腰椎内固定中两种椎弓根钉加强技术与骨水泥的应用

1、腰椎内固定中两种椎弓根钉加强技术与骨水泥的应用江泽华1，朱如森2，袁建军2，邵高升3，张学利2(1南开大学医学院，天津市 300121；2天津市人民医院脊柱一科，天津市 300121； 3天津中医药大学，天津市 300193)文章亮点：经大量硫酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉实践操作，作者认为，在骨水泥的应用中低温保存，即开即用，可延长凝固时间；硫酸钙骨水泥在调制时避免过稀和过稠，调至成“胶冻”样即注入，防止过早固化或渗漏；使用C型臂不断的透视，进针要深些，看到骨水泥包绕椎弓根钉进钉深度的50%时，降低注入速度，缓慢注入，直到骨水泥扩散到椎体后缘时停止注射，避免骨水泥渗漏。关键词：骨关节植入物；脊柱植

2、入物；腰椎；聚甲基丙烯酸甲酯；可注射硫酸钙；骨质疏松；腰椎内固定；椎弓根钉；骨密度主题词：腰椎；聚甲基丙烯酸类；骨质疏松；内固定器缩略语：Oswestry功能障碍指数：Oswestry disability index，ODI；日本骨科协会评估治疗分数：Japanese Orthopaedic Association Scores，JOA摘要背景：骨质疏松伴腰椎退行性病变行椎弓根钉固定骨质疏松的椎体后可能会出现螺钉的松动、脱落，使用固化材料强化椎弓根钉能提高治疗效果。目的：比较骨质疏松患者腰椎内固定中使用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥和可注射硫酸钙骨水泥加强椎弓根钉两种技巧的临床效果。方法：腰椎滑脱、

3、腰椎失稳、严重腰椎管狭窄合并骨质疏松的患者共61例，根据治疗方式分为2组：传统聚甲基丙烯酸甲酯强化椎弓根钉组和可注射硫酸钙骨水泥强化椎弓根钉组。结果与结论：两组患者治疗操作时间、出血量、治疗前后目测类比评分、日本骨科协会评估治疗分数评分及改善率比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。聚甲基丙烯酸甲酯组中2例患者出现了注入的骨水泥渗漏，随访未造成新的神经损伤。聚甲基丙烯酸甲酯组患者治疗后骨密度随着随访时间的延长未出现逐渐的增强趋势；硫酸钙骨水泥组患者治疗后骨密度出现渐进性的改善，与患者治疗后日本骨科协会评估治疗分数改善率呈线性相关。两组患者未出现螺钉松动、拔出及神经功能的异常。表明与聚

4、甲基丙烯酸甲酯相似，硫酸钙骨水泥能增加椎弓根螺钉的稳定性。Two strengthening pedicle screw techniques and bone cement in lumbar internal fixation Jiang Ze-hua1, Zhu Ru-sen2, Yuan Jian-jun2, Shao Gao-sheng3, Zhang Xue-li2 (1School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300121, China; 2First Department of Spine, Tianjin Peoples H

5、ospital, Tianjin 300121, China; 3Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300193, China)江泽华，男，1983年生，南开大学医学院在读硕士，主要从事退行性脊柱病的治疗。jiangzehua88 通讯作者：张学利，主任医师，硕士生导师，天津市人民医院脊柱一科，天津市 300121中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2013)52-08941-08修回日期：2013-09-19(201306009/W·C)Jiang Ze-hua, St

6、udying for masters degree, School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300121, ChinajiangzehuCorresponding author: Zhang Xue-li, Chief physician, First Department of Spine, Tianjin Peoples Hospital, Tianjin 300121, ChinaAccepted: 2013-09-19AbstractBACKGROUND: Screw loosening and shedding may occu

7、r after osteoporosis associated with lumbar degenerative disease treated with pedicle screw fixation. Application of pedicle screw enhanced with cured materials can improve the therapeutic effect. OBJECTIVE: To compare the clinical effect of pedicle screws enhanced with poly(methyl methacrylate) and

