经皮椎体成形术
第一节 经皮椎体成形术
经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty，PVP)是在影像增强装置监视下，经皮穿刺向骨内注射骨水泥，治疗脊柱溶骨性破坏及钙缺失病变的一种技术。1987年Galibert等报道了应用经皮穿刺注射骨水泥治疗椎体血管瘤，取得了良好效果。1989年Kaemmerlen等报道采用此技术治疗椎体转移瘤。1990年Deramend将该技术应用于治疗椎体骨质疏松症。1995年Cotton将该技术用于治疗髋臼的转移瘤。该技术操作简便，疗效肯定，创伤小，并发症少。
一、骨水泥的主要成分及其应用
骨水泥化学名为甲基丙烯酸树脂。主要有两种成分组成:粉状的甲基丙烯酸树脂多聚体(Polymethylmethacrylate，PMMA)、液态甲苯丙烯酸树脂单体(methylmethacrylatemonomer，MMA)，二者按一定比例混合能自行固化坚硬成为高分子聚合物，其弹件模量介于骨松质和金属之间，在PVP应用中需加入一定量的钡粉，以利于X线监视骨水泥的注射量及分布。商品骨水泥一般由40g粉剂PMMA和20ml液剂MMA组成。两者混合比例为2g/ml，混合后的体积约为25ml，可根据实际用量分次配制。两者混合后应不停搅拌，约50秒后其由稀薄液状，随时间的延长，骨水泥逐渐黏稠度增加，约至120秒时转呈面团状，此状态持续100～150秒，约在15分钟后完全固化。目前市售的进口和国产PMMA，厂商推荐的配制比例均为2∶1。孙钢等对国产PMMA的研究资料表明，按粉(g)/液(ml)比例2∶1配制组位于浆糊期的时间较短，约50秒，在固化期产热，产热温度为70．3℃。1∶1比例配制组较3∶2比例组并不能明显延长位于浆糊期的时间。抗压强度测试表明，3∶2比例组的最大抗压强度与2:1比例组无显著性差异(P＞0．05)。按3∶2比例配制的国产PMMA在多项重要参数上与英国Corin公司产低黏稠度PMMA Coriplast TM及英国North Hill Plastic公司产外科用PMMA Simplex P/Radiopaque基本接近。为使PMMA在X线下显影，有些国内外学者在PMMA中加入钽粉或静脉用非离子型造影剂，以监测其在椎体分布及外溢的情况。非离子型造影剂在国内较为易得，但目前国内外尚无加入非离子型造影剂对PMMA物料状态与抗压强度影响的研究报道。孙钢等对国产PMMA研究的试验结果表明，按粉(g)/液(ml)/造影剂(ml)比例2∶1∶1、3∶2∶1、1∶1∶1不同比例组配制的3组PMMA加入造影剂后均可降低产热温度，这可能与造影剂吸收部分热量有关。但2∶1∶1比例组不能延长位于浆糊期的时间，在此时间段内注射，仅有微量PMMA可进入椎体，难以达到确切疗效。3∶2∶1比例组平均产热温度为67．4℃，此温度仍能够达到灭活肿瘤细胞与椎体感觉神经末梢的目的，并降低了热损伤周围组织的几率，该比例组在浆糊期的时间与3∶2比例组基本相同，应用旋进式注射器加压装置在此时间段内注射，既可PMMA较充分地进入椎体，又可降低外溢的几率。1∶1∶1比例组较3∶2∶1比例组并不能明显延长位于浆糊期的时间。经X线照片的密度测量，加入造影剂的不同比例组无显著性差异。