胸腰椎骨质疏松骨折行CPC灌注成形的力学实验
摘要：目的 探讨磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)注射椎体成形术后对胸腰椎骨质疏松骨折椎体的力学影响。方法 建立前屈方向加载单椎体骨折模型，对胸腰椎骨质疏松骨折标本行CPC成形强化，骨折前、成形后分别行屈曲压缩力学实验。结果 椎体内注射CPC能明显恢复骨质疏松骨折椎体的力学性质。骨质疏松性胸腰椎标本行CPC灌注成形可以恢复椎体的强度和刚度，分别增加16.92%(P<0.05)和22.31%(P<0.05)。结论 椎体内注射CPC能明显恢复骨质疏松骨折椎体的力学性质。
关键词：骨质疏松；椎体压缩骨折；椎体成形术；磷酸钙骨水泥；生物力学
The Biomechanical Influences in Thoracolumbar Osteoporotic Fractures by Filling with Autosolidification Calcium Phosphate Cement
, 百拇医药
SHI Junwu1， HU Ting2， CHI Yonglong1， GUO Xiaoshan1
(1. Department of Orthopaedics， the 2nd Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College， Zhejiang Wenzhou 325000， China； 2. Department of Orthopaedics， the 2nd People′s Hospital of Wenzhou City， Zhejiang Wenzhou 325001， China)
Abstract： Objective To investigate the biomechanical influences of vertebra using Calcium Phosphate Cement(CPC) on thoracolumbar osteoporotic fractures. Methods Four cadaver specimens were applied to make spine unit. All were underwent flexionaxial loading to result in vertebral body fracture. Following reduction， the middle fractured vertebral body were strengthened by the method of vertetroplasty， using Calcium Phosphate Cement(CPC). Before fracture and after vertebroplasty， all specimen were conducted biomechanical test. Results After being packed CPC into the space of the fractured vertebral body， the fractured body increased its strength and stiffness by 16.92%(P<0.05) and 22.31%(P<0.05) respectively in comparison with its initial situation. Conclusion Injected CPC into bone trabecular interspaces， the fractured vertebral bodies can markly restore strength and stiffness.
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Key words： osteoporosis； vertebral compression fracture； vertebroplasty； calcium phosphate cement； biomechanics
经皮椎体