8、 injectable calcium sulfate cement in the lumbar internal fixation of osteoporosis. METHODS: Sixty-one patients diagnosed with osteoporosis combined with lumbar spondylolisthesis, lumbar spinal instability, and severe lumbar spinal stenosis were collected. All patients were divided into two groups a

9、ccording to the treatment method: poly(methyl methacrylate) bone cement enhanced pedicle screw group and calcium sulfate bone cement enhanced pedicle screw group. RESULTS AND CONCLUSION: There were no significant differences in the operation time, blood loss, preoperative and postoperative visual an

10、alog scale score, Japanese Orthopedic Association scores and the Japanese Orthopedic Association score improvement rate between two groups (P > 0.05). The results showed that two patients had bone cement leakage in poly(methyl methacrylate) group which had no neurological symptoms caused by new s

11、ymptoms during follow-up period. The bone mineral density was not improved gradually in poly(methyl methacrylate) group with follow-up time prolonging; however, in calcium sulfate group, the bone mineral density was increased significantly after treatment, and the change of bone mineral density was

12、linearly related with Japanese Orthopaedic Association score improvement rate in calcium sulfate group. No screw loosening, pulling out or neurological dysfunction occurred in both groups. The results indicate that like poly(methyl methacrylate), balcium sulfate bone cement can increase the stabilit

13、y of pedicle screws. Subject headings: lumbar vertebrae; polymethacrylic acids; osteoporosis; internal fixatorsJiang ZH, Zhu RS, Yuan JJ, Shao GS, Zhang XL. Two strengthening pedicle screw techniques and bone cement in lumbar internal fixation. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2013;17(52):8941-8948.

14、0 引言 Introduction对于腰椎退行性病变如腰椎滑脱、腰椎失稳、严重腰椎管狭窄患者的治疗，骨质疏松成为治疗的主要制约因素，椎弓根钉固定骨质疏松的椎体后可能会出现螺钉的松动、脱落，使用固化材料强化椎弓根钉能提高治疗效果1。传统的骨水泥聚甲基丙烯酸甲酯能显著加强椎弓根钉的治疗中治疗后的力学稳定性，但是因为聚甲基丙烯酸甲酯的生物学特征如聚热效应，可能损伤神经和其他组织；以及由于其坚强的固定效果，可能会出现翻修困难等弊端。注射硫酸钙骨水泥具有能降解、聚合的热效应小、组织相容性好、诱导反应性成骨细胞的生成；还具有骨水泥的极强的抗压活性，固化时间短，稳定性好等优点2。实验旨在回顾性分析2009年

15、4月至2011年4月天津市人民医院脊柱科行聚甲基丙烯酸甲酯和硫酸钙骨水泥强化椎弓根钉治疗腰椎退行性病变患者61例，比较两种手术技巧的临床效果。1 对象和方法 Subjects and methods设计：回顾性病例分析、对比观察。时间及地点：病例来源于2009年4月至2011年4月天津市人民医院脊柱科行聚甲基丙烯酸甲酯和硫酸钙骨水泥强化椎弓根钉治疗腰椎退行性病变患者。对象：收集2009年4月至2011年4月在天津市人民医院脊柱一科被诊断骨质疏松合并严重的腰椎管狭窄或腰椎滑脱需要进行腰椎椎弓根钉内固定治疗患者共119例，经筛选后剩余61例患者，其中男28例，女33例。年龄40-77岁，平均年龄为

16、(63.0±3.4)岁。骨密度值-2.6至-4.3 SD，平均为(-3.0±0.3)SD。椎弓根钉内固定节段2节段21例，3节段25例，4节段15例。所有的患者内固定最高节段为T11，最低节段为S1。住院天数14-22 d，平均为(17±1.3) d。所选患者治疗前均行腰椎正侧位、屈伸位及斜位X射线、CT、MRI检查和腰椎骨密度检查，证实存在骨质疏松。患者按治疗方式分为聚甲基丙烯酸甲酯组32例，硫酸钙骨水泥组29例。所有的手术均有同一组医师完成。诊断标准：根据X射线、CT、MRI检查和腰椎骨密度检查诊断骨质疏松、腰椎管狭窄及腰椎滑脱。纳入标准：骨密度数值均介于-2