这可能PMMA与造影剂并不能完全混合，加入造影剂的相对比例越高，不混合现象越明显有关。孙钢等对国产PMMA不同比例组的体外抗压强度测试表明，未加入造影剂PMMA的3组最大抗压强度明显高于加入造影剂的各PMMA组;在加入造影剂的PMMA配制组中，2∶1∶1与3∶2∶1比例组的最大抗压强度分别平均为48．17MPa与47．23MPa，两组之间无显著性差异(P＞0．05)，1∶1∶1比例组的最大抗压强度相对较低，平均为42．82MPa。孙钢等应用3∶2∶1比例配制国产PMMA对人尸体椎体进行注射，最大抗压强度测试结果表明，注射PMMA组的最大抗压强度显著高于对照组，结合国内外学者将PMMA加入非离子型造影剂应用于PVP中，取得了良好的临床效果。孙钢等认为尽管PMMA加入非离子型造影剂可影响其最大抗压强度，但非离子型造影剂可被人体吸收，而在临床实际应用中，注入椎体的加入非离子型造影剂的PMMA，与人体组织接触面积较大，又加快了此种吸收，PMMA在人体内的聚合固化过程中，造影剂可较多地被人体吸收。因此，加入非离子型造影剂的PMMA在人体内固化后的最大抗压强度应基本接近体外试验相同比例配制而未加入造影剂的PMMA。综上所述，在PVP操作中，国产PMMA加入非离子型造影剂的配制，应依照3∶2∶1比例。
二、骨水泥的临床作用机制
骨水泥应用于临床起始是在开放式外科手术中，利用它的压强、硬度和弹性将其注入病灶，清除与植入新骨或假体内固定区，以增加局部稳定性、缓解疼痛，以后发现其还有稳固脊柱与抗肿瘤作用。抗肿瘤作用表现为局部很少复发和进展，但机制尚不完全清楚。Weill认为病灶处所致的疼痛与骨折及肿瘤组织对骨组织的神经末梢的刺激有关。一般认为骨水泥的止痛与抗肿瘤作用与以下因素有关:①骨水泥注入后，因其机械作用使局部血管截断，其化学毒性作用与其聚合时产生的热效应均可使肿瘤组织及其周围组织的神经末梢坏死。②骨水泥的注入加强了椎体强度，减轻了骨折区对椎体神经的刺激。
三、手术器械与穿刺途径
1．手术器械 ①颈椎用带芯穿刺针，14～15G、长10cm，前端呈尖锥形或斜坡形。②胸腰椎用带芯穿刺针，10G、长10～15cm，前端呈斜坡形。③注射器，由于骨水泥是在浆糊期向椎体内注入，黏稠度大，需用旋转加压式注射器。孙钢与山东龙冠医疗用品有限公司已联合研制出国产化手术器械，国产经皮椎体成形术器械包括穿刺针与旋进式注射器加压装置。穿刺针分为颈椎穿刺针与胸腰椎穿刺针，直径分别为2．8mm、3．2mm，长度10～15mm，用于穿刺椎体，作为注射PMMA通道;旋进式注射器加压装置内装国产一次性10m l的医用注射器用于注射PMMA(图15－1)。
图15－1 经皮椎体成形术颈、胸、腰椎用穿刺针与可内置一次性注射器的旋进式注射器加压装置
2．穿刺途径 根据病变部位与局部椎体具体情况，选择穿刺途径:①前外侧入路:用于颈椎区的穿刺。病人取仰卧位，术者手指推移气管与颈动脉鞘的间隙，穿刺针经此间隙进入椎体(图15－2)。②椎弓根入路:用于胸腰椎区的穿刺。患者取侧卧位或俯卧位，穿刺针经椎弓根进入椎体，此种入路时骨水泥不易沿针道逸出(图15－3)。需指出的是，由于胸椎多有向下倾斜角度，经椎弓根途径的进针点应在横突肋凹与上关节突之间或椎弓根外上与肋骨之间，即椎弓根后外上缘，穿刺针既应保持与矢状位的角度，又应是针尖向尾侧适当倾斜。③后外侧入路:用于椎弓根崩解或有椎体内固定病人的胸腰椎区穿刺。患者取侧卧位或俯卧位，穿刺针经椎体后外侧进入(图15－4)。
