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【doc】經(jīng)皮椎體成形術及椎體后凸成形術骨水泥的研究進展

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1、 經(jīng)皮椎體成形術及椎體后凸成形術骨水泥的研究進展 中國脊柱脊髓雜志2012年第22卷第1期ChineseJournalofineandSpinalCord,2012,Vo1.22,No.18l 經(jīng)皮椎體成形術及椎體后凸成形術骨水泥的研究進展 Areviewofbonecementinpercutaneousvertebroplastyandkyphoplasty 潘俊,楊惠林,孟斌 (蘇州大學附屬第一醫(yī)院骨科215006江蘇省蘇州市) doi:10.3969/j.issn.1004-406X.2012.01.16 中圖分類號:R687.3,R318.08文獻標識碼:A文章編號:

2、1004—406X(2012)一01—0081—04 近年來,經(jīng)皮椎體成形術(PVP)和經(jīng)皮椎體后凸成形 術(PKP)作為一種微創(chuàng)手術廣泛應用于治療骨質疏松性 椎體壓縮骨折,椎體血管瘤或椎體轉移瘤,獲得了滿意的 臨床效果.其中永久留置在椎體內(nèi)的骨水泥成為國內(nèi)外眾 多學者的研究熱點.筆者就骨水泥的研究進展綜述如下. 1聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA) 骨水泥 PMMA是目前PVP,PKP手術中應用最為廣泛的骨 水泥材料,取得了較好的療效_11.其優(yōu)點在于可注射時間 容易為臨床醫(yī)師掌控,易于操作,同時具有良好的生物力 第一作者簡介:男

3、(1985一),碩士研究生在讀,研究方向:脊柱外科 電話:(0512)67780101E-mail:55982162@ 學強度和剛度以及相對便宜的價格.但PMMA并非專門 為PVP或PKP手術設計,存在潛在的缺陷:其聚合時可產(chǎn) 生高溫,如果注射時發(fā)生滲漏會對周圍組織如神經(jīng)根,硬 膜產(chǎn)生熱損傷;缺乏與周圍骨融合性,與骨質問形成纖維 膜,在長期隨訪中發(fā)現(xiàn)有松動的可能:PMMA骨水泥與人 體骨組織在生物力學方面存在差距,骨水泥壓縮強度為 80MPa明顯高于壓縮強度小于1OMPa的骨質疏松性骨 質,可能引起術后鄰近節(jié)段骨折:在X線透視下不具有顯 影性,其特性可能受所加入顯影劑影響日

4、. Baroud等[41利用體外椎體成形術(VP)骨水泥滲漏模 型,比較了低粘度,中等粘度,高粘度PMMA骨水泥各自 混合5~7rain,7~lOmin,10min后模擬VP注射后滲漏情 況,提出在骨水泥成面團狀的高粘度情況下注射可以顯著 減少骨水泥滲漏量,并且骨水泥分布的均勻性優(yōu)于中,低 culturesystem[J].Biomaterials,2010,31(26):6876—6891. 33.KuroseR,IchinoheS,TajimaG,eta1.Characterizationofhu- mansynovialfluidcellsof26patientswith

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12、統(tǒng) PMMA相同的不可降解,無生物活性等缺[41. Habib等在體外采用Baroud設計的VP骨水泥滲漏 模型,比較了Confidence高粘度骨水泥(DePuySpine)與 現(xiàn)存低粘度骨水泥(DePuySpine)的滲漏及骨水泥分布均 勻性的差別.得到了與Baroud相似的結論,Confidence高 粘度骨水泥于混合后3.5min及6.5min分別注射于滲漏模 型中.其骨水泥滲漏量顯著低于低粘度骨水泥于混合后 3.5min,6.5min,9.5rain注射所產(chǎn)生的滲漏量,并且骨水泥 分布的均勻性亦優(yōu)于現(xiàn)存低粘度骨水泥.Ruger等利用 Condence高粘度PMMA

