骨质疏松性椎体骨折经PVP/PKP术后再发骨折的危险因素

石江友,陈荣春,陈云生,伍耀宏

(南昌大学a.第二临床医学院,南昌 330006; b.附属赣州医院脊柱外科,江西 赣州 341099)

随着我国人口老龄化的加剧,骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)患者越来越多。据统计,全世界有20%的70岁以上老人和16%的绝经后妇女发生OVCF[1],中国每年新增OVCF患者超180万,大多数为老年患者,且4年内死亡率高达49.4%[2];而预计到2050年,我国50岁以上OVCF患者每年新增超300万[3]。

对于该病的治疗,既往主要通过卧床休息、止痛等保守治疗可恢复,但缺点是病程长、恢复慢,且长期卧床会带来肺部感染、压疮、深静脉血栓等严重并发症。近二十多年来,椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)和椎体后凸成形术(percutaneons kyphoplasty,PKP)由于创伤小、恢复快、疗效确切、可纠正后凸畸形等优势广受欢迎,已成为该疾病的主要方法。但临床实践发现,该技术导致的骨水泥泄漏及术后再发椎体骨折等并发症也十分常见,尤其是再发椎体骨折引发疼痛会影响后期疗效。有报道[4],PVP或PKP术后继发骨折的发生率为12%～52%,其原因主要归结于患者自身情况相关的自然进程及手术技术相关因素两方面。为此,笔者对PVP/PKP术后再发骨折危险因素的研究进展进行综述,以期为临床预防复发提供参考依据。

1 患者自身因素

1.1 骨质疏松的严重程度

骨质疏松是PVP/PKP术后新发椎体骨折的重要危险因素,几乎没有争议。而且骨质疏松的严重程度即骨密度(BMD)的数值与术后新发椎体骨折成正相关。NING等[5]对921例经皮椎体后凸成形术后的患者进行调查,发现再发椎体骨折的111例患者脊柱骨密度T值为-3.27±1.14,无再发椎体骨折的810例患者脊柱骨密度T值为-3.03±1.21,差异有统计学意义(P=0.031),骨质疏松是PKP术后再发骨折的主要原因,且发现PKP术后抗骨质疏松治疗可以降低再骨折的风险。CHEN等[6]也回顾性分析了650例行PVP或PKP术后的患者,平均随访24个月,在最后一次随访中发现累计102例患者出现了继发性椎体压缩性骨折(SVCF),通过二元逻辑回归模型显示高水平BMD(OR=0.31,P<0.001)降低了SVCF风险。LU等[7]在多变量分析中,只有骨矿物质密度的T值与随后的椎体压缩性骨折显著相关,甚至认为唯一危险因素是低骨矿物质密度T值。

总之,绝大多数学者都认为骨质疏松的严重程度与PVP/PKP术后再发骨折密切相关,而术后积极选择合理药物规范抗骨质疏松是预防PVP/PKP术后新发骨折的重中之重。

1.2 体重指数

目前体重指数是否为骨质疏松压缩性骨折经PVP/PKP术后新发椎体骨折的危险因素尚存在争议。MAO等[8]对9篇文献,共1882例OVCF行椎体成形术的患者进行Meta分析,认为体重指数与新发椎体骨折无相关性。刘群等[9]通过Meta分析,认为体重指数与椎体后凸成形后再发骨折无明显相关性。

而冯会容等[10]通过回顾性分析表明,体重指数与PVP术后再发骨折存在相关性,体重指数虽与骨密度T值呈正相关,但高体重指数会增加椎体的压力,也易造成邻近椎体再发骨折。相反,也有学者[11]认为低体重指数是骨质疏松的危险因素,继而会增加骨折的风险。

综上可知,虽目前就体重指数是否为OVCF经PVP/PKP术后再发椎体骨折的危险因素还有待商榷,但基本认为做好膳食和运动均衡将体重指数控制在正常范围对预防继发椎体骨折有益。