17、.6至-4.3 SD之间。所有患者都影像学和临床症状上满足腰椎管狭窄或退变型腰椎滑脱的诊断。所有腰椎滑脱患者均为度以下的滑脱，且已经出现了腰椎失稳。排除标准：单纯腰椎间盘突出症或腰椎真性滑脱患者(度或度以上的滑脱)。合并有椎体骨折、严重腰椎侧弯(Cobb角>30°)以及病理性骨质疏松患者，如甲状旁腺功能低下、多发骨髓瘤等。4个节段以上内固定患者。腰椎内固定中两种椎弓根钉加强技术的比较所需辅助设备：来源设备骨密度仪 椎弓根螺钉 可注射硫酸钙骨水泥(MIIGX3)X射线机(XR/d)、CT(Hi-speed16排螺旋CT) C型臂(ARCADIS Varic C) XT-800双光

18、子骨密度仪中国山东威高公司及北京奥斯比利克公司美国Wright公司美国GE公司SIMMENS公司方法：硫酸钙骨水泥强化椎弓根钉治疗：所有患者均按常规后路钉棒腰椎内固定暴露，确定好进钉点后，C型臂及监视下，钻孔，确定孔道位置和进钉角度，粗锥扩孔。调制好骨水泥，将骨水泥放入专用的注射器，并接上套管。先吸净钉道内积血，将注入导管插入钉道底端，边注射边退导管。当骨水泥注入快到达椎体的后缘时停止继续注入，此时等待骨水泥略微发硬固化，将套管缓缓退出。注意，在注入硫酸钙骨水泥的过程中，如果看到骨水泥有少量渗漏或者沿着静脉扩散，马上停止注入。等待注入的骨水泥稍稍变黏后再慢慢注入。每个椎弓根钉道注入1.2-1.

19、5 mL。当将所需的骨水泥注入到钉道后，立即选择相匹配的椎弓根镙钉缓慢拧入。关键的步骤(注入骨水泥和拧入椎弓根钉时)都在C型臂的监测下进行。严密监测患者基本的生命体征。经过6.5-15 min后，所注入的硫酸钙骨水泥会固化。然后根据治疗前设定的减压范围，进行椎板减压，及髓核摘除。再将强化了的椎弓根钉予以钉棒系统固定。反复使用C型臂X射线观测注入的硫酸钙骨水泥有无渗漏，防止注入的骨水泥漏至椎管内或是椎旁组织。若是治疗中行椎管减压的患者，必须严格检查骨水泥有无渗漏到椎管内。以磨钻将治疗范围内上下关节突及及横突内侧去皮质化，最后将自体骨修剪成小的颗粒状，生理盐水洗净后，在强化后的椎弓根钉的相应椎体横

20、突外侧行植骨融合。大量的生理盐水冲洗伤口，放置引流管，依次缝合肌层，皮下组织，皮肤。单纯椎弓根钉内固定按常规的腰部后路钉棒内固定治疗操作进行。聚甲基丙烯酸甲酯内固定组按同样的操作进行。治疗后处理及并发症的情况：预防感染，常规予以营养神经，脱水等对症支持治疗。治疗后7 d左右佩戴腰围起床下地活动。治疗后1周、2个月、12个月复查腰椎的X射线和CT，治疗后2，12个月复查骨密度值，进一步确定手术疗效，观察椎弓根钉有无松动，脱落，以及骨水泥的状态，降解程度等。患者治疗后的随访和基本情况的评估方法：评估所有患者手术时间，治疗中出血量，治疗前后的Oswestry功能障碍指数(Oswestry disab