图15－2 前外侧入路
图15－3 椎弓根入路穿刺示意图
图15－4 后外侧入路
四、手术操作
病人术前1天口服镇静剂，术前1小时口服镇痛剂。根据病变部位选择穿刺途径，局部麻醉。整个手术操作应在影像监视下进行，CT具有解剖结构显示清晰的优点，但CT监视下操作不能动态观察，且耗时较长;在X线透视下操作，可动态观察穿刺过程、骨水泥在椎体内的分布以及有无外溢的发生，多数学者采用透视下操作。1999年Gangi等报道了透视与CT结合监视下的安全操作，取得了良好的效果。术前应认真观察CT片，制定进针途径。颈椎区病变病人取仰卧位，穿刺针自气管与颈动脉鞘间的间隙进入椎体(图15－5)。在应用椎弓根入路途径时，应测量椎弓根的倾斜角度、穿刺点的棘突旁开距离及穿刺点皮肤至椎弓根及至病灶的深度，穿刺点一般位于棘突旁开2～3cm处(图15－6)。常规穿刺区域消毒，用1%利多卡因局部麻醉。在正位透视下，应适当倾斜C形臂，使X线束垂直于椎弓根。当穿刺针抵达骨皮质和进针深度未超过椎弓根前缘时，针尖应位于椎弓根透影“牛眼征”之内(图15－7)。当穿刺针穿透骨皮质进入椎体时，常需借助外科锤。对于弥漫性病变，针尖应抵达椎体的前1/3，针尖位于椎体的上半部或下半部，避免位于椎体的中部，以防止骨水泥进入椎体的引流血管。对于局限性病变，穿刺针应位于病变的中央。在确定穿刺针到位后(图15－8～10)，即可调配骨水泥，为使骨水泥在透视下显影，可在骨水泥中混入静脉用非离子型造影剂。国产PMMA加入非离子型造影剂的混合，推荐按粉(g)/液(ml)/造影剂(ml)比例3∶2∶1配制。在透视监视下进行注射并观察骨水泥在椎体内的分布(图15－11)。值得指出的是，骨水泥在浆糊期注射，安全性较大，当其到达椎体后壁或椎体旁静脉丛显影时，应立即停止注射，避免骨水泥进入椎管、椎间孔及椎管内。注射完毕后将穿刺针退至骨皮质，插入针芯，旋转穿刺针，避免骨水泥将针粘住，在骨水泥硬化前拔针(图15－12)。骨水泥应填充50%以上椎体，否则应在对侧穿刺，追加注射量，骨水泥的注射量一般为2～10ml。Cotton等报道颈椎平均为2．5m l，胸椎平均为5．5m l，腰椎平均为7．0ml。但Liebschner等认为，骨水泥填充至椎体的15%即可恢复椎体损伤前的硬度水平。
对于骨质疏松或压缩性骨折的病人在注射骨水泥前，可应用10～15ml的碘造影剂行椎体血管造影，观察椎体静脉丛的位置。若针尖位于血管内，应进行调整。但对于肿瘤病人，则不易进行血管造影，这是因为造影剂易滞留于肿瘤血管内，影响注射骨水泥时观察其注射量及分布状况。
图15－5 前外侧入路透视下影像
图15－6 穿刺腰椎示意图
A穿刺点至椎体深度B穿刺点至病灶深度a穿刺针角度O椎体病灶
图15－7 穿刺针尖位于椎弓根投影的牛眼征之内
图15－8 正侧位透视下确定穿刺针进入胸椎椎体
图15－9 正侧位下确定穿刺针进入腰椎椎体
图15－10 穿刺针进入椎体内病灶的CT片
图15－11 正侧位透视下注射骨水泥并观察其在椎体内的分布
图15－12 拔出穿刺针后骨水泥在椎体内的分布
五、PVP的适应证
PVP主要应用于治疗引起椎体疼痛的疾病，目前主要用于治疗椎体血管瘤、椎体骨质疏松所致的压缩性骨折、椎体恶性肿瘤。
