新型Vessel-X可膨脹性骨材料填充器系統(tǒng)椎體強(qiáng)化術(shù)的實驗研究.pdf

1、研究目的探討在新鮮冰凍尸體椎體標(biāo)本建立的壓縮骨折模型中，應(yīng)用新型Vessel-X可膨脹性骨材料填充器系統(tǒng)注射PMMA骨水泥和新型可注射性生物活性鍶羥基磷灰石(SrHAC)骨水泥行椎體強(qiáng)化術(shù)的可行性，并將體外實驗結(jié)果與球囊骨擴(kuò)張器椎體后凸成形術(shù)的結(jié)果相比較。同時提出應(yīng)用Vessel-X可膨脹性骨材料填充器系統(tǒng)行椎體強(qiáng)化術(shù)為經(jīng)皮椎體強(qiáng)化術(shù)的一種新概念——Vesselplasty。 材料和方法：從5具新鮮冰凍尸體標(biāo)本(胸8椎體節(jié)段到腰

2、5椎體節(jié)段，年齡為75歲～91歲，平均87.5歲，男性1具，女性4具)中分離出42個適合本實驗的椎體標(biāo)本，測量各椎體的骨密度和原始高度。在MTS電子萬能材料實驗機(jī)下(MTS858bionixmachine，MTSSystemInc.，Minneapolis,MN，USA，香港大學(xué)矯形與創(chuàng)傷外科學(xué)系生物力學(xué)實驗室)測量各個椎體的原始強(qiáng)度和剛度，并建立椎體壓縮骨折模型。建立好椎體壓縮骨折模型后，再次在MTS電子萬能材料實驗機(jī)下測量骨折后椎體

3、的剛度。用游標(biāo)卡尺再次測量骨折后椎體的高度。然后分別應(yīng)用兩種骨擴(kuò)張器系統(tǒng)——Kyphon球囊骨擴(kuò)張器系統(tǒng)和新型Vessel-X可膨脹性骨材料填充器系統(tǒng)以及兩種骨水泥——聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)骨水泥和生物活性鍶羥基磷灰石(SrHAC)骨水泥，分別按單側(cè)穿刺擴(kuò)張或雙側(cè)穿刺擴(kuò)張注射強(qiáng)化骨折椎體標(biāo)本。根據(jù)單雙側(cè)穿刺的不同、骨水泥的不同和使用的骨擴(kuò)張器系統(tǒng)不同，實驗椎體標(biāo)本共分6組：UVS組：單側(cè)Vessel-X骨材料填充器擴(kuò)張+SrHAC

4、骨水泥組BVS組：雙側(cè)Vessel-X骨材料填充器擴(kuò)張+SrHAC骨水泥組UVP組：單側(cè)Vessel-X骨材料填充器擴(kuò)張+PMMA骨水泥組BVP組：雙側(cè)Vessel-X骨材料填充器擴(kuò)張+PMMA骨水泥組UKS組：單側(cè)球囊擴(kuò)張+SrHAC骨水泥組BKS組：雙側(cè)球囊擴(kuò)張+SrHAC骨水泥組每組均為7個標(biāo)本。Vessel-X骨材料填充器由臺灣A-Spine公司提供。 在C型臂X線機(jī)透視下按分組情況分別進(jìn)行椎體強(qiáng)化手術(shù)，術(shù)后適當(dāng)選擇椎體

5、拍軸位和側(cè)位X線片，觀察強(qiáng)化術(shù)后的骨折椎體內(nèi)的骨水泥分布情況。用游標(biāo)卡尺再次測量術(shù)后椎體各部分的高度。在MTS電子萬能材料實驗機(jī)下再次行力學(xué)實驗，測量各組椎體強(qiáng)化術(shù)后的強(qiáng)度和剛度。用鋼鋸沿椎體標(biāo)本矢狀位的中線橫向鋸斷椎體標(biāo)本，大體觀察Vessel-X骨材料填充器在椎體內(nèi)的膨脹情況和骨水泥在椎體內(nèi)的分布情況。 用單因素方差分析(One-wayanalysisofvariance，ANOVA)比較6組椎體的骨密度、原始強(qiáng)度和原始剛度