21、ility index，ODI)，日本骨科协会评估治疗分数(Japanese Orthopaedic Association Scores，JOA)，腰椎神经症状评分以及计算JOA改善率(计算公式为：JOA改善率=(术后评分-术前评分)/(29-术前评分)×100%)，测量两组患者治疗前、治疗后2，12个月的骨密度值。主要观察指标：两组患者的手术时间、出血量以及治疗前后1周、2个月、12个月的ODI指数、JOA评分以及JOA改善率比较。两组治疗后2，12个月骨密度变化与JOA改善率之间关系。两组患者治疗后影像学结果及不良反应。统计学分析：所有的研究数据使用SPSS 15.0统计软件进

22、行统计分析。同组别所记录的ODI指数，JOA评分以及JOA改善率治疗后与治疗前比较，采用t 检验，同时间点所记录的ODI指数，JOA评分治疗后各组间的比采用卡方检验，骨密度与JOA改善率之间关系采用线性相关分析，P < 0.05表示差异有显著性意义。2 结果 Results2.1 参与者数量分析 纳入患者61例，按意向性处理分析，全部进入结果分析。2.2 两组患者基线资料比较 见表1。2.3 聚甲基丙烯酸甲酯组和硫酸钙骨水泥组患者的手术时间、出血量以及治疗前后1周、2个月、12个月的ODI指数、JOA评分以及JOA改善率比较 见表2。对比后的结果显示硫酸钙骨水泥组患者的治疗后1周、2个月

23、、12个月的ODI指数、JOA评分以及JOA改善率都与聚甲基丙烯酸甲酯组患者相当，聚甲基丙烯酸甲酯组和硫酸钙骨水泥组治疗后临床效果差异无显著性意义(P > 0.05)。表1 接受椎弓根螺钉内固定患者的临床资料Table 1 Clinical information of the patients receiving pedicle screw internal fixation 注：两组患者上述各项比较，差异无显著性意义，具有可比性。项目聚甲基丙烯酸甲酯组硫酸钙骨水泥组病例数3229年龄(岁)65.7±10.666.1±10.9性别男(n/%)15/4714/48女(

24、n/%)16/5315/52糖尿病(n/%) 4/13 4/14肥胖(n/%) 4/13 3/10骨密度(SD)-2.9±0.5-3.1±0.4腰椎管狭窄(n/%)11/3410/35腰椎失稳并椎管狭窄(n/%) 8/25 8/28腰椎滑脱(n/%)13/4211/38手术节段2个节段(n/%)11/349/33个节段(n/%)12/3813/454个节段(n/%)手术时间(min)术中出血量(mL)病程(d) 9/28163±16263±2217±2 7/24165±16270±2316±2注：ODI：Oswes

25、try disability index，Oswestry功能障碍指数；JOA：Japanese Orthopaedic Association Scores，日本骨科协会评估治疗分数。说明聚甲基丙烯酸甲酯组和硫酸钙骨水泥组治疗后临床效果差异无显著性意义(P > 0.05)。项目聚甲基丙烯酸甲酯组硫酸钙骨水泥组tP手术时间(min) 163±16165±160.49> 0.05治疗中出血量(mL)263±22270±230.21> 0.05治疗前ODI指数77.3±8.376.4±7.30.45> 0.05治疗

26、后1周ODI指数 42.8±10.543.9±11.50.32> 0.05治疗后2个月ODI指数31.6±9.732.1±10.40.19> 0.05治疗后1年ODI指数27.7±7.926.9±8.10.39> 0.05治疗前JOA评分12.1±1.312.4±1.60.81> 0.05治疗后1周JOA评分25.8±3.526.1±2.70.37> 0.05治疗后2个月JOA评分25.6±3.726.5±3.21.01> 0.05治疗后1

27、年JOA评分26.7±1.927.0±2.20.57> 0.05治疗后2个月JOA改善率(%)71.4±5.767.1±6.50.83> 0.05治疗后1年JOA改善率(%)83.3±6.179.5±5.80.52> 0.05表2 聚甲基丙烯酸甲酯组和硫酸钙骨水泥组患者的手术时间、出血量以及治疗前后1周、2个月、12个月的ODI指数、JOA评分以及JOA改善率比较Table 2 Comparison of the operation time, blood loss, Oswestry disability inde