1.3 首次骨折椎体的部位

胸腰段即T10-L2椎体,因所处的部位特殊,是OVCF的最好发部位,约占脊柱骨折的90%,且经PVP/PKP治疗后再发新的椎体骨折率高于非胸腰段部位的椎体骨折。YU等[12]通过Meta分析,表明胸腰段较其他部位受累的椎体是术后发生再骨折的主要因素之一。SUN等[13]对175例单节段行PVP治疗后的患者进行随访,发现位于非胸腰段的患者再发椎体骨折的概率为13.9%,而位于胸腰段交界处的概率高达26.2%,故得出结论:位于胸腰椎交界处的椎体骨折是影响椎体成形术后继发骨折的最重要危险因素之一。

综上所述,位于胸腰段交界处的OVCF容易再发邻近椎体骨折,可能是由于胸腰段处于相对固定的胸椎与活动度较大的腰椎移行部位,此处应力集中,且术后往往不能完全恢复原来的后凸畸形,甚至骨水泥的填充不当会进一步加大应力集中,造成生物应力失衡,从而继发邻近椎体发生骨折。

2 骨水泥及手术方式相关因素

2.1 骨水泥因素

2.1.1 骨水泥渗漏

在椎体成形手术中发生骨水泥渗漏十分常见,按渗漏部位可以分为椎体周围渗漏、椎管内渗漏、椎间孔渗漏、椎间盘渗漏、椎旁软组织内渗漏及混合型渗漏共6种。

据文献报道,椎间盘内骨水泥渗漏导致的继发椎体骨折风险较高。付兆宗等[14]经过Logistic回归模型分析发现骨水泥渗漏使邻椎骨折的风险增加4倍;KO等[15]研究发现术后再发骨折组中骨水泥渗漏的患者(55%)明显多于术后无骨折组(4.5%),表明骨水泥渗漏到椎间盘是PKP术后邻近椎体骨折的危险因素。

目前对椎间盘骨水泥渗漏引起邻椎骨折的机制尚未明确,有学者[16]认为骨水泥渗漏至椎间盘时,椎间盘会因为其化学和热损伤从而遭到破坏并发生退变,严重降低了椎间盘的生物力学缓冲能力,且应力分布不均匀;同时退变的椎间盘组织与骨水泥强化的伤椎共同构成一个高刚度节段,增加了邻近椎体终板的应力,引起邻近椎体终板损伤并诱发椎体骨折。

2.1.2 骨水泥的材料

骨水泥的刚性程度也被认为与PVP或PKP术后再发骨折有关,高刚度的骨水泥材料会使其风险增加。目前骨水泥材料种类有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)、磷酸钙骨水泥(CPC)及其他复合骨水泥材料等,目前临床应用最广泛的是PMMA。

LUO等[17]对63例OVCF患者平均随访13.72个月,发现使用高刚度骨水泥PMMA组32例患者中有7例患者发生邻近椎体再骨折,而聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥复合矿化胶原蛋白(MC-PMMA)组31例患者中只有1次再次骨折,说明使用低刚度的新型骨水泥理论上能减少邻近椎体再骨折。除此之外,还发现MC-PMMA的分布更多为“H”型,较少为“O”型,显然“H”型骨水泥与周围骨小梁接触面积更大,应力分布更佳,有利于提供广泛支撑并维持椎体稳定性,而且矿化胶原(MC)可以显著提高骨水泥的生物相容性,促进细胞黏附和生长,引导新骨组织向内生长,增强骨水泥在损伤椎体中的骨整合,这些特性可能都可以减少再发骨折的风险。PENG等[18]通过个体三维有限元模型分析显示该患者最适合的骨水泥弹性模量范围为833.1～1408.1 mPa,弹性模量过大会明显增加松质骨的von Mises应力,导致骨水泥椎骨以及相邻椎骨再次塌陷的风险增加。

目前对于最适合椎体成形术的骨水泥还在研制和探索中,关于其弹性模量即刚度是否影响术后再骨折发生率还需更多的研究考证。

2.1.3 骨水泥的注入量

目前骨水泥的注入量是否与OVCF经椎体成形术后再发骨折有关还有争议。一般认为骨水泥注入量越多会导致伤椎刚度越大,从而增加邻椎的应力;同时骨水泥渗漏的概率也越高,如发生椎间盘内渗漏则会导致邻近椎体终板偏转,增加邻椎骨折风险。