13、骨水泥及其注射系統(tǒng)對人新鮮 冰凍尸體胸腰椎壓縮性骨折模型行VP,結果表明術后椎 體后凸畸形,椎體生物力學強度均較術前顯著改善,且只 有極少量骨水泥滲漏. 目前Confidence高粘度骨水泥在國內(nèi)外臨床中均已 開始使用.Anselmetti等將60例椎體疼痛性塌陷患者(其 中骨質疏松性骨折46例,轉移性腫瘤12例,血管瘤2例, 共190個椎體)隨機分成兩組,其中A組30例患者(98個 椎體)使用Confidence高粘度骨水泥(Disc—O—Tech,以色 列)及其注射系統(tǒng)行VP,B組30例(92個椎體)使用標準 低粘度PMMA骨水泥行VP.術后隨訪發(fā)現(xiàn)兩組均能顯著 改善

14、l臨床癥狀,術后CT觀察發(fā)現(xiàn)使用A組骨水泥滲漏率 較B組顯著降低,其骨水泥滲漏所引起的并發(fā)癥亦顯著減 少.GeorgytS[~顧分析了l臨床治療胸腰椎骨質疏松性壓縮 骨折應用Confidence高粘度骨水泥行VP的66個椎體與 行常規(guī)PKP手術的46個椎體,兩組骨水泥滲漏率無統(tǒng)計 學差異,各在椎間隙發(fā)生1例嚴重滲漏,但未引起任何臨 床癥狀,表明應用Confidence高粘度骨水泥行VP與常規(guī) PKP手術骨水泥滲漏率相當. 李春海等應用Confidence高粘度PMMA骨水泥及 其椎體成形系統(tǒng)治療老年骨質疏松性椎體壓縮骨折23例 31個椎體.術后隨訪發(fā)現(xiàn)腰背部疼痛明顯緩解.2

15、例發(fā)生 椎體旁骨水泥滲漏,無骨水泥毒性反應,肺栓塞,感染和神 經(jīng)損傷等并發(fā)癥發(fā)生.藺福輝等㈣采用Confidence高粘度 PMMA骨水泥行PVP治療老年骨質疏松性椎體壓縮骨折 45例65個椎體,亦得到類似的療效.但相關中長期的l臨 床隨訪結果目前尚無報道. 2磷酸鈣骨水泥 磷酸鈣骨水泥具有在體內(nèi)被機體吸收,被骨組織替 代的生物學作用,且不會像PMMA那樣產(chǎn)生熱損傷[11,12], 成為研究的熱點.磷酸鈣骨水泥主要分為兩類:磷灰石骨 水泥(apatitecement)和磷酸氫鈣骨水泥fbinshire cement).但磷酸氫鈣骨水泥[13]降解速度過快導致生物力學 作

16、用大大削弱,凝固時間短,注射性差,限制了其臨床應 用.以羥磷灰石(Hydroxyapatite,HA)骨水泥為代表的磷灰 石骨水泥成為研究熱點,并且衍生出一系列以HA為載體 的生物型骨水泥. 2.1HA骨水泥的理化及生物力學性能 IJi等㈣報道了將雙酚A甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis— GMA)與鍶羥磷灰石(SrHA)結合的新型可注射骨水泥用 于VP和KP手術.鍶(Sr)是一種與鈣,鋇同族的金屬元 素.具有顯影性,并且可以刺激骨生成,抑制骨吸收㈣.HA 具有骨傳導性.以Bis—GMA為樹脂基質制成新型骨水泥, 其凝固時間在1518min,聚合放熱最高為58℃;生物力學 剛度

17、低于PMMA,更接近于骨質;SrHA與HA相比,促進 成骨細胞粘附,增殖,鈣沉積能力更強,在生物體內(nèi)骨傳 導,骨誘導,骨相容性顯著優(yōu)于PMMA,SrHA的生物相容 性與單純HA相似,但生物活性明顯優(yōu)于HA,且無需另外 添加顯影劑即能有良好的顯影效果[15,16I.Hernandz等[17,18】將 單體表面經(jīng)過處理后的PMMA與SrHA合成一種新的骨 水泥材料,通過兩者在骨水泥中所占比例的不同測定其流 體學性質.得出SrHA占20%質量比時.骨水泥具有良好 的操控性,最適宜注射,并且具有一定的力學強度.在其后 的生物活性和相容性檢測中,骨水泥體現(xiàn)了良好的生物活 性及相容性舊

