作者：南京医科大学附属无锡人民医院(无锡市人民医院)骨科    王振宇

骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)可在无明显外力或轻微外力作用下发生。椎体强化术是目前治疗OVCF的首选手术方式，其中又以经皮椎体成形术(PVP)与经皮椎体后凸成形术(PKP)最为常用。然而，椎体强化术后新发椎体压缩骨折有着较高发病率且严重影响患者生活质量。本文从患者自身因素、治疗因素以及人工智能预测3个方面就椎体强化术后再发OVCF的危险因素及预防措施的研究进展进行综述。

患者自身因素

骨质疏松     重度骨质疏松与椎体强化术后再发OVCF有密切联系。骨质疏松症的发生是由于过量的骨丢失，一方面表现为椎体骨小梁数量减少、间隙增大、逐渐丢失连接性并变得易于穿透，另一方面表现为椎体骨皮质厚度变薄、骨小梁孔隙率增加。这些显微结构的损伤随着骨质疏松病程进展而愈发严重，导致椎体机械强度显著降低，增加了椎体发生多次骨折的风险。目前常用双能X线吸收测定法测得骨密度T值来诊断骨质疏松，Leeetal研究发现，再骨折组的腰椎、股骨颈骨密度T值均显著低于无再骨折组，骨密度下降是椎体再骨折的危险因素。Baeetal使用定量CT检查OVCF患者的骨矿物质含量(BMC)，发现再骨折组的BMC显著低于未再骨折组，说明再骨折组骨质疏松更严重，是再骨折发生的危险因素。Yeetal通过脊柱CT三维重建测量患者L1椎体的Hounsfield单位(Hu)，发现当L1椎体轴向Hu值低于45或矢状位Hu值低于50时，椎体骨小梁的密度较低，再发椎体骨折风险较大。因此对于骨质疏松严重者需积极进行抗骨质疏松治疗，避免骨质疏松进一步加重，预防再骨折发生。

性别与年龄    女性发生OVCF以及再骨折风险均显著高于男性。研究表明，PKP术后再骨折组的女性比例(90.99%)显著高于未再骨折组的女性比例(81.73%)，PKP术后女性再骨折的风险是男性的2.672倍。这种性别差异现象可能是由于雌激素可以提升体内骨保护素表达水平，抑制破骨细胞成熟与表达，维持骨形成和骨吸收的动态平衡。这种骨保护作用在女性绝经后迅速丢失，导致绝经后女性骨吸收强度超过骨形成强度，骨密度迅速下降，骨质量恶化。

骨重塑具有年龄依赖性的变化特点，老年人体内成骨细胞分化及活性降低，破骨细胞生成及其活性增加，导致骨转换增加、骨重塑失衡、新骨形成减少和骨吸收增加，从而导致骨量减少，故OVCF的发病率随着年龄增长而增加。一项对中国西南地区4家医院的OVCF患者进行随访调查的研究发现，年龄与骨密度呈负相关，高龄是PVP术后发生再骨折的重要危险因素。Zhangetal的研究中，16.43%的患者在PVP术后发生再骨折，且再骨折组的平均年龄明显高于未再骨折组。对于高龄患者，特别是老年女性，应密切随访观察，留意患者椎体强化术后有无再发腰背痛，以降低此类不可控因素对椎体再骨折的影响。