HU等[19]分析发现骨水泥注入量与椎体成形术后邻椎骨折显著相关,并得出超过40.5%(骨水泥注射量和骨折椎体体积百分比)的水泥注入量会导致邻椎骨折,因此建议术前应根据影像学资料提前计算骨水泥用量,认为骨水泥注入量尽量多但不应超过40.5%。李秋江等[20]研究显示骨水泥注入量过多(≥4.5 mL)、过少(<3 mL)均会对术后椎体骨折的发生造成影响,当骨水泥注入量控制在4.0～4.5 mL时术后继发椎体骨折的风险最低。

相反,AN等[21]对257例接受椎体成形术的单节段OVCF患者研究分析,结果发现在一定范围内,注入的骨水泥越多,PVP后椎体再加压的发生率越低,并表示骨水泥尽量与伤椎的上下终板接触,在X线片上达到“脚着地,头顶着穹顶”的视觉效果最好。张子龙等[22]研究认为应尽可能地使骨水泥在椎体内充分弥散,使椎体更加稳固,且骨水泥注入越多,邻近椎体新发骨折发生率越低,虽然骨水泥渗漏风险大,但此研究发现骨水泥渗漏与邻近椎体新发骨折无明显相关性。

综上分析,骨水泥注入量的多少是否影响再发椎体骨折率,目前观点尚未统一,还有待进一步考证。

2.1.4 骨水泥的分布情况

众多研究发现[23-25],骨水泥在伤椎中弥散均匀样分布、与椎体的上下终板接触能够降低术后继发椎体骨折的风险。

XIONG等[26]研究发现,当骨水泥与上下终板都接触可以在垂直方向提供更好的支撑,由于上下终板比较硬,负荷是通过上下终板传递,当骨水泥存在骨水泥-终板未接触(NPEC)时,载荷不会通过非骨水泥区域传递,产生应力屏蔽作用,因此骨水泥可能会将应力集中在周围脆弱的骨骼上,导致再发骨折。ZHANG等[27]研究发现,骨水泥在伤椎内呈现团块状致密样分布虽然提升了椎体的刚度和强度,但椎体的前柱、侧壁充填不充分进而导致伤椎应力传导失衡,骨折延迟愈合甚至不愈合,从而再次出现椎体塌陷。

综上所述,骨水泥分布越均匀,与上下终板接触面积越大,邻椎再骨折的风险越小。此外秦丰伟等[28]对椎体CT横断面骨水泥分布形态研究发现,骨水泥在椎体均匀的倒“U”型分布的再骨折率为3.1%,远低于不规则分布组的14.3%,且能很好维持骨折椎体高度,当然这仍然需要更大样本量的研究证实。

2.2 手术方式

目前关于单侧或双侧入路行椎体成形术对术后再发新的椎体骨折仍有争议。刘春磊等[29]对98例OVCF患者行单侧或双侧入路椎体成形术,随访1年发现单侧组术后邻近椎体再发骨折发生率为20.9%(10/48),明显高于双侧组的12.0%(6/50),故认为双侧经皮椎弓根入路具有骨水泥渗漏发生率低、术后相邻椎体再骨折低的优点。

国外有学者[30]认为单侧入路灌注可以达到双侧入路的效果,虽然单侧入路灌注骨水泥的分布不对称会造成单侧受力不均,从而使得脊柱向未灌注侧倾向,但结果并未出现因此而发生的继发椎体骨折。AN等[21]通过Meta分析表明,双侧入路可使骨水泥在椎体两侧呈“H”形分布,其生物力学稳定性优于单侧椎弓根入路注射的“O”形分布,且更符合正常人体状态的机械传导。单侧骨水泥填充时达到中线就足够了,且单侧入路的临床疗效与双侧相似。可见手术入路是否与术后再发椎体骨折有关还有待进一步考证。

3 伤椎恢复的高度

近些年也有相关文献[25,31]报道伤椎高度过度恢复是椎体成形术后再发骨折的独立危险因素,这是因为过多的伤椎高度恢复会导致椎旁软组织张力增加,从而导致增强椎骨的机械负荷增加或骨折节段更加不稳定;还有椎体高度恢复越多意味骨水泥的填充量也大,伤椎的刚度和强度也随之增加,进而显著改变邻椎的生物力学负荷,增加术后邻椎骨折的再发风险,故应避免过度矫正伤椎高度。

