·基础研究·不同频率脉冲电磁场诱导人骨髓间充质干细胞成骨分化的研究 宋晋刚 许建中 周强 罗飞 李洪鹏【摘 要】 目的 探讨脉冲电磁场( PEMF)诱导人骨髓间充质干细胞(MSCs)成骨分化的适合频率。方法 选用场强1. 1 mT,频率分别为5, 25, 50, 75, 100和150 Hz的PEMF作用于MSCs,每日30 min,连续作用21 d,光镜下观察细胞形态变化,电镜下观察细胞超微结构,酶化学法和放免技术检测细胞的碱性磷酸酶(ALP)含量和骨钙素(OC)表达情况。结果 不同频率PEMF作用组均能诱导MSCs向成骨细胞分化;从 5~50 Hz频段, PEMF的成骨诱导作用随着频率的增加而增强;从50~150 Hz频段, PEMF的成骨诱导作用随着频率的增加而减弱。结论 频率是PEMF诱导MSCs成骨分化的重要影响因素之一, 50 Hz可能为诱导 MSCs体外成骨分化的适合频率。【关键词】 骨组织工程; 脉冲电磁场; 间充质干细胞; 分化; 频率 An exper imen ta l study on induc ing human mesenchyma l stem cells in to osteobla sts by d ifferen t frequenc ies of pulsed electromagnetic f ields SONG J in2gang, XU J ian2zhong, ZHOU Q iang, LUO Fei, L I Hong2peng. Departm ent of O rthopedics, South2W est Hospital, the 3 rd M ilitary University, Chongqing 400038, China 【Abstract】 Objective To study the suitable frequency of pulsed electromagnetic fields ( PEMF) for indu2 cing human mesenchymal stem cells (MSCs) differentiation. Methods The third generation of humanmesenchymal stem cells were irradiated by different frequencies of PEMF of 5, 25, 50, 75, 100, 150Hz, 1. 1mT, for 30min /d for 21 days. Morphological changes of the MSCs were observed under phase contrast microscope. The activity of Alkaline phosphatase (ALP) and the exp ression of osteocalcin (OC) were measured by enzymology and radioimmunitymeth2 ods to evaluateMSCs differentiation. Results Different frequencies of PEMF emp loyed in this study showed differ2 ent effects in inducingMSCs into osteoblasts. The differentiation ofMSCswas increasingwhen the frequency of PEMF was increased gradually from 5Hz to 50Hz, and then decreasing when the frequency of PEMF was increased from 50Hz to 150Hz. Conclusion Frequency of PEMF was one of the most important factors in inducingMSCs differen2 tiation. This study indicated that 50Hzwas the suitable frequency of PEMF for inducingMSCs into osteoblast in vitro. 【Key words】 Bone tissue engineering; Pulsed electromagnetic fields; Mesenchymal stem cells; Differ2 entiation; Frequency 骨组织工程是利用组织工程的原理与技术来促进骨细胞的增殖与分化,生成活体骨组织,可用于骨缺损的修复和再生,有望解决临床修复大范围骨缺损的难题[ 1 ] 。骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSCs)是目前广泛用于构建组织工程骨的种子细胞, 经体外扩增后,常规采用化学诱导的方法使其向成骨细胞分化,与支架材料形成复合物,进而构建组织工程骨。有研究表明,脉冲电磁场( pulsed electromagnetic fields, PEMF)可促进成骨细胞的增殖分化、生长因子的分泌、细胞外基质的合成,启动骨的重建,加速骨的发育,促进骨的形成等[ 2, 3 ] 。因此,研究PEMF对MSCs 的成骨诱导作用对于构建组织工程骨有重要意义。本实验通过研究不同频率的PEMF对MSCs体外成骨分化的影响,以期找出其成骨诱导的适合频率,为新型生物反应器的研制以及进一步研究PEMF促进MSCs增殖分化的机制提供实验依据。材料和方法一、主要试剂与仪器主要试剂有: Percoll液( Sigma, 美国) 、1 ∶1 的 DMEM /F12 (Hyclone,美国) 、胎牛血清(Hyclone,美国) 、ALP检测试剂盒(南京建成生物研究所) 、骨钙素放免试剂盒(北京中国原子能研究院) 。主要仪器有: UV751GD 紫外/可见分光光度计(上海仪器总厂) 、可调试脉冲电磁作用仪(解放军后勤工程学院) 。 ·134· 中华物理医学与康复杂志2005年3月第27卷第3期 Chin J PhysMed Rehabil, March 2005, Vol. 27, No. 3 二、方法 1. MSCs的分离与培养无菌抽取20 ~30 岁健康志愿者两侧髂骨骨髓 5~10 ml,肝素抗凝。将采集到的骨髓用1. 073 g/ml Percoll液分离,以5 ×105 / cm2 的密度接种于培养瓶内, 加含15%胎牛血清的DMEM /F12 培养液, 置 37℃、5% CO2 饱和湿度培养箱内常规培养。待细胞融合成单层并铺满瓶底80%后,以0. 25%胰蛋白酶消化,按1 ∶3 传代,用含10%胎牛血清的培养液继续培养。 2. 不同频率PEMF的作用取第3代MSCs消化离心,吹打制成细胞悬液,分为对照组与PEMF作用组。PEMF作用组又根据频率不同分为5, 25, 50, 75, 100和150 Hz作用组。每组以 1 ×104 / cm2 的密度接种于12 孔培养板中, 同时以 5. 0 ×105 /ml的浓度接种于50 ml培养瓶中, 每瓶 2 ml。将不同频率的PEMF 作用组置于PEMF 的 Helmho Iz线圈中,两线圈呈对偶式,间距10 cm,经霍尔效应测磁仪测得场强均匀性及稳定性良好。通过引线将线圈置于培养箱中,设定场强为1. 1 mT,频率分别为5, 25, 50, 75, 100和150 Hz,作用时间每日30 min, 连续作用21 d。对照组细胞置于同等条件下的培养箱中,不加PEMF作用。三、观测指标 1. 形态学观察每日在倒置相差显微镜下观察细胞形态变化及生长情况,并于传代培养的第1, 3, 5, 7, 14和21天拍照记录。 2. 超微结构观察 MSCs经PEMF作用,细胞铺满瓶底约80%时消化离心,用PBS洗涤2次, 2. 5%戊二醛固定,不同浓度的丙酮依次脱水,环氧树脂包埋,行常规超薄切片,以醋酸双氧铀2构橡酸铅双染色,在透射电镜下观察不同频率的PEMF作用组和对照组细胞的超微结构。 3. 碱性磷酸酶( alkaline phosphatase,ALP)活性测定分别于脉冲电磁场作用的第3, 6, 9, 12和15天, 取出各组12孔培养板,消化离心,收集细胞, PBS洗涤 2次,调整细胞浓度至1 ×105 /ml,加入0. 5% Triton2 X100, 4℃冰箱中放置12 h。采用超声破碎细胞使其完全裂解。取50 μl细胞裂解液,按试剂盒操作说明依次加入试剂,用分光光度计在520 nm波长处检测其吸光度(A)值,计算ALP活性,并绘制成曲线。 4. 骨钙素(osteocalcin,OC)检测分别于实验的第7, 14和21天,取出各组50 ml培养瓶,经胰酶消化后,取1 ×106 个细胞,离心后加入 1 ml PBS与Trito2X100,按1∶1混合, 4℃冰箱中过夜, 粉碎,送西南医院核医学科,采用放免法测定细胞内 OC的含量。根据放射免疫竞争结合原理,放射性标记物125 I 2骨钙素和样品中所含骨钙素与有限量的骨钙素抗体竞争性结合,γ计数器可测定沉淀物cpm (每分钟计数,放射性物质量的单位) ,以标准曲线计算样品 OC的含量。 5. 钙结节染色 MSCs经PEMF作用,待培养板中出现圆形或卵圆形结节后,取出盖玻片,用PBS洗涤3 次, 75%酒精固定30 min,将固定后的细胞玻片置于茜素红染液中染色5~10 min, 1%醋酸溶液快速冲洗,不同浓度的乙醇依次脱水,二甲苯透明,中性树脂封片,摄像记录。四、统计学分析应用SPSS 11. 0统计软件,采用单因素方差分析、 F检验进行统计学分析。组间数据采用Tukey法进行多重比较, P < 0. 05为差异有统计学意义。结 果一、倒置相差显微镜观察第3代细胞接种后4 h完成贴壁, 24 h后贴壁细胞开始分裂增殖。经PEMF连续作用5 d的MSCs较对照组密度高、体积大,呈三角形、多角形或鳞形,胞浆中含有较多的基质成分和颗粒状物质(图1, 2) 。不同频率的PEMF作用组间细胞形态无明显差别。随培养时间的延长,细胞逐渐汇合成铺路石状,进而出现重叠生长,基质堆积, 3周后基质矿盐沉积并融合成圆形或卵圆形的钙化结节,结节周围的细胞呈放射状分布 (图3) 。二、超微结构观察透射电镜下观察到经PEMF作用的MSCs较为成熟,核浆比例小,胞质内有丰富的细胞器,如线粒体、粗面内质网、高尔基体等(图4 ) ; 而对照组的 MSCs较为幼稚,细胞核较大,核浆比例大,细胞器较少(图5) 。图1 对照组MSCs传代培养第5天显微镜下观( ×100) 中华物理医学与康复杂志2005年3月第27卷第3期 Chin J PhysMed Rehabil, March 2005, Vol. 27, No. 3 ·135·三、ALP活性检测将各组MSCs ALP活性绘制成曲线,可见PEMF 作用第3天,不同频率的PEMF作用组MSCs的ALP 活性即较对照组增强,且随着作用时间的延长,ALP活性增强更为明显,于第12天达高峰,第15天时基本稳定,但仍明显高于对照组水平( P < 0. 05) ;不同频率的 PEMF作用组的MSCsALP活性不一, 50 Hz作用组明显高于其它频率作用组( P < 0. 05,图6) 。图6 各组MSCsALP活性曲线注:不同频率的PEMF作用组与对照组相应时间点比较, P < 0. 05; 50 Hz作用组与其它频率作用组相应时间点比较, P < 0. 05四、OC定量检测 FEMEs作用第7 天, 不同频率的PEMF 作用组 MSCs的OC 开始出现少量表达, 对照组无表达; 第 14天,不同频率的PEMF作用组MSCs的OC含量增高,而对照组仍无表达;第21天,对照组OC出现少量表达,不同频率的PEMF作用组MSCs的OC含量明显高于对照组( P < 0. 01) 。PEMF作用频率不同,细胞 OC含量不一, 50 Hz作用组OC含量明显高于其它频率作用组( P < 0. 05,表1) 。表1 不同频率PEMF作用MSCs的OC含量测定 ( ng/ml, x- ±s) 组 别 OC含量 7 d 14 d 21 d 对照组0 0 0. 99 ±0. 13# PEMF作用组 5 Hz作用组0. 62 ±0. 12 1. 24 ±0. 16 6. 16 ±0. 22 3 # 25 Hz作用组0. 65 ±0. 13 1. 43 ±0. 23 8. 01 ±0. 28 3 # 50 Hz作用组0. 73 ±0. 12 1. 62 ±0. 24 14. 80 ±0. 25 3 75 Hz作用组0. 72 ±0. 14 1. 48 ±0. 15 11. 36 ±0. 23 3 # 100 Hz作用组0. 71 ±0. 08 1. 30 ±0. 13 6. 21 ±0. 22 3 # 150 Hz作用组0. 61 ±0. 07 1. 18 ±0. 16 5. 25 ±0. 25 3 # 注:与对照组比较, 3 P < 0. 01;与50 Hz作用组比较, # P < 0. 05 五、茜素红钙结节染色 MSCs经PEMF作用21 d后,基质矿盐沉积并融合成圆形或卵圆形的钙化结节,结节周围的细胞呈放射状分布,茜素红钙结节染色呈阳性,可见橘红色钙结节。对照组钙结节染色呈阴性。讨 论 构建理想的组织工程骨,首先要有生物学特性较佳的种子细胞。间充质干细胞来源于中胚层,属于成体干细胞,具有很强的增殖能力和多向分化潜能[ 4 ] , 是目前常用的种子细胞,其成骨分化作用受细胞因子、激素、物理因子等多种因素的影响。 ·136· 中华物理医学与康复杂志2005年3月第27卷第3期 Chin J PhysMed Rehabil, March 2005, Vol. 27, No. 3 PEMF作为一种非侵入性疗法在骨折延迟愈合及骨不连的治疗中均取得了满意疗效,现在已经被用于治疗先天性骨缺损、骨坏死、骨移植及脊柱椎体融合术后等骨科疾病。研究表明, PEMF能广泛地介导细胞外基质的合成,增强成骨细胞ALP的表达,促进OC及胶原的合成与分泌[ 5 ] ,而MSCs又是骨修复过程中形成成骨细胞的重要始祖细胞之一, 因此我们推测 PEMF能够对MSCs产生类似的生物学效应,并促进成骨。这一推论在本实验室的前期工作中已得到了证实[ 6, 7 ] 。在电磁场的各项参数中,频率对电磁场所产生的生物学效应有较大的影响。有研究认为,电磁场产生生物学效应的频率范围大约在1~100 Hz[ 8 ] 。骨骼系统的内生性活动频率范围在步态频率( 1~5 Hz)到肌肉收缩的动力频率(10~100 Hz)间变化。Lee等[ 9 ]认为,最有效的电磁场频率范围应接近机体正常功能活动频率。我们参考Bassett 等[ 10 ] 关于不同参数的 PEMF对骨折愈合影响的报道及相关文献, 在1 ~ 150 Hz频率范围间选择5, 25, 50, 75, 100和150 Hz频段,研究不同频率PEMF作用对MSCs向成骨细胞分化的作用,以期找出诱导MSCs成骨分化的适合频率。本研究结果显示,倒置相差显微镜下观察到经 PEMF作用的MSCs体积明显较对照组大,呈三角形、多角形或鳞形,细胞内颗粒状物质增多,基质分泌旺盛。透射电镜观察到,经PEMF作用的MSCs较为成熟,分化程度较高;而对照组的MSCs较为幼稚,分化程度低。3周后形成圆形或卵圆形的矿化小结,经茜素红染色为阳性。ALP是成骨细胞的早期标志酶,在成骨过程中水解磷酸酯,为羟基磷灰石的沉积提供必要的磷酸,有利于成骨,可标志成骨分化的开始[ 11 ] ; OC是成骨细胞特异性合成和分泌的一种非胶原蛋白, 在钙离子存在的条件下,与羟磷灰石结合并稳定其构象,是向成骨细胞分化的最具特征性的标志物[ 12 ] 。因此,ALP和OC是反映成骨细胞在体外分化为成熟骨细胞及基质钙化的两个重要指标[ 13 ] 。本研究同时发现,不同频率的PEMF作用组细胞第3日即可检测到 ALP的表达,并随着时间延长,表达水平逐渐增高,提示细胞的成骨分化已经开始; 1周后出现OC的表达, 3 周后达到较高水平,与矿化小结出现的时间相一致。而对照组ALP活性始终很低, OC几乎没有表达。这证明MSCs经PEMF作用后,可向成骨细胞分化。不同频率的PEMF作用组间比较发现, PEMF诱导MSCs 成骨分化的效果与作用频率有关:从5~50 Hz频段, 随着频率的增加,其成骨诱导作用逐渐增强;从50~ 150 Hz频段,随着频率的增加,其成骨诱导作用逐渐减弱。