28、x before and 1 wk, 2 and 12 mon after treatment, Japanese Orthopedic Association scores and the Japanese Orthopedic Association score improvement rate in the patients between poly(methyl methacrylate) group and calcium sulfate group (±s)2.4 聚甲基丙烯酸甲酯组和硫酸钙骨水泥组治疗后2，12个月骨密度变化与JOA改善率之间关系 见表3。表3 聚甲基丙

29、烯酸甲酯组和硫酸钙骨水泥组治疗后2，12个月骨密度变化与JOA改善率之间关系Table 3 Correlation between bone mineral density change at 2 and 12 mon after treatment and the Japanese Orthopedic Association score improvement rate in poly(methyl methacrylate) group and calcium sulfate group 随访时间骨密度改变率(%)JOA改善率(%)rtP聚甲基丙烯酸甲酯组治疗后2个月19.471.40.

30、331.85> 0.05聚甲基丙烯酸甲酯组治疗后12个月19.783.3硫酸钙骨水泥组治疗后2个月18.167.10.858.1< 0.05硫酸钙骨水泥组治疗后12个月21.579.5注：JOA：Japanese Orthopaedic Association Scores，日本骨科协会评估治疗分数；骨密度改变率=(术前骨密度-术后复查骨密度)/术前骨密度×100%；r：相关系数，-1r1,其值越接近1表示正相关性越强，P < 0.05表示两者呈线性相关性。结果说明聚甲基丙烯酸甲酯组患者治疗后随着时间延长，螺钉局部骨质未见逐渐增强趋势；硫酸钙骨水泥组患者注射硫酸钙骨

31、水泥后促进患者病变处骨质增强。两组患者治疗后复查骨密度均出现不同程度的改善，2，12个月骨密度改善率与JOA改善率比较：聚甲基丙烯酸甲酯组中两者无线性相关性，硫酸钙骨水泥组呈明显的线性相关性，可能说明聚甲基丙烯酸甲酯组患者术后随着时间延长，螺钉局部骨质未见逐渐增强趋势，局部骨质疏松的改善是由于注射聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥硬化的结果；硫酸钙骨水泥组患者注射硫酸钙骨水泥后促进患者病变处骨质增强，随着时间延长骨质逐渐增强也促进了神经功能的改善。2.5 两组患者治疗后影像学结果及不良反应 两组患者随访1年，螺钉位置均正常，未见到螺钉松动、拔出，以及出现相邻的上下椎体骨折的情况。聚甲基丙烯酸甲酯组患者治疗

32、后随访清晰可见椎弓根钉旁骨水泥包绕，硫酸钙骨水泥组患者随访时发现椎弓根钉旁的骨水泥出现了不同程度的吸收，周围骨质生长良好。聚甲基丙烯酸甲酯组治疗后复查CT发现2例骨水泥渗漏(1例为椎体前外侧渗漏，另外1例为少量的椎管内渗漏)，治疗后随访未出现相应的神经功能的异常或是患者治疗的症状的加重。2.6 典型病例 例1，聚甲基丙烯酸甲酯组患者，男，66岁。L1-L4平均骨密度-3.1 SD，诊断骨质疏松合并腰椎管狭窄，行腰椎内固定使用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥加强椎弓根钉，治疗前、治疗后2，12个月复查腰椎X射线片、MRI片显示螺钉位置正常，见图1-6。注：骨密度检测结果显示L1-L4平均骨密度-3.1 S

33、D。图1 患者男，66岁，L1-L4平均骨密度-3.1 SDFigure 1 A 66-year-old male patient with L1-L4 mean bone mineral density of -3.1 SD图2 男性66岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者X射线侧位片Figure 2 Lateral X-ray film of a 66-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis注：可见椎间孔前后径变小。注：显示椎间关节向中线偏移，椎板间隙狭窄。图3 男性66岁骨质疏松

