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聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA），又称骨水泥，是一种用于填充骨与植入物间隙或骨腔并具有自凝特性的生物材料。骨水泥在20世纪40年代首次在整形手术中应用于临床，以弥补颅骨的缝隙，发现骨水泥具有良好的组织相容性。1958年，Charney等人接受了曼彻斯特大学Turner齿科学院SmithDC的建议，成功地将丙烯酸树脂水泥从齿科移用到人工髋关节的固定。1984年，法国Amiens大学医学放射科Calibert和Deramond等人首先开展经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）：在影像学技术引导下经皮穿刺病变椎体将骨水泥注入C 2 椎体成功治疗血管瘤，开创了经皮椎体成形术的先河，随后在全世界范围内迅速发展。骨水泥成形术被广泛应用于全身各处的骨质疏松、血管瘤、转移瘤、骨髓瘤、嗜酸性细胞肉芽肿等良恶性病变引起的各类骨折，其主要作用是增加骨强度、止痛和防止塌陷等。Lieberman和Dudeney在Belkoff和Mathis实验研究的基础上，运用人体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty，PKP），应用一种可膨胀性气囊（inflatable bone tamp，IBT）经皮穿刺置入椎体，充气扩张后注入骨水泥。此后，还出现了通过高分子聚合物围绕轴心的皱折叠出达到扩张的作用，从而使骨折椎体复位的骨扩张器系统。PKP既恢复压缩的强度和刚度，又可部分恢复压缩椎体的高度，矫正后凸畸形，并且扩张后使椎体内压力降低，使骨水泥注入更加安全，取得了较PVP更好的治疗效果。
骨水泥由粉剂（多聚体，polymer）和液剂（单体，monomer）组成。当粉剂与液剂混合时，骨水泥黏度随着时间的推移从流动的液体变化到面团状的状态，可以安全地应用，最终硬化成固体硬化材料。设定的时间可以通过调节引发剂和稳定剂比例量身定制，以帮助医生安全地将骨水泥应用到骨床中，将金属或塑料假肢装置固定在骨上，或单独用于全身骨体中。
经皮穿刺骨水泥成形术是在患处做一约2mm的切口，用特殊的穿刺针在X线监护下经皮肤穿刺进入骨体，建立工作通道，将骨水泥注入骨体内，骨水泥随即迅速凝固并稳定骨体，防止进一步塌陷。PKP借用经皮穿刺成形术的原理，利用球囊或SKY扩张的作用，在椎体里做一空腔，再低压灌入骨水泥，所以有人又把PKP称作球囊辅助的经皮穿刺骨水泥成形术，此外，PKP还可以用来复位压缩的椎体，纠正脊柱后凸畸形。对于这两种微创手术的治疗原理，目前基本上有较统一的观点：①骨水泥具有稳定骨折的作用——即对骨体骨折的修复作用；②骨水泥对骨体周边神经组织的物理、化学作用。骨水泥是骨科手术中常用的黏合、修复材料，具有较强的黏性和支撑强度，骨科医生在关节置换时，运用骨水泥黏接假体和填充骨缺损。骨水泥的具体操作如同建筑用水泥：把粉剂和液剂按一定比例混合，利用两者之间的聚合反应，产生骨水泥，反应过程中会产生高热，温度可以达到40～100℃。生物力学研究发现：骨水泥能够恢复骨体的刚度（stiffness）并增加其强度（strength），恢复骨体的稳定性，减少骨体继续塌陷的危险；体外研究显示，恢复椎体的强度只需较少的骨水泥量：颈椎2.5ml（图15-3-1），胸椎3.1ml，腰椎4.4ml（图15-3-2）；骨水泥充盈体积比例在20%，即可达到治疗目的的椎体强度，骨水泥的漏出率直接与注射量成正相关，所以无需更大的注射量避免产生相关的并发症；PVP和PKP用于椎体爆裂骨折时，可以增加脊柱前柱的稳定性，减少内固定器械的失败率。因此，脊柱稳定性得到恢复，减少对神经组织的异常刺激，从而达到缓解疼痛的效果。