我们推测,频率是PEMF成骨诱导的重要影响因素之一, PEMF的作用频率不同,对细胞的成骨诱导作用不一, 50 Hz可能为诱导体外MSCs向成骨细胞分化的适合频率。关于不同频率的PEMF促进MSCs成骨的生物学机制,还有待日后进一步深入探讨。参 考 文 献 1 Robert F. Tissue engineers build new bone. Science, 2000, 289: 14982 1500. 2 方真华,吴华,马伟明. 50Hz电磁场对小鼠骨髓间充质干细胞增殖的影响. 中华物理医学与康复杂志, 2004, 26: 124. 3 Diniz P, Shomura K, Soejima K. Effects of pulsed electromagnetic field ( PEMF) stimulation on bone tissue like formation are dependent on the maturation stages of the osteoblasts. Bioelectromagnetics, 2002, 23: 3982 405. 4 PittengerMF,Mackay AM, Beck SC, et a1. Multilineage potential of a2 dult human mesenchymal stem cells. Science, 1999, 284: 1432147. 5 Lohmann CH, Schwartz Z, Liu Y, et al. Pulsed electromagnetic field stimulation ofMG63 osteoblast2like cells affects differentiation and local factor p roduction. J 0 rthop Res, 2000, 18: 6372646. 6 赵敏,许建中,周强. 脉冲电磁场促进人骨髓间充质干细胞成骨的研究. 中国矫形外科, 2004, 12: 4392443.7 赵敏, 许建中, 周强, 等. 脉冲电磁场诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的研究. 中华物理医学与康复杂志, 2005, 27: 528. 8 Muehsam DJ, Pilla AA. The sensitivity of cells and tissues to exogenous fields: effects of target system initial state. Bioelectrochem Bioenerg, 1999, 48: 35242. 9 Lee JH, Mcleod KJ. Morphologic responses of osteoblast2like cells in monolayer culture to ELF electromagnetic fields. Bioelectromagnetics, 2000, 21: 1292136. 10 Bassett CA,ValdesMG, Herandez E. Modification of fracture repairwith selected pulsing electromagnetic fields. J Bone Joint Surg, 1982, 64: 8822892. 11 Aubin JE,Liu F,Malaval L, et al. Osteoblast and chondroblast differen2 tiation. Bone, 1995, 17: 77283. 12 LevyMM, Joyner CJ,VirdiAS, et al. Osteop rogenitor cells ofmature hu2 man skeletalmuscle tissue: an in vitro study. Bone, 2001, 29: 3172322. 13 Owen TA, AronowM, Shalhoub V, et al. Progressive development of the rat osteoblast phenotype in vitro: recip rocal relationship s in exp ression of genes associated with osteoblast p roliferation and differentiation during formation of the bone extracellularmatrix. J Cell Phsiol, 1990, 143: 4202 430. (修回日期: 2005201220) (本文编辑:吴 倩) 中华物理医学与康复杂志2005年3月第27卷第3期 Chin J PhysMed Rehabil, March 2005, Vol. 27, No. 3 ·137·
中国矫形外科杂志 2004年12月第12卷第23、24期 Orthop J Chin , Vol. 12 ,No. 23、24 December 2004 ·1867 ··实验研究·宋晋刚 许建中 周 强 罗 飞 李洪鹏摘 要 目的: 探求脉冲电磁场(pulsed electromagnetic fields , PEMF) 促进人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells , hMHCs) 增殖的适合频率。方法: 选用场强1. 1 mT, 频率分别为5、25、50、75、100、150Hz 的PEMF 刺激hMSCs , 30min/ d , 光镜观察细胞形态, MTT法和流式细胞技术检测细胞增殖水平及生长周期。结果: 各频率组PEMF刺激均能促进MSCs 增殖; 频率不同, 促增殖的效应不一, 其中50Hz 频段效果最为显著, 生长曲线比对照组明显前移, S 期细胞百分比(28. 89 ±0. 25) %较对照组(13. 57 ±0. 55) %增高107 %。结论: 频率是PEMF 促进hMSCs 增殖的重要影响因素之一, 50Hz 为促进hMSCs 增殖的适合频率。关键词 脉冲电磁场; 间充质干细胞; 频率; 增殖中图分类号 R687 文献标识码 A 文章编号 1005 - 8478 (2004) 23、24 - 1867 - 03Effect of pulsed electromagnetic fields on accelerating human mesenchymal stem cells proliferation by different frequency∥SONG Jin2gang , XU Jian2zhong , ZHOU Qiang , et al . Department of Orthopaedics , Southwest Hospital , the Third Military Medical University , Chongqing400038Abstract Objective :To research the suitable frequency of pulsed electromagnetic fields (PEMF) on human mesenchymal stem cells (hMSCs)proliferation. Method :The third generation hMSCs were irradiated by different frequency PEMF of 5 ,25 ,50 ,75 ,100 ,150Hz , 1. 1 mT,30min/ d. The method of MTTwas employed to evaluate the level of proliferation. The parameter regarding the variation of the cell cycle was detected with the flow cytometry(FCM) . Result : Different effect on accelerating MSCs proliferation by different frequency PEMF. The significant effect was at the frequency of 50Hz. The percentage of cells at the S phase (28. 89 ±0. 25) was increased 107 % compared with that of the control group (13. 57 ±0. 55) . Conclusion :Frequency is one of the most important factor on accelerating MSCs proliferation ,and 50Hz is the suitable frequency of PEMF accelerating MSCs proliferation in vitro.Key words Pulsed electromagnetic fields (PEMF) ; Mesenchymal stem cells (MSCs) ; Frequency ; Proliferation△基金资助:国家高技术研究发展计划(863) 重大专项《组织工程技术修复长骨缺损及人工皮肤的研发》(2003AA205020) ;重庆市科技攻关项目《组织工程骨与软骨优化制备及应用研究》(2003 - 13 - 6) ; 西南医院创新基金:人MSCs 体外快速扩增及诱导分化修复骨缺损的临床研究(2002 - 15)作者单位:第三军医大学西南医院骨科, 重庆市 400038作者简介:宋晋刚(19762) ,男,四川省绵阳人,医师,硕士在读。研究方向:骨组织工程和脊柱外科。电话: (023) 65398052 E2mail :sjgfelix@163. net 骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cell , MSCs) 作为一种成体干细胞, 具有极大的可塑性及多向化潜能, 是体外构建组织工程骨常用的种子细胞。目前种子细胞的体外扩增需要3 周左右时间, 如何使种子细胞快速、优质扩增是构建组织工程骨所面临的紧要问题。 本实验旨在研究不同频率段脉冲电磁场(pulsed electromagnetic fields , PEMF) 刺激对体外MSCs 增殖的作用, 以期找出促进MSCs 增殖的适合频率范围, 为应用PEMFs 促进MSCs快速扩增, 研制新型生物反应器以及进一步研究PEMFs 促进MSCs 增殖的机制提供实验依据。1 材料与方法1. 1 主要试剂与仪器Percoll 分离液(Sigma 公司, 美国) , DMEM/ F12 (1∶1) 培养基(Hyclone 公司, 美国) , 优质胎牛血清(Hyclone 公司,美国) , 四甲基偶氮唑蓝(MTT) (Sigma 公司, 美国) , 酶联反应检测仪(DG3022A 型, 华东电子管厂) , 流式细胞仪(Becton Dickinson , 美国) , 可调试脉冲电磁刺激仪(由解放军后勤工程学院陈俊斌教授提供)1. 2 方法1. 2. 1 hMSCs 的分离与培养 无菌抽取20~30 岁健康志愿者两侧髂骨骨髓5~10ml ,肝素抗凝。用1. 073 g/ ml Percoll 液梯度离心, 以5 ×105/ cm2个细胞接种于培养瓶, 加含15 %胎牛血清的DMEM/ F12 培养液, 置37 ℃, 5 %CO2 饱和湿度培养箱内培养。待原代细胞铺满瓶底80 % , 以0. 25 %胰蛋白酶消化, 按1∶3 传代, 用含10 %胎牛血清的培养液继续培养。1. 2. 2 不同频率PEMF 刺激hMSCs 取第三代hMSCs 消化离心, 吹打制悬, 分为对照组和不同频率PEMF 刺激组, 每组以1 ×104/ Cm2 接种于50ml 培养瓶及以5 ×103/ ml , 200ul/ 孔接种于96 孔培养板中。将刺激组置于PEMFs 的HelmhIz 线圈中, 两线圈呈对偶式, 间距10cm ,经霍尔效应测磁仪测得场强均匀性及稳定性良好。通过引线将线圈置于培养箱中, 设定场强1. 1 mT, 频率分别为5、25、50、75、100、150Hz , 刺激时间30min/ d。对照组细胞置于同等条件下的培养箱内, 不加PEMFs 刺激。1. 2. 3 MTT法检测细胞活性及生长曲线 每天PEMFs 刺激结束后, 取各组96 孔板, 每孔加入5mg/ ml MTT溶液20μl , 继续培养4h 后吸弃孔内上清液, 加入二甲亚砜(DMSO) 150μl/ 孔, 电动振荡仪震动10min 使沉淀充分溶解后, 选择490nm波长, 每板设一不含细胞的调零孔,在酶联免疫检测仪上测定各孔的光吸收OD 值。以时间为横轴, 光吸收OD 值为纵轴绘制细胞生长曲线。1. 2. 4 流式细胞仪检测细胞周期 刺激组与对照组培养瓶细胞接种后第5d , 细胞融合近80 % , 消化离心, 各组待测细胞用PBS 洗涤2 次, 迅速注入预冷的75 %乙醇, 振荡混匀以1 ×106 个细胞密度悬浮固定细胞, 4 ℃过夜。经荧光染料染色后, 流式细胞仪488nm波长检测, 获得DNA 含量分布组方图和细胞凋亡比例。以增殖指数(proliferation index , PI) 分析PEMFs 对MSCs 分裂增殖水平的影响, 同时进行DNA 倍体分析。PI = [ (S + G2/M) / ( GO/G1 + S + G2/M) ] ×100 %。1. 2. 5 统计学分析 应用SPSS 11. 0 统计软件, 采用单因素方差分析, F 检验对数据进行统计学处理。各频率组间数据采用Tukey 法进行多重比较, P < 0. 05 认为差异具有显著性意义。2 结 果2. 1 形态学观察 倒置相差显微镜逐日观察hMSCs 生长情况和形态特征。传代细胞于接种后4h 完成贴壁, 24h 后贴壁细胞开始分裂增殖, 部分区域形成细胞集落, 细胞呈均匀一致的长梭形外观。3d 后经PEMFs 刺激的hMSCs 形态比对照组大, 数目校对照组多, 排列更为紧密; 各频率刺激组间细胞形态无明显差别, 数目有所不一, 以50Hz 刺激组细胞密度最大。2. 2 对hMSCs 增殖水平的影响 经细胞增殖与活性的MTT 检测, 各刺激组与对照组OD值绘制成生长曲线如图1。由图中可见, PEMFs 刺激后的hM2SCs 增殖能力比对照组增强, 刺激组生长曲线较对照组前移,并且峰值增高。刺激频率不同, 细胞增殖速度不一, 以50Hz刺激组明显快于其他频率刺激组( P < 0. 05 ) 。图1 不同频率PEMF 刺激MSCs 生长曲线(n = 12 , 各刺激组与对照组相比较, P < 0. 05 )2. 3 对hMSCs 细胞周期的影响 经流式细胞仪检测, 各PEMFs 刺激组样本均未发现有DNA 倍体异常的细胞(diploid : 100 %) ; 各实验组细胞周期检测结果见表1。PEMF 刺激后的hMSCs 细胞周期发生了改变,S期细胞百分比较对照组增高; 刺激频率不同, 细胞周期改变不一, 其中50Hz 频段S 期细胞百分比(28. 89 ±0. 25) %较对照组(13. 57 ±0. 55 ) %增高107 %。各频率刺激组间作多重比较, 50Hz 频率显著高于其他频段组( P < 0. 05) 。这种改变与MTT方法测定的结果是相吻合的。表1 流式细胞仪检测不同频率PEMF 刺激后MSCs 细胞周期组 别G0 + G1 细胞周期( x ±s)SG2 +M PI 值对照组82. 93 ±0. 32 13. 57 ±0. 55 3. 5 ±0. 54 17. 075Hz 组70. 34 ±0. 25 21. 65 ±0. 26 8. 01 ±0. 32 29. 6625Hz 组69. 07 ±0. 26 26. 09 ±0. 30 4. 83 ±0. 28 30. 9250Hz 组63. 86 ±0. 45 28. 89 ±0. 25 8. 05 ±0. 63 36. 