汤亮等[32]对国内外19篇文献进行Meta分析,结果表明术后伤椎高度过度恢复的患者发生PVP/PKP后邻椎再骨折的风险是伤椎高度适度恢复患者的2.66倍。有学者[33]研究发现伤椎复位临界角为8.3°,当复位角达到8.3°则再次骨折风险增加显著,YU等[23]也发现当伤椎复位率达7%或复位角度达3°与术后椎体再塌陷的风险增加显著相关。目前关于临界椎体前缘高度恢复率及复位角,临床尚缺乏统一标准。

4 其他因素

4.1 脊柱-骨盆矢状面参数

有研究[34]表明,脊柱-骨盆矢状面失平衡是PVP/PKP术后新发骨折的重要危险因素,脊柱-骨盆矢状面平衡时可使机体通过最小耗能保持相对稳定的姿势、减少运动或站立对脊柱的冲击和震荡;反之,脊柱-骨盆矢状面失衡必然会造成相应部位应力增加及不稳定,当超出其代偿能力时就有骨折的风险。脊柱-骨盆矢状面失衡体现在其相关参数发生变化,张义龙等[35]研究认为,较小的骶骨倾斜角(SS)、较大的胸椎后凸角(TK)和C7矢状位比值(C7/SFD)是导致再次骨折的易发因素。目前对腰椎前凸角(LL)、骨盆投射角(PI)是否对椎体再发骨折有影响还存在不同说法[36]。

因此,OVCF患者在椎体成形术前需关注SS、TK、C7/SFD等脊柱-骨盆矢状位平衡参数的影响,术中可考虑纠正相关参数值;另外OVCF非手术患者也可通过佩戴支具矫正矢状面失衡以减少术后继发骨折的发生。

4.2 术后抗骨质疏松治疗

骨质疏松随着年龄增长而逐渐加重[37],特别是绝经后女性由于失去了雌激素的保护作用,骨量丢失尤为明显,所以术后规律抗骨质疏松以减缓或改善骨量丢失十分重要。ZHANG等[38]使用降钙素和双磷酸盐(抑制破骨细胞)来治疗骨质疏松症,发现再骨折组接受骨质疏松治疗的患者比例为21.3%,明显低于非骨折组的39.7%;UENO等[39]在一项回顾性队列研究中,将273例经椎体后凸成形的患者以是否使用甲状旁腺激素(PTH)(促进成骨细胞)、同时是否>17 d康复锻炼分为4组,结果显示使用PTH长期康复组再发椎体骨折概率为6.2%,显著低于未使用PTH长期康复组的13.3%。因此为降低术后再发骨折率,应鼓励OVCF患者规律抗骨质疏松治疗。

当然,除以上药物性抗骨质疏松治疗外,术后有规律的运动、加强背部肌肉锻炼也可以显著改善身体功能及提高骨密度,大大降低再次骨折的风险,因此术后规律锻炼也必不可少[40-41]。

5 总结

综上所述,OVCF患者经PVP/PKP治疗后再发椎体骨折原因复杂多样,机制复杂且部分危险因素尚存在争论。但经过分析发现,再发椎体骨折的根本原因是骨质疏松和生物力学失稳,所以只要能引起骨质疏松和(或)生物力学失稳的因素理论上都可以归结为OVCF患者椎体成形术后再发骨折的危险因素,但实际上仍需要大量临床试验加以证实。

根据以上相关危险因素的分析,如何规范治疗骨质疏松、探索更接近人体骨骼强度且具有良好生物组织相容性的骨水泥材料、避免骨水泥渗漏、研究胸腰椎各个椎体的最佳骨水泥注入量及分布模式以及联合脊柱骨盆矢状面参数分析最优伤椎高度恢复率仍是以后需要努力研究的方向。此外临床治疗环节中,要求临床医生努力做好术前评估、术中谨慎操作及术后规范管理(包括康复锻炼和抗骨质疏松治疗),以尽量减少OVCF患者椎体成形术后再发骨折率。