体质量指数(BMI)    BMI是OVCF复发的重要影响因素，BMI过高或过低均可导致再骨折风险增加。Parketal的研究结果显示，低BMI(＜18.5kg/m2)会增加椎体骨折风险，当患者持续处于低BMI状态时，椎体多次骨折的风险增加。低BMI与营养不良、骨骼肌减少症有关，由于肌肉和骨骼脂肪分解代谢增加，骨骼肌质量减少，脊柱缺少肌肉支撑，同时患者的跌倒风险因平衡和行走能力下降而增加，故低BMI患者再骨折发生率高。超重或肥胖的女性骨吸收更强，椎体骨折的发生率明显高于正常体重和低体重的女性。已有研究发现，OVCF患者的BMI与再发OVCF呈正相关，且BMI与OVCF患者椎旁肌脂肪变性呈正相关。尽管有研究发现，在2型糖尿病人群中，BMI与骨密度呈正相关，肥胖人群骨密度更高，皮质骨及骨小梁强度更大，但这种骨密度的增加是有限的，且较差的肌肉功能还会增加跌倒和外伤事件的发生。因此OVCF患者应注意合理膳食，进行适当强度的功能锻炼，保持BMI在正常范围内，以预防再骨折发生。

骨折因素    骨折椎体平面及数量OVCF好发于下胸椎及腰椎，其中胸腰段(T10～L2)椎体为脊柱垂直应力最为集中部位，在创伤后最易发生骨折。胸腰段椎体相对于其他节段拥有更大的活动范围，且缺少骨性结构的支撑固定，发生于该节段的OVCF会对脊柱的生物力学造成更大的侵扰，且这种影响无法被椎体强化术完全消除，仍会持续存在，成为术后再发OVCF的重要影响因素。椎体骨折后的形态改变使重心向腹侧移动，并将应力集中在椎体上终板，由于胸椎对胸腰段椎体的杠杆效应，这种病理改变在胸腰椎交界处更为严重，导致压缩性骨折的进行性塌陷演变，胸腰段椎体在椎体强化术后发生伤椎再骨折风险更大。OVCF术后胸腰段椎体的前缘高度恢复有限，造成胸腰段局部后凸加重，增加相邻节段椎体所受机械负荷及邻椎再骨折风险。椎体再骨折风险与骨折椎体数量、手术椎体数量呈正相关，术前患者骨折椎体数量越多、强化椎体数量越多，再骨折风险越高。Lietal的研究发现，多发性椎体骨折是PVP术后OVCF复发的独立危险因素，多发性椎体骨折PVP术后发生再骨折的风险是单节段骨折的1.92倍，而且多发性椎体骨折是PVP术后骨水泥渗漏的独立危险因素。椎体强化术会产生“柱状”效应，使得强化椎体变硬数倍，强度增加数十倍，导致椎间盘和未治疗的相邻椎体的压力增加。这种现象在多节段椎体强化时更为显著，椎体间强度差异巨大，导致邻椎、远处椎体的负担加重，引起椎体强化术后再发OVCF。

椎体压缩程度及椎体裂隙征OVCF发生时表现为椎体变扁、楔形变或椎弓根受损，椎体压缩程度愈严重，骨折椎体形态改变愈大，再骨折风险越大。Zhaoetal选取PKP术后发生邻椎骨折患者与未发生邻椎骨折患者，在匹配了年龄、BMI、骨折椎体数量、骨折位置和高密度脂蛋白这5个因素后，通过测量术前和术后的放射学因素发现，术前骨折椎体楔形角是邻椎发生再骨折的危险因素。椎体终板和椎体皮质比骨小梁更坚硬，它们的结构完整更利于保持椎体的生理形态，椎体的压缩程度越大，越容易发生终板、皮质骨折，影响椎体的正常机械传导，造成椎体在压缩载荷下进一步塌陷，并增加邻椎再骨折风险。重度压缩的椎体需要密集注射更多的骨水泥来纠正椎体前缘塌陷，由于椎体间硬度不平衡，强化椎体更容易发生再塌陷。另一方面，重度压缩椎体松质骨结构的严重破坏会导致骨水泥弥散效果差，从而加重局部应力不平衡，增加骨水泥渗漏的可能性。研究显示，再骨折组椎体裂隙征发生率更高，椎体裂隙征是椎体强化术后再发OVCF的独立危险因素。椎体裂隙征的病理基础是椎体前部血供受损引起缺血性骨坏死，骨小梁坏死后产生空腔并在骨折线周缘形成一个硬壳，导致椎体强化术中骨水泥弥散效果差、易发生渗漏，而且成团分布的骨水泥会增加椎体内局部轴向压力，引起术后背痛及再骨折发生。