1675Hz 组65. 95 ±0. 30 26. 58 ±0. 45 7. 48 ±0. 50 34. 06100Hz 组72. 54 ±0. 56 21. 60 ±0. 63 5. 86 ±0. 42 27. 46150Hz 组74. 31 ±0. 72 20. 44 ±0. 60 5. 25 ±0. 45 25. 69 n = 5 ,各实验组与对照组相比较, P < 0. 053 讨 论 利用组织工程的原理与技术促进骨系细胞的增殖与分化, 生成活体骨组织用于骨缺损的修复和再生, 有望解决临床修复大范围骨缺损的难题。构建理想的组织工程骨首先要有生物学特性较佳的种子细胞。间充质干细胞来源于中胚层, 是目前常用的种子细胞, 虽然具有很强的自我复制能力, 但由于细胞数量少, 在骨髓中的密度低, 大约只有十万分之一, 采用常规的培养方法, 难以在短期获得大量优质的细胞来满足构建组织工程骨的需要。研究表明, 脉冲电磁场( pulsed electromagnetic fields ,PEMFs) 可启动骨的重建, 加速骨的发育; 促进成骨细胞的增殖、生长因子的分泌、细胞外基质的合成; 促进骨的形成和成熟等[1~3 ] 。MSCs 是骨修复过程中形成成骨细胞的重要始祖细胞之一, 因此我们推PEMFs 能够对MSCs 产生一系列生物学效应, 并促进成骨。这一推论在本实验室前期工作中得到了初步证实4 ,5 ] 。然而刺激的频率不同, 是否会对细胞增殖及细胞周期产生不同的影响? 在组织工程骨的构建中我们应该选择怎样的合适频率范围? 选择适当的参数对促进MSCs 的体外扩增及新型生物反应器的研制有重要意义。 频率对电磁场产生的生物学效应有较大影响。研究认为, 电磁场产生生物学效应的频率范围大约在1~100Hz[6 ] 。骨骼系统的内生性活动频率范围在步态频率(1~5Hz) 到肌肉收缩的动力频率(10~100Hz) 间变化, Lee 等[7 ] 认为最有效的电磁场频率范围应接近机体正常功能活动频率。我们参考Bassett 等[8 ]关于不同参数PEMF 对骨折愈合影响的报道及相关文献, 在1~150Hz 频率范围选择5、25、50、75、100、150Hz 频段, 研究不同频率PEMFs 刺激对MSCs 体外增殖的作, 以用期找出促进hMSCs 增殖的适合频率。 倒置相差显微镜观察发现, 经PEMF 刺激的MSCs 密度在细胞融合成单层之前明显较对照组高。MTT 法测定的原理是活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能够将黄绿色的MTT 降解成蓝紫色的结晶并沉积细胞中, 而死细胞无此功能。利用流式细胞仪检测细胞周期, S 期细胞百分比升高, 表明细胞的DNA 合成速度增高, 细胞增殖加速。通过以上检测发现,PEMF 的生物学效应, 在细胞水平上, 表现为促进细胞的增殖; 在染色体DNA 水平上, 表现为对细胞周期的影响, 提高细胞的S 期百分比。5~150Hz 频率段PEMF 均能促进MSCs 体外增殖, 各频率刺激组间作多重比较, 发现50Hz 频段促增殖效应显著高于其他频段组( P < 0. 05 ) 。从5~50Hz , 随着频率的增加, PEMF 促MSCs 增殖作用逐渐增强; 从50~150Hz ,随着频率的增加, PEMF 促MSCs 增殖作用逐渐减弱。 实验表明, 频率是脉冲电磁场促进hMSCs 增殖的重要影响因素之一, 刺激频率不同, 促进细胞增殖的效应不一,50Hz 为刺激促进MSCs 增殖的适合频率。本实验为骨髓间充质干细胞体外快速扩增提供了新的思路和依据, 并为新型生物反应器的设计提供适合的频率参数。关于PEMFs 促进MSCs增殖的生物学机制, 我们将在以后的研究中进一步探讨。参考文献:[1 ] Lohmann CH , Schwartz Z, Liu Y, et al . 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sjgfelix@163.com 13990169502短篇论著椎体成形术治疗老年胸腰椎爆裂性骨折宋晋刚 苗 艳① 崔易坤* 尹振宇 黄海锋(四川省绵阳市中心医院脊柱外科,绵阳 621000)①(四川省绵阳市人民医院康复中心,绵阳 621000)*通讯作者,E-mial:sjgfelix@163.com[摘要] 目的 探讨经皮椎体成形术治疗老年骨质疏松引起的胸腰椎爆裂性骨折的临床效果。方法:2010年1月~2012年10月,对25例不伴有明显神经症状的胸腰椎爆裂性骨折的老年患者行经皮椎体成形手术治疗。术前结合体位复位,术中根据骨折特点个体化穿刺及注入骨水泥,有效固化椎体、恢复椎体高度、纠正后凸成角。术后1、6、12月随访疼痛视觉模拟评分(VAS)、伤椎高度恢复率、伤椎后凸Cobb角。 结果:所有患者术后即可获得椎体稳定,腰痛VAS评分较术前明显降低(2.5±0.9 vs. 9.2±0.8,P=0.000),椎体高度恢复(85.2%±4.4% vs. 80.3%±4.1%,P=0.000),后凸Cobb角减小(8.1o±2.1o vs. 11.4o±2.4o,P=0.000),23例获得随访,术后12个月疼痛VAS评分进一步降低,术后6、12个月椎体高度、后凸Cobb角无明显丢失。 结论:经皮椎体成形术可用于治疗老年骨质疏松爆裂性骨折,安全有效,但需要谨慎选择适应证及个体化制定手术方案。[关键词]:椎体成形术;骨质疏松;爆裂性骨折;骨水泥;微创Percutaneous vertebroplasty in treatment of osteoporotic thoracolumbar burst fractureSong Jingang, Miao Yan, Cui Yikun, et al.Mianyang Sicuan,621000,P.R.China;Department of Orthopaedics,Central Hospital of Mian Yang.Abstract: objective To explore the feasibility and clinical effect of percutaneous vertebroplasty in treatment of osteoporotic thoracolumbar burst fracture. Methods From January 2010 to October 2012, the 25 cases of osteoporotic thoracolumbar burst fracture without neurological sign were choosed. Position reset before operation, individualized puncture and injection of bone cement based on the characteristics of fracture in operation, effective cure vertebral body to restore vertebral body height and corrected convex Angle.Pain and disability were measured by visual analog scale (VAS), height of fractured vertebra and the Cobb′s angle on sagittal plane were measured by preoperation,postoperation and at the last follow up. Results 23 patients were followed up. The pain were disappear, VAS is significantly lower preoperatively (2.5±0.9 vs. 9.2±0.8, P=0.000). The height of the fracture vertebra (85.2%±4.4% vs. 80.3%±4.1%, P=0.000) and the Cobb′s angle (8.1o±2.1o vs. 11.4o±2.4o, P=0.000) were significant improved from preoperation (P<0.05). there="" was="" no="" significant="" difference="" in="" the="" following-up="" p="">0.05). No symptomatic complication was recorded in all patients. Conclusions Percutaneous vertebroplasty is an effective treatment of thoracolumbar burst fracture of osteoporotic, but need to choose the indication carefully and making the operation plan individual. Key words: Percutaneous vertebroplasty;Osteoporosis; Burst fracture ; Bone cement; minimally invasive经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)自20世纪90年代应用于临床,目前是治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的有效方法。老年骨质疏松引起的胸腰椎骨折大多为压缩性骨折,但也有不少为爆裂性骨折,这部分患者曾被许多文献视为PVP的禁忌证或相对禁忌证。我科自2006年开展PVP微创手术,2010年1月~2012年10月采用PVP治疗老年人胸腰椎爆裂性骨折25例,效果满意,现报道如下。1 临床资料与方法1.1 一般资料本组25例,男17例,女18例。年龄60~89岁,平均72岁。跌伤10例,车祸伤8例,提重物损伤7例。均有外伤后剧烈腰痛,腰部活动受限,伤椎棘突叩压痛明显。手术在伤后1周内完成。术前常规行胸腰段正侧位X线片、CT及MRI检查,了解骨折是否为新鲜骨折及椎体后壁是否完整、是否合并椎管狭窄。均为新鲜骨折(MRI脂肪抑制像呈高信号),骨折椎体T11 2例,T12 3例,L1 4例,L2 8例,L3 7例,L4 1例。椎体压缩程度10%~25%,后凸Cobb角8°~13°。椎体后壁完整,无椎管狭窄。骨密度T值2.5~3.5。入选标准:年龄>60岁;双能X线骨密度测定,参照骨质疏松诊断标准[1],骨密度T值>2.5;骨折为骨质疏松引起,排除椎体转移性肿瘤发生病理性骨折;骨折椎体CT检查,骨折类型为爆裂性骨折,椎管占位<20%,不伴有神经症状;MRI加脂肪抑制成像,MRI脂肪抑制像呈高信号,提示椎体骨折为新鲜骨折;骨折部位正侧位X线片检查,测量椎体高度,压缩<30%,后凸成角<15°。1.2 方法1.2.1 设备及器械 一次性椎体成形器械包(成都光大医疗器械有限公司),包括穿刺针、扩张套管、工作通道、扩髓钻等;骨水泥(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA,德国Heraeus Medical GMBH公司);数字减影设备(ALLURA-FD20,荷兰飞利浦公司)。1.2.2 手术方法 入院后平卧硬床,骨折部位加垫后仰辅助复位。术前肌注布桂嗪100 mg以减轻术中疼痛。俯卧过伸位,数字血管减影(digital substraction angiography,DSA)定位确定骨折椎体。常规消毒铺巾,2%利多卡因局部麻醉,尖椎开孔,穿刺针经伤椎上关节突下外缘进入椎弓根,根据生理角度调整倾角及夹角,沿椎弓根骨性通道进入椎体后壁。继续进针2~3 mm,抽出穿刺针内芯,置入导针,沿导针置入扩张套管和工作通道,经工作通道将扩髓钻缓慢钻入椎体骨质扩髓。工作通道要求置于椎体中前份,比单纯压缩性骨折位置靠前。经济条件许可的患者可加用球囊扩张,辅助塌陷的椎体复位并形成硬壳,减少骨水泥渗漏机率。将拉丝期骨水泥缓慢注入复张后的骨折椎体内,DSA术中监视,根据骨水泥分布控制推注速度,调整工作通道深度。如有较大的骨折碎块,可在注入骨水泥前用明胶海绵进行封堵,待骨水泥弥散满意后停止注入。全程监测患者生命体征。1.2.3 术后处理 术后平卧休息24小时,待穿刺点无渗血后戴腰围保护下床,防止跌倒。继续抗骨质疏松药物正规治疗,口服阿仑膦酸钠、骨化三醇、含维生素D2的钙片3~6个月。术后1、6、12个月定期随访,摄正侧位X线片,测量椎体前缘高度变化,对术前、术后椎体高度恢复率、脊柱后凸Cobb角、疼痛缓解程度及并发症进行评价。1.2.4 观察指标 ①疼痛程度:采用视觉模拟评分(visual analog score,VAS),0分为无痛,10分为剧痛。②伤椎高度恢复率:伤椎前缘高度与其上下正常椎体前缘高度和的平均值之比。③后凸Cobb角:侧位X线片上确定后凸与正常移行部椎体,上方在移行椎体上缘连线划垂线,下方在移行椎体下缘连线划垂线,两垂线的夹角。1.2.4 数据处理 采用SPSS11.0软件,计量资料采用x±s表示,采用One-way ANOVA检验,两两比较采用LSD检验。P<0.05为差异有统计学意义。2 结果25例均顺利完成手术,穿刺点出血5~10 ml。其中双侧穿刺3例,单侧穿刺22例。手术时间30~90 min,平均50 min。每个椎体注入骨水泥3.0~7.5 ml,平均6.0 ml。术中出现骨水泥渗漏6例,其中渗漏至椎间盘内2例,椎旁3例,椎旁静脉1例,均无明显临床症状。无椎管内渗漏。所有患者术后即可获得椎体稳定,腰痛VAS评分较术前明显降低,椎体高度恢复,后凸Cobb角减小,23例获得随访,术后12个月疼痛VAS评分进一步降低,术后6、12个月椎体高度、后凸Cobb角无明显丢失,见表1。2例术后短暂下肢神经症状(下肢放射性疼痛、麻木),直腿抬高试验阳性,经脱水及营养神经治疗1周后消失。术后X线及CT复查,伤椎外形及高度基本恢复正常,骨水泥填充满意,伤椎后缘骨块无椎管内移位。3 讨论经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)最早于20世纪80年代提出,能即刻稳定骨折、强化椎体、恢复脊柱序列、缓解疼痛、早期功能锻炼、减少并发症。与传统开放手术比较,具有创伤小(经皮穿刺,不损伤肌肉、血管、韧带等组织结构),对患者全身情况干扰小(局部麻醉,手术时间短,创伤小,对心肺功能影响小),效果显著(术后即刻缓解疼痛),恢复快(术后无须长期卧床,可以早期功能锻炼)等优点,被广泛用于治疗老年骨质疏松性椎体压缩性骨折。老年人胸腰椎爆裂性骨折被许多文献列为PVP的禁忌证或相对禁忌证[2]。这类患者大多有严重的骨质疏松,内固定手术可能出现拔钉或松动;患者由于高龄,大多合并慢性支气管炎、肺气肿、冠状动脉粥样硬化性心脏病等心肺疾患,开放手术风险大,而如果选择保守治疗,不仅痛苦时间长,恢复慢,长期卧床还会使老年人面临更多危及生命的并发症如感染、深静脉血栓、脑卒中等。随着脊柱微创外科技术的迅速发展,椎弓根穿刺技术的提高,以前一些手术绝对禁忌证成为相对禁忌证。近年来,有学者采用PVP治疗骨质疏松性椎体爆裂骨折,取得较满意的疗效[3,4]。对老年爆裂性骨折病例的选择,我们在严格遵守PVP适应证的基础上要求:①年龄>60岁,<60岁者一般行内固定手术治疗。②采用双能X线骨密度测定,参照骨质疏松诊断标准,骨折为骨质疏松引起,排除椎体转移性肿瘤发生病理性骨折。③骨折椎体CT检查,骨折类型为爆裂性骨折,椎管占位<20%,不伴有神经症状。如椎管占位>20%,或伴有神经症状,PVP手术可能会加重椎管占位或加重神经症状。④MRI脂肪抑制像呈高信号提示椎体骨折为新鲜骨折。如为陈旧性骨折,不宜行PVP治疗。⑤术前测量骨折椎体高度,椎体压缩<30%,后凸成角<15°。如椎体压缩>30%、后凸成角>15°,PVP手术很难恢复椎体高度及正常的脊柱序列。如果椎体压缩>30%,可行球囊扩张椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty,PKP)治疗,能有效恢复椎体高度。