另外，骨水泥在椎体内仍在进行聚合反应（polymerization reaction），释放的热能对椎体内的神经纤维直接作用，使之失活以及骨水泥单体对神经组织的细胞毒性作用也是手术能够快速、持久止痛的机制。早期的研究认为，PVP止痛作用主要来自于骨水泥对神经纤维的热灼伤和细胞毒性作用，后来采用磷酸钙水泥（calcium phosphate cement，CPC）填充椎体，增加了椎体强度，同样能得到显著的临床效果，然而CPC并不具备骨水泥的物理化学性质，所以，许多人认为恢复脊柱的稳定性才是PVP和PKP有显著临床疗效的主要作用机制。
图15-3-1 CT重建
89岁老年女性行C 2 椎体成形术后
图15-3-2 患者64岁老年女性，乳腺癌椎体转移及L 4 和L 5 椎体的病理骨折行骨水泥成形术
A.CT矢状位示：L 4 和L 5 椎体（长箭）骨水泥填充。注意不完整的填充病变（短箭）；B.CT平扫轴位示：L 5 椎体前方骨水泥充盈
骨水泥成形术的主要适应证包括骨转移瘤、骨血管瘤和压缩骨折。
（1）患者伴有感染、发热或白细胞计数升高（除非使用类固醇激素）。
（2）患者有慢性阻塞性肺疾病或哮喘等严重通气障碍的疾病。
向患者交代术前说明，要求患者在术前禁食及停止使用止痛剂。患者及家属需签署知情同意，并向患者介绍手术的风险，包括：出血、感染、骨水泥漏（图15-5-1）、肺栓塞（图15-5-2），甚至威胁生命等。
实验室检查，包括凝血功能检查、血常规、血生化、输血前全套等。影像学检查，包括CT或者MRI检查。一般物理检查：心电图等。
图15-5-1 骨水泥漏
A.CT横断面显示水泥渗漏至椎间软组织（箭头）；B.矢状重建CT扫描显示泄漏的程度
图15-5-2 肺栓塞
45岁中年女性，行L 4 椎体成形术后次日出现肺水泥栓塞
引导设备：
目前多以C型臂或CT机或以CT机与C型臂组合机为引导设备。穿刺针应为10～15cm长的11～13G鞋面或三棱骨穿针，1ml高压带锁注射器。
药品：
主要为骨水泥及注射用利多卡因。
根据病变部位，选择合适的进针位置及路径。术前行CT扫描，用不透X射线的栅栏格定位，结合病变部位，选择最佳层面。在无重要解剖结构的前提下选择最短路径。定点，定位，定角度，记号笔标记，常规消毒，局麻。在CT引导下预计进针路线，采取分步进针的方法，直至到达靶心。目前各种穿刺套针均可使用，尚无研究探索不同产品是否存在差异。注射造影剂5～10ml进行造影，观察造影剂回流情况及残留量，确认穿刺满意后，注射骨水泥。
厂家推荐粉液比为2：1～1：1。文献报道骨水泥粉剂和液剂的比例为3：2～4：1。目前人为地把骨水泥的物料状态分为以下各期：即“砂浆期、稀粥期、浆糊期、面团期、易塑期、固化期”，一般应在浆糊期内把骨水泥注射到骨体内，即刻发挥黏结骨折碎块、填塞骨缺损的作用。这几个期的时间与粉液比例相关。若粉液比过大，砂浆期、稀粥期、浆糊期则持续时间短，注射压力大，不易注射全部填充骨腔。但是同时也不易渗漏。若粉液比过小，则面团期、易塑期、固化期持续时间长，虽然注射压力小，更易于注射，且易于全部填充骨腔。但同时渗漏的风险大大增加，且易进入周围静脉血管。原则上使用粉液比较大的情况应是考虑到：①预估患者注射剂量较少；②高风险渗漏患者如骨皮质破坏；③肿瘤侵犯硬脊髓、隐窝狭窄、已有压迫症状或压迫高风险患者。选择小粉液比应：①骨皮质连续；②椎体外骨结构如髂骨、股骨干、肩胛骨等；③需要较大量的骨水泥时；④部位安全，且有较低风险渗漏；⑤病变范围大，骨质形变较轻。
采用1ml螺纹锁接口高压注射器，将其与骨穿针连接注射骨水泥。这种方式可以有效地感受注射阻力且费用低廉，被广泛接受。同时市场上还有螺旋推进器（图15-6-1），此种推进器与连接管相连，剪接同骨穿针连接，转动螺旋即可将骨水泥持续注入穿刺套针内。这种注射装置虽然减小了注射压力但是医者却毫无注射阻力感，同时患者费用大大增加。向骨体注射骨水泥时，需间歇性的行CT扫描确认是否有渗漏。骨水泥从穿刺套管头端流出后渗入周边骨小梁间隙形成由中心向外周同心圆式扩散。注射过程中若突感压力减小，应注意是否有渗漏风险。当注射满意后采取边退边注射的方式更好地填充病变骨体。拔针前，需要将骨穿针旋转360°～720°以迫使穿刺套针与骨水泥完全分离，防止骨水泥反流进入套针空腔。