34、合并腰椎管狭窄患者X射线正位片Figure 3 Anteroposterior X-ray film of a 66-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis注：显示神经根移位。图4 男性66岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者MRI片Figure 4 MRI image of a 66-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis注：螺钉位置正常。图5 男性66岁骨质疏松合并

35、腰椎管狭窄患者行腰椎内固定使用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥加强椎弓根钉后2个月X射线片Figure 5 X-ray film of a 66-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis at 2 mon after treated with lumbar internal fixation by poly(methyl methacrylate) bone cement enhanced pedicle screw注：螺钉位置正常。图6 男性66岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者行腰椎内固定使

36、用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥加强椎弓根钉后12个月X射线片Figure 6 X-ray film of a 66-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis at 12 mon after treated with lumbar internal fixation by poly(methyl methacrylate) bone cement enhanced pedicle screw例2，硫酸钙骨水泥组患者，男，67岁。L1-L4平均骨密度-2.7 SD，诊断骨质疏松合并腰椎管狭

37、窄，行腰椎内固定使用可注射硫酸钙骨水泥加强椎弓根钉，治疗前、治疗后2，12个月复查腰椎X射线片、MRI片显示螺钉位置正常，见图7-12。注：骨密度检测结果显示L1-L4平均骨密度-2.7 SD。图7 患者男，67岁，L1-L4平均骨密度-2.7 SDFigure 7 A 67-year-old male patient with L1-L4 mean bone mineral density of -2.7 SD注：可见椎间孔前后径变小。图8 男性67岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者X射线侧位片Figure 8 Lateral X-ray film of a 67-year-old male pa

38、tient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis注：显示椎间关节向中线偏移，椎板间隙狭窄。图9 男性67岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者X射线正位片Figure 9 Anteroposterior X-ray film of a 67-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis注：显示神经根移位。图10 男性67岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者MRI片Figure 10 MRI image of a 67-year

39、-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis注：螺钉位置正常。图11 男性67岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者行腰椎内固定使用可注射硫酸钙骨水泥加强椎弓根钉后2个月X射线片Figure 11 X-ray film of a 67-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis at 2 mon after treated with lumbar internal fixation by

40、calcium sulfate bone cement enhanced pedicle screw注：螺钉位置正常。图12 男性67岁骨质疏松合并腰椎管狭窄患者行腰椎内固定使用可注射硫酸钙骨水泥加强椎弓根钉后12个月X射线片Figure 12 X-ray film of a 67-year-old male patient with osteoporosis associated with lumbar spinal stenosis at 12 mon after treated with lumbar internal fixation by calcium sulfate bone c

41、ement enhanced pedicle screw3 讨论 Discussion3.1 骨质疏松脊柱手术强化椎弓根钉固定的必要性 腰椎滑脱、失稳及严重腰椎管狭窄多发生于中老年人，多数患者症状严重，需要手术彻底减压解除神经压迫，但广泛减压后将造成此类患者腰椎稳定性进一步恶化，就需要在手术减压同时行腰椎内固定，以增强腰椎稳定。但对于骨质疏松患者，治疗中椎弓根钉固定效果与患者的骨密度数值呈明显的负性相关性3。与之相关的手术风险包括椎弓根钉的松动和活动后螺钉的脱出，椎弓根爆裂等，均会造成手术失败。因此，为了减少以上风险，治疗中强化椎弓根螺钉，增强椎弓根钉的生物力学稳定性显得尤为重要。目前，与固化

42、材料联合使用来强化椎弓根钉的方法应用较为广泛，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥、硫酸钙骨水泥即属于此种物质。3.2 硫酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉的临床优势 固化材料硫酸钙骨水泥增加椎弓根螺钉的稳定性，除此之外还具有良好的骨传导性、组织学的相容性、以及可降解性和诱导新骨细胞形成等优点4-5。因此治疗后患者复查时病变椎体骨质骨密度值均有所改善。本组为29例骨质疏松患者，硫酸钙骨水泥强化椎弓根钉内固定治疗，相比于对照组其治疗后ODI指数、JOA评分和JOA改善率相比于治疗前都得到了明显的改善，作为内固定材料，与聚甲基丙烯酸甲酯具有相似的治疗效果。且研究中该组患者治疗后随访病变椎体的骨密度也有不同程度的改善，研究