⑥球囊位置要求置于椎体中前份,较单纯压缩性骨折靠前,以保证椎体后缘骨块在复位过程中不被向后挤压而加重椎管狭窄。入院后在完善检查期间采用平卧硬床,骨折部位加垫后仰,可以辅助复位。术前俯卧过伸位有助于爆裂的椎体后缘骨块在后纵韧带的作用下向椎管内回复。术中发现,通过体位复位,这类患者大多能明显减轻后凸成角,使压缩的椎体复张。术中注入高黏度骨水泥,通过膨胀固化,进一步恢复椎体形态及高度。术前肌注布桂嗪(强痛定)能有效减轻术中疼痛,弥补部分患者局麻止痛效果的不足,使患者能很好配合完成手术。本组均在局麻下完成,无术中改用全麻。相比较全麻而言,局麻对心肺功能干扰小很多,安全有效。对于这类患者,术前要仔细阅读X线片及CT,了解骨折线走行、椎体破裂部位及程度,设计手术进针的方向、角度及深度。术中穿刺使通道尽量靠近椎体终板完好的一端,保持较大的内倾角使穿刺针位于椎体中份,尽量选择椎弓根完整的一侧穿刺完成手术。对于穿刺困难、骨水泥弥散不佳的病例,可选择双侧椎弓根穿刺。如有较大破损,可先用明胶海绵经推杆置入填塞。由于骨折椎体破损多,调制骨水泥应该比单纯压缩性骨折较为黏稠,以降低渗漏率。在推注过程中,先缓慢注入少量骨水泥,待破损边缘骨水泥硬化形成硬壳保护后,再继续推入骨水泥。程喜红等[5]采用分次灌注法治疗椎体后壁破裂的骨质疏松性骨折。为保证骨水泥的良好分布,可将水泥推杆先置于椎体前方,根据术中影像,椎体前柱弥散满意后,后退推杆位置,使椎体中柱弥散填充。但不能将推杆退至工作通道后方,否则有引起椎管内渗漏的风险。本组术中骨水泥渗漏6例,其中渗漏至椎间盘内2例,椎旁3例,椎旁静脉1例,均无明显临床症状。这类患者的渗漏率较单纯压缩性骨折高,可能与爆裂性骨折椎体碎裂程度较重有关。骨水泥是否渗漏并不单纯取决于骨折类型,还取决于水泥推杆位置以及骨水泥注入时期、速度、量和压力等多种因素[6]。此外,椎体复位后可使后纵韧带紧张,从而阻止后壁骨块后移,也可以部分阻止骨水泥的渗漏。2例术后下肢疼痛、麻木,给予静注甲泼尼龙、甘露醇脱水及甲钴胺营养神经药物1周后消失,分析可能由于手术操作中骨块碎裂刺激神经根水肿所致。关于手术效果,我们进行了1年左右的随访,未发现严重并发症,疼痛缓解及椎体高度恢复率维持良好。骨质疏松是这类患者的基础病因,PVP手术只是解决骨折及疼痛问题,术后仍然需要正规的抗骨质疏松治疗,否则容易发生再骨折及相邻椎体骨折[7]。任炼等[8]对PVP术后进行了长达6年的随访,各指标基本维持稳定,结果证实,椎体成形治疗骨质疏松性椎体压缩骨折安全而有效,远期疗效肯定。通过以上分析,我们认为PVP可以用于治疗老年骨质疏松椎体爆裂性骨折,安全有效,临床效果良好。但需要操作者具有熟练的穿刺技术,术前谨慎选择适应证,根据骨折特点个体化制定手术方案。参考文献[1]中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会.原发性骨质疏松症诊治指南(2011年).中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志,2011,4(1):2-17.[2] 刘建青,慕明章,杜 伟,等.经皮穿刺椎体成形术综合治疗老年人骨质疏松性椎体压缩骨折20例报告.中国微创外科杂志,2008,8(9):822-824.[3] Li CH,Chang MC,Liu CL,et al.Osteoporotic burst fracture with spinal canal compromise treated with percutaneous vertebroplasty.Clin Neuml Neurosurg,2010,112(8):678-681.[4] 干曼峰,杨惠林,丁 懿,等.椎体后凸成形术治疗骨质疏松性椎体爆裂骨折.中国骨与关节外科,2012,5(1):11-15.[5] 程喜红,唐利民,吴 琦,等.分次灌注增强椎体后壁破裂骨质疏松性椎体压缩骨折.中国骨质疏松杂志,2010,16(6):444-446.[6] 韩 为,张华山,吴小春,等.后凸成形术在脊柱爆裂性骨折中的应用.实用骨科杂志,2010,16(1):34-24.[7]宋晋刚,苗 艳,崔易坤,等.椎体成形术后相邻椎体骨折的临床研究.临床合理用药杂志,2012,5(9):21-23.[8] 任 炼,李志忠,隋 杰,等.骨水泥充填椎体成形治疗骨质疏松性椎体压缩骨折:6年随访.中国组织工程研究,2012,16(12):2110-2114.(收稿日期:2013-12-09)(修回日期:2014-04-15)(责任编辑:王惠群)
经单侧穿刺椎体后凸成形术治疗侧方椎体压缩性骨折宋晋刚1 苗艳2 崔易坤1 尹振宇1 黄海锋1 1 四川省绵阳市中心医院脊柱外科 2 四川省绵阳市人民医院骨科 621000[摘要]目的 研究经单侧椎弓根穿刺椎体后凸成形术治疗侧方骨质疏松椎体压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)的疗效。 方法 选择我院2009年10月-2011年10月收治的30例侧方OVCF患者,随机行凹侧或双侧球囊撑开椎体后凸成形术治疗,分别在术后1、6、12个月进行随访,对椎体高度恢复、脊柱后凸、侧凸cobb角及并发症进行评价。结果 术后1、6、12个月的随访结果比较发现,凹侧撑开及双侧撑开组患者椎体高度明显恢复(P<0.05),脊柱后凸、侧凸cobb角明显纠正(P<0.05)。凹侧撑开组与双侧撑开组之间差异无统计学意义(P>0.05)。两组均没有明显并发症的发生。结论 经凹侧球囊撑开椎体成形治疗侧方OVCF,与双侧撑开相比疗效相当,可简化手术、缩短手术时间、减小创伤、减少费用,是治疗侧方OVCF的有效方式。【关键词】骨质疏松;骨水泥;椎体后凸成形术;脊柱骨折Research the side-compression refracture of vertebral treatment by percutaneous balloon kyphoplastySong Jin-gang, Miao Yan, Cui Yi-kun, Yin Zhen-yu, Huang Hai-feng.Central Hospital of Department of Orthopaedics, Mian Yang, Sicuan 621000,ChinaAbstract: Objective To research the curative effect of percutaneous balloon kyphoplasty on the treatment of side-compression fracture of osteoporotic. Methods From Oct 2009 to Oct 2011, 30 cases with side-compression fracture of osteoporotic were recruited with percutaneous balloon kyphoplasty, randomly on concave side or both side. the patients were detected for value: height of fractured vertebra, the Cobb′s angle on sagittal plane and coronary, were compared at 1,6,12 month post-operatively. Results The patients were followed up for 12-24 months. The height of the fracture vertebra and the Cobb′s angle were significant improved from preoperatively(P<0.05). There was no significant difference between concave side group and both side group(P>0.05). No symptomatic complication was recorded in all patients. Conclusions Concave side percutaneous balloon kyphoplasty is an effective treatment of side-compression fracture of osteoporotic, which can reduce radiation exposure of patients and doctors, less cost, short operations and good effect. Key words: percutaneous kyphoplasty;Osteoporosis; Bone coment; spinal fracture随着我国逐渐迈入老龄化社会,人群中骨质疏松患者越来越多。而骨质疏松导致的压缩性骨折是最为普遍、最为严重的并发症,严重影响人们的生活质量,已成为一个危害公众健康的重要问题[1]。经皮球囊扩张椎体后凸成形(percutaneous kyphoplasty,PKP)治是目前治疗骨质疏松性骨折最新、最有效的方法之一。我院自2006年开展椎体成形术以来,对2009年10月至2011年10月发生侧方椎体压缩性骨折的30例患者分别采用经单侧和经双侧椎弓根穿刺行椎体后凸成形术的治疗并进行随访,分析研究如下。1资料与方法1.1 一般资料2009年10月一2011年10月间因骨质疏松发生压缩性骨折、住院治疗接受PKP治疗的患者30例,其中男13例,女17例。年龄60-90岁,平均75岁。30例患者均有后凸成角及椎体侧方压缩。患者入选标准:①参照骨质疏松诊断标准[1],采用双能X线骨密度测域仪:骨密度低于正常成人的峰值不足一个标准差属正常;降低1-2.5个标准差为骨量减少;降低>2.5个标准差为骨质疏松。②骨折为原发骨质疏松性椎体压缩骨折,排除合并患有乳腺癌、肺癌、前列腺癌、多发骨髓瘤等恶性肿瘤患者。③患者术前行MR、DR、CT检查,了解骨折是否为新鲜骨折及椎体后壁是否完整。患者随机分为2组:A组,15例经凹侧椎弓根穿刺,行球囊扩张后注射骨水泥;B组,15例,经双侧椎弓根穿刺,行球囊扩张后注射骨水泥。两组间患者一般资料差异无统计学意义(P<0.05)。1.2 手术方法一次性椎体成形成套器械包括:螺旋加压装置、可扩张球囊、穿刺针、工作通道等(成都光大医疗用品有限公司);造影剂(欧乃派克);骨水泥( 聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA,德国进口);数字减影设备(DSA,飞利浦公司)。患者俯卧位,术前透视定位骨折椎体,2%利多卡因局部麻醉。透视下经穿刺点进入椎弓根,穿刺针尖到达侧位x线片上的椎体后壁时,正位显示针尖位于椎弓根内壁外侧缘,确保穿刺针不进入椎管。在椎弓根骨性管道中继续进针2-3mm,进针过程中无明显阻力及穿透感。抽出穿刺针的内芯,置入导针,沿导针置入扩张套管和工作套管,经工作套管将扩髓钻缓慢钻入椎体骨质扩髓。取出扩髓钻,放入球囊撑开器,缓慢撑开复位。通过DSA设备监视球囊扩张和骨折复位情况,当椎体复位满意、后凸成角纠正或球囊达椎体四周骨皮质时停止加压。抽出造影剂并撤出球囊。透视下将拉丝期骨水泥低压注入扩张后的骨折椎体内,骨水泥在骨折椎体内充盈弥散,但不能超过椎体后缘。一旦发现骨水泥渗漏到椎体后缘,立即停止推注。骨水泥弥散满意后停止注入,待骨水泥固化完全后取出工作通道。加压包扎穿刺点。1.3 术后及随访术后卧床休息24小时,待穿刺点无渗血后戴腰围保护下床,防止跌伤。继续抗骨质疏松药物治疗。术后定期随访,拍摄脊柱正侧位x线片,测量椎体两侧高度变化;记录术前、术后1、6、12个月椎体高度恢复率、脊柱后凸cobb角、侧凸cobb角及并发症进行评价。1. 伤椎高度恢复率:伤椎前缘高度与其上下正常椎体前缘高度和的平均值之比乘以100%计算。 2.后凸Cobb 角:拍摄脊柱正、侧位片,从侧位片上确定后凸与正常移行部椎体,上方在移行椎体上缘连线划垂线,下方在移行椎体下缘连线划垂线,两垂线的夹角。3. 侧凸Cobb 角:拍摄脊柱正、侧位片,从正位片上确定侧凸与正常移行部椎体,上方在移行椎体上缘连线划垂线,下方在移行椎体下缘连线划垂线,两垂线的夹角。1.4 数据处理数据做统计学分析,伤椎高度的比较采用U检验,矢状面、冠状面cobb角的术比较采用配对t检验,分析软件处理为SPSSl1.0版本。2 结果2.1 手术情况30例患者均顺利完成手术,每个椎体注入骨水泥3.0-7.0ml,平均5.0ml。患者术后全部得到随访,随访时间12-24个月,平均18个月。术中出现骨水泥渗漏4例,其中渗漏至椎间隙内1例(椎体上缘骨折破裂),椎前1例(椎体前缘骨折破裂),椎旁2例(椎体侧缘骨折破裂),均无明显临床症状。无椎管内渗漏病例。所有患者未出现疼痛加重、术中骨折、脊髓神经根损伤及肺栓塞等严重并发症。2.2 疼痛缓解程度术后所有患者疼痛均较术前减轻,21例疼痛完全消失,7例疼痛明显减轻,2例疼痛减轻。A组与B组相比较无统计学差异。(P<0.05)2.3 伤椎高度的恢复及随访变化30例患者伤椎术前高度与术后高度测量值均有明显差异(P>0.05)。A组与B组比较无统计学差异(P<0.05)(表1、2)表1 胸腰椎骨折PKP术前、术后及随访X线检查伤椎前缘高度恢复情况(%±)分组n术前术后1月术后6月术后12月A组1557.2±2.091.3±2.090.6±1.090.1±1.0B组1558.3±2.092.2±1.090.8±1.090.3±1.0表2 胸腰椎骨折PKP术前、术后及随访X线检查伤椎后缘高度恢复情况(%±)分组n术前术后1月术后6月术后12月A组1585.5±2.094.2±1.093.1±1.092.5±1.0B组1586.1±2.093.1±1.092.8±1.091.3±1.02.4 伤椎后凸Cobb角的恢复及随访变化30例患者伤椎后凸Cobb角术前与术后测量值有明显差异(P>0.05)。A组与B组比较无统计学差异(P<0.05)(表3)表3 胸腰椎骨折PKP术前、术后及随访X线检查伤椎后凸Cobb角恢复情况分组n术前术后1月术后6月术后12月A组1521.4±3.08.1±2.08.3±1.08.5±1.0B组1522.1±2.08.3±1.08.5±1.08.8±1.02.5伤椎侧凸Cobb角的恢复及随访变化30例患者伤椎侧凸Cobb角术前与术后测量值有明显差异(P>0.05)。A组与B组比较无统计学差异(P<0.05)(表4)表4 胸腰椎骨折PKP术前、术后及随访X线检查伤椎侧凸Cobb角恢复情况分组n术前术后1月术后6月术后12月A组1515.5±2.04.2±1.04.3±1.04.5±1.0B组1516.1±2.04.8±1.04.5±1.04.3±1.03.讨论经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)是最早是由Deramand和Galibert于20世纪80年代发展的微创脊柱外科技术,能即刻稳定骨折、强化椎体、缓解疼痛。其原理为利用骨水泥( 聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)迅速恢复椎体的强度和刚度,重建脊柱的稳定性,为骨质疏松骨折创造良好的愈合环境。和传统开放手术比较,该方法具有创伤小(经皮穿刺、微创);对患者全身情况干扰小(局麻、手术时间短、对心肺功能影响小);效果显著(术后即刻缓解疼痛);恢复快(术后无需长期卧床、即刻能恢复行走)等优点,被广泛用于治疗椎体骨质疏松压缩性骨折。近年来,随着椎体内可扩张球囊的研制成功,椎体后凸成形术成为椎体成形术的改良技术。2001年Lieberman等[2]最早报道了椎体后凸成形优于椎体成形术的临床结果,椎体后凸成形逐渐成为治疗的OVCF重要手段。但是,对于单侧入路还是双侧入路,临床上还存在一定争议。相比较而言,单侧穿刺能简化手术、缩短手术时间、减轻病人疼痛、减少放射辐射量。李大刚[3]等的研究表明,单侧入路与双侧入路均能明显减轻疼痛,在骨水泥渗漏方面无显著性差别。Steinmann等[4]的体外生物力学测试报道,单侧撑开与双侧撑开在椎体强度、硬度、椎体高度恢复上相比较,无明显差异。