图15-6-1 骨水泥螺旋推进器
大多数骨水泥成形术的患者需要平躺两小时，后在医生或护士的指导下逐步受力，直至正常活动。一般来讲，大部分患者在骨水泥成形术后疼痛会立即缓解，应告知患者此可能是局麻药残留和/或成形术的作用。穿刺部位的疼痛，多在48小时内缓解，无需运用镇痛药物。若患者难以忍受，则可首先考虑非甾体类固醇药物。出院前需评估患者患处疼痛情况，相关神经功能状态以及潜在的并发症。出院后，患者及家属应保持穿刺点的干燥洁净。若发现红、肿或有分泌物，呼吸困难等情况，应及时告知医师。有神经症状者应积极行CT扫描检查，判断是否有异位骨水泥。高度怀疑骨髓炎或脓肿者，应行MRI扫描及相关实验室检查。
并发症发生分析按照发生时间分为穿刺、注射、术后并发症。
1.穿刺并发症 主要包括穿刺部位血肿和误穿椎体。
（1）穿刺部位血肿发生原因：①患者因素，严重骨质疏松和血管瘤患者出血多，穿刺过程或者手术结束拔针后均可通过针道渗血，导致穿刺部位的血肿；②穿刺路径因素。
（2）误穿椎体发生原因：①主要对特殊骨折的认识不清楚，特别是骨质疏松骨折，有时候出现症状性无压缩的骨折，相邻椎体伴有陈旧性骨折或者是楔形变，错误将楔形变椎体治疗，患者的症状不能够缓解，导致误治。②物理检查不仔细。对发生病变的椎体检查不仔细，与辅助检查不符合时没有进一步核实。
2.注射并发症 注射并发症的主要原因为骨水泥外漏，主要表现为压迫，入血后对心肌的损害及异位栓塞。骨水泥植入后对患者心血管的影响是多因素的，主要涉及以下几个方面：①组胺释放引起外周血管广泛扩张；②对心肌的毒性作用：直接抑制心肌，可表现为心肌收缩力减弱或传导系统异常，出现心输出量下降或心律失常；③促使血小板聚。异位栓塞主要原因是骨水泥充填等操作引起脂肪和空气被挤入血流，造成各脏器组织栓塞。可能还与骨水泥作为异物进入血液，通过表面接触激活内源性凝血系统，或直接激活促凝血酶原激酶有关。发生上述不良事件的原因发生原因：①病变骨体本身因素。主要包括骨体崩裂或者穿刺破坏了骨皮质。②病变在特殊部位，穿刺注射时骨水泥观察不清楚，如在椎弓根部位或者骶骨病变。③影像设备的清晰度不够。④注射因素。骨水泥黏稠度没有达到最佳时机，粉液比浓度比较低。注射骨水泥时速度和压力掌握不好，骨水泥量大。注射完毕后拔针过快，没有等到骨水泥凝固后拔针；拔针时没有把针心安装好，针心内存有骨水泥。⑤其他特殊因素。穿刺针或者是局部有巨大的肾结石遮挡，泄漏的骨水泥往往与穿刺针平行，手术中在侧位注射时难以发现。
3.手术后相邻椎体继发骨折 骨水泥固定后椎体邻近部位继发骨折的发生率为0～52%。93.1%发生在手术后1年内。胸腰段骨折发生率是其他部位的2.7倍。发生的主要原因：①患者本身骨质疏松严重。第1次手术后没有很好的康复训练，轻微外伤导致骨折。②手术后活动量大。③第1次手术骨水泥注射量较大而且集中，导致椎体的强度增加过大，应力过于集中，导致了相邻椎体的骨折。
4.感染、气胸等其他并发症。
大多数并发症临床症状不严重，一般不用特殊处理。穿刺部位出现血肿，立即压迫、冷敷，手术后平卧2小时以上，全身预防性应用抗生素，一般经过治疗不会遗留后遗症。骨水泥穿刺针道泄漏有时可以出现一过性疼痛给予消炎止痛药物对症治疗，一般无长期症状。神经根管外漏出现神经根压迫刺激症状。在胸椎可能出现肋间神经放射性疼痛，在腰椎可能出现下肢的神经放射性疼痛，但多为一过性，一般2～48小时，应用皮质激素治疗，或者口服苯妥英钠治疗，短期内即可恢复。如果3周内不能够恢复即行开窗减压神经根松解手术。
（1）合理选择适应证：特别是初学者，对椎体后缘有破坏缺损，骨体崩裂或者特殊部位的病变选择要慎重。