18、.Kim等【19]將天然HA粉末,殼聚糖(chitosan) 粉末與PMMA混合制成新型的骨水泥,在動物(成年雌性 新西蘭白兔)實驗中發(fā)現(xiàn)隨著殼聚糖的自然降解留下的孔 隙,利于周圍骨組織滲入,并且在生物力學效能上與 PMMA相當,達到了即刻穩(wěn)定和生物活性的結合.作者認 為其有能力替代單純PMMA骨水泥用于臨床VP或KP手 術. 2.2HA骨水泥的臨床應用 SrHA骨水泥目前已應用于臨床試驗階段,Lu等[2Ol報 道了22例單椎體胸腰段骨質疏松性壓縮骨折行VP手術 注射SrHA骨水泥,平均隨訪l8個月,22例VAS平均改 善85%,術后椎體高度保持,未發(fā)現(xiàn)鄰近節(jié)段骨折和再發(fā)

19、 腰背痛癥狀.3例出現(xiàn)輕微骨水泥滲漏但無神經(jīng)癥狀.有 學者口-231亦報道了對比PMMA及SrHA骨水泥作為椎體填 充物行PVP手術治療單椎體骨質疏松性椎體骨折的臨床 研究結果,發(fā)現(xiàn)兩者均能有效緩解疼痛(P<O.叭),術后優(yōu) 良率PMMA組為84.6%.SrHA組為82.6%,兩者無統(tǒng)計學 差異;SrHA組隨訪1年以上的病例可見填充物開始降解. SrHA骨水泥固化時間適中,易于推注,椎體內(nèi)分布均勻, 注入量比PMMA骨水泥明顯增高(P<0.叭),并且所有病例 行單側注射.PMMA骨水泥作為經(jīng)典的骨水泥材料目前廣 泛應用于VP和KP手術,在生物性能方面有著巨大的改

20、 良空間,SrHA骨水泥的臨床療效和安全性還有待于臨床 試驗長期隨訪中得出,但作為PMMA骨水泥的替代物顯 示了巨大的潛力. 3生物活性陶瓷骨水泥 目前具有生物活性的新型陶瓷骨水泥主要有兩種 中國脊柱脊髓雜志2012年第22卷第1期ChineseJournalofSpineandSpinolCord,2012,Vo1.22,No.183 Orthocomp骨水泥和Cortoss骨水泥Orthocomp以Bis— GMA及其衍生物雙酚A甲基丙烯酸乙氧基酯(Bis—EMA) 為樹脂基質,加入生物活性陶瓷的復合材料,作為一種專 門適用于VP或KP手術的骨水泥目前在法國正處于臨床

21、 試驗階段.Belkoff等就Orthoeomp骨水泥生物力學性能 與單純PMMA骨水泥進行了對比,發(fā)現(xiàn)其具有與PMMA 骨水泥相似甚至更好的力學表現(xiàn),注射O~hocomD骨水泥 的椎體恢復了最初的剛度,并且在顯影性方面顯著優(yōu)于 PMMA骨水泥,聚合時產(chǎn)生的熱量亦少于PMMA骨水泥. Cortoss骨水泥是一種模擬人體骨質許多重要性質的 生物活性復合物,其主要成分為Bis—GMA和Bis—EMA交 叉結合樹脂和生物活性玻璃陶瓷粒子菱硅鈣鈉石 (Combeite),可使天然羥磷灰石分布于材料表面促進骨組 織的結合.Cortoss骨水泥具有良好的生物相容性,動物 實驗顯示Cor

22、toss骨水泥的生物陶瓷活性使其在注射后一 段時間內(nèi)周圍新骨直接分布其表面,強化了材料與骨界面 的作用力,而PMMA只是被纖維組織所包繞[261.Cortoss骨 水泥可使壓縮椎體達到PMMA強化椎體相似的強度和剛 度閉.Luo等將3O個胸腰椎"動態(tài)節(jié)段"(motion—seg— ments)壓縮制成椎體壓縮性骨折模型.通過VP分別向椎 體內(nèi)注入PMMA與Cortoss骨水泥,分析其力學性能,發(fā)現(xiàn) 兩者在恢復椎體強度,剛度方面沒有統(tǒng)計學差異. Cortoss骨水泥具有內(nèi)在顯影性,便于術中觀察,且可 應用即刻注射系統(tǒng),省略了PMMA骨水泥注射多個節(jié)段 時需多次制備骨水泥步驟.