脊柱矢状面失衡       脊柱矢状面平衡能使人体以最小的能量消耗获得最大活动度与平衡性，对维持脊柱生物力学稳定有重要意义。矢状面失衡会增加原发OVCF的风险，一项研究显示，当C7～S1矢状面垂直轴距离(SVA)＞3.81cm时，OVCF发生的风险较大，且C7～S1SVA每增加1cm，OVCF发生率将增加0.324倍。一项对OVCF非手术治疗患者的随访研究显示，C7铅线与骨折椎体中心之间的距离超过5cm及骨盆入射角与腰椎前凸角差值＞30°是影响骨折愈合状态的重要危险因素，矢状面失衡可造成椎体骨折不愈合甚至进一步塌陷。Kimetal研究发现，SVA≥5cm是胸腰椎OVCF患者在PVP术后发生强化椎体再骨折和矢状面畸形进展的重要危险因素。Parketal在研究中将矢状面失衡定义为SVA≥5cm且骨盆倾斜度≥20°，发现相邻椎体骨折的危险因素包括胸腰椎交界处进行椎体成形术和矢状面失衡，远端椎体骨折的危险因素仅包括矢状面失衡，其中矢状面失衡为相邻和远端椎体骨折的重要危险因素。

当存在局部后凸畸形时，人体会通过骨盆后倾进行代偿，但这会进一步加重脊柱矢状面失衡以及手术椎体前上部或胸腰椎交界处相邻椎体的重量负荷和应力，增加再骨折风险。对于OVCF患者，应根据全脊柱站立位X线片仔细评估脊柱骨盆参数。当脊柱后凸进展并伴有神经功能障碍时，应进行涉及前后融合的翻修手术。目前有关脊柱矢状面失衡与再骨折发生的研究有限，仍有很多脊柱矢状面参数未被探讨，值得进一步的研究与探索。

椎体骨折病史     已有研究表明，任何既往骨折病史都是再骨折的危险因素，再骨折的可能性随着既往骨折数量的增加而增加，根据既往骨折的位置而变化，并随着时间的推移而减少。椎体骨折是最常见的骨质疏松性骨折，既往椎体骨折病史是OVCF复发的最强危险因素之一。一项回顾性研究发现，既往骨折病史是PKP术后再骨折的高危因素，既往骨折病史可使PKP术后再骨折的风险增加4.827倍。既往的椎体骨折会破坏椎体的微结构，改变其他椎体的负荷分布，不利于纵向力的缓冲与分散，产生新的应力集中点和力学传导异常，引起邻椎与非邻椎再骨折。大多数患者在初次发生椎体骨折时已患有骨质疏松症，与从未发生椎体骨折的患者相比，他们的骨质疏松症病程更长，骨量丢失更严重。一种特殊情况是，初次OVCF患者未能及时到医院就诊并接受治疗，成为陈旧性椎体骨折甚至Kummell病，直到再次发生明显腰痛而接受影像学检查才被发现既往有椎体骨折，由于脊柱生理曲度的破坏，椎体强化术矫正率会随着时间的推移而显著降低，后期仍对脊柱力学产生不良影响。

治疗因素

椎体强化术相关因素    骨水泥类型   目前常用的骨水泥种类是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥，但PMMA骨水泥的高弹性模量会引起邻近椎体骨折。Luetal在人类尸体和软化的绵羊椎体模型中测试一种新型磷酸钙基纳米复合材料的骨水泥，发现该种骨水泥在分散过程中更容易扩散到松质骨和被包裹的骨组织中，与松质骨交错良好，强度与PMMA相当，同时还在PKP应用中具有抗渗漏性能。Wangetal采用仿生矿化胶原改良PMMA骨水泥行PVP，发现改良骨水泥具有良好的注射性、易操作性、骨诱导活性以及生物相容性，在术后6个月和1年的随访中，骨密度的增加大于传统骨水泥组，骨水泥渗漏率较低。同时他们还发现改良骨水泥刚度降低，弹性模量提高，其强度也高于70MPa，术后邻近椎体骨折的发生率下降至2%，较传统骨水泥手术组有显著改善。

