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摘要：骨质疏松症可能导致术后脊柱内固定失效、椎体骨折和椎体间植骨融合失败等等。随着脊柱外科手术中出现越来越多的老年患者，当前和未来的外科医生面临越来越多地在骨质疏松骨中获得足够固定强度的挑战。近些年，骨质疏松患者脊柱内固定技术在研究方面有了新的突破，其中以提高螺钉稳定性的椎弓根螺钉强化技术为代表。因此，本文就强化椎弓根螺钉以加强骨质疏松患者脊柱内固定的研究进展进行综述。
关键词：骨质疏松；脊柱；椎弓根螺钉；骨水泥强化；技术进展
本文引用格式：钟炎城.加强骨质疏松患者脊柱内固定的研究进展[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(60):38-39.
Research Progress on Strengthening Spinal Internal Fixation of Patients with Osteoporosis
ZHONG Yan-cheng
(Shenzhen People's Hospital,also called the Second Clinical Medical College of Jinan University,Shenzhen Guangdong 518000)
ABSTRACT：Osteoporosis may lead to failure of postoperative spinal internal fixation,fracture of vertebral body and failure of intervertebral bone graft fusion.With the emergence of more and more elderly patients in spine surgery,current and future surgeons are increasingly challenged to obtain adequate fixation strength in osteoporotic bones.In recent years,new breakthroughs have been made in the study of spinal internal fixation in patients with osteoporosis,of which pedicle screw strengthening technology used to improve screw stability is a typical one.Therefore,in this paper,the research progress of strengthening pedicle screws so as to strengthen spinal internal fixation of patients with osteoporosis was reviewed.
KEY WORDS：Osteoporosis;Spine;Pedicle screw;Bone cement augmentation;Technical progress
0引言
骨质疏松症是以骨量的减少、骨强度降低以及骨微结构的退化为主要特征，导致骨脆弱以及骨折风险增加的骨骼疾病，中国目前50岁以上的骨质疏松症患者大约有9000万，并随着老龄化社会的到来逐步增加[1]。
脊柱内固定的成功体现在足够强度的螺钉把持力以及脊柱融合率。有充分证据表明，椎弓根螺钉的把持力与患者的骨密度成正比，而且骨质疏松症也被证实与术后椎体骨折、假关节形成以及内固定失效有关[2]。提高脊柱内固定强度的关键是强化螺钉的把持力，目前强化椎弓根螺钉的技术主要集中在新型螺钉的设计及骨水泥强化等。随着接受脊柱手术的骨量低下或骨质疏松老年患者数量增加，对骨质疏松患者脊柱内固定稳定性的研究显得尤为重要。
1螺钉的设计
国内外就内固定植入物的修改来改善立即或长期的脊柱内固定稳定性进行了很多尝试。初步的修改是放置更大和或更长的螺钉。更大直径的螺钉被认为可以填充更多的椎弓根，允许螺纹与椎弓根皮质骨接合。更长的螺钉通过增加椎弓根骨中的螺纹数量以提供更多的螺纹表面积，特别是在骶骨中可以突破椎体的远端皮质骨进一步加强固定。Brantley等[3]研究表明，对于质量好的骨骼，螺钉的尺寸对固定强度有显着影响，但螺钉的穿透长度取决于椎弓根的填充，反之亦然。在非骨质疏松骨中，如果螺钉填充椎弓根70％或更多，则使用较长的螺钉会增加固定强度；如果螺钉的穿透深度为80％或更多，则使用直径更大的螺钉增加了固定强度，但是螺钉的尺寸对骨质疏松骨的固定强度没有影响。