23、相對于PMMA骨水泥,其在體 內(nèi)的凝固時間更短,減少了注射后骨水泥流動的風險,并 且具有可控的"即停即止"的注射系統(tǒng),這些都是PMMA 骨水泥所不具備的.更重要的優(yōu)點是,可預先少量注入骨 水泥以堵住潛在的裂縫或破口,待這部分骨水泥聚合后再 進行二次灌注從而增加了注射的靈活性281.此外,Cortoss 骨水泥較PMMA骨水泥聚合時產(chǎn)生更少的熱量,減少了 周圍組織熱壞死的風險例.并且不具有心血管系統(tǒng)毒性. Cortoss骨水泥目前在歐洲已應用于臨床,在美國尚 處于臨床試驗階段[3o,311.2年隨訪的臨床驗證試驗結果顯 示,Cortoss骨水泥在緩解疼痛及改進生活質量方面與

24、 PMMA骨水泥作用相似,且可以彌補PMMA骨水泥諸多 不足和安全性方面的缺陷.組織學檢查結果顯示KP術 后6個月,Cortoss骨水泥在椎體內(nèi)分散,相容良好,骨組織 直接分布于Cortoss骨水泥表面閻.但尚無長期,大規(guī)模的 臨床試驗報道,其潛在的并發(fā)癥和在人體內(nèi)相容性仍需進 一 步觀察 4硫酸鈣骨水泥 硫酸鈣骨水泥作為臨床上骨缺損的填充材料已有相 當長的歷史,其具有可注射性,骨傳導性以及凝固時有限 產(chǎn)熱等優(yōu)點,引起了學者的關注.Perry等[321體外研究結果 表明,在人新鮮冰凍尸體骨質疏松性椎體壓縮性骨折模型 上使用硫酸鈣骨水泥行KP后,生物力學測試結果顯示能

25、完全恢復椎體的強度(108%)及部分剛度(46%),與PMMA 骨水泥相比無統(tǒng)計學差異.張紹東等_3引報道了對體外小牛 胸腰椎爆裂性骨折模型用硫酸鈣,磷酸鈣,PMMA三種骨 水泥行VP,硫酸鈣骨水泥,磷酸鈣骨水泥能部分恢復椎體 強度,PMMA骨水泥能完全恢復椎體強度,三者在恢復椎 體剛度方面無明顯差別 但硫酸鈣骨水泥被機體過快吸收,l3周左右即可生 物降解[341,以至在VP及KP后不能維持椎體的生物力學 強度.張紹東等[35】和J用椎弓根螺釘固定結合可注射性硫酸 鈣骨水泥行VP治療21例胸腰椎爆裂型骨折.認為使用 硫酸鈣骨水泥行VP為一項有效的輔助治療胸腰椎爆裂 骨折的

26、方式,硫酸鈣骨水泥可有效恢復椎體力學性能.減 少單純椎弓根螺釘固定后斷釘及椎體高度再丟失等并發(fā) 癥 5其他新型骨水泥 有學者[363將氧化鐵納米粒子加入磷酸鈣骨水泥中,這 種新型骨水泥較普通磷酸鈣骨水泥有更長的凝固時間,增 強了其注射性:無細胞毒性;加入的氧化鐵納米粒子不影 響骨水泥凝固的反應方式.并強化了其顯微結構以具有更 高的抗壓強度.Jayabalan等報道了羥基聚丙烯延胡索酸 (HT—PPF)骨水泥,其有生物降解活性及易注射性,在體外 對其理化及生物學特性進行了一系列測定.發(fā)現(xiàn)其具有良 好的彌散性,凝固時間適中(5min),凝固溫度較低(42℃), 力學性能平穩(wěn)

27、,組織相容性高,同時具有良好的骨傳導和 骨誘導性.在被周圍組織緩慢降解的過程中誘導周圍成骨 細胞滲入附著,軟骨形成,鈣化組織沉著,并提供支架作 用.但尚無HT—PPF用于臨床的報道. 6參考文獻 1.LedlieJT,RenfroM.Balloonkyphoplasty:one-yearoutcomes invertebralbodyheightrestoration,chronicpain,andactivity levels[J].Neurosurg,2003,98(1):36—42. 2.CoumansJV.ReinhardtMK,LiebermanIH.Kyphopla

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