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. 2020 Apr;34(4):428–434. [Article in Chinese] doi: 10.7507/1002-1892.201905013

经皮椎体成形术中低温骨水泥灌注技术改进前后疗效比较

Effectiveness comparison of low-temperature bone cement perfusion before and after improvement in percutaneous vertebroplasty

Yang ZHANG 1, Hao LONG 1,*, Jie XIAO 1, Wei ZOU 1, Changjun ZHOU 1, Jie LIU 1, Guoxian WANG 1
PMCID: PMC8171513  PMID: 32291976

Abstract

Objective

To discuss the safety and effectiveness of the improved technique by comparing the effects of low temperature bone cement infusion before and after the improvement in the percutaneous vertebroplasty (PVP).

Methods

The clinical data of 170 patients (184 vertebrae) with osteoporotic vertebral compression fracture who met the selection criteria between January 2016 and January 2018 were retrospectively analyzed. All patients were treated with PVP by low-temperature bone cement perfusion technology. According to the technical improvement or not, the patients were divided into two groups: the group before the technical improvement (group A, 95 cases) and the group after the technical improvement (group B, 75 cases). In group A, the patients were treated by keeping the temperature of bone cement at 0℃ and parallel puncture; in group B, the patients were treated by increasing the temperature of bone cement or reducing the time of bone cement in ice salt water and cross puncture. There was no significant difference in gender, age, disease duration, T value of bone mineral density, operative segment, and preoperative vertebral compression rate, visual analogue scale (VAS) score between the two groups (P>0.05). CT examination was performed immediately after operation, and the leakage rate of bone cement was calculated. The amount of bone cement perfusion and the proportion of bone cement in contact with the upper and lower endplates at the same time were compared between the two groups. The vertebral compression rate was calculated and the VAS score was used to evaluate the pain before operation, at immediate after operation, and last follow-up.

Results

There was no complication such as incision infection, spinal nerve injury, or pulmonary embolism in both groups. There was no significant difference in the amount of bone cement perfusion between groups A and B (t=0.175, P=0.861). There were 38 vertebral bodies (36.89%) in group A and 49 vertebral bodies (60.49%) in group B exposed to bone cement contacting with the upper and lower endplates at the same time, showing significant difference (χ2=10.132, P=0.001). Bone cement leakage occurred in 19 vertebral bodies (18.45%) in group A and 6 vertebral bodies (7.41%) in group B, also showing significant difference (χ2=4.706, P=0.030). The patients in group A and group B were followed up (13.3±1.2) months and (11.5±1.1) months, respectively. The vertebral compression rates of the two groups at immediate after operation were significantly lower than those before operation (P<0.05), but the vertebral compression rate of group A at last follow-up was significantly higher than that at immediate after operation (P<0.05), and there was no significant difference in group B between at immediate after operation and at last follow-up (P>0.05). The VAS scores of the two groups at immediate after operation were significantly lower than those before operation (P<0.05); but the VAS scores of group A at last follow-up were significantly higher than those at immediate after operation (P<0.05) and there was no siginificant difference in group B (P>0.05). There was no significant difference in VAS scores between the two groups at immediate after operation (t=0.380, P=0.705); but at last follow-up, VAS score in group B was significantly lower than that in group A (t=3.627, P=0.000).

Conclusion

The improved advanced low-temperature bone cement perfusion technology during PVP by increasing the viscosity of bone cement combined with cross-puncture technology, can reduce bone cement leakage, improve the distribution of bone cement in the vertebral body, and reduce the risk of vertebral collapse, and achieve better effectiveness.

Keywords: Percutaneous vertebroplasty, osteoporotic vertebral compression fracture, low-temperature cement perfusion, bone cement leakage

骨水泥渗漏是经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）中一个亟待解决的问题，发生率可达 5%～80%，可能导致严重的并发症[1-4]。相关文献报道，利用骨水泥周围温度控制技术，可有效降低骨水泥渗漏风险[5-7]。然而，该技术在应用过程中，仍存在一定程度的骨水泥渗漏发生风险。我们分析发现，骨水泥渗漏发生的风险与骨水泥黏稠度、灌注时的压力以及穿刺针与椎基静脉的位置关系存在相关性。因此，我们对原有技术进行了改进，通过提高骨水泥周围的温度，并将平行穿刺术改为交叉穿刺术，从而提高骨水泥的黏稠度，降低推注后期的灌注压力，达到减少骨水泥渗漏的目的。本研究回顾分析 2016 年 1 月—2018 年 1 月采用低温骨水泥灌注技术行 PVP 治疗的 170 例骨质疏松性椎体压缩性骨折患者临床资料，对骨水泥渗漏的原因进行分析，并对技术改进前后骨水泥渗漏的发生率和临床疗效进行比较。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 患者选择标准