6、。同樣，用單因素方差分析比較單側(cè)穿刺的3組和雙側(cè)的3組共42個椎體平均每側(cè)注射的骨水泥量以及單側(cè)穿刺3組和雙側(cè)穿刺3組各21個椎體平均每個椎體骨水泥注射的總量。若單因素方差分析結(jié)果有統(tǒng)計學(xué)意義，則進(jìn)一步用Student-Newman-Keulsq檢驗(SNK-q)作各組間的兩兩比較。用成對樣本的配對T檢驗(Paired-SamplesTtest)比較各組椎體原始高度、骨折后高度、強(qiáng)化后高度的改變以及術(shù)前術(shù)后生物力學(xué)特性的改變。以P＜0.

7、05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 結(jié)果1、各組椎體標(biāo)本的一般情況各組椎體的骨密度，原始高度和原始強(qiáng)度組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.496791；P=0.437589；P=0.528103)。 2、骨水泥注射量及其在椎體內(nèi)的分布單側(cè)注射的3組中，UVP組中每個注射側(cè)注入PMMA骨水泥3.057±0.089ml(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，以下同)；UVS組中每個注射側(cè)注入SrHAC骨水泥3.257±0.056ml；UKS組中每個注射側(cè)注入

8、SrHAC骨水泥3.071±0.049ml，此3組椎體每個穿刺側(cè)的骨水泥注射量組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.286173)。雙側(cè)注射的3組中，BVP組中每個椎體左右側(cè)各注入PMMA骨水泥2.857±0.341ml和3.042±0.33lml，椎體共注入骨水泥5.900±0.605ml。BVS組中每個椎體左右側(cè)各注入SrHAC骨水泥2.928±0.188ml和3.042±0.113ml，椎體共注入骨水泥5.971±0.075ml。BK

9、S組中每個椎體左右側(cè)各注入SrHAC骨水泥2.900±0.223ml和2.914±0.157ml，每個椎體共注入骨水泥5.814±0.357ml。單因素方差分析結(jié)果顯示雙側(cè)穿刺3組椎體的6個穿刺側(cè)中每個穿刺側(cè)的骨水泥注射量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.610146)。雙側(cè)穿刺3組椎體中平均每個椎體注射骨水泥的總量組間比較，差異也無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.774084)。 應(yīng)用Vessel-X可膨脹性骨材料填充器在骨折椎體標(biāo)本上行椎

10、體強(qiáng)化術(shù)(Vesselplasty)，注射PMMA或SrHAC骨水泥，單側(cè)穿刺見骨水泥主要分布在穿刺側(cè)，骨水泥的分布與穿刺針的位置有關(guān)。軸狀位X線片或C型臂X線機(jī)軸狀位透視下見骨水泥在椎體內(nèi)呈橢圓型或長橢圓型分布，形狀相對固定，與Vessel-X骨材料填充器在體外膨脹后的形狀相似。雙側(cè)穿刺組骨水泥在椎體內(nèi)呈左右較為對稱的分布，每側(cè)形態(tài)與單側(cè)穿刺相似。 應(yīng)用球囊骨擴(kuò)張器在骨折椎體標(biāo)本上行椎體強(qiáng)化術(shù)(kyphoplasty)，注射較

11、為粘稠的SrHAC骨水泥，單側(cè)穿刺組骨水泥在椎體內(nèi)呈不規(guī)則分布，大部分水泥集中在穿刺側(cè)，雙側(cè)穿刺骨水泥在椎體內(nèi)分布較為對稱，大部分集中在椎體的前中部。 3、生物力學(xué)特性的改變壓縮骨折模型建立后，各組椎體骨折后的剛度與其原始剛度比較均明顯降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。強(qiáng)化術(shù)后，各組椎體的強(qiáng)度較其原始強(qiáng)度均有所增加，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)；各組椎體強(qiáng)化后的剛度較骨折后剛度均有明顯增加，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜

12、0.05)，但強(qiáng)化后各組剛度均未能恢復(fù)到椎體原始的剛度水平，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。 強(qiáng)化術(shù)后，各組椎體的強(qiáng)度比較組間差異均無統(tǒng)計學(xué)學(xué)意義(P＞0.05)。在剛度修復(fù)方面，單側(cè)穿刺的3組兩兩比較，組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義；雙側(cè)穿刺的3組兩兩比較，組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義；單側(cè)穿刺的任何一組與雙側(cè)穿刺的任何一組兩兩比較，組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。 4、椎體高度的改變6組椎體前緣骨折后的高度均較原始高度減少，

13、差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。強(qiáng)化術(shù)后，6組椎體前緣的高度分別與原始高度和骨折后高度比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。單側(cè)穿刺3組椎體中線穿刺側(cè)的原始高度和骨折后高度比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義；穿刺側(cè)強(qiáng)化術(shù)后的高度與原始高度和骨折后高度比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；非穿刺側(cè)的原始高度和骨折后高度比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義。UVS和UVP組椎體中線非穿刺側(cè)強(qiáng)化術(shù)后的高度與原始高度和骨折后高度比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，UKS組椎體中線非穿刺側(cè)術(shù)后的

14、高度與原始高度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，與骨折后高度比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義。雙側(cè)穿刺的3組中椎體中線左右側(cè)高度的改變見表十五。6組椎體中線左右側(cè)骨折后高度較原始高度均明顯減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；強(qiáng)化術(shù)后，6組椎體中線左右側(cè)高度較骨折后的高度增加，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；強(qiáng)化術(shù)后，BVS和BVP組椎體中線左右側(cè)及BKS組椎體中線左側(cè)的高度未能恢復(fù)到原始高度水平，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。BKS組椎體中線右側(cè)強(qiáng)化術(shù)后的高度達(dá)原始高度水平，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。6組

15、椎體中線兩側(cè)手術(shù)前后的高度差見表十六。單因素方差分析結(jié)果顯示6組中的12個亞組，高度差亞組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示球囊骨擴(kuò)張器和Vessel-X骨材料填充器，在椎體內(nèi)無論單側(cè)擴(kuò)張還是雙側(cè)擴(kuò)張，對椎體側(cè)方高度差的影響無區(qū)別。6組中每組的椎體后緣骨折后高度較原始高度減少，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義；6組椎體后緣強(qiáng)化術(shù)后的高度分別與原始高度比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，與骨折后高度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。 5、Vessel-X骨材料填充器在椎體內(nèi)

16、的膨脹情況無論注射PMMA骨水泥還是SrHAC骨水泥，Vessel-X可膨脹性骨材料填充器在椎體內(nèi)均能很好地膨脹并能較好地包裹大部分灌注入椎體的骨水泥，膨脹后的形狀相對固定，有少許骨水泥從骨材料填充器的外層滲漏出去，與椎體內(nèi)的骨組織固合。 結(jié)論1.注射PMMA或SrHAC，Vessel-X骨材料填充器均能在椎體內(nèi)很好地膨脹并能較為有效地控制骨水泥在椎體內(nèi)的分布。 2.應(yīng)用Vessel-X骨材料填充器行椎體強(qiáng)化術(shù)——(Ve

17、sselplasty)有希望成為球囊后凸成形術(shù)理想的替代技術(shù)。 3.Vesselplasty和球囊后凸成形術(shù)，無論單側(cè)穿刺還是雙側(cè)穿刺，灌注PMMA還是SrHAC，均能在一定程度上修復(fù)骨折椎體的生物力學(xué)性能。 4.單側(cè)穿刺與雙側(cè)穿刺在椎體強(qiáng)度修復(fù)上無明顯統(tǒng)計學(xué)差異，但雙側(cè)穿刺灌注的骨水泥量更多，骨水泥在椎體內(nèi)的分布更為理想，在修復(fù)生物力學(xué)剛度上可獲得更好的效果。 5.Vesselplasty和球囊后凸成形術(shù)，無論