1．椎体血管瘤 血管瘤是椎体的一种常见良性肿瘤，常无任何症状，但侵袭性血管瘤可有严重的背病或神经根痛的症状。Laredo等根据影像学表现将血管瘤分为侵袭性和潜在侵袭性两大类。血管瘤的主要影像学表现有椎体骨小梁呈不规则栅栏状，可涉及整个椎体及椎弓，病灶边缘可清晰与不清晰，可突破骨皮质并向硬膜外间隙扩展。CT与MRI可发现椎体周围伴有肿块。由于局部脂肪含量减少，在MRI的T1W I表现为低信号。
在随访中发现进行性骨质破坏、软组织肿块增大及椎体压缩性骨折均为侵袭性血管瘤，侵袭性血管瘤是PVP较好的适应证。椎体血管瘤根据临床和影像表现又可分为以下几组:①侵袭性征象阴性而存有疼痛的血管瘤。②具有侵袭性征象的影像学表现而无临床征象的血管瘤。③既有侵袭性影像学征象又有临床症状的血管瘤。④具有侵袭性影像学征象并存急性脊髓与神经根压迫症状的血管瘤。第一组血管瘤为PVP的选择性适应证。Deramond等报道关于90%的病例症状得以缓解，未发现血管瘤复发。第二组血管瘤为PVP的最好适应证，但此类病人应定期回访观察，绝大多数病人可无症状且无进一步发展的征象。第三组血管瘤应在瘤体内注射无水酒精而不是骨水泥以硬化血管瘤，加强椎体持重能力，绝大多数患者神经症状渐渐消失，影像学随访可发现部分病例硬膜外肿物逐渐消失。第四组血管瘤，PVP仅是辅助手段。PVP在常规手术前1天进行，向病灶内注射N-丁基氰丙烯酸树脂使血管瘤栓塞．减少术中出血，使手术操作容易一些。关于术后是否应用少于400cGy的低剂量放疗治疗残留病灶，仍存有争议，部分学者认为放疗具有导致椎体压缩性骨折的潜在危险，因而持否定态度。
2．骨质疏松症 骨质疏松症多见于老年人，特别是60岁以上的老年人，轻微的外伤即可诱发压缩性骨折，也可自发产生压缩性骨折，常常伴有局部疼痛，使病人活动受限。目前常规治疗包括止痛处理与卧床休息，病人的活动受限可导致骨质疏松加重并可诱发压疮等并发症。PVP适用于疼痛持续存在，导致活动受限1～2周的病人。选择疼痛部位的椎体进行PVP，一般为1～2个，有报道一次注射4个椎体。各个椎体注射应从两侧注射以使整个椎体得到充盈(图15－13)。文献报道，PVP治疗后，经过1个月至10年的随访，90%以上的病人在治疗24小时后，症状完全缓解并可站立行走。
3．脊柱恶性肿瘤 转移瘤和骨髓瘤是最常见的脊柱恶性溶骨性肿瘤，常致使病人背部剧烈疼痛并丧失活动能力。治疗措施取决于受累椎体数量、部位、椎管内受累程度、神经症状、病人的一般情况、疼痛程度及病人的活动受限状况。目前广泛应用的放射治疗能够缓解90%以上病人的症状，但一般需在10～20天后才能显示效果。同时这种方法不能加强病变椎体的稳固性，病变椎体有发生压缩性骨折的可能，肿瘤仍可在放疗后的椎体复发。PVP应用于脊柱恶性肿瘤主要有三个目的:①增加椎体的稳定性;②止痛;③防止局部病变进一步发展。最佳适应证是脊柱恶性肿瘤导致局部剧烈疼痛，活动受限需要卧床休息并靠止痛药缓解症状，并且无椎管内硬膜结构受压和椎体压缩性骨折时，椎体至少保持正常高度1/3以上的患者，椎体后部的皮质不必完好无损。由于椎体恶性肿瘤有发生压缩性骨折的倾向，即使患者无症状，PVP治疗仍是一个较好的方法(图15－14)。
图15－13 胸椎压缩性骨折注射骨水泥前后侧位片
