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目的:老年骨质疏松性椎体骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)是脊柱外科临床的多发病、常见病。随着社会老龄化的日益加深,OVCF发病率有逐年上升的趋势。骨质疏松性椎体压缩骨折的主要致病因素是年龄的增长、骨质流失、骨小梁变稀疏、骨质的韧性减小、脆性增大、椎体的骨质力学水平整体下降,进而轻微外力,譬如摔倒,严重者甚至咳嗽等都会导致椎体骨折,而椎体骨折其最常见部位为胸腰椎体。传统的保守治疗方法包括卧床休息、理疗及镇痛治疗,但对于老年人来说,骨质丢失速度大于骨质合成速度,卧床休息少则3个月,多则需要视复查情况及临床查体及病人自身感受而定,这对于本身身体处于下坡状态的老年人来说是一个致命性的打击,长期卧床易导致骨量进一步流失及肌肉废用性萎缩,甚至导致深静脉血栓、呼吸系统感染、泌尿系统感染等并发症。因此,如无明显手术禁忌症,手术干预是治疗OVCF,减轻病人痛苦,加快临床康复的必要手段。然而对于现在已经十分成熟的针对OVCF的两种术式(Percutaneous Vertebroplasty,PVP)及经皮椎体后凸成形术(Percutaneous Kyphoplasty,PKP)也存在诸多优缺点譬如PVP骨水泥注入时椎体内压力过大,而PKP则骨水泥注入量过大易造成临近椎体骨折同时球囊价格不菲对患者的经济能力是一项考验。为此,我科在这两种已有手术方法的基础上进行创新,发展一种新型手术方法:微球形骨水泥颗粒椎体成形术(Percutaneous Vertebroplasty with Microballoon Cement Augumentation,PMA)。本研究旨在评估该手术方法对于骨质疏松性椎体压缩骨折的生物力学性能的影响,并为其在临床上进一步推广应用初步提供理论依据。方法:1材料选取及分组:选取30个新鲜小牛胸腰椎椎体标本(T9-L4),X线检查无明显先天性畸形、骨质疏松、骨折和肿瘤等病变;剔除椎体表面附着的软组织、椎间盘,分解为完整的单个椎体并妥善保存。将椎体依次排序,应用骨密度测试仪测量其骨密度并完全随机将30个标本分成3组椎体(PKP组、PVP组、骨水泥颗粒组),每组10例椎体。2造模2.1骨质疏松造模(脱钙):所有椎体均用丝攻(标准5.00mm直径)预制双侧椎弓根通道,深度达到椎体前1/3处。每个椎体均通过微量注射泵持续向其双侧的椎弓根通道以40ml/h匀速灌注浓度为3%稀盐酸,脱钙24小时建立骨质疏松性椎体模型[1]。灌注完毕后用生理盐水冲洗标本表面及钉道内残留稀盐酸,并再次骨密度测试仪测量其骨密度,并与相应椎体脱钙之前骨密度进行比较。2.2压缩性骨折造模:骨质疏松造模成功后使用游标卡尺测量椎体前缘高度记录数据,并将3组椎体置于型号为CSCC-44020(微机控制扭转试验机,长春试验机研究所)的力学实验轴向压缩机上,以5mm/min加载速度进行压缩试验,加载轴线在椎体前方皮质后缘5mm处,设定椎体前缘被压缩至1/4时停止,以此造成椎体压缩骨折模型[2],根据得出的椎体前缘压缩高度及位移曲线,得出载荷-位移曲线,根据曲线出现的拐点及斜率得出相应椎体的强度及刚度。2.3椎体成形术:三组骨质疏松性压缩骨折模型椎体按照对应的分组顺序分别别在用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)为载体实行经皮椎体成形术(PVP)、经皮椎体后凸成形术(PKP),经皮骨水泥颗粒椎体成形术,术后再次置于生物力学压缩机以5mm/min进行垂直加载试验,进行载荷-位移曲线测定,以达到测量不同手术方式后相应椎体强度及刚度目的,记录各组的强度和刚度并进行比较。结果:30个小牛胸腰椎体初始骨密度为(1.59)g/cm2,脱钙后骨密度为(0.90)g/cm2。脱钙后椎体骨密度较脱钙前骨密度明显降低。数据见附表。PKP组、PVP组、PMA组注射量分别为(4.13±0.73)ml、(4.02±0.49)ml和(4.13±0.60)ml,3组之间无统计学意义(P>0.05)。PKP组、PVP组、PMA组椎体前缘压缩高度值为:(9.47±0.30)mm、(9.50±0.58)mm、(9.75±0.62)mm,三组椎体前缘压缩高度间无统计学意义(P>0.05);3组术后椎体恢复后高度值为(29.45±0.89)mm、(29.62±1.16)mm)(29.00±0.98)mm,三组统计比较(P>0.05)无统计学意义,三组术后椎体恢复后压缩高度无统计学差异。PKP组术前刚度值为(2406.00±731.92)N/mm,术后刚度值为(518.42±173.95)N/mm,采用配对t检验对术前及术后的刚度值进行统计分析,结果显示:手术前后刚度比较(P<0.05),有统计学意义,术前刚度大于术后刚度;PVP组术前刚度值为(2399.23±630.57)N/mm,术后刚度值为(664.27±61.66)N/mm,采用配对t检验对术前及术后的刚度值进行统计分析,结果显示:手术前后刚度比较(P<0.05),有统计学意义,术前刚度大于术后刚度;PMA组术前刚度值为(1807.38±625.23)N/mm,术后刚度值为(711.51±109.13)N/mm,采用配对t检验对术前及术后的刚度值进行统计分析,结果显示:手术前后刚度比较(P<0.05),有统计学意义,术前刚度大于术后刚度。PKP组术前强度值为(5128.15±815.68)N,术后强度值为(9003.54±784.44)N,采用配对t检验对术前及术后的强度值进行统计分析,结果显示:手术前后强度比较(P<0.05),有统计学意义,术后强度与术前相比明显增大;PVP组术前强度值为(5700.13±964.99)N,术后强度值为(8985.74±827.15)N,采用配对t检验对术前及术后的强度值进行统计分析,结果显示:手术前后强度比较(P<0.05),有统计学意义,术后强度与术前相比明显增大;PMA组术前强度值为(5660.72±881.56)N,术后强度值为(9020.87±637.04)N,采用配对t检验对术前及术后的强度值进行统计分析,结果显示:手术前后强度比较(P<0.05),有统计学意义,术后强度与术前相比明显增大。PKP组、PVP组、PMA组术前强度比较无统计学差异(P>0.05),三组术后椎体强度比较(P>0.05)无统计学意义,即三组术后强度类似;三组术前刚度比较无明显统计学差异(P>0.05),三组术后刚度值均明显低于椎体术前刚度,统计学表明三组间有差异(P<0.05),且PMA组刚度显著大于PKP组,但与PVP组无明显统计学差异。结论:微球形骨水泥颗粒成型术(PMA)用于骨质疏松压缩性骨折在恢复椎体高度上与现已有的PKP、PVP等现有手术方法有着相近的效果,在恢复伤椎刚度上则比PKP较好且与PVP手术方式效果相近;在恢复伤椎强度的效果上,PMA则与PVP、PKP两组相近。总体来说,本实验初步说明PMA术式在治疗骨质疏松性椎体压缩骨折上与目前临床应用的手术方法效果相近,也为其今后在临床上的推广应用初步提供了理论依据。