纳入标准：① 骨质疏松性椎体压缩性骨折，以胸腰背部疼痛为主要临床表现，不伴有脊髓、马尾神经症状；② 病程≤4 周；③ MRI 显示 T1 像低信号，T2 像高信号，脂肪抑制像高信号；④ 伤椎影像学表现与局部体征相符；⑤ 骨密度提示 T 值<−2.5；⑥ 采用低温骨水泥灌注技术行 PVP 治疗。排除标准：① 椎体后缘骨块突入椎管；② 脊柱转移瘤、原发性肿瘤以及其他病变导致骨折者；③ 继发性骨质疏松者。

2016 年 1 月—2018 年 1 月共 170 例患者（184 个椎体）符合选择标准纳入研究。根据技术改进与否分为技术改进前组（A 组，95 例），采用保持骨水泥周围温度为 0℃ 及平行穿刺术；技术改进后组（B 组，75 例），采用提高骨水泥周围温度或减少骨水泥在冰生理盐水中的时间及交叉穿刺术。

1.2. 一般资料

A 组：男 24 例，女 71 例；年龄 63～84 岁，平均 74.9 岁。病程 1～25 d，平均 8.8 d。手术椎体共 103 个，节段分布：T7 3 个，T8 5 个，T9 3 个，T10 4 个，T11 11 个，T12 23 个，L1 20 个，L2 19 个，L3 10 个，L4 5 个。骨密度 T 值为–2.85±0.23。

B 组：男 16 例，女 59 例；年龄 65～83 岁，平均 74.4 岁。病程 1～23 d，平均 8.4 d。手术椎体共 81 个，节段分布：T7 2 个，T8 4 个，T9 2 个，T10 3 个，T11 8 个，T12 18 个，L1 16 个，L2 16 个，L3 8 个，L4 4 个。骨密度 T 值为–2.98±0.38。

两组患者性别、年龄、病程、骨密度 T 值、手术节段及术前椎体压缩率、疼痛视觉模拟评分（VAS）比较差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表 1、2。

表 1.

Comparison of vertebral compression rate before and after operation between the two groups ( Inline graphic, %)

两组患者手术前后各时间点椎体压缩率比较（ Inline graphic，%）

组别
Group 		椎体个数
n 		术前
Preoperative 		术后即刻
Postoperative at immediate 		末次随访
Last follow-up 		统计值
Statistic
*与术前比较 P<0.05，#与术后即刻比较 P<0.05
*Compared with preoperative value, P<0.05;#compared with postoperative value at immediate, P<0.05
A 103 34.97±10.06# 32.27±9.88* 34.95±9.90# F=834.522
P=0.000
B 81 35.53±10.00# 32.78±9.66* 32.80±9.80* F=4 058.057
P=0.000
统计值
Statistic 		t=−0.378
P=0.706 		t=−0.356
P=0.721 		t=1.467
P=0.144
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表 2.

Comparison of VAS scores before and after operation between the two groups ( Inline graphic)

两组患者手术前后各时间点 VAS 评分比较（ Inline graphic）

组别
Group 		例数
n 		术前
Preoperative 		术后即刻
Postoperative at immediate 		末次随访
Last follow-up 		统计值
Statistic
*与术前比较 P<0.05，#与术后即刻比较 P<0.05
*Compared with preoperative value, P<0.05;#compared with postoperative value at immediate, P<0.05
A 95 6.9±0.7# 2.4±0.8* 3.0±0.9*# F=913.159
P=0.000
B 75 6.8±0.6# 2.3±0.8* 2.5±1.1* F=5 167.119
P=0.000
统计值
Statistic 		t=0.910
P=0.364 		t=0.380
P=0.705 		t=3.627
P=0.000
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1.3. 手术方法

患者于局麻下取俯卧位，髂部及上胸部垫高、腹部悬空进行体位复位。C 臂 X 线机透视定位，调整球管以病椎为中心，使其终板成像为一线影，同时两侧椎弓根形状对称并与棘突间距相同。C 臂 X 线机透视引导下采用双侧穿刺法，将穿刺针（山东冠龙医疗用品有限公司）经椎弓根置入椎体前 1/3 处。