国内的研究也表明,行单侧PKP时,若骨水泥填充不过椎体中线,则非穿刺侧刚度明显低于穿刺侧;而骨水泥填充过中线时,则两侧椎体刚度可同时得到显著强化[5]。因此,只要选择适当的穿刺角度,经单侧椎弓根穿刺能取得满意的手术效果。脊柱骨折的手术治疗原则是:重建脊柱的稳定性,恢复椎体高度,恢复脊柱正常的序列。以往的球囊撑开椎体成形术一般只注重恢复脊柱的矢状面序列,纠正后凸成角;对于伴有椎体侧方压缩的脊柱骨折,往往没有引起足够重视。近年来,由于没有纠正脊柱骨折侧方成角引起的后期疼痛已有报道[6]。如果椎体压缩侧凸成角>12°,要求矫正侧方成角,否则会因为脊柱力线不平衡,侧凸会进一步发展,产出顽固性腰痛[7]。经凹侧椎弓根穿刺,置入的球囊位于椎体的凹侧,加压扩张后能有效纠正椎体侧方压缩变形。张清港等[8]的研究表明,凹侧球囊撑开椎体成形治疗非对称性OVCF,与双侧撑开相比疗效相当,比凸侧撑开治疗效果好。我们的研究证明,经凹侧球囊扩张椎体成形术,不仅能矫正矢状面序列,还能矫正冠状面序列,能对平衡脊柱起到很大作用,术后长期随访提示能显著改善腰痛情况。骨水泥的外渗是椎体成形术的主要并发症之一,分为骨水泥脊柱旁外渗和椎间盘外渗两种。球囊扩张椎体成形术由于使用可使压缩椎体复张的球囊,在低压环境下注入骨水泥,极大降低了骨水泥渗漏的风险。当然,预防骨水泥渗漏的根本方法是严格规范操作[9]:穿刺针椎弓根入口应选择在椎弓根投影的外上象限,控制好进针方向,沿椎弓根骨性管道进入椎体,不能用暴力进入,避免穿破椎弓根内壁;操作过程清晰的C臂透视监测;选择拉丝期注入骨水泥以及骨水泥注射的力度和速度,严密观测骨水泥渗透方向和范围。骨水泥(聚甲基丙烯酸甲酯)的注入量也是影响骨水泥渗漏因素之一。为了使骨水泥在椎体内得到良好的扩散,最大限度恢复压缩骨折椎体的高度,有术者尽可能多的向伤椎内注入聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。Liebschner等[10]认为,椎体刚度的恢复与骨水泥的充填量紧密相关,骨水泥充填整个椎体的14%即可将破坏后的椎体刚度恢复到破坏前水平,如果充填整个椎体的30%,将超过破坏前刚度的一半以上。过量骨水泥可使椎体硬度过高、局部椎体关节灵活性变差,容易导致邻近椎体骨折。我们在手术操作中发现,疼痛的缓解与骨水泥的填充量无关,通常骨水泥注入量为3-5ml,既能取得较好的临床疗效又不会对邻近椎体产生明显影响[11]。但对于骨质疏松患者,在不导致骨水泥外漏的情况下尽可能多的注入骨水泥,可以有效固化椎体,避免复位的丢失。 通过对我院椎体骨质疏松侧方压缩性骨折患者行单侧经皮球囊扩张椎体后凸成形术治疗的分析研究,我们认为该方法安全有效;与双侧撑开相比疗效相当;可简化手术、缩短手术时间、减小创伤、减少放射辐射、降低医疗费用,是治疗OVCF伴侧方压缩的有效方式。参考文献:[1] 原发性骨质疏松症诊治指南(2011年).中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志[J].2011,4(1):2-17.[2] Lieberman IH,Dudeney S,Reinhardt MK,et al.Initial outcome and efficacy of “kyphoplasty” in the treatmnent of painful osteoporotic certebral compression fractures.Spine[J].2001:26(14):1631-1638.[3]李大刚,苏培基,敬峰,等. 单侧与双侧入路脊柱行后凸成形治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的Mela分析[J].中国组织工程研究与临床康复.2011 15(43): 8104-8107.[4]Steinmann J,Tingey Ct,Cruz G,et al.Biomechanical comparison of unipedicular versis bipedicular kyphoplasty[J]. 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宋晋刚1 苗艳2 崔易坤1 尹振宇1 黄海锋1 赵兵11 四川省绵阳市中心医院脊柱外科 2 四川省绵阳市人民医院骨科 621000摘要:目的 探讨经伤椎椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折的临床疗效。 方法 2008年5月-2011年3月,选择38例胸腰椎骨折患者, 用椎弓根螺钉固定伤椎及相邻上下椎体,对患者术前、术后的椎体高度、矢状径Cobb角、神经功能Frankel分级变化等指标进行测量并随访。 结果 随访12-18个月,伤椎平均高度由术前(57.2 ±2.0) %恢复至( 90.1 ±2.0) % ,矢状面Cobb角由术前(21.4 ±3.0) °恢复至(8.5±1.0) °。术后神经功能Frankel分级有较好恢复。无死亡或神经损伤加重的病例。结论 经伤椎椎弓根钉复位、减压、内固定治疗胸腰椎骨折具有创伤小、固定节段少、脊柱稳定性好、能有效矫正及预防脊柱后凸畸形等优点。关键词:胸腰椎骨折;椎弓根钉;伤椎;内固定;Clinical analysis of the application of fixation via injured vertebra for the treatment of thoracolumbar fractureSong Jin-gang, Cui Yi-kun, Miao Yan, Yin Zhen-yu, Huang Hai-feng.Central Hospital of Department of Orthopaedics,Mian Yang, Sicuan 621000,ChinaAbstract: Objective To observe the effect of the application of fixation via injured vertebra for the treatment of thoracolumbar fracture. Methods 38 cases with thoracolumbar fracture were recruited,fixed with pedicle screws including the injured vertebra. Several parameters ( pre-operation and post-operation) were detected for value: height of fractured vertebra, the Cobb′s angle on sagittal plane, the Frankel grade of nerve function. Results The patients were followed up for 12-18 months. The height of the fracture vertebra was restored from (57.2 ±2.0) %to (90.1 ±2.0) %;the Cobb′s angle was from (21.4±3.0) °to (8.5 ±1.0) °;the length of the vertebral canal along the sagittal plane from (21.4 ±3.0) % to (8.5±1.0) %. According to the Frankel grading system, patients with partial nerve injury were recorded. Among these cases, nerve injury aggravation was found. No one died of the operation. Conclusion s Indirect reduction, decompression, and fixation with pedicle screw to treat thoracolumbar vertebral fracture have several advantages: less trauma, less stiffness, less complications with more stable vertebral column, which can rectify or prevent kyphosis effectively.Key words: thoracolumbar fracture, pedicle screw, injured vertebra,internal fixation.胸腰椎体骨折是临床常见的病例,容易造成脊柱不稳及脊髓神经损伤。常规手术方法是行骨折相邻椎体的后路钉棒复位固定。通常采用的非伤椎植入复位固定技术存在固定节段过多、易出现过撑、后凸畸形矫正不满意,远期出现复位椎体高度丢失、钉棒断裂等不足。2008年5月-2011年3月,我院脊柱外科采用经伤椎的短节段椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎骨折患者38例,临床效果满意。1材料与方法1.1 一般资料本组38例, 其中男28例, 女10例;年龄21-65岁, 平均36.5岁。受伤原因: 高处坠落伤21例, 车祸伤14例, 重物砸伤3例。骨折部位: T8 1例,T9 2例, T10 5例,T11 9例, T12 7例, L1 10例, L2 4例, L3 2例。神经损伤按Frankel分级: A 级2例, B 级4例,C 级8例, D 级12例, E 级12例。2例同时合并侧方脱位。所选病例骨折椎体一侧或双侧椎弓根及椎体下部完整;骨性椎管占位<50%,椎体塌陷<50%。1.2 术前准备所有患者均常规查体、行X线、CT及MRI检查,全面了解脊柱骨折及脊髓损伤情况,神经功能受损采用Frankel分级,以便术中定位、明确骨性椎管狭窄及脊髓受压程度、脊柱损伤和胸腰椎椎弓根径线和方向的情况,决定术中是否进行椎管减压及经椎弓根向伤椎内植骨。对于骨质疏松、椎体塌陷超过30%的病例,倾向于经椎弓根向伤椎内植骨。1.3 手术方法全麻后俯卧位, 常规消毒铺巾。C臂定位, 以伤椎为中心作后正中纵形切口, 暴露相应椎体上下关节突及横突。根据胸腰椎位置选择不同的进钉点以及角度,通常以上关节突外缘与横突的交点为进钉点,根据术中C臂选择与椎体终板一致的倾角。于伤椎上下相邻两椎体分别拧入长度、直径合适的椎弓根螺钉。如果伤椎双侧椎弓根完整、无骨折,经双侧椎弓根置入螺钉。骨质疏松、椎体塌陷超过30%的病例,在骨折较轻的一侧按上述方法置入1枚椎弓根螺钉,对侧经椎弓根钻孔,拧入椎弓根螺钉扩孔后退出,从此骨性通道植骨:取髂骨或同种异体骨分别制成长条状及细小骨粒,经伤椎椎弓根将骨粒填塞植入椎体内,用棒压实,洞口用明胶海绵封闭。骨性椎管占位>50%、有神经损伤症状的病例,临时短棒固定,根据脊髓受压程度,分别采用全椎板、半椎板或开窗式减压,同时对突入椎管的骨块推顶复位。术中C臂确认伤椎高度恢复满意,椎弓根螺钉位置良好,锁紧螺帽,安装横联。术毕,冲洗缝合。1.4 术后处理根据引流量情况在24h-48h内拔除引流管,2周后开始进行腰背肌锻炼。1月后戴胸腰支具保护行走,术后1年取出内固定。1.5 评估及测量神经功能评估采用Frankel分级评分法。影像学评估:1. Cobb角:按X线片矢状面测量。2. 伤椎高度:伤椎前缘高度与其上下正常椎体前缘高度和的平均值之比乘以100%计算。对手术前后及随访伤椎前、后缘高度、后凸Cobb 角进行比较并做统计学处理,伤椎高度的手术前后比较采用U检验,矢状面cobb角的术前、术后比较采用配对t检验,分析软件处理为SPSSl1.0版本。2 结果术后随访12-18个月, 平均15个月。38例均获得骨性融合, 无死亡或神经损伤加重病例, 2例螺帽松动, 无钉棒断裂。 术后X 线复查: 伤椎高度恢复达90%以上( 表1), 外形正常( 图1、2); CT 复查: 椎管内有效矢状径恢复满意, 椎管前方无明显骨性压迫, 伤椎椎体骨愈合良好。术后神经功能恢复:术前A 级2例,1 例无明显变化, 1例恢复至B级;术前B 级4 例, 1 例无变化, 1 例恢复至C 级, 2 例恢复至D 级(图4、5);术前C级8例, 2 例恢复至D 级, 6例恢复至E 级;术前D级 12 例, 11 例恢复至E 级, 1 例无明显变化;术前E 级12例, 术后仍为E级。均有统计学意义( 表2) 。1年后骨折椎体愈合良好,取出内固定,伤椎高度无丢失。表一 胸腰椎骨折术前、术后及随访X线检查恢复情况( P < 0.05 )项目椎体前缘高度(%)椎体后缘高度(%)Cobb(°)术前57.2±2.088.5±2.021.4±3.0术后91.3±2.095.2±1.08.1±2.0恢复34.16.712.3随访1年90.1±2.094.5±1.08.5±1.0丢失率1.2±0.50.7±0.50.4±0.3( n=38,P < 0.05 )表二 胸腰椎骨折术前、术后ASIA脊髓神经功能Frankel分级术前分级N术后分级ABCDEA211B4112C826D12111E1212图1 腰2椎体骨折术前 图2 腰2椎体骨折经伤椎复位短节段固定术后1年 图3 胸7、8、10、11椎体骨折伴脊髓挫伤,术前Frankel分级B级 图4 胸7、8、10、11椎体骨折伴脊髓挫伤,经伤椎复位固定、后路减压术后1年Frankel分级D级3 讨论胸腰椎骨折常规后路椎弓根螺钉内固定是指包括伤椎及其上下相邻椎体的3个椎体二节段融合内固定技术,又称“跨节段椎弓根内固定术”,涉及脊柱两个运动单元的内固定与融合,但长节段的固定是以较大的损伤及术后脊柱的活动度降低为代价的,容易导致腰椎活动受限、顽固性腰痛、融合椎体邻近节段椎间盘退变甚至内固定失败及矫正角度丢失等并发症。因此胸腰椎骨折手术在增强稳定性的同时,尽量减少固定融合节段已经成为共识。为了解决减少固定节段、增加内固定强度、增加伤椎复位满意度的问题,近年来,不断有学者尝试经伤椎固定。生物力学测试证明,胸腰椎骨折伤椎椎弓根内固定能加强脊柱的稳定性。Dick[1]等在牛腰椎模型上行六钉固定和四钉固定测试,发现六钉固定具有明显的优势:轴向承载能力增加16%,抗屈能力增加48%,抗扭转能力增加38%。经伤椎的六钉固定相比跨伤椎的四钉固定,在伤椎置入椎弓根螺钉,能够提高生物力学稳定性,间接增加了前柱的支撑,对于骨折椎体有保护作用[2,3],在伤椎植入螺钉可以增强术后稳定性,能更好维持骨折椎体的稳定,减少伤椎高度的丢失[4]。周跃[5]等人的研究表明:经伤椎椎弓根置钉短节段钉棒固定可提高骨折模型各个运动方向的生物力学稳定性,附加横连经伤椎固定技术可提供更强的力学稳定性。跨节段固定的后路钉棒系统通过张力带原理,撑开前柱,从而对压缩的骨折椎体进行复位,这样的操作依赖于后纵韧带的完整性。然而对骨折椎体压缩较重、骨块后凸、后纵韧带破裂的病例复位欠佳。我们采用经伤椎固定的方法,经伤椎椎弓根置入螺钉,对椎体后缘骨折突入椎管的骨块,螺钉能直接推顶后凸骨块,有助于复位。伴有椎管狭窄的爆裂性骨折,我们在经伤椎固定的同时,行后路减压。结合相关文献[6],我们认为,后路间接减压的适应证为:1.矢状面Cobb角< 40°。2.胸腰椎爆裂骨折并神经损伤,椎管骨块占位< 50%。3.胸腰椎爆裂骨折并完全性截瘫,术前MRI检查证实脊髓严重挫裂伤。如果椎体前柱稳定性差、来自椎管前方的压迫重,侧应该考虑前路手术减压。严重的屈曲压缩型胸腰段椎体骨折,行短节段椎弓根撑开复位,椎体高度恢复后前柱出现骨缺损, 压缩的骨小梁不能恢复到原来间隙, 椎体内留下空隙, 形成“蛋壳样”椎体。在骨愈合过程中,椎体内空腔由纤维组织填充,这些纤维组织在椎体内起不到轴向支撑作用。患者下床活动,骨折椎体前柱支撑力不足而出现前柱压缩,后柱张应力作用促使后凸畸形,使术后矫正度丢失,出现内固定断裂等并发症[7] 。对于这类骨折,我们在经伤椎固定的同时,经椎弓根向椎体内植骨以填充骨缺损,促进骨愈合。临床随访证实,经椎体植骨的病例较经常规后方关节突、椎板植骨的病例,融合效果更好,能更好的维持椎体高度,可以防止复位丢失和内固定断裂。