基于中医复位理念建立的椎体骨折不愈合新分型标准的临床及有限元研究

【摘要】目的：总结椎体骨折不愈合伤椎(VFNU)在过伸位CT中的主要影像学特点,建立VFNU新分型标准并通过临床研究及有限元分析来验证其有效性。方法：1临床研究回顾性分析2009年12月～2013年3月广州中医药大学第一附属医院收治的老年胸腰椎骨折患者,其中符合研究纳入标准的VFNU患者共36例,患者在术前接受过伸位CT检查评估伤椎“可复位性”及“稳定性”,并依据过伸位CT中的表现将所有患者分为三型：A型为稳定、可复位型,推荐治疗方式为过伸体位下椎体成形术；B型为不稳定、可复位型,推荐治疗方式为过伸体位下融合固定术；C型为难复位型,推荐治疗方式为脊柱矫形减压融合固定术。记录36例患者是否按分型标准论治,记录手术相关并发症,通过术前、术后3个月及末次随访(随访12-36个月,平均19.65月)的疼痛视觉模拟评分(VisualAnalogueScore,VAS)及Oswestry功能障碍指数(OswestryDisabilityIndex,ODI)来评价疗效,通过X线侧位片或CT检查中伤椎局部后凸cobb角和椎体前缘高度来评价伤椎结构变化规律,从而评估分型论治标准的有效性。分析36例患者39节VFNU病椎的影像学特点,包括具体发病节段、骨缺损区域填充物性质、椎体内裂隙的起止范围,对比A、B、C型VFNU椎体内裂隙在结构上的差异。2有限元研究选择1例胸腰段无骨折及显著退变的老年骨质疏松志愿者,分别使用mimics、rapidform及abaqus软件以其CT断层数据建立胸腰段(胸11-腰3)的脊柱三维有限元模型,生理模型建立及验证后,模拟VFNU典型病例的影像学特点,在腰1椎体内予以楔形截骨建立椎体内骨质缺损病理模型作为稳定可复位型VFNU的对应模型(病理模型A),在其基础上增加建立椎体下后方游离骨折块形成不稳定、可复位VFNU的对应模型(病理模型B),再在两种病理模型的椎体骨质缺损区按照两种分布范围分别实施骨水泥强化：一为全部填充椎体内裂隙,二为自椎体后壁前5mm至椎体前缘部分填充椎体内裂隙。骨水泥完全填充的病理模型A、B命名为治疗模型Al、B1,部分填充的命名为治疗模型A2、B2。所有模型建立后,均在400N的纵向载荷下进行分析,验证生理模型的有效性,对比不同模型应力、应变及位移状态。结果：1临床研究36例患者39个VFNU椎体均发生于胸9-腰4范围,胸腰段为高发部位(29节),其中腰1发生16节；根据过伸位CT检查确定A型VFNU共25节,B型共7节,C型7节；24例A型VFNU患者均接受过伸体位下PVP术,6例B型VFNU患者中有4例按标准接受了过伸体位下融合固定术,2例接受了过伸体位下PVP术,6例C型患者均接受了脊柱矫形融合固定术,A型、B型患者术后无严重并发症发生,但B型中2例实施PVP患者出现显著的无症状性椎旁骨水泥渗漏,C型VFNU患者术后1例出现伤口深部感染、1例出现心功能衰竭；影像学分析发现三种分型VFNU椎体内裂隙起点均来自于终板前端(21)、椎体前壁(18节),A型与B型VFNU椎体内裂隙止点主要为椎弓根与椎体后下缘交界处(18节)、椎弓根与上终板交界处(14节),在所有冠状面重建CT图像中均可显示椎体上下终板与侧壁交界处或侧壁出现骨折裂隙,C型VFNU椎体内裂隙止点位于椎体中1／3的松质骨区域(4节)、上终板中部(3节),其椎体后壁均伴有显著塌陷或椎体后壁突入椎管、但仅有1例于椎体后部可见骨折裂隙,冠状面CT重建图显示侧壁骨折裂口已愈合(3节)或仅于椎体前中部重建图像中可见上终板与椎体侧壁交界处存在裂隙(3节)；22例患者获得随访,三种类型VFNU患者术后VAS、ODI指数均显著改善、伤椎局部后凸Cobb角显著矫正,A、B两型VFNU患者术后伤椎高度显著增加。2有限元研究胸腰段有限元生理模型与文献报道模型具有较好的力学相符度；病理模型A相对生理模型出现腰1椎体应力、应变集中,主要发生于椎体后壁附近及椎体下部分骨折块,这提示椎体发生骨缺损后存在自应力集中部位进一步断裂的风险；虽然病理模型B的腰1椎体亦出现应力、应变集中,但主要发生于椎体后下方骨折块周围,应力及应变集中范围均较病理模型A小,且腰1椎体内各分区的应力峰值、最大应变值均低于病理模型A的对应值,这提示椎体下后方出现游离骨折块后,椎体内应力、应变一定程度上得到分散,但主要应力、应变及位移趋势集中于椎体下后方游离骨折块,该区域易出现再移位；治疗模型A1、A2分析显示骨水泥可以分散病理模型A中伤椎的应力、应变集中趋势,恢复病理模型A伤椎的力学传导效能,这提示骨水泥强化治疗稳定、可复位型椎体骨折不愈合具有良好的力学效能；治疗模型B1、B2的分析发现,虽然应力与应变集中可以得到分散,但骨水泥强化后伤椎椎体下后方骨折块仍存在应力、应变集中及较大的位移趋势,这提示椎体下后方骨折块在骨水泥强化后仍存在相对大的“再移位”风险。结论：胸腰段为VFNU的高发部位；A、B型与C型VFNU椎体内裂隙的止点形态存在差异,从椎体前缘至后壁均存在骨折裂隙可能是A、B型VFNU能够通过体位复位的原因；临床研究及有限元分析证实VFNU新分型标准具有较好的临床指导价值,有利于术前预判、选择合适治疗方案,可以减少脊柱矫形及椎管减压这类高侵袭性术式在老年患者中的应用。
【作者】江晓兵；
【导师】梁德；
【作者基本信息】广州中医药大学，中医骨伤科学（专业学位），2014，博士
【关键词】椎体骨折不愈合；手法复位；过伸位CT；椎体成形术；有限元分析；

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