（2）正确掌握手术操作技术：最好采用局部麻醉，手术中反复询问患者的感觉，确保患者很好地配合。准确选择穿刺点和穿刺路径。手术中做到一针到位，避免反复穿刺。为了准确穿刺到位，可以使用穿刺定位引导器。注射骨水泥前先行造影，然后有目的的避开静脉。
（3）调制的骨水泥比例要适当：注射时机严格掌握在“浆糊期”。注射时速度要均匀缓慢，仔细观察骨体周围。
（4）拔针时要等骨水泥稍凝固后，过早容易把骨水泥带出来。拔针时要安装好针芯，避免把针芯内残留的骨水泥留置在针道上，采用旋转式缓慢拔出。
（5）选择高清影像设备：在注射骨水泥时变换投照角度观察骨水泥的弥散方向。
（6）手术后做好全身治疗和康复：对于严重骨质疏松患者，手术后要强调全身抗骨质疏松治疗。严格正规的康复训练，动静结合，减少不正确的活动，做好患处的保护，预防新的骨折发生。
射频消融术（percutaneous radiofrequency ablation，RFA）是一种微创的靶向物理治疗技术，通过电极针上裸露的电极丝使其周围组织产生高速离子震动和摩擦，继而转化为热能向外传导，使局部组织细胞发生凝固性坏死和变性，达到杀灭肿瘤细胞的作用。RFA使肿瘤细胞发生坏死的同时在肿瘤组织内形成空腔或潜在的空腔，空腔周围形成的瘤体坏死带更有利于骨水泥的分布，尤其是对椎体后壁缺损的患者。RFA还可通过诱导肿瘤细胞坏死，减少细胞因子和细胞生长因子（如肿瘤坏死因子、白细胞介素）等的产生，从而起到止痛的效果。单纯RFA治疗不能恢复椎体的高度和防治椎体压缩性骨折，因此RFA和PVP联合后，两者可“取长补短”，显著提高手术治疗效果。Roedel等对RFA联合PVP在缓解疼痛和术后功能恢复的研究中得出，患者平均VAS评分术前为6.4分，术后1个月、6个月分别降至1.9分和2.3分，疼痛缓解率分别达92%和81%，步行走动能力的改善率为74%，其中40%行走能力完全恢复正常，患者的生活质量明显提高。
等离子射频消融（plasma radiofrequency ablation）是一种使恶性病变组织坏死清除，但对周围无热损伤的专利技术，该技术在双头电极周围应用盐水为载体，在100kHz的强电场作用下，当电解液变为低温等离子态时，电粒子会获得巨大的动能，破坏细胞中的分子键，使细胞解体，从而使病变组织溶解、气化、从外科手术通道逸出，在低温下形成切割和消融效果。等离子射频消融从某种程度上说是一种类似激光治疗的肿瘤减瘤术，即在杀死肿瘤组织的同时将坏死的肿瘤组织清除。将肿瘤组织灭减或减少容积从而在骨体内形成一空腔，为骨水泥注入提供了空间，以方便骨水泥在低压下即可注入，并为其填充提供有利条件，因而是一种更加安全有效的治疗方法，可适用于不适合采用传统消融术与骨水泥体成形术治疗的骨转移瘤病例。
经皮冷冻消融术（cryoablation）是在影像设备引导下将冷冻针穿刺入肿瘤内部，通过迅速降温对肿瘤进行原位灭活，而且可以在软组织背景衬托下通过CT扫描清晰显示消融边界，使对消融边界的详细监视成为可能，有利于保护周围的重要器官及组织。随后注入骨水泥将变得更容易和更安全。
125 I放射性粒子组织间近距离治疗能够起到“定向放疗”作用，可有效地杀灭肿瘤细胞且不会损伤周围正常组织。两种方法联合，可充分发挥各自的优势，弥补不足。注入的骨水泥对放射性粒子可起到固定作用，理论上可降低放射性粒子移动的可能性，这有利于放射性粒子准确、长期、有效地抑制并杀灭肿瘤细胞，缩小肿瘤体积，预防压缩性骨折的发生，有利于术后恢复，减少住院天数。邱国钦等研究表明，PVP联合 125 I粒子植入术后1周及1个月患者的止痛有效率分别为96.0%和92.0%，术后1年的有效率为90.0%，术后18个月的生存率为68.0%，均明显高于联合放疗组。此外，骨水泥成形术还可联合经动脉栓塞化疗术（transcatheter arterialchemoembolization，TACE），微波消融，放射治疗等其他治疗方法。
（廖正银 杨 彪）