通过对38例经伤椎固定治疗胸腰椎骨折的分析研究,我们认为,经伤椎置钉内固定、伤椎椎体植骨的手术方法复位效果好、减压充分,并能减少术后顽固性腰痛、腰椎活动受限等并发症,同时能很好地重建脊柱的稳定性,减少内固定融合节段,临床效果满意,值得推广。参考文献:[1]Dick JC, Jones MP, Zdeblick TA,et al. 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宋晋刚1 苗艳2 崔易坤1 尹振宇1 黄海锋1 1 四川省绵阳市中心医院脊柱外科 2 四川省绵阳市人民医院骨科 621000摘要:目的 对骨质疏松椎体压缩性骨折患者行椎体成形术后相邻椎体发生骨折的情况进行及分析和研究。 方法 2008年10月至2010年12月,对32例骨质疏松椎体压缩性骨折患者行经皮椎体成形术,术中DSA透视引导下经单侧或双侧椎弓根入路注入骨水泥,术后定期随访,观察疗效及相邻椎体骨折发生情况。 结果:每个椎体注入骨水泥2.5-6.0 mL,平均3.5mL。术中骨水泥渗漏至椎旁4例,椎间隙内5例。患者术后随访12-24个月,平均16个月,未发现特殊的排异反应,伤椎平均高度由术前(57.2 ±2.0) %恢复至( 90.1 ±2.0) % ,矢状面Cobb角由术前(21.4 ±3.0) °恢复至(8.5±1.0) °。5例患者疼痛再发,其中3例经MRI证实手术相邻椎体发生新鲜骨折。结论:经皮椎体成形术安全有效,注入骨水泥后应力集中、骨水泥渗漏椎间隙等因素增加了术后相邻椎体再次发生骨折的危险。关键词:经皮椎体成形术;骨质疏松症;骨水泥;再骨折Research the refracture of adjacent vertebral after vertebroplastySong Jin-gang, Cui Yi-kun, Miao Yan, Yin Zhen-yu, Huang Hai-feng.Central Hospital of Department of Orthopaedics, Mian Yang, Sicuan 621000,ChinaAbstract: Objective To research the refracture of the adjacent vertebral bodies after vertebroplasty. Methods 32 cases with arosteoporotic vertebral body compression fracture were recruited with PVP(percutaneous vertebroplasty), the patients were detected for value: height of fractured vertebra, the Cobb′s angle on sagittal plane, the refracture of adjacent vertebral after percutaneous vertebroplasty. Results The patients were followed up for 12-24 months. The height of the fracture vertebra was restored from (57.2 ±2.0) %to (90.1 ±2.0) %;the Cobb′s angle was from (21.4±3.0) °to (8.5 ±1.0) °; a total of 2.5-6.0 ml per body was injected with an average volume of 3.5 ml. Bone cement leaked to the lateral vertebrae in 4 cases and to intervertebral space in 5 cases.A total of 5 cases developed secondary back pain and 3 cases were new adjacent vertebral body fracture based on the MRI findings.Conclusions Stress concentration and bone cement leakage to intervertebral space increase risks for secondary fracture after PVP.Key words: percutaneous vertebroplasty; ;Osteoporosis; Bone coment; Refracture随着我国人口逐渐迈入老龄化,骨质疏松频发,而骨质疏松导致的压缩性骨折是最为普遍、最为严重的并发症,严重影响人们的生活质量,已成为一个危害公众健康的重要问题。经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)是目前治疗骨质疏松性骨折最新、最有效的方法之一。但椎体成形术后邻近椎体再发骨折问题越来越受到重视。我院自2006年开展椎体成形术以来,对2008年10月至2010年12月进行椎体成形术的32例患者进行治疗随访,分析研究如下。1资料与方法1.1 一般资料2008年10月一2010年10月间接受PVP住院治疗的患者中,符合人选标准的患者为32例,其中男25例,女7例,年龄55-83岁。平均64.7岁。32例患者中单发骨折28例、多发骨折4例。患者入选标准:①参照骨质疏松诊断标准[1],采用双能X线骨密度测域仪:骨密度低于正常成人的峰值不足一个标准差属正常;降低1-2.5个标准差为骨量减少;降低>2.5个标准差为骨质疏松。②骨折为原发骨质疏松性椎体压缩骨折,排除合并患有乳腺癌、肺癌、前列腺癌、多发骨髓瘤等恶性肿瘤患者。③患者术前行MR、DR、CT检查,了解骨折是否为新鲜骨折及椎体后壁是否完整。1.2 手术方法患者俯卧位,术前透视定位骨折椎体,局部麻醉。透视下沿穿刺点进入椎弓根,PVP工作通道位于椎体前2/3处;如椎体压缩>50%,后凸成角明显者,需用球囊扩张(PKP):连续透视监测下注显影剂,缓慢扩张球囊,观察球囊压力,当椎体高度恢复满意或球囊到达椎体上下终板时停止加压。抽出造影剂并撤出球囊。透视下骨水泥低压注人骨折椎体内,骨水泥在骨折椎体内充盈弥散,但不能超过椎体后缘,一旦发现骨水泥渗漏到椎体后缘,应立即停止推注。骨水泥弥散满意后停止注入,待固化完全后取出工作通道。加压包扎穿刺点。1.3 术后及随访术后卧床休息24小时,待穿刺点无渗血后戴腰围保护下床,防止跌伤。继续抗骨质疏松药物治疗。术后定期随访,检查疼痛缓解情况及骨密度测定,术后1、3、6、12月摄x光片,观察如下指标:1. 伤椎高度:伤椎前缘高度与其上下正常椎体前缘高度和的平均值之比乘以100%计算。 2.后凸Cobb 角:拍摄脊柱正、侧位片,从侧位片上确定后凸与正常移行部椎体,上方在移行椎体上缘连线划垂线,下方在移行椎体下缘连线划垂线,两垂线的夹角。3.相邻椎体骨折:了解椎体成形注入骨水泥相邻椎体有无发生骨折。对发现相邻椎体骨折的患者则进一步行MRI检查以证实是否为新发骨折。1.4 数据处理做统计学分析,伤椎高度的手术前后比较采用U检验,矢状面cobb角的术前、术后比较采用配对t检验,分析软件处理为SPSSl1.0版本。2 结果2.1 影像学检查32例患者均顺利完成手术,其中双侧穿刺8例,每个椎体注入骨水泥2.5-6.0 ml,平均3.5ml。患者术后全部得到随访,随访时间12-24个月,平均16个月。术中出现骨水泥渗漏9例,渗漏至椎间隙内5例,椎旁4例,无明显临床症状,无椎管内渗漏。术后X 线复查: 伤椎外形恢复正常。2.2 疼痛缓解程度术后3d,28例疼痛完全消失,3例疼痛明显减轻,1例疼痛减轻。随访期间5例患者疼痛再发,其中3例经MRI证实相邻椎体椎体发生新鲜骨折。2.3 伤椎高度的恢复及随访变化32例患者中骨折38椎体,行PVP治疗22个椎体,行PVP治疗16个椎体。伤椎PVP术前高度与术后高度测量值无明显差异,PKP术前高度与术后高度测量值有明显差异。随访期间伤椎邻近椎体中5椎出现轻度楔形变。伤椎Cobb角PVP术前高度与术后高度测量值无明显差异,PKP术前高度与术后高度测量值有明显差异(表一)。表一 胸腰椎骨折PKP术前、术后及随访X线检查恢复情况( P < 0.05 )项目椎体前缘高度(%)椎体后缘高度(%)Cobb(°)术前57.2±2.088.5±2.021.4±3.0术后91.3±2.095.2±1.08.1±2.0恢复34.16.712.3随访1年90.1±2.094.5±1.08.5±1.0丢失率1.2±0.50.7±0.50.4±0.3( n=16,P < 0.05 )3.讨论经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)是最早是由Deramand和Galibert于20世纪80年代发展的微创脊柱外科技术,能早期稳定骨折、强化椎体、缓解疼痛。其原理为利用骨水泥迅速恢复椎体的强度和刚度,重建脊柱的稳定性,为骨质疏松骨折创造良好的愈合环境。和传统开放手术比较,该方法具有创伤小(经皮穿刺、微创);对患者全身情况干扰小(局麻、手术时间短);效果显著(术后即刻缓解疼痛);恢复快(术后无需长期卧床、即刻能恢复行走)等优点,被广泛用于治疗椎体骨质疏松压缩性骨折。近年来,椎体成形术后相邻椎体再骨折的发生已引起临床医生的广泛关注。椎体成形术后相邻椎体再发骨折的可能原因有力学和临床两方面因素,前者主要是指相邻椎体刚度和强度的改变,而后者主要是指骨水泥的外渗及相邻椎体自身骨质疏松的严重程度。PVP治疗中强化了椎体的生物力学作用,术后邻近椎体新发骨折的机制可能如下:骨质疏松椎体发生压缩性骨折后承重能力下降,结构更加脆弱,继发脊柱畸形和后凸成角,应力作用在脊柱上的矢量方向发生变化,负重时应力重新分布到其他椎体,特别是邻近椎体上。此时相对正常的邻近椎体对于应力改变的耐受水平较差;病变椎体经过椎体成型术后强度和硬度明显增加,应力重新分布,邻近椎体承受的应力再次增加,加速了邻近椎体压缩的风险。骨水泥的外渗是椎体成形术的主要并发症之一,分为骨水泥脊柱旁外渗和椎间盘外渗两种。椎间盘有缓冲应力的重要作用,当椎间盘组织受到骨水泥渗漏的影响,其对不良应力的缓冲作用随之减低。发生椎间盘渗漏的间盘组织与伤椎共同构成一个高刚度节段,从而加大了相邻椎体骨折的隐患,增加了邻近椎体新发生骨折的机率[2]。 骨水泥(聚甲基丙烯酸甲酯)的注入量也是可能影响邻近椎体骨折的因素之一。为了使骨水泥在椎体内得到良好的扩散,最大限度恢复压缩骨折椎体的高度,有术者尽可能多的向伤椎内注入聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。Liebschner等[3]认为,椎体刚度的恢复与骨水泥的充填量紧密相关,骨水泥充填整个椎体的14%即可将破坏后的椎体刚度恢复到破坏前水平,如果充填整个椎体的30%,将超过破坏前刚度的一半以上。研究表明,骨水泥注入3个月后最大载荷及应力虽下降到正常椎体值,但仍高于骨质疏松对照组[4],这势必对其相邻椎体产生不良应力。过量骨水泥可使椎体硬度过高、局部椎体关节灵活性变差,容易导致邻近椎体骨折。我们在手术操作中发现,疼痛的缓解与骨水泥的填充量无关,通常骨水泥注入量为3-5ml,既能取得较好的临床疗效又不会对邻近椎体产生明显影响。对于存在明显骨质疏松但尚未发生压缩骨折的椎体是否需要灌注骨水泥以预防骨折,目前尚未达成共识。预防性骨水泥增强椎体的基本原理是提高骨量,减少脊柱畸形,从而稳定骨质疏松性椎体。陈志伸等认为对重度骨质疏松症或椎骨皮质呈“蛋壳样变”的病例,需行椎体成形术以防骨折[5]。Nobuo 等通过对比单纯行椎体成形术和预防性注射病椎邻近椎体骨水泥的OVCF患者,发现预防性治疗有可能防止OVCF成形术后邻近椎体的新发骨折[6]。Oakland等[7]的研究发现,骨折的发生率与发生部位与预防性注入骨水泥的弹性模量并无显著相关性。是否采取预防措施防止相邻椎体发生骨折目前尚无定论。因此,我们在临床操作中没有对邻近椎体采取预防性治疗。 通过对我院椎体骨质疏松压缩性骨折患者经皮椎体成形术治疗的分析研究,我们认为该方法安全有效,注入骨水泥后应力集中、骨水泥渗漏椎间隙等因素可能会增加术后相邻椎体再次发生骨折的危险。参考文献:[1] 原发性骨质疏松症诊治指南(2011年).中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志[J].2011,4(1):2-17.[2] Komemushi A, Tanigawa N, Kariya S,et al. 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经椎弓根颈椎后路内固定的应用分析摘要 目的 探讨经椎弓根螺钉- 棒系统行颈椎后路内固定在治疗颈椎疾病中的可行性及优越性。 方法 2007年2月-2009年4月,应用经椎弓根颈椎螺钉- 棒系统行颈椎后路内固定治疗各种颈椎疾患15例, 其中颈椎管肿瘤3例, 多节段脊髓型颈椎病并不稳2例, 高位颈椎损伤并不稳3例, 下颈椎骨折脱位7例,均伴不同程度的脊髓损害。 结果 共经颈椎弓根植入78枚多轴螺钉,无硬膜撕裂、椎动脉损伤与脊髓损伤等并发症。平均随访13个月,所有患者内固定满意, 无螺钉拔出、内固定松动、复位丢失,均获得骨性融合。神经功能均有不同程度恢复, JOA 评分平均恢复率为40.6%。 结论 经椎弓根颈椎螺钉- 棒系统后路固定颈椎安全可靠,有利于植骨融合及术后生理曲度的维持,临床效果满意。关键词 颈椎;椎弓根; 内固定Application of Screw- rod System in Posterior Cervical FixationSong Jingang , Cui Yikun, Yin ZhenyuDepartment of Orthopedics , Mian Yang Centre Hospital,Si Cuan,621000Abstract Objective To explore the outcomes of posterior cervical fixation using screw - rod system through pedicle of vertebral arch . Methods From February of 2007 to April of 2009,fifteen patients were cured by the method. They comprised three with spinal canal tumor, two with cervical spondylotic myelopathy and instability , three with traumatic of higher cervical and instability, and seven with lower cervical fracture and dislocation. All had neural defects in different degrees. Results A total of 78 screws were implanted. No cerebrospinal fluid leakage , spinal cord or vertebral artery injury occurred. Thirteen patients were followed up with for 13 months on average. All patients had satisfactory fixation and got firm fusion. No back - out of screw , loosing of fixation , and loss of reduction occurred. All had neurological recovery and the improvement rate of JOA score of the neural function was 40.6 %. Conclusion The data indicate that posterior cervical fixation using screw - rod system through pedicle of vertebral arch is safe and reliable with the satisfactory clinical outcome.Key words Cervical vertebra ; Pedicle of vertebral arch; Internal fixation 颈椎手术的后路固定有多种方法,从早期的各种钢丝,到椎板钩、钛缆、侧块或椎弓根螺钉- 板、钉棒系统,各种固定各有其优缺点。