文献统计80%以上的病人经PVP治疗后，症状明显缓解，生活质量提高。在行PVP治疗后，可能出现短暂的疼痛加重，经抗生素治疗2天后，疼痛即可缓解，长期随访证实，2/3的病人疼痛明显缓解，止痛效果在6个月内为73%，在1年内为56%。从技术角度分析，骨水泥不仅应注入病变区，也应注入周围正常骨质区，但资料统计表明骨水泥在病变区的充盈量似与止痛效果无明显关联，因此，在PVP操作时，应避免向病变区过多注入骨水泥而导致骨水泥溢出。应用PVP治疗椎体恶性肿瘤后，可追加放疗以巩固疗效，因为放疗并不影响骨水泥的物理、化学特性及止痛效果。
六、注意事项
颈椎平面穿刺时，应避免损伤颈动脉和颈静脉。通过手法推移，使它们移出穿刺途径区。在胸椎平面穿刺时，应注意避免误伤胸膜，经椎弓根入路时，应避免损伤椎弓根内侧骨皮质而导致的骨水泥溢入椎间孔和椎管，特别是在上段胸椎水平，此处椎弓根直径较小，应使用直径较细的穿刺针(12～15G)，注意观察椎弓根内侧骨皮质。
图15－14 颈、胸、腰椎椎体转移瘤注射骨水泥前后对照
七、并发症
PVP的并发症与适应证的选择及操作技术有关，据报道发生率为1%～10%。其中骨质疏松症在1%～3%之间，血管瘤在2%～5%之间，椎体恶性肿瘤在10%左右。主要并发症有:
1．骨水泥外溢 为并发症发生率的30%～67%。骨水泥外溢有三种情况:①骨水泥溢入椎旁静脉或硬膜外静脉;②脊柱旁软组织或椎管内硬膜外溢入(图15－15);③椎间盘溢入。骨水泥外溢产生的急性临床症状主要有两类:①神经根痛，约为4%;②脊髓受压，低于0．5%。发生神经根痛的主要机制为骨水泥通过不完整的椎体后壁、骨折线、骨质破坏区或硬膜外静脉进入椎间孔，压迫神经根而产生(图15－16)。这种神经根痛在胸椎水平的主要表现为肋间神经痛，可应用无水酒精局部神经浸润治疗，而在腰椎水平则需外科减压手术。应用经椎弓根入路途径，可避免骨水泥沿针道溢入椎间孔。骨水泥溢入椎间隙多无临床意义(图15－17)，但对相邻椎体有机械作用;骨水泥溢入椎管内导致脊髓受压，则应行外科手术处理;骨水泥溢入椎旁多无临床症状，在透视监视下，出现此类情况应立即停止注射，以防止动脉栓塞发生。
图15－15 骨水泥溢入硬膜外与椎旁静脉
图15－16 骨水泥溢入椎间孔
2．其他并发症
(1)局部疼痛加重 对脊柱转移瘤行PVP操作后，可能出现局部疼痛加重。其机制为骨水泥注入后在体内聚合过程中的热反应，对周围组织与神经根的热损伤有关，经2～3天抗生素治疗后症状即可缓解。
图15－17 骨水泥溢入椎间隙
(2)肋骨骨折 多见于重度骨质疏松的患者。
(3)肺动脉栓塞 罕见，文献有报道2例肺动脉栓塞发生后经抗凝治疗未引起严重临床后果。
(4)全身状况恶化 患有脊柱恶性肿瘤的病人全身状况较差。在行PVP操作后部分病人出现全身状况恶化，特别是伴有免疫功能损害和体质差的病人。有人认为这种情况与操作过程中患者俯卧位并应用麻醉镇静剂有关。因此，在选择病人的过程中应多学科合作，认真讨论病情，细致操作，以及辅助支持疗法的应用是十分必要的。
八、禁忌证
多数学者认为无绝对禁忌证，但对于严重出凝血疾病，有造成穿刺部位血肿可能的病人应视为相对禁忌证。对于椎体后缘骨皮质完全破坏，骨水泥易向椎管内溢入，压迫椎管内结构者应慎用;对于临终期患者及肿瘤侵及脊髓形成截瘫的患者多无治疗意义。