1.3.1. A 组

技术要点：① 准备 0℃ 无菌冰生理盐水。② 灌注方法：将骨水泥（Heraeus Medical GmbH 公司，德国）调配后，手工搅拌 30 s，用 5 mL 注射器抽取骨水泥。注入第 1 管骨水泥后，将注射器置于 0℃ 冰生理盐水内保持低温状态；当注射器内骨水泥处于拉丝后期时，采用缓慢、匀速（0.3～0.5 mL/次）、间断的方法进行灌注。当骨水泥出现渗漏倾向时，暂停注入 1 min 左右，使骨水泥封堵骨折破损处，防止渗漏。③ 穿刺针为平行穿刺。

1.3.2. B 组

改进要点：① 将冰生理盐水与常温生理盐水混合，使水温控制在 10℃ 左右，或将抽取骨水泥的注射器置入 0℃ 冰生理盐水 2 min 左右取出，提高骨水泥后期注入时的黏稠度，使骨水泥在灌注后期处于牙膏期。② 将穿刺针平行穿刺改为交叉穿刺，使针尖位于椎体前方接近上下终板处。其余操作同 A 组。

1.4. 术后处理及疗效评价指标

术后第 2 天允许患者在腰围保护下下床活动。术后两组患者均应用抗骨质疏松药物治疗，包括钙剂、维生素 D、双磷酸盐等。

术后即刻行 CT 检查，按 Yeom 等[8]提出的骨水泥渗漏分型统计两组渗漏率及不同类型渗漏发生情况。B 型：骨水泥沿椎基静脉渗漏至椎体后缘，硬膜前方部位；S 型：骨水泥沿椎体节段静脉渗漏至节段静脉内；C 型：骨水泥沿椎体骨皮质缺损渗漏至椎体周边任何部位或椎间盘内。统计两组总骨水泥灌注量，椎体中骨水泥同时接触上、下终板所占比例。术前、术后即刻及末次随访时计算两组椎体压缩率，并采用 VAS 评分评价疼痛缓解情况，其中椎体压缩率=（上下正常椎体平均高度−骨折椎体高度）/上下正常椎体平均高度×100%[9]。

1.5. 统计学方法

采用 SPSS22.0 统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本 t 检验，组内手术前后各时间点间比较采用重复测量方差分析；计数资料组间比较采用 χ2 检验；检验水准 α=0.05。

2. 结果

两组手术顺利完成，均无切口感染、脊髓神经损伤、肺栓塞等并发症发生。A、B 组骨水泥灌注量分别为（4.78±0.88）mL 和（4.75±0.94）mL，差异无统计学意义（t=0.175，P=0.861）。A 组骨水泥同时接触上下终板有 38 个椎体（36.89%），B 组有 49 个椎体（60.49%），两组差异有统计学意义（χ2=10.132，P=0.001）。A 组有 19 个椎体（18.45%）发生骨水泥渗漏，其中 B 型 5 个（26.31%）、S 型 4 个（21.05%）、C 型 10 个（52.63%）；其中骨水泥灌注量>2 mL 者渗漏率为 63.16%（12/19），高于灌注量<2 mL 者的渗漏率 36.84%（7/19）。B 组有 6 个椎体（7.41%）发生骨水泥渗漏，其中 B 型 1 个（16.67%）、S 型 3 个（50.00%）、C 型 2 个（33.33%）。两组骨水泥渗漏情况比较差异有统计学意义（χ2=4.706，P=0.030）。

两组患者均获随访，A、B 组随访时间分别为（13.3±1.2）个月和（11.5±1.1）个月。两组术后即刻椎体压缩率均较术前显著减小，差异有统计学意义（P<0.05）；但 A 组末次随访时椎体压缩率与术前比较差异无统计学意义（P>0.05），较术后即刻显著增大（P<0.05），B 组末次随访与术后即刻比较差异无统计学意义（P>0.05）。两组间手术前后各时间点椎体压缩率比较差异均无统计学意义（P<0.05）。见表 1，图 1。两组术后即刻及末次随访时 VAS 评分均较术前显著减小，差异有统计学意义（P<0.05）；但 A 组末次随访时 VAS 评分较术后即刻显著增大（P<0.05），B 组末次随访与术后即刻比较差异无统计学意义（P>0.05）。两组间术后即刻 VAS 评分比较差异无统计学意义（t=0.380，P=0.705），但末次随访时 B 组 VAS 评分显著低于 A 组（t=3.627，P=0.000）。见表 2。

图 1.