理想的颈椎内固定系统应能提供即刻的颈椎稳定, 以保护脊髓功能, 促进植骨融合,重建颈段脊柱稳定性,提供患者早期功能锻炼,改善生活质量。我科自2007年2月-2009年4月,应用经椎弓根螺钉- 棒系统行颈椎后路内固定治疗颈椎疾患15例, 临床效果满意, 分析总结如下。1 临床资料与方法1.1 临床资料本组15例, 男10 例, 女5例;年龄20-63, 平均38.1岁。其中颈椎管肿瘤3例, 均为神经鞘瘤;多节段脊髓型颈椎病并椎体失稳2例;高位颈椎损伤并不稳3例;下颈椎骨折7例,均伴有脱位,来自于前方的脊髓受压程度不重。所有患者均有不同程度的脊髓损害表现, 如上肢放射痛、麻木,手指活动障碍,四肢乏力,行走不稳、肌张力增高,腱反射亢进及病理反射等。术前采用JOA 评分为3-15分, 平均8.9分。所有患者术前行颈椎正侧位X片、CT及MRI检查,病情许可者加作颈椎动力位X片。1.2 手术及内固定方法 椎管内神经鞘瘤采用单纯后路椎板切除、肿瘤摘除术, 并行固定;多节段脊髓型颈椎病并椎体失稳行后路双开门椎管扩大成形术,同时固定失稳节段;高位颈椎损伤并不稳采用寰枢椎固定;骨折脱位患者行单纯后路复位减压固定术。所有患者固定后行植骨融合。全麻下,患者取俯卧位, 头颅固定, 透视定位颈椎位置。根据病变部位做后正中切口, 骨膜下剥离, 显露后部结构。显露过程中注意保护寰椎后弓上方椎动脉和寰枢椎之间硬膜外静脉丛及C2神经根。根据解剖学标志和术前术中的测量决定进钉点的位置、方向和钉的长度,器械使用史赛克公司颈椎多轴钉-棒产品OASYS。每前进2mm用椎弓根探子小心探查椎弓根的四壁和底部,确定钉道在椎弓根骨性结构内。沿钻孔方向置入直径为3.5mm的多轴螺钉。先植入螺钉再行肿瘤切除或椎管减压。选用合适的钛棒, 根据颈椎生理曲度预弯,置于多轴螺钉顶端,安装妥当后上螺母。根据需要进行撑开、加压、旋棒和提拉, 达到满意的复位及恢复颈椎力线。C臂确定位置满意后锁紧螺母, 超过2节段加横连。将固定节段椎板、关节突去皮质, 取髂骨植骨。2 结 果本组共植入78枚多轴螺钉, 固定节段自C1-C7。所有骨折脱位复位良好, 无硬膜撕裂、椎动脉损伤与脊髓损伤等并发症。15例获得3-20个月的随访, 平均14个月。X片显示所有患 者内固定位置满意, 无螺钉拔出、内固定松动、复位丢失等。根据过伸过屈位X片无活动、内固定无松动及断裂和保持对线来判断融合情况,有条件者行CT扫描(图1)。结果显示,所有患者均获得骨性融合。全部患者神经功能均获得不同程度恢复,JOA改善率为40.6%(表1、表2)。图1 CT扫描显示螺钉经颈椎弓根植入位置良好表1 Framkel 分级恢复情况术前Framkel 分级例数术后Framkel 分级ABCDEABCD0258011328表2 JOA评分恢复情况(n=15,P<0.05)JOA评分平均术前 3-15术后 6-178.9123 讨 论3.1 经椎弓根颈椎内固定的优越性颈椎手术的固定方法很多,各有其优缺点。比较而言,该方法有众多优势,具体表现为:1.颈椎骨折脱位常伴有小关节绞锁,特别是单侧小关节绞锁,术前难以闭合复位。前路手术在减压及融合稳定有其优势,但对小关节绞锁的解除比较困难。这种情况下常常需要行后路切开复位[1]。从临床实际情况看,该类患者往往病情危重,前后路联合会造成更大的创伤,且手术时间延长,失血量及其他并发症也会明显增加。椎弓根固定系统在矫正后凸畸形和椎体滑脱以及恢复并维持正常椎间隙高度和正常生理弯曲等方面具有独特优势,在解除关节铰锁的同时行减压固定,可以简化手术操作,并且能够获得满意的效果。2.从固定强度来看,椎弓根固定系统属于三柱固定,颈椎椎弓根是颈椎最坚强的骨性部分,对螺钉具有很强的“握持”作用,同时双侧椎弓根轴线的延长线几乎呈直角相交,使螺钉抗侧弯能力和轴向稳定性进一步加强,因此其稳性定超过目前其它颈椎内固定系统,几乎与前后联合手术内固定所提供的稳定性相一致[2]。3.前路手术难以矫正颈椎创伤后的后凸畸形或继发于后路手术,如后路减压、椎管内肿瘤摘除等椎板切除后的颈椎后凸畸形,并且可能出现后方假关节形成。生物力学研究表明, 颈椎经椎弓根螺钉内固定的稳定性明显高于前路钢板螺钉、后路棘突钢丝和侧块螺钉钢板甚至前后路联合固定等内固定方法。Yoshida[3] 等的研究指出,颈椎弓根螺钉具有较侧块螺钉强大得多的抗拔出力。Jones等比较了颈椎侧块螺钉和椎弓根螺钉固定的拔出力, 结果显示椎弓根螺钉平均拔出力为677N,而侧块螺钉平均拔出力为355N,椎弓根螺钉抗拔力明显强于侧块螺钉。4.大部分需行前后路联合手术的患者完全可以通过后路手术途径达到目的。经椎弓根颈椎内固定的同时,颈椎的轴向载荷可通过后方坚强的椎弓根钉系统传导,重建颈椎的生理前凸有利于生理载荷的传导,可以避免手术造成的“鹅颈”等畸形,有利于保持脊柱的力学稳定性。3.2 经椎弓根颈椎内固定的可行性关于椎弓根钉的进钉点和方向,目前临床有多种方法,但大同小异,效果相近。研究发现,C3~C7椎弓根峡部其横断面从椭圆形逐渐过渡到接近圆形, C4 的椎弓根的宽度最小, 椎弓根的宽度平均值C4 到C7呈逐渐增大趋势[4]。椎弓根螺钉植入前的X线测量指标对于术中准确植入螺钉有重要的指导意义[5],我们认为,术前应该对影像学资料进行详尽分析并准确测量,然后以上述方法为基础再根据测量结果对进钉点及进钉方向进行适当修正,达到置钉个体化,从而提高置钉的准确性。3.3 经椎弓根颈椎内固定的安全性颈椎弓根螺钉固定的并发症主要是脊髓、神经根及血管等损伤,但目前均未见上述重要组织损伤引起严重并发症的病例报道。本组共置钉78 枚,根据解剖学标志和术前术中测量决定进钉点的位置、方向和钉的长度,凭手感确认钻孔在髓腔内,每前进2 mm用椎弓根探子小心探查椎弓根内隧道的四壁和底部,确定钉道在椎弓根内。沿钻孔方向置入直径为3.5mm的螺钉,均未发生神经脊髓损伤。 通过对15例不同颈椎疾病患者的操作体会,我们认为,颈椎弓根螺钉技术要求比较高,但只要我们术前仔细研究,术中认真操作,还是具有很高的可行性和安全性。该固定方法术后可提供颈椎的即刻稳定, 对保护脊髓功能,重建颈段脊柱稳定性, 促进植骨融合, 给患者提供早期功能锻炼,改善生活质量有重要意义。参考文献[1]朱美忠,权正学,欧云生. 前后路联合手术治疗下颈椎陈旧性脱位21例临床研究[J].重庆医学,2007,36(20):2098-2099.[2]Kothe R,Ruther W,Schenider E et al. Biomechanical analysis of transpedicular screw fixation N the subaxial cervical spine[J].Spine,2004,29(7):1689- 1875.[3]Yoshida M , Neo M , Fujibayashi S. Comparison of the anatomical risk for vertebral artery injury associated with the C2-pedicle screw and atlantoaxial transarticular screw [J].Spine ,2006 ,31(15):513 —517.[4]范炜, 李青, 何飞. 下颈椎经椎弓根置钉的应用解剖研究[J]. 昆明医学院学报,2008,29(4): 61-64.[5] 王 东,孙 彤,郑文彬.腰椎椎弓根螺钉植入前的X 线测量[J].重庆医学, 2007,36(15):1511-1515.
【摘要】 目的 探讨手术治疗复发性腰椎间盘突出症的有效方式。方法 腰椎间盘术后复发28例,其中16例采用后路植骨融合内固定术(内固定组) , 12例采用椎板间扩大开窗椎间盘髓核摘除术(非内固定组) 。结果 内固定组日本骨科学会(JOA)评分8~29分,平均2115分,平均改善率8817%。非内固定组JOA评分6~23分,平均1317分,平均改善率7518%。结论 手术是治疗复发性腰椎间盘突出症的有效方法,应根据复发原因选择合适的手术方式。【关键词】 腰椎间盘突出症;复发;融合;内固定【中图分类号】R68115 + 3 【文献标识码】B 【文章编号】167226170 (2008) 0620107202 复发性腰椎间盘突出症是指腰椎间盘摘除手术后症状缓解至少6个月以上,其后出现的同一节段同侧或对侧椎间盘再次突出引发神经症状[ 1 ] 。我院2002年1 月至2007年4月收治此类患者采用手术治疗复发性腰椎间盘突出症取得良好临床效果,现报道如下。 1. 资料与方法 (1).一般资料 28例均根据临床症状、体征和影像学检查确诊为腰椎间盘突出症原位复发,术前常规摄腰椎动力位X射线片。16 例采用后路植骨融合内固定术 (内固定组) ,初次手术年龄28~55岁,中位年龄4516 岁,初次手术和再手术间隔时间10~126月,平均6719 月,腰椎动力位X射线片提示有椎体间失稳。12例采用椎板间扩大开窗椎间盘髓核摘除术(非内固定组) , 初次手术年龄32~57岁,中位年龄4817岁,初次手术和再次手术间隔时间17~130月,平均6815月,腰椎动力位X射线片提示无椎体间失稳。椎间盘再突出部位:内固定组: L5 . S1 同侧7例,对侧3例; L4 . L5 同侧5例,对侧1例;非内固定组: L5 . S1 同侧6例,对侧 0例; L4 . L5 同侧5例,对侧1例。合并侧隐窝狭窄: 内固定组5例,非内固定组1例。 (2).手术方法 内固定组:俯卧位,以原切口作适当延长进入,分离两侧椎旁肌,暴露病变节段上下椎板及关节突。在C型臂X射线机定位下经病变节段上下椎弓根置入螺钉,切除上下部分椎板及部分关节突内壁,分离粘连,暴露椎间隙,将硬膜囊及神经根牵开,彻底切除椎间盘组织,并刮除上下终板,行椎间、关节间及横突间植骨。以连接棒连接上下椎弓根螺钉,牢固固定。非内固定组:俯卧位,以原切口作适当延长进入,分离两侧椎旁肌,暴露病变节段。切除上下部分椎板及部分关节突内壁,分离粘连,粘连较重或术前有侧隐窝狭窄表现者行病变侧半椎板切除,松解神经根,扩大神经根管,将硬膜囊及神经根牵开,摘除突出之髄核组织,并用髄核钳清理干净。 (3).评测指标 ①影像学稳定性:摄伸屈侧位动态X 射线片,测量椎体向前或向后滑移程度,以伸屈侧位动态X射线片示椎体向前或向后滑移> 5 mm,从T1 ~L5 两个相邻运动节段活动度> 11°, L5 . S1 节段> 20°,其上位节段> 15°为影像学腰椎节段不稳定标准。 ②日本骨科学会( JOA)评分:以JOA29分法对患者进行术前和术后末次随访时评分,并计算改善率,改善率 = [ (术后评分- 术前评分) ] . ( 29 - 术前评分) × 100%。术后3、6、12 月定期复查,以后每半年复查1 次。 2 结果内固定组:再次手术时间215~5小时,平均318小时,术中出血量300~800 ml,平均450 ml,术后引流量 50~300 ml,平均150 ml。术中发生硬脊膜撕裂2例, 修补后无脑脊液漏。随访时间12~60月,平均随访时间3216月。随访JOA评分8~29分,平均2115分,平均改善率8817%。影像学随访未见内固定松动、断裂, 植骨融合。非内固定组:再次手术时间115~3小时,平均2小时,术中出血量100~200 ml,平均150 ml,术后引流量50~200 ml,平均100 ml。随访时间12~50月, 平均随访时间3115月。随访JOA评分6~23分,平均 1317分,平均改善率7518%。3 讨论 (1) 腰椎间盘突出症复发原因 目前手术成为治疗腰椎间盘突 出症的常规手段,但是仍有部分患者术后疗效不佳,症状加重甚至复发,需要再次手术,报道显示再手术率为5% ~11%[ 2 ] ,且随着随访时间的延长,复发率呈逐渐升高趋势。有关复发的原因, Fountas KN[ 3 ]发现椎间盘切除量的大小与复发率没有明显的相关性。申勇等[ 4 ]认为椎间盘突出症的手术效果与椎间盘突出类型及纤维环的完整性有密切关系,髓核突出小或纤维环破损大者复发率高。Curragee EJ等[ 5 ]也认为椎间盘纤维环的完整性与术后复发明显相关,纤维环本来缺损大或术中切除广泛者复发率高。再手术时需从正常部位进入椎管切除疤痕组织,扩大切除椎板及部分小关节, 有时甚至是全部小关节,这将再次破坏脊柱的后部结构。腰椎后部结构对腰椎稳定性起重要作用,生物力学研究发现腰椎后部结构承受24% ~30%的压力、12% ~26%的张力、42% ~54%的旋转力,一旦被破坏可能导致腰椎不稳[ 6 ] 。腰椎间盘突出症术后复发患者常伴有椎间隙狭窄、椎间盘严重退变、纤维环松弛、椎间活动度增大等腰椎不稳征象。当再次手术切除病变椎间盘后,可能导致中柱稳定性下降,从而影响腰椎的稳定性或使原有不稳进一步加重。 (2) 手术治疗方法的选择 对于有明显症状的复发性腰椎间盘突出症,应彻底减压,尽量将残余椎间盘切除。临床资料显示,椎间失稳与术后复发有很大关系,复发性椎间盘突出症的主要病理机制是腰椎不稳,后路椎间融合内固定符合生物力学要求,有确切疗效[ 7 ] 。再次手术应充分显露病变部位,仔细探查神经根周围和硬膜腹侧,彻底摘除突出的髓核并解除神经根管狭窄。如果复发椎间盘突出的范围大,同时伴有椎管狭窄和节段性不稳或术中发现粘连严重,减压需切除的骨质较多,特别是需要切除增生内聚小关节的患者,则易导致术后节段性不稳定。对此类患者,主张术中一并进行椎体间植骨融合和椎弓根内固定,以避免手术后由于腰椎节段性不稳定所引起的腰痛、活动受限和下肢疼痛麻木等并发症。后路融合内固定术的主要缺点是腰椎活动度下降, 部分患者术后出现腰部僵直感,融合节段上位椎间隙有加速退变的趋势。此外,手术出血量及创伤比单纯髓核摘除术大。对于再次椎间盘手术应该认真对待,术前完善包括腰椎动力位X射线片的各项检查,仔细分析突出类型及原因,选择合适的手术方式;术中仔细操作,彻底摘除病变髄核组织,减少不必要的损伤以免影响术后腰椎稳定性。应根据腰椎稳定性情况选择是否融合内固定。【参考文献】[ 1 ] Suk KS, Lee HM, Moon SH, et al1 Recurrent lumbar disc herniation: results of operative management [ J ]1Sp ine, 2001, 26 ( 6) : 67226761[ 2 ] Lee CK, Vessa P, Lee JK1 Chronic disabling low back pain syndrome caused by internal disc derangements: the results of disc excision and posterior lumbar inter2body fusion [ J ]1Sp ine, 1995, 20 ( 3) : 35623611[ 3 ] Fountas KN, Kap salaki EZ, Feltes CH, et al1 Correlation of the amount of disc removed in a lumbar micro2discectomy with long2 term outcome [ J ]1Sp ine, 2004, 29 ( 22) : 2521225241 [ 4 ]申勇,陈百成,丁文元,等1腰椎间盘突出症手术疗效与突出类型及纤维环完整性的关系[ J ]1中华骨科杂志, 2002, 22 (12) : 72327261 [ 5 ] Carragee EJ, HanMY, Sueu PW, et al1 Clinical outcomes after lumbar discectomy for sciatic: the effects of fragment type and annullar compe2 tence[ J ]1J Bone Joint Surg, 2003, 85 (1) : 10221091 [ 6 ] Asno S, Kaneda K, Umehara S, et al1 The mechanical p roperties of the human L425 functional sp inal unit during cyclic lodsing: the structural effect of the posterior slements[ J ]1Sp ine, 1992, 17 (11) : 1343213521[ 7 ] 彭军,兰宾尚,樊李瀛,等1复发性腰椎间盘突出症两种手术方式对比分析[ J ]1中国矫形外科杂志, 2005, 13 (15) : 1127211291 (收稿日期: 2008208218) 108 实用医院临床杂志2008年11月第5卷第6期
