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经皮椎体成形术(Percutaneous Vertebroplasty,PVP)是临床治疗骨质疏松椎体压缩骨折的常用方法,经过不断发展完善,取得了较好的临床效果,但现行高粘度骨水泥在高注射压力下向椎体外渗漏和骨水泥在椎体内不均匀分布造成临近节段椎体继发骨折常是困扰着临床医生的两大主要并发症。我们随访了本院27例行高粘骨水泥经皮椎体成形术的病人,发现骨水泥渗漏率为10.3%,临近节段继发骨折发生率为11.1%,渗漏率较文献报道有所降低而临近节段继发骨折发生率与文献报道相似。为了同时降低这两种并发症风险,改善骨水泥在椎体内分布,我们提出了负压引导下经皮椎体成形术(Vacuuming PercutaneousVertebroplasty,VPVP)的设想,并通过建立椎体计算机模型并模拟负压引导下骨水泥在其中的流动分布规律,为体外实验提供理论支持和数据指导;通过研究负压引导下骨水泥在尸体骨质疏松椎体标本中的流动分布规律,为该设想的进一步动物在体实验提供理论和实验依据。
目的:
1.建立计算机骨质疏松椎体模型,模拟负压引导下骨水泥在椎体模型中的分布规律;
2.研究负压引导下低压注射骨水泥在骨质疏松患者椎体标本中的分布规律,为该技术的临床在体试验提供实验依据。
方法:
1.以正常男性椎体CT平扫数据为基础建立椎体计算机模型,将瞬态不可压缩的Navier-Stokes流动物理场与传导和扩散物理场二者耦合,模拟骨水泥注入二维椎体模型的过程及分布情况。依据不同进针位置所获得骨水泥分布形态选择适当的穿刺针进针位点;研究不同吸引负压大小对骨水泥分布形态和相对填充度的影响,并选择最适合吸引负压大小。
2.选取骨质疏松患者T8-L5共计20个椎体标本,相邻节段配对分为两组,实验组双侧椎弓根穿刺,一侧低压注入骨水泥3ml,对侧负压引导。对照组双侧椎弓根穿刺,一侧等量注入3ml骨水泥,对侧以压力计测压。比较两种方法骨内压并阐述骨水泥分布的规律。
结果:
1.模拟结果发现穿刺针出口位置选择椎体中前二分之一,骨水泥团块在椎体内分布满意,与椎体后壁距离适当,椎管内渗漏风险相对较低。
2.吸引负压越小时,骨水泥分布越接近圆形。而当负压超过40KPa时骨水泥分布形态理想,在40-60KPa之间时骨水泥分布形态几乎无变化,在椎体模型中各向渗透率相同,分布均匀,填充形态良好。而100KPa时骨水泥各向渗透有差别,在贴近椎体内壁处浓聚,而中部大量骨水泥在强力的负压吸引下迅速进入对侧吸引管,分布形态理想但由于骨水泥进入负压管损失较多,骨水泥相对填充度较40和60KPa下略有减少。
3.体外实验中VPVP组术中测得穿刺点骨内压为显著低于22℃下室内大气压,而PVP组术中测得穿刺点骨内压等同于同条件下室内大气压,提示实验组骨内压较对照组低。
4.肉眼观察CT平扫及三维重建图像,VPVP组骨水泥分布明显较对照组广泛,其分布均超过椎体标本中线,而PVP组则罕有此种情况。
5.标本做层厚为1mm的连续CT平扫,VPVP组骨水泥在每个扫描平面上的平均相对分布面积大于PVP组。
6.全部20个骨水泥椎体标本做相对分布体积比较,VPVP组也较PVP组大。以上实验结果以SPSS13.0做统计分析均有统计学意义。
结论:
我们提出了负压引导下骨水泥低压注射的设想,在低粘度骨水泥维持低压向椎体中注射时,对侧加以真空负压吸引以形成负压导向,降低骨内压的同时使骨水泥分布更加均匀。并且通过计算机模拟证实,穿刺针出口选择椎体中前二分之一,负压吸引维持在40KPa以上骨水泥团块分布位置形态均满意。通过体外实验结果证明,VPVP组骨内压明显降低,同时大体观察下骨水泥分布较PVP组广泛,平均相对分布面积和相对分布体积均较PVP大,结果有统计学意义。