A 76-year-old female patient with osteoporotic vertebral compression fracture at T12 in group B

B 组患者，女，76 岁，T12骨质疏松性椎体压缩性骨折

a. 骨水泥注射器置入 0℃ 冰生理盐水中 2 min；b. 术前侧位 X 线片示 T12 椎体压缩性骨折；c. 术前 MRI 示椎体呈高信号改变；d. 术中交叉置入穿刺针；e. 术后即刻侧位 X 线片示骨水泥同时接触上下终板，椎体压缩率 23.5%；f. 术后即刻 CT 示无骨水泥渗漏；g. 术后 12 个月侧位 X 线片示椎体压缩率 25.7%，较术后即刻无明显变化

a. Cement was placed in 0℃ normal saline for 2 minutes; b. Lateral X-ray film before operation showed vertebral compression fracture of T12; c. MRI before operation showed high signal changes in vertebral body; d. Cross-puncture during operation; e. Lateral X-ray film at immediate after operation showed the cement contacting the upper and the lower endplates and the vertebral compression rate was 23.5%; f. CT at immediate after operation showed no cement leakage; g. The vertebral compression rate was 25.7% on lateral X-ray film at 12 months after operation, and there was no significant when change compared with that at immediate after operation

图 1

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3. 讨论

PVP 已广泛应用于临床治疗骨质疏松性胸腰椎压缩性骨折，其并发症中骨水泥渗漏最常见，尽管大部分患者无需处理，但是部分患者可能引发神经功能障碍、肺栓塞等严重并发症。目前文献报道[10-14]可采用球囊、网袋、导航等技术手段减少骨水泥渗漏风险，但均存在操作步骤繁琐、透视次数多、价格昂贵等不足。刘滔等[5]和张凡等[15]报道了骨水泥温度梯度技术在 PVP 中的应用，通过降低骨水泥周围环境的温度，达到延长骨水泥固化时间，使骨水泥可以缓慢、低压、分次灌注，并利用骨水泥与椎体内的温度梯度差，先期对骨折裂隙进行部分封堵，有效降低了骨水泥渗漏发生率。我们于 2016 年对此技术进行改进，将调制好的骨水泥置入 0℃ 冰生理盐水中，使骨水泥保持低温恒定状态，可以长时间维持骨水泥低黏度状态，延长骨水泥工作时间，有效降低骨水泥渗漏风险。但在技术开展早期仍有一部分患者发生骨水泥渗漏。目前文献报道骨水泥渗漏的相关因素有：① 骨水泥黏稠度：骨水泥黏稠度过低，流动性较大，灌注过程中渗漏风险增加[16-17]；② 骨水泥灌注量和灌注压：随着骨水泥灌注量增加，灌注的压力也越大，骨水泥流动的速度也越快，渗漏风险将增大[18-20]。

通过观察技术改进前骨水泥渗漏的患者，我们发现骨水泥在灌注时的黏稠度是渗漏的主要原因。在骨水泥渗漏的解剖学基础中，椎基静脉是通过椎基静脉孔进入椎管，是连接椎体中央静脉孔与硬膜外静脉丛的纽带，骨水泥可沿该血管渗漏至椎体后缘、硬膜前方部位[21-22]。有研究显示[23]，骨水泥黏稠度是 B 型骨水泥渗漏的危险因素。另外，终板破裂、椎体裂隙和骨水泥黏稠度又是 C 型骨水泥渗漏的危险因素。同时，通过观察技术改进前渗漏的患者，我们发现骨水泥发生渗漏以灌注后期（即骨水泥注入量>2 mL 时）所占比例较多，占 63.16%（12/19）。我们分析其原因：① 在灌注后期由于灌注压力增加，骨水泥黏稠度低、流动性大时，更容易从骨折裂隙或椎体内的椎基静脉窦发生渗漏；② 技术改进前，2 枚穿刺针平行穿刺，位于椎体中央，灌注时骨水泥容易进入椎体中部的椎基静脉，沿静脉渗漏至椎体外或椎管内。因此，如何提高骨水泥的黏稠度，降低骨水泥的流动性成为解决问题的关键。我们通过技术改进，首先将骨水泥周围的水温控制在 10℃ 左右，或将装有骨水泥的注射器置入 0℃ 冰生理盐水的时间控制在 2 min 以内，通过提高水温或缩短骨水泥与冰生理盐水的接触时间，使骨水泥在灌注后期的黏稠度增加，注入时处于牙膏期。其次我们将 2 枚穿刺针由平行穿刺改为交叉穿刺，使穿刺针尖在椎体内各自接近上下终板，避免骨水泥在同一个层面分布，可以有效降低后期骨水泥灌注的压力。同时避免骨水泥直接进入椎基静脉窦，从而降低发生渗漏的风险。通过以上改进措施，骨水泥渗漏率由技术改进前的 18.45%（19/103）降低至 7.41%（6/81），差异有统计学意义；其中 B、C 型渗漏发生率均较技术改进前降低。另外，对于将骨水泥置入 10℃ 生理盐水中或缩短其在冰生理盐水中的放置时间，主要目的是提高骨水泥在灌注后期的黏稠度，降低渗漏风险。有研究显示将骨水泥置于 0℃ 冰水混合物中进行急冷处理后，在常温状态下，能显著延长骨水泥聚合时间，但其在人体 37℃ 左右的体温中可以迅速固化，其凝固时间和理化性质与常温下无明显差别[24-25]。