摘要: 目的 探讨侧前方减压、双钉-棒内固定在治疗多节段胸腰椎爆裂骨折中的临床效果。 方法 2006年10月-2008年4月应用胸腰椎前路技术,行椎体侧前方减压、XIA双钉-棒内固定治疗多节段胸腰椎爆裂骨折14例。 结果 随访3-18个月,疗效满意,内固定可靠,植骨愈合,无断钉、断棒等并发症。 结论 侧前方减压可靠有效,前路XIA双钉-棒内固定固定系统能早期重建脊柱的稳定性,在治疗多节段胸腰椎爆裂骨折中具有重要的临床价值。关键词: 脊柱骨折; 内固定; 胸腰椎; 多节段Anterior decompression and grafting and double nail-stick internal fixation for multi-segment thoraco-lumbar burst fracturesCui Yikun , Song Jingang, Chen Lijiang, Wang Quanrong(Department of Orthopaedic ,MianYang Centre Hospital ,SiCuan,621000 , China)Abstract : Objective To discuss the efficacy of lateral-anterior decompression and grafting and double nail-stick internal fixation for mutil-segment thoraco-lumbar burst fractures . Methods From October 2006 to April 2008 ,14 cases of mutil-segment thoraco-lumbar burst fractures were treated by anterior fixation techniques with double nail-stick . Results 14 cases were followed up from 3-18 months and the results of treatment were clinically satisfactory. There was no nial or stick break off,and the internal fixation was stable . Conclusion Anterior fixationtechniques of thoraco-lumbar spine could supply intrinsic stability in early stage . The results have shown that double nail-stick has advantages of safety ,less complications , good bio-compatibility and effectiveness.Key words : spine fracture ; internal fixation ; thoraco-lumbar vertebrae ; mutil-segment 胸腰椎爆裂骨折会造成脊柱的前、中柱结构破坏,严重影响脊柱的三维稳定性。由于碎骨块及椎间盘组织突入椎管,引起椎管的急性狭窄,往往导致脊髓圆锥、马尾及神经根功能障碍,如处理不好,会发生永久性功能损害。我科自2006年10月-2008年4月经侧前方减压植骨、双钉-棒系统内固定治疗胸腰椎多节段爆裂性骨折14例,临床效果满意。1 临床资料与方法1.1 临床资料 本组14例,男性9例,女性5例; 年龄23-61岁,平均30.4 岁。本组均为多节段爆裂性骨折且都有椎管内占位,伴不同程度的神经功能损害。损伤原因:坠跌伤8例,车祸伤5例,重物或塌方压伤1例。损伤至手术时间: 48 小时-2月,其中伤后1周内手术11例,占78.6%。损伤节段: 第10、11胸椎3例,第11、12胸椎3例,第1、2腰椎5例,第2, 3腰椎2例,第1腰椎及第3腰椎1例。经CT、MRI检查多节段骨折中至少有一个椎体为爆裂性骨折并椎管狭窄,伴不同程度的神经功能损伤。按Frankel分级, B级1例, C级3例,D级8例,E级2例,术前X线平片显示:椎体前缘压缩剩余30%-80% ,平均42%。1.2手术及内固定方法 所有病例均采用全麻,右侧卧位。根据骨折椎体选择切口的具体位置,上胸段骨折者切除相同节段肋骨,下胸段骨折切除高于骨折椎1-2节段肋骨,腰椎骨折选用肾切口。经胸、腹膜外显露骨折椎体及其上下各一个正常椎体,结扎椎体横血管,经骨膜下及前纵韧带下剥离,保护椎体前方大血管。尖刀或尖嘴咬骨钳切除骨折椎上下位椎间盘,刮匙刮除软骨板。薄而锐利骨刀经骨折椎体中后1/3部,切除其后1/ 3椎体,显露椎管前方,摘除突入椎管的骨块,充分解除脊髓及硬膜囊的压迫,彻底止血。根据缺损大小取同侧三面带皮质的髂骨块,并适当修整。依椎体压缩程度撑开并嵌入髂骨块。安放前路双钉-棒内固定系统(XIA,美国史赛克公司产品),其材质为钛合金,由椎体双孔垫片、椎体螺钉、连接两螺钉尾端的钛棒(2根)及2 个连接钛棒的横向连接器组成。先上椎体双孔垫片,再上后方的2 枚椎体螺钉,并安装其连接钛棒,上好螺母并适当加压,然后再置前方2枚椎体螺钉及其连接钛棒与螺母, C臂确认位置良好,依次加紧螺母。2 结果 本组14例获3-18个月随访,平均10个月。术后3-5个月植骨愈合,未发现螺钉松动或断钉(见图1)。神经功能均获明显恢复(见表1) 。表1 手术前、后神经功能的Frankel分级Tab. 1 Frankel grades of pre-and post-operative neurological functions术前分级Pre-operative grade例数Cases术后分级Post-operative gradeABCDEA0B11C321D826E22合计Total14410图1 胸腰段多节段、跳跃性骨折前路双钉-棒内固定术前后X片 3 讨 论 本组多节段椎体骨折,不包括单纯附件骨折,是指相邻或不相邻的2个椎体以上骨折,伤椎之间有1-2个完全正常的椎体,多见于坠落伤,受伤过程中受伤机制有变化,具体损伤机制与着力部位、身体姿势、坠落高度、身体重量、空中障碍物、地面状况有关。脊髓神经的损伤程度与受伤椎体数无关,与椎体伤后的位移程度有关。对于多节段椎体骨折,以前多采用后路复位固定[1],无法对狭窄的椎管进行直接有效的减压,且长节段的后路固定容易产生断钉、断棒。 根据Denis三柱理论,后柱主要是起稳定脊柱的作用,而前中柱不仅起稳定作用,更重要的是作为躯干的重力支柱。在三柱理论中,任何伤及两柱的骨折均为不稳定骨折。胸腰段爆裂性骨折是因为轴向暴力所致,脊柱的前中柱破坏并造成前、后纵韧带损伤,除发生不稳定外,中柱骨块易向后突入椎管内,造成脊髓的压迫及损伤。手术治疗的目的在于恢复椎体的高度和脊柱的稳定性,及时彻底进行脊髓神经减压,恢复椎管的容积。后路减压、复位、固定虽能取得一定的效果,但难以恢复脊柱的早期稳定性,后方植骨失败也不少见,且对伤后2周以上的病例,很难恢复椎管的容积。 前路手术在直视下进行碎骨清除、椎管减压,不用牵拉脊髓神经根,既可以保证椎管内致压物的彻底清除,为术后神经功能创造良好的条件,又可以即刻重建脊柱稳定性,纠正和预防脊柱畸形,缩短患者卧床时间,降低并发症。前路植骨于压力侧(前、中柱),根据Wolff定律,植骨区的内部结构将受应压力而新生骨,植骨变得易于融合,更加坚固。国内外大量病例实践证明,前路减压为手术治疗爆裂性骨折的优良方法, 得到越来越多的应用并取得显著疗效[2,3,4 ]。 对于脊柱稳定性的重建主要是支撑植骨及内固定。内固定提供短期的稳定,长期的稳定有赖于植骨融合;而坚强的内固定不但有利于植骨块的融合,也有利于受损神经的恢复。Kadeda器械自1984年报道以来,开创了前路器械固定的先河[5]。目前脊柱前路内固定系统主要为:1.钉-板系统 包括Zplate 、AO胸腰椎前路自锁钢板(ATLP) 2.钉-棒系统 包括Kaneda 、VentroFix、美国德克萨斯脊柱矫形固定器(TSRH) 、法国胸腰椎创伤固定器( ISOLATTL) 等。前者操作相对简便,显露范围较小,产生胸膜破裂的机会较小;后者安装相对较复杂,钉棒突出椎体侧方较多, 有刺破胸膜的可能。美国史赛克公司新近推出的前路双钉-棒产品 XIA ,在Kaneda的基础上改进,椎体双孔垫片便于钛棒的准确植入;连接块切迹低,易于锁紧;固定坚强可靠,能即刻重建脊柱稳定性;钛棒间能无限加压或撑开,对于多节段椎体骨折有钉-板系统无法比拟的优点。钛合金材质,具有极佳的机械性能和影像兼容性。其不足之处在于价格较昂贵,一定程度限制了其使用范围。 通过临床实践,我们认为侧前方减压可靠有效,前路XIA双钉-棒内固定固定系统能早期重建脊柱的稳定性,在治疗多节段胸腰椎爆裂骨折中具有重要的临床价值。参考文献:[1]纪标,杨淮海,郑闽前,等. 手术治疗跳跃型胸腰椎爆裂性骨折[J].实用骨科杂志,2006,12(2):106-108. [2]施培华,张剑,范顺武,等.前路内固定矫正骨折性脊柱畸形[J].中华外科杂志, 2004, 41: 292–295.[3]金大地,陈建庭,张浩,等.一期前路椎间植骨病内固定治疗胸腰椎骨折[J]. 中华外科杂志, 2000, 38: 900 – 903.[4]Faraj AA. Anterior instrumentation for the treatment of spinal tu-berculosis[J].Bone Joint Surg, 2001, 83: 463 – 464.[5]Kaneda K, Taneichi H , Abumi K, et al. Anterior decompression and stabilization with the kaneda device for thoraco lumbar bunst fractures associted with neurological deficits [J] . Bone Joint Surg ,1997 ,79 :69 - 83.
宋晋刚1 崔易坤1 苗艳2 陈利江1 王泉蓉11 四川省绵阳市中心医院脊柱外科 621000,2 四川省绵阳市人民医院骨科 621000[摘要] 目的:总结“5.12”地震中56例骨筋膜室综合征(OCS)早期诊断和治疗方法,以提高OCS的诊治水平。方法:对我科此次地震伤致骨筋膜室综合征56例的临床资料进行分析。 结果:非手术治疗17例,手术治疗39例,其中截肢6例。结论:OCS临床以创伤后小腿多见,早期诊治能有效提高治愈率。[关键词] 骨筋膜室综合征;创伤 ;甘露醇;截肢骨筋膜室综合征(OCS)是四肢创伤常见的并发症之一,本病的早期诊断和及时治疗极其重要, 因为神经肌肉缺血达到一定时间后即可出现不可逆性的坏死损害, 影响肢体功能, 甚至危及生命。2008年5月12日的四川汶川大地震中,我院地处灾区,收治了大量受伤群众,通过积极救治,我科收治的56例OCS取得满意疗效,现总结分析如下。1. 临床资料1.1 一般资料 本组男37例,女19例;年龄6-53岁,平均25.5岁。致伤原因:重物挤压51例,血管损伤1例,骨折致伤4例。发生部位:小腿38例,前臂11例,手3例,足3例,臀部1例。出现OCS时间:伤后4-72h。临床表现:病变部位软组织肿胀,压痛,皮肤张力性水泡,肢端活动不同程度障碍,被动活动肢端剧烈疼痛,神经感觉异常,肌力下降。37例表现出与损伤程度不符的剧烈疼痛;28 例指(趾)被动牵拉剧痛;13例足背动脉搏动明显减弱; 3例桡动脉搏动明显减弱。1.2 方法 患者出现OCS症状后,立即解除一切外固定,肢体平放,或给与骨牵引。静脉用20%甘露醇125-250ml,快速滴注,2h后重复运用一次。症状缓解者连续给予甘露醇125-250mlQ12h,严密观察肢端血供、活动及疼痛情况。如症状无缓解并进一步加重即紧急行手术切开减压,彻底打开受损伤部位全部骨筋膜室。所有病例减压时均未行内固定骨折,切口方法多为大切口,少数为网状小切口。接受手术者术后继续应用甘露醇及B-七叶皂甙钠巩固治疗,伤口均延期缝合。2结果本组17例经甘露醇和B-七叶皂甙钠作保守治疗处理后肿胀逐渐消退,最终肢体功能恢复; 39例经药物治疗效果不佳,及时行手术切开减压, 其中术后33例患肢功能均恢复正常, 6例因全身情况恶化,急性肾功能衰竭,行截肢手术,术后全身情况好转。全部病例均未见有严重的药物毒副作用发生。3讨论骨筋膜室综合征(OCS)在临床上以小腿、前臂多见,此次地震中我科也收治了臀、手、足、腿及上臂的OCS。病因均为地震伤,并非所有病例都合并骨折,多数是单纯挤压,也有血管损伤出血。骨筋膜室综合征(OCS)如没有得到及时合理的处理, 将发生严重的后果,甚至危及生命。骨筋膜室综合征的早期诊断主要通过测间室组织压,但准确性不高,且较为繁琐,也有报道用测血氧饱和度、MRI等方法。在此次地震突然发生的灾难中,大量伤员涌入,医疗设施受损,时间紧迫,实际也没有条件进行这些繁琐的检验。医生的临床诊治在这种时候显得尤其重要。我们认为,通过临床检查局部软组织张力高,所在间室广泛性深压痛,非骨折断端、间室肢体远端被动活动痛,神经感觉异常等临床检查手段基本可以确诊OCS。骨筋膜室综合征的药物治疗应早期使用,但不宜过长时间观察。甘露醇具有强大的脱水作用, 起效快, 作用持续时间长, 每8g甘露醇可脱水100mL。但甘露醇也有较明显的副作用: (1) 短暂性高血容量、血压升高; (2) 在脱水剂与利尿剂同时使用时会导致水电解质紊乱和酸碱失衡; (3)给药速度过快时,患者可出现头痛、眩晕, 心律失常, 畏寒、视物模糊等。有研究提出半量使用甘露醇[1],因此我们对年轻、体型健壮的患者使用250ml,对老年、体弱的患者使用125ml,在使用过程中注意密切观察,尤其对于心脏功能不全的患者。在判断手术与非手术的边缘,宁可切开,不可延误时机。早期彻底切开筋膜减压是防止肌肉和神经发生缺血性坏死的唯一有效方法。有作者提出[2] ,手术时间以发病后6-8h 为宜,尽早手术对肢体功能的恢复有较好的效果。手术切口多数采用大切口,少数采用网状切口。多数学者们主张做长切口,使受累的筋膜彻底地减压,以达到效果最好[3]。我们在实际中也体会到,筋膜室的彻底减压是第一位的,为了美观而减小切口往往得不偿失,有的还是需要二次扩创减压。正确的术后处理可缩短病程,减少后遗症的发生。创面的处理常规以油纱条覆盖,我们发现以30%的高渗盐水纱条覆盖创面可使肿胀迅速消退。患肢切开后继续以20%的甘露醇静点3d-5d脱水,促进肿胀消退。术后对于肾功能的监测如生化检查肌酐、尿素氮 ,观察患者的尿量和尿色亦十分重要,常规静脉应用5%碳酸氢钠,预防酸中毒及肌红蛋白与酸性尿液作用在肾小管形成沉积引起急性肾衰。病情稳定后,及时进行高压氧治疗,高压氧可使组织细胞与氧的亲和力增强,减少组织细胞的缺氧坏死。参考文献:[1]蔡卫东,方煌,罗永湘.半量甘露醇治疗早期骨筋膜室综合征的临床研究[J].骨与关节损伤杂志,2004 ,19 (7):492-493[2]曾晓鹏,崔素珍.长骨骨折并发筋膜室综合征并发率的调查分析[J ].中国现代医学杂志,2002 ,12(10) :92–93[3]Nespoli A , corso V , Mattarel D , et al1. The management ofshock and local injury in traumatic rhabdomyolysis [ J ].Minerva Anestesiol ,1999 ,65(5) :256 - 262