負(fù)壓引導(dǎo)下骨水泥在椎體內(nèi)分布規(guī)律的計算機(jī)模擬及體外實驗研究.pdf

1、經(jīng)皮椎體成形術(shù)(Percutaneous Vertebroplasty,PVP)是臨床治療骨質(zhì)疏松椎體壓縮骨折的常用方法，經(jīng)過不斷發(fā)展完善，取得了較好的臨床效果，但現(xiàn)行高粘度骨水泥在高注射壓力下向椎體外滲漏和骨水泥在椎體內(nèi)不均勻分布造成臨近節(jié)段椎體繼發(fā)骨折常是困擾著臨床醫(yī)生的兩大主要并發(fā)癥。我們隨訪了本院27例行高粘骨水泥經(jīng)皮椎體成形術(shù)的病人，發(fā)現(xiàn)骨水泥滲漏率為10.3％，臨近節(jié)段繼發(fā)骨折發(fā)生率為11.1％，滲漏率較文獻(xiàn)報道有所降低而臨

2、近節(jié)段繼發(fā)骨折發(fā)生率與文獻(xiàn)報道相似。為了同時降低這兩種并發(fā)癥風(fēng)險，改善骨水泥在椎體內(nèi)分布，我們提出了負(fù)壓引導(dǎo)下經(jīng)皮椎體成形術(shù)(Vacuuming PercutaneousVertebroplasty,VPVP)的設(shè)想，并通過建立椎體計算機(jī)模型并模擬負(fù)壓引導(dǎo)下骨水泥在其中的流動分布規(guī)律，為體外實驗提供理論支持和數(shù)據(jù)指導(dǎo)；通過研究負(fù)壓引導(dǎo)下骨水泥在尸體骨質(zhì)疏松椎體標(biāo)本中的流動分布規(guī)律，為該設(shè)想的進(jìn)一步動物在體實驗提供理論和實驗依據(jù)。

3、　　 目的：
　　 1.建立計算機(jī)骨質(zhì)疏松椎體模型，模擬負(fù)壓引導(dǎo)下骨水泥在椎體模型中的分布規(guī)律；
　　 2.研究負(fù)壓引導(dǎo)下低壓注射骨水泥在骨質(zhì)疏松患者椎體標(biāo)本中的分布規(guī)律，為該技術(shù)的臨床在體試驗提供實驗依據(jù)。
　　 方法：
　　 1.以正常男性椎體CT平掃數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立椎體計算機(jī)模型，將瞬態(tài)不可壓縮的Navier-Stokes流動物理場與傳導(dǎo)和擴(kuò)散物理場二者耦合，模擬骨水泥注入二維椎體模型的過程及分布情

4、況。依據(jù)不同進(jìn)針位置所獲得骨水泥分布形態(tài)選擇適當(dāng)?shù)拇┐提樳M(jìn)針位點；研究不同吸引負(fù)壓大小對骨水泥分布形態(tài)和相對填充度的影響，并選擇最適合吸引負(fù)壓大小。
　　 2.選取骨質(zhì)疏松患者T8-L5共計20個椎體標(biāo)本，相鄰節(jié)段配對分為兩組，實驗組雙側(cè)椎弓根穿刺，一側(cè)低壓注入骨水泥3ml，對側(cè)負(fù)壓引導(dǎo)。對照組雙側(cè)椎弓根穿刺，一側(cè)等量注入3ml骨水泥，對側(cè)以壓力計測壓。比較兩種方法骨內(nèi)壓并闡述骨水泥分布的規(guī)律。
　　 結(jié)果：
　　

5、 1.模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)穿刺針出口位置選擇椎體中前二分之一，骨水泥團(tuán)塊在椎體內(nèi)分布滿意，與椎體后壁距離適當(dāng)，椎管內(nèi)滲漏風(fēng)險相對較低。
　　 2.吸引負(fù)壓越小時，骨水泥分布越接近圓形。而當(dāng)負(fù)壓超過40KPa時骨水泥分布形態(tài)理想，在40-60KPa之間時骨水泥分布形態(tài)幾乎無變化，在椎體模型中各向滲透率相同，分布均勻，填充形態(tài)良好。而100KPa時骨水泥各向滲透有差別，在貼近椎體內(nèi)壁處濃聚，而中部大量骨水泥在強(qiáng)力的負(fù)壓吸引下迅速進(jìn)入對側(cè)吸

6、引管，分布形態(tài)理想但由于骨水泥進(jìn)入負(fù)壓管損失較多，骨水泥相對填充度較40和60KPa下略有減少。
　　 3.體外實驗中VPVP組術(shù)中測得穿刺點骨內(nèi)壓為顯著低于22℃下室內(nèi)大氣壓，而PVP組術(shù)中測得穿刺點骨內(nèi)壓等同于同條件下室內(nèi)大氣壓，提示實驗組骨內(nèi)壓較對照組低。
　　 4.肉眼觀察CT平掃及三維重建圖像，VPVP組骨水泥分布明顯較對照組廣泛，其分布均超過椎體標(biāo)本中線，而PVP組則罕有此種情況。
　　 5.標(biāo)本做層

7、厚為1mm的連續(xù)CT平掃，VPVP組骨水泥在每個掃描平面上的平均相對分布面積大于PVP組。
　　 6.全部20個骨水泥椎體標(biāo)本做相對分布體積比較，VPVP組也較PVP組大。以上實驗結(jié)果以SPSS13.0做統(tǒng)計分析均有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 結(jié)論：
　　 我們提出了負(fù)壓引導(dǎo)下骨水泥低壓注射的設(shè)想，在低粘度骨水泥維持低壓向椎體中注射時，對側(cè)加以真空負(fù)壓吸引以形成負(fù)壓導(dǎo)向，降低骨內(nèi)壓的同時使骨水泥分布更加均勻。并且通過計算