43、结果页显示其改善率与治疗后患者的神经功能改善程度呈正相关性。硫酸钙完全吸收并被自体骨替代需8-24周，吸收的速度取决于填充部位、范围、填充量以及局部组织的血供情况。研究发现硫酸钙的降解吸收曲线接近于骨生长曲线。也有研究显示骨吸收速度略快于骨长入，但相差不多。实验证明，硫酸钙不干扰成骨细胞系的增殖分化，单独应用或与自体松质骨混合形成的新生骨质量与自体植骨接近6。治疗后硫酸钙逐渐被吸收，同时骨小梁结构形成,骨密度增加，硫酸钙被完全吸收后，填充区域被新生骨替代。形态与周围骨质结构完全相同。不慎残留于周围软组织内的硫酸钙，可完全吸收，没有残留或异位骨化。同时研究还表明硫酸钙生物相容性良好，具有良好的微

44、孔性，能提供新骨形成的支架，对骨形态发生蛋白有亲和性，是生物活性肽、骨生长因子、骨髓间充质干细胞、成骨细胞的理想载体，从而具有骨诱导性7。组织学观察发现成骨细胞聚集在植入的硫酸钙周围，产生类骨质，而没有见到异物巨细胞反应、肉芽肿、炎症细胞8。硫酸钙骨水泥具有很好的生物组织相容性和骨传导性，其在椎体中降解速度取决于硫酸钙水合物晶体的大小。在硫酸钙骨水泥四周能形成局部的酸性环境，此环境可以促进成骨细胞和微血管的生长。一般来说，硫酸钙的降解周期约13周9-10。当其固化所产生的热量，最高温度在30 ，低于人体正常体温，因此对软组织和骨骼的热损伤较少。使用聚甲基丙烯酸甲酯强化椎弓根钉，由于其缺乏生物活

45、性、可降解性以及诱导骨形成的能力，因此骨水泥与周围的骨质形成一个明显的界面。随着时间的延长，这种极其坚强的骨界面可以从椎体内部对椎体造成压迫，造成手术椎体的不稳以及邻近椎体的骨折11。使用硫酸钙骨水泥强化椎弓根钉后，注入时硫酸钙呈液态，和螺钉周围的骨小梁紧密的结合在一起，最后在硫酸钙降解的过程中可以诱导新的成骨细胞的生成，填充骨水泥降解后损失的空间12。虽然，硫酸钙骨水泥对周围组织产生的热效应较少，即使有少许进入椎管，也不会产生局部的神经效应以,其组织相容性较好，很容易被人体所吸收13。但是忽视其渗漏所致的压迫和固化放热的效应，会对脊柱内神经、血管产生极其严重的反应，引起相应的神经功能障碍14

46、。在大量的手术操作中作者总结了一些较实用的注入骨水泥的方法：低温保存，即开即用，延长凝固时间。硫酸钙骨水泥在调制时避免过稀和过稠，最好刚刚成“胶冻”样，马上注入，防止过早固化或渗漏。使用C型臂不断的透视，注射针头进针点要深些，看到骨水泥包绕椎弓根钉进钉深度的50%时，降低注入速度，缓慢注入，直到骨水泥扩散到椎体后缘时停止注射，避免骨水泥渗漏。手术后一定用大量的生理盐水冲洗，彻底洗净骨水泥残渣。如治疗中行椎管减压则减压完成后，需要探查所减压的椎管，务必保证无骨水泥进入椎管内。3.3 临床使用传统的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的优点和不足 聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的优点 研究证实传统的聚甲基丙烯酸甲酯骨水