除了增加标准螺钉设计的直径和长度之外，还尝试了螺钉形状和螺纹的修改。椎弓根螺钉的形状，就外径而言主要有柱形和锥形两种。生物力学实验证实，锥形螺钉抗拔出力高于圆柱形螺钉，并且其根部螺钉内径增大，可防止该处应力集中区的螺钉弯曲和断裂，但锥形螺钉应完全拧入，争取最大的旋人力矩，其一旦松动，抗拔出力呈几何级数衰减[4]。Kim等根据外径形状（圆柱形或圆锥形），内径形状（圆柱形或圆锥形）和螺纹形（V形，洪形和方形）制备九种椎弓根螺钉，在正常和骨质疏松硬度的泡沫中行拔出实验，发现在所有骨（泡沫）密度下，带有V形螺纹的外圆柱形和内圆锥形的椎弓根螺钉可具有最大的抗拔出力[5]。
当改变螺钉的设计参数无法提供更优性能时，人们开始尝试特殊设计的螺钉，包括可扩张螺钉和涂层螺钉。可扩张螺钉可以压缩椎体中的松质骨，增加螺钉周围的骨密度。Cook等研究显示，与传统椎弓根螺钉相比，可扩张螺钉在骨质疏松骨的抗拔出力增加了50％，当骨水泥一起放置时，其抗拔出力可增加到250％，同时也有研究证实可扩张椎弓根螺钉可以降低骨质疏松症患者螺钉松动的风险[6-7]。涂层螺钉是指将具有良好骨相容性的材料涂在螺钉表面来增加钉-骨界面结合力的一种新方法，涂层的材料有多种多样，现有研究多为羟基磷灰石（HA）涂层。动物模型显示使用涂层螺钉可以增加骨钉界面的结合，改善骨质疏松骨的螺钉固定，但在骨质疏松动物中无表现出刺激线螺钉周围骨形成的效果[8]。
2骨水泥强化
椎弓根螺钉的骨水泥强化主要是在螺钉周围添加水泥外套以分散应力，使螺钉不易松动，现已有3个操作的技术方案。一个方案是先在椎弓根准备一个导孔后将骨水泥注入，再置入一个实心的传统螺钉。另一方案是先将空心螺钉置入椎弓根中，然后通过螺钉注入骨水泥，骨水泥会通过螺钉侧面的孔道渗出。这两种方法都有效地增加了骨质疏松脊柱内固定的稳定性，但通过空心螺钉注射骨水泥可以更安全，可以减轻骨水泥无意中渗入椎管的风险[9]。第三个方案是先进行椎体后凸成形术（PKP）或椎体成形术（PVP）后再放置螺钉，无论是PKP还是PVP，其骨水泥的增强固定效果是相同的。还有部分研究方向用于寻求螺钉骨水泥增强的最佳水泥体积，有限元分析表明，最佳增强骨水泥体积为2.6 mL，但在尸体研究中发现1.0至1.5 mL为阈值，超过此阈值则没有实质性的额外固定效益[10]。
研究发现，使用骨水泥强化后，螺钉的拔出总是在骨-骨水泥复合体的交界面，而不是在螺钉-骨水泥复合体的交界面，因为后者界面的抗拔出力更强[11]。这说明应用骨水泥强化技术时，如何提高骨-骨水泥复合体界面的强度是关键。临床中常用到的骨水泥包括：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、硫酸钙骨水泥（CSC）、磷酸钙骨水泥（CPC）以及羟基磷灰石骨水泥（HAC），目前运用最多的是PMMA，其在增强椎弓根螺钉的拔出力方面效果高于CPC和HAC。但后两者在骨水泥外渗风险低于PMMA，不过CPC固化和吸收时间较长，不利于植入螺钉的快速稳定。而HAC由于拥有较高的密度和较强的抵抗溶解的能力，加上吸收很缓慢，对于未来临床而言存在一定的实用性[12]。
目前虽然各类骨水泥有各自的优缺点，但是对于椎弓根螺钉强化而言，还没有研究出理想的材料。因此，期望能研制出更好的骨水泥材料，以便为临床手术提供更好的帮助[13]。
3结论
在脊柱内固定手术中，强化椎弓根螺钉技术很关键，这对内固定的稳定性起到很好的增强作用，并且可以减少骨质疏松患者的手术相关并发症。因此，未来值得投入更多的时间对椎弓根螺钉强化技术的开发进行深入的研究。
参考文献
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[12]冯友成,贾长青,梁峰,付勤.椎弓根螺钉强化技术在腰椎退行性疾病伴骨质疏松症中的应用[J].中国医科大学学报,2018,47(11):1049-1053.
[13]李安军,卜志勇,杨祖清.不同方式骨水泥强化椎弓根螺钉治疗老年骨质疏松性胸腰椎骨折的效果[J].实用老年医学,2018,32(02):130-133.
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