骨水泥在椎体内良好分布是取得远期满意疗效的重要因素。我们通过双侧交叉穿刺使穿刺针远端分别接近椎体上下终板后，骨水泥在椎体内的分布更加均匀，可以获得与椎体内骨小梁更大的接触面积，骨水泥与骨小梁间的锚固作用更好，可以更加有效地强化椎体前方的负重区域，从而使椎体获得较好的生物力学效应，取得更好的临床效果[26-29]。有研究表明骨水泥的团块状分布是椎体高度再丢失的原因[30-32]，而减少骨水泥与上下终板的距离或使其接触上下终板，可以减少远期椎体高度的丢失[33-34]。从生物力学来说，当穿刺针交叉穿刺接近上下终板时，骨水泥与上下终板呈立柱状平台型支撑，优于穿刺针位于椎体中部，骨水泥与上下终板呈点状支撑，从而增大了骨水泥与骨小梁的接触面积，降低了骨小梁在单位面积所受的应力，减少骨小梁发生断裂、椎体继发再骨折的风险，降低远期椎体后凸畸形加重的可能性，减少腰背疼痛的复发。本研究结果可见，技术改进前末次随访时椎体压缩率与术前比较已无统计学意义，且与术后即刻比较差异有统计学意义，说明技术改进前末次随访时椎体高度较术后即刻已出现降低，有向术前还原的趋势。同时技术改进前末次随访时 VAS 评分较术后即刻增加，说明末次随访时疗效较术后即刻有一定程度下降，但与术前比较疗效仍较好。而技术改进后末次随访时椎体压缩率与术后即刻比较差异无统计学意义，且技术改进后末次随访时 VAS 评分优于技术改进前患者，差异有统计学意义，说明技术改进后通过将穿刺针交叉置入，使骨水泥在椎体内上下分布更加均匀，有效减少了术后椎体再塌陷的风险，可以获得更好的效果。

综上述，通过对低温骨水泥灌注技术渗漏的原因分析，经过技术改进增加骨水泥在灌注后期的黏稠度及采用交叉穿刺技术后，可以有效降低骨水泥渗漏风险，使骨水泥在椎体内能同时接触上下终板获得均匀分布，降低后期椎体塌陷的风险，获得更满意的远期临床疗效。但本研究存在一定局限性：① 对两组骨水泥灌注量与椎体体积之间的比例未进行比较，因此对骨水泥灌注量的评估有待更精准化。② 未对两组患者椎体壁破损程度进行比较。③ 结合本研究我们认为骨水泥的黏稠度在减少骨水泥渗漏中起主要作用，采用交叉穿刺技术后，穿刺针不再位于椎体中部，理论上避开了椎体中央的椎基静脉窦。但由于术中未行椎体内血管造影，尚不能明确术中穿刺针与血管的关系，下一步可以对穿刺针的位置进行具体量化研究。

作者贡献：张洋负责科研设计、文章撰写、部分参考文献及数据收集整理；龙浩、肖杰、邹伟、刘杰负责部分科研设计、审阅工作、部分参考文献及数据收集整理；周昌俊、王国贤负责患者随访及数据校对。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。

机构伦理问题：研究方案经贵阳市第四人民医院医学伦理委员会批准。

Funding Statement

贵阳市科技计划项目（筑科合同［2019］9-11-10号）

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Articles from Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery are provided here courtesy of Sichuan University

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