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背景椎体成形术(Vertebroplasty)是治疗老年骨质疏松性骨折的有效方法,其治疗机制是向骨折椎体内注入可凝固性材料,达到强化和稳定损伤椎体,迅速缓解背部疼痛,改善患者生活质量的目的。但是术后邻近椎体发生骨折时有报道,越来越引起脊柱外科医生的重视。而胸腰椎跨节段强化后其对中间椎体、椎间盘的应力影响如何,中间椎体是否需要预防性强化,目前国内外文献尚未见全面报道。目的本研究旨在通过不同量聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)骨水泥行胸腰椎跨节段强化后体外生物力学实验,测量术前术后强化节段、中间椎体、及其上下椎间盘力学变化,探讨跨节段椎体强化后对中间节段生物力学的影响,为椎体成形术在临床应用提供依据。方法取福尔马林浸泡的老年人尸体脊柱标本6具(含T8-L4),X线摄片排除先天畸形、骨折、肿瘤等异常,双能X线骨密度仪(dual-energy X-ray absorptiometry,DEXA)测定椎体骨密度(BMD)确定为骨质疏松椎体。根据椎体节段分为A:T8~T10、B:T11~L1、C:L2~L4,共计18个脊柱功能单位(Functional units of the spine,FSU),每个FSU包括三节相连椎体和两个椎间盘,并保持椎体后部结构和韧带完整性。A组分A1、A2;B组分B1、B2;C组分C1、C2,每组各3个FSU。在C型臂X光机辅助下向小剂量组(A1、B1、C1)上下椎体骨水泥各注射聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥量分别为3ml、4ml、5ml;中等计量组(A2、B2、C2)中上、下椎体各注射聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥量分别为5ml、6ml、7ml。用力学试验机测试术前、术后轴向压缩情况下18组样本整体刚度,中间椎体刚度,上、下椎间盘应变。数据处理:采用Spss17.0配对t检验分析。结果生物力学测试后发现小剂量组(A1、B1、C1),其术前、术后的FSU的整体刚度和中间未强化椎体的刚度未见明显差异(p>0.05),中间椎体上、下椎间盘的应变未见明显差异;在中等计量组(A2、B2、C2),其术前、术后的FSU的整体刚度未见明显差异(p>0.05),中间未强化椎体的刚度未见明显差异(p>0.05),而中间椎体上下椎间盘术前术后的应变有明显差异p<0.01。结论1.骨质疏松椎体小剂量(A1、B1、C1上、下椎体骨水泥注射量分别为3ml、4ml、5ml)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥跨一个椎体节段强化后,整个脊柱功能单位(FSU)的刚度、中间椎体的刚度、上、下椎间盘应变没有影响。2.骨质疏松椎体中等剂量(A2、B2、C2上、下椎体骨水泥注射量分别为5ml、6ml、7ml)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥跨一个椎体节段强化前后,对整体脊柱功能单位(FSU)的刚度和中间椎体的刚度没有影响,而对其上、下椎间盘有明显的影响,因此可以加速邻近椎间盘退变。3.通过骨质疏松椎体跨一个节段强化前后的体外生物力学实验,结果表明随着聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥填充量的增加,在实验条件下对整个脊柱功能单位(FSU)和中间椎体的刚度未见明显影响,但是随着骨水泥填充量的增加,中间椎体上、下椎间盘的应变明显增加,因此建议临床上尽用小计量骨水泥,对中间椎体无需进行预防性强化。