骨水泥灌注率     骨水泥灌注率与患者的个体差异、椎体体积和椎体压缩程度有关，椎体内灌注合适比例的骨水泥有助于提高手术椎体的机械强度，消除椎体不稳定，纠正脊柱后凸畸形，防止椎体塌陷。一项回顾性研究显示，再骨折组的骨水泥平均注入剂量显著低于非再骨折组，低剂量的骨水泥无法实现椎体前缘高度的恢复及后凸成角的矫正，在合理范围内的高剂量可以降低强化椎体再骨折的风险。研究发现，当骨水泥灌注率达19.78%即可达到令人满意的骨水泥弥散效果，快速缓解疼痛，并减少骨水泥渗漏的发生，不建议骨水泥灌注率超过19.78%。Huetal表示，尽管加大骨水泥的灌注量能使骨折椎体得到充分强化，但当骨水泥灌注率超过40.5%时，会使相邻椎体应力异常增加，可能导致相邻椎体骨折。适当体积的骨水泥可以有效降低术后椎体再骨折的风险，对于不同严重程度的骨折患者应实施个体化治疗，术前应用椎体CT三维重建计算手术椎体体积，根据患者的实际情况注入合适比例的骨水泥。

骨水泥分布   骨水泥在进入椎体后向各个方向弥散，前后左右弥散决定了局部的受力面积，上、下弥散决定了上下终板的接触。Xiongetal认为，骨水泥同时与上下终板接触可以在垂直方向上提供更好的支撑，因为载荷通过质地较硬的上、下终板传递，保护了手术椎体。Zhangetal采用有限元分析方法对椎体强化术后的椎体进行生物力学评估，发现椎体内骨水泥的广泛分布对增强椎体力学性能起着重要作用，应避免骨水泥集中分布于椎体一侧或在椎体内呈团块状分布，因为这种非对称分布会改变脊柱的生物力学，导致应力集中，发生应力遮挡，增加邻椎再骨折的风险。目前尚无统一标准来评价骨水泥的分布情况，而不同模式的骨水泥分布通过不同作用机制导致再骨折发生，骨水泥均匀分布可以预防再骨折发生。

椎体前缘高度恢复率与脊柱后凸角矫正率     术中恢复骨折椎体的前缘高度、纠正脊柱的后凸畸形可以改善患者的矢状面失衡，但近期研究表明，椎体前缘高度恢复率过高、脊柱后凸角变化大是再骨折的危险因素。手术椎体的恢复直接依赖于骨水泥的剂量，过度恢复受压的椎体需注入较大剂量的骨水泥，但骨水泥过多不仅可增加脊柱垂直压缩强度，还可改变相邻非手术椎体生物力学负荷。Iidaetal研究发现，椎体高度过度矫正组的再骨折发生率是矫正不足组的5.59倍，后凸角过度矫正组的再骨折发生率是矫正不足组的5.07倍，防止过度矫正有助于降低相邻椎体骨折的发生率。椎体高度的过多恢复会引起椎旁软组织张力增加，从而导致手术椎体的机械负荷增加或骨折段更不稳定。较大的后凸角变化会导致椎体内部结构损伤和应力不平衡，从而导致椎体应力失衡，增加再骨折的风险。手术医师不应过分追求椎体高度的恢复及后凸角的矫正，适度的矫正既可以缓解患者症状，又可以减少再骨折的发生。

