強度和穩定性，防止塌陷，緩解疼痛，甚至部分恢復椎體高度為目的一種微創脊椎外科技術。
　　椎體成形術作為一種開放手術用於增強椎弓根螺釘和充填腫瘤切除後遺留的缺損已有幾十年的歷史。該手術經皮椎體後凸成形術是將骨組織或骨水泥注入椎體，從力學上增強其結構強度。對於某些病例，由於開放手術的風險太大，而使醫患雙方止步，因此出現了經皮椎體成形術（PVP）。經皮椎體成形術繼承了椎體成形術的優點而無與開放手術有關的併發症。本手術1984年首先在法國Amiens大學醫學放射科由Galibert和Deramond開展，經皮注射骨水泥甲基丙烯酸甲酯（polymethyl-methacrylate PMMA）成功地治療了1例頸2椎體血管瘤患者，開創了經皮椎體成形術的先河。法國里昂大學附屬醫院的神經放射科和神經外科醫生使用一種略加改良的技術（18G）給7例患者椎體內注射骨水泥，其中2例為椎體血管瘤（vertebral hemangiomas VHs），1例是脊柱轉移性腫瘤，4例患者有骨質疏鬆性椎體壓縮性骨折。結果7例患者的近期疼痛緩解，良1例，優6例。1989年Kaemmerlen等報道採用該技術治療椎體轉移瘤，20例椎體轉移瘤患者中有16例取得顯著療效，2例無效，有2例出現併發症，作者認為，疼痛性溶骨性椎體轉移瘤不伴有椎弓根周圍侵犯是經皮椎體成形術最佳的手術適應證之一。
　　1994年PVP（應用Deramond的方法）被弗吉尼亞大學率先介紹到美國。從那時開始，PVP成為一種治療疼痛性椎體疾病的常用方法。近年來經皮椎體成形術的應用逐漸推廣，除了脊椎血管瘤、骨髓瘤、溶骨性轉移瘤外，更多應用於骨質疏鬆性椎體壓縮骨折伴有頑固性疼痛的患者。隨著腫瘤轉移患者的生存時間延長，他們在生活質量和疾病的最後階段能夠活動的要求也隨之提高。在脊柱轉移瘤患者中，據報道PVP能夠緩解疼痛並且在結構上加強被溶骨破壞的椎體，使得患者的痛苦減輕而且能夠繼續日常的負重活動。歐洲人的經驗主要集中在治療與腫瘤有關的疼痛（包括良性和惡性），而美國人的經驗主要集中在治療與骨質疏鬆性壓縮骨折有關的疼痛。
　　經皮椎體後凸成形術
　　經皮椎體後凸成形術（percutaneous kyphoplasty，PKP）是經皮椎體成形術的改良與發展，1999年美國Berkeley骨科醫生Mark Reiley研製出一種可膨脹性擴骨球囊（KyphXTM ，Inflatable Bone Tamp），該技術採用經皮穿刺椎體內氣囊擴張的方法使椎體復位，在椎體內部形成空間，這樣可減小注入骨水泥時所需的推力，而且骨水泥置於其內不易流動。這種方式和常規方式相比，兩者生物力學性質無區別，臨床應用顯示其不僅可解除或緩解疼痛症狀，還可以明顯恢復被壓縮椎體的高度，增加椎體的剛度和強度，使脊柱的生理曲度得到恢復，並可增加胸腹腔的容積與改善臟器功能，提高患者的生活質量。美國Kyphon公司研製生產的可膨脹性擴骨球囊（KyphXTM）費用昂貴，國內冠龍公司生產改進的可膨脹性擴骨球囊已用於臨床，費用大大降低，有利於推廣應用。最近，以色列Disc-O-Tech公司研製的一種新型椎體後凸成形系統—Sky膨脹式椎體成形系統（Sky Bone Expender system）亦已開始應用於臨床。另外，A-spine公司研製的使用四塊金屬鋼板使椎體復位並同時提供一個穩定空洞的Sunflower系統的後凸成形術，還有可以控制空洞的形狀和容積並可將囊狀容器（Vessel-X® ）留置於椎體內充填骨水泥的 Vesselplasty技術等等也將應用於臨床。