47、泥与硫酸钙骨水泥都能加强术中椎弓根螺钉的力学稳定性，其主要的原理即是使椎弓根钉周围的骨质与螺钉所结合成的骨-椎弓根钉面形成稳定的结合力。它不断能增强手术当时椎体的力学上的稳定性，还可以增加日后行功能锻炼时，手术节段椎体的抗疲劳的能力15。其主要机制大致有两点：第一，骨水泥作为一种中间介质，通过它能将椎弓根钉与其周围的骨质坚强的锚固在一起；第二，植入骨水泥后，当随即拧入椎弓根钉时，能将骨水泥挤入到周围骨质的间隙中，当骨水泥完全固化后对周围原本骨质疏松的骨质有一定的加强作用。因此，做为固定材料，骨水泥强化椎弓根钉的效果显著，作用力较持久16。 聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的不足 首先，因为聚甲基丙烯酸甲

48、酯的理化特征，其冷却时所致的聚热效应，可能对周围组织产生不利影响，不慎渗透到椎管，极可能损伤椎管内丰富的神经组织，产生相应的临床症状。聚甲基丙烯酸甲酯组中2例患者出现了注入的骨水泥渗漏的情况，量较少，随访未再次出现神经症状加重，复查X射线发现螺钉周围的骨质密度均匀，与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥结合稳定。这可能与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的物理特性有关，注入时的骨水泥呈液态，可以向四周扩散。若是骨水泥注入的较多，当骨水泥还没有完全凝固时，植入椎弓根螺钉可将还处于液态的骨水泥挤出钉道，渗漏道各处组织中。其次，使用聚甲基丙烯酸甲酯强化椎弓根钉后可以获得稳定的椎弓根钉-骨界面的结合力，其强度大，韧性较好。但是

49、聚甲基丙烯酸甲酯不具有降解性，生物组织学相容性不佳，不具有骨诱导活性。骨水泥在体内长期的存在，椎弓根钉周围的骨质与骨水泥之间存在着异物反应，所形成聚合物的毒性会对局部组织产生不利影响17。研究还显示，因为其坚强的内固定因素，在体内长时间存在，无生物降解性，因此对于内固定节段上下的椎体会产后负面影响，导致内固定节段上下椎体的所承受的应力增加，容易引起这些椎体的退变加速和骨折等等18。对于椎弓根螺钉松动、脱出、甚至断裂的患者，需要进行翻修手术时，因为骨水泥与骨面-椎弓根钉之间的坚强固定性，因此取出椎弓根钉时困难较大。这样对于骨质疏松的椎体容易引起椎体的损伤，甚至是爆裂骨折。小结：本组结果表明，在骨

50、质疏松的条件下，可注射的硫酸钙骨水泥与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥均能显著增加椎弓根螺钉的把持力，增强术后椎弓根钉的稳定性，但相比于聚甲基丙烯酸甲酯，硫酸钙骨水泥具有更好的组织相容性，骨传导性，以及可降解性能较好和诱导新骨形成的能力较强等优点，因此可以促进患者的骨质疏松的改善，有利于术后神经功能的恢复，是一种很好的骨替代材料。作者贡献：设计、实施、评估为本文作者，均受过专业培训。利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。伦理要求：患者对治疗知情同意，均在充分了解本治疗方案的前提下签署“知情同意书”。学术术语：骨传导-骨组织沿植入体表面或其内部的空隙、 通道或管

51、道攀附延生进入材料结构的现象。作者声明：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及泄密，无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争议，无与他人课题以及专利技术的争执，内容真实，文责自负。4 参考文献 References1 黎逢峰,方煌磷酸钙骨水泥强化螺钉固定的研究进展J.中华创伤骨科杂志,2004,6(6):685-687.2 何斌,王云华,袁同洲,等.MIIGX3强化椎弓根螺钉固定的生物力学研究J.生物医学工程研究,2008,27(2):97-98.3 Reitman CA,Nguyen L,Fogel GRBiomechenical evaluation of relationship of screw pullout strength ,insertional torque and bone mineral density in the cervical spine. J Spinal Disord Tech. 2004;17(4):306-311.4 ;27(1):s113-s118.