骨水泥椎间隙渗漏    骨水泥渗漏是椎体强化术的常见并发症，尽管大部分情况下骨水泥渗漏是无症状的，但已有研究表明骨水泥椎间隙渗漏是引起邻椎再骨折的重要危险因素。一项人工智能预测研究显示，骨水泥渗漏是PVP和PKP术后再发椎体压缩性骨折的独立危险因素，可使骨折风险增加10%。渗漏的骨水泥进入椎间盘的内部，对髓核造成机械压迫，导致髓核发生了移位、变形和断裂，同时骨水泥的细胞毒性引起椎间盘细胞代谢紊乱与生化成分功能障碍，加速椎间盘退变。椎体强化术后手术椎体刚度变化对邻近椎体的影响可以被椎间盘缓冲，当骨水泥渗漏入椎间盘，缓冲作用减弱引起邻近椎体终板的应力增加，导致新发OVCF的风险增加。在手术过程中应分阶段注射少量骨水泥，避免椎体内压力骤然增大引起严重骨水泥渗漏。同时监测骨水泥的注入及分布情况，如果怀疑有骨水泥渗漏，应及时停止注射。

抗骨质疏松治疗     抗骨质疏松治疗方案包括调整生活方式、应用骨营养基本补充剂、应用抗骨质疏松症药物。研究表明，术后缺乏规律抗骨质疏松治疗是OVCF患者椎体强化术后椎体再骨折发生的危险因素，规律的应用抗骨质疏松症药物可以提高骨密度，改善骨质量，显著降低再骨折的发生风险。Deglietal对3475名OVCF患者进行回顾性研究，发现仅有58.5%的患者术后接受规律抗骨质疏松治疗，他们的3年内再骨折发生率较未治疗组降低了44%，且同时应用了钙或维生素D补充剂的患者较仅应用抗骨质疏松药物的患者3年内再骨折发生率降低了64.4%，坚持应用抗骨质疏松药物可以降低再骨折风险和病死率。OVCF发生后，初次骨折治疗是“暂时性”和“治标性”工作，骨质疏松症原因依然存在，患者应积极接受抗骨质疏松治疗，并定期复查骨密度、骨代谢指标，动态调整治疗方案，降低再骨折发生率。

人工智能预测

既往有大量学者对于椎体强化术后再发OVCF进行了许多危险度研究，并分析得出包括低骨密度、高龄、女性、肥胖、多发椎体骨折、椎体内裂隙征等相关危险因素。但由于难以区分其中的低危险因素和混杂因素，且无法知道某个危险因素的阈值以及不同数值对应的风险系数，临床医师从这些研究结果中受益有限，无法筛选出再骨折极高风险人群给予特殊处理，再骨折仍时有发生。近年来研究者们开始利用人工智能构建预测模型，量化预测个体的再骨折风险，筛选出高危人群并干预治疗。Bianetal的研究中，多因素回归分析显示，年龄、Hu值、骨水泥渗漏和胸腰段椎体骨折是手术治疗后新发OVCF的危险因素，他们利用这些独立的危险因素，通过Ｒ软件的rms软件包建立了一个预测列线图模型，每个危险因素都被分配了一个值，并将其相加，根据总值即可计算椎体强化术后再发OVCF概率。未来有望通过纳入更多的危险因素、更大的样本量，不断提升预测模型的区分度、精准度，为临床OVCF诊治提供有力帮助。

结论

椎体再骨折是OVCF患者在接受椎体强化术后的常见并发症，临床医师需完善术前检查、规范手术操作、积极对患者进行抗骨质疏松治疗宣教，以降低椎体再骨折发生的概率。患者应遵从医嘱，按照指南和专家共识提供的建议，加强自身保护与自我护理。目前已有许多椎体强化术后再发OVCF相关危险因素的研究，仍需进一步研究如构建人工智能预测模型以判断各危险因素所占权重，以期在临床工作中识别高危因素，制定有效的、有针对性的防治策略。

来源：临床骨科杂志2024年10月第27卷第5期

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