　　經皮椎體成形術和經皮球囊椎體後凸成形術目前在全世界範圍內廣泛開展。2002年，美國開展的經皮椎體成形術就有38000臺，經皮後凸成形術有16000臺，主要用於骨質疏鬆性椎體壓縮骨折的治療，報道的疼痛緩解率均超過90％，出現嚴重併發症少，它們良好的療效和較高的安全性得到了廣大醫生和患者的認可。
　　目錄機理
　　（一）、增強椎體強度
　　Bo等對40例新鮮骨質疏鬆患者的椎體標本的生物力學測試顯示：椎體壓縮骨折後其軸向壓縮強度和剛度分別為527±43N、84±11N/mm；而椎體內注入磷酸鈣或PMMA後的測試結果顯示：磷酸鈣組分別為1063±127N、157±21N/mm，PMMA 組分別為1036±100N、156±8N/mm，CT檢查顯示椎體內骨水泥充盈良好，除椎體後部外，磷酸鈣組85～95％充盈，PMMA組79～90％充盈。有研究表明，椎體內注射自固化磷酸鈣骨水泥（Calcium Phosphate Cement, CPC）能顯著恢復骨折椎體的力學性質，其恢復的程度與注入骨水泥的量有關，其強度最高可達到來正常情況下的2倍，而剛度可超過原來的15％左右；椎體骨折後經椎弓根 CPC填塞骨折間隙及椎體內空隙同樣也可恢復椎體的強度和剛度，分別增加 16.67％（P<0.05）和11.05％（P<0.05）。
　　（二）、改變椎體穩定性
　　Mermelstein發現骨質疏鬆患者壓縮骨折行椎體成形術後，其所在椎體運動節段的順應性較術前顯著降低，其屈伸和側彎順應性分別降低23％和26％，但Kifune的研究則顯示椎體壓縮性骨折後，其屈伸、側彎順應性較骨折前均增加了34％。屍體標本的生物力學實驗表明，經椎弓根向病椎內注入自固化人工骨水泥後可以立即降低椎弓根螺釘的應力。Mermelstein發現爆裂性骨折椎弓根內固定、磷酸鈣椎體成形術後，屈伸剛度增加40％，磷酸鈣能顯著增加前柱的穩定性，降低作用在椎弓根上的應力，最終使骨質疏鬆、爆裂性骨折及椎弓根內固定術後的穩定性得到增強。儘管各項研究結果有所不同，但均表明椎體成形術對椎體壓縮骨折患者所在脊柱節段的穩定性產生明顯的影響。
　　椎體成形術後椎體強度的增加以及剛性改變可能會出現另外一個問題，即上下椎間盤負荷增加（以上椎間盤更明顯），易導致椎間盤退變或者鄰近椎體的骨折。研究表明，椎體強度改變後，過高的剛度在一定程度上可引起脊柱應力場和位移場的重分佈，但用CPC椎體強化後對鄰近椎體的應力無明顯影響，對鄰近椎間盤的影響亦較小。
　　（三）、緩解脊柱疼痛
　　椎體微小的骨折及骨折線微動對椎體內的神經末梢產生刺激引起疼痛，經皮椎體成形術對這種情況下的疼痛可以產生很好的止痛作用，從這種意義上說，經皮椎體成形術是一種骨折修復技術，而不僅僅是對椎體的單純填塞。幾乎所有的臨床結果都顯示，不論是治療骨質疏鬆性壓縮骨折還是陳舊性胸腰椎骨折患者，疼痛的緩解率均高達90％以上，其原因目前尚無肯定的解釋，可能在於：
　　⑴椎體內的微骨折在椎體成形術後得以穩定；
　　⑵骨水泥承擔了相當部分軸嚮應力，從而減少了骨折線的微動對椎體內神經的刺激；
　　⑶椎體內感覺神經末梢被破壞。
　　由於PMMA有放熱和毒性作用，可能損害骨內神經末梢，因此最初許多人認為PMMA椎體成形術後疼痛的緩解主要是最後一種因素在發生作用，但後來發現磷酸鈣椎體成形術也能達到同樣止痛效果，可見對神經末梢的損害作用並非唯一因素，以往認為的椎體骨質疏鬆楔形壓縮致脊神經後支牽張引起疼痛的解釋也不能排除。國內蒲波等發現骨質疏鬆大鼠的椎體、椎間盤及小關節均有脊神經後支纖維大量分佈，認為這可能與不穩有關。
　　在椎體腫瘤方面，注入骨水泥後，其機械作用可使局部血流中斷，其化學毒性作用及聚合熱還可使腫瘤組織及其周圍組織的神經末梢壞死而達到止痛的效果，甚至在某種意義上講具有一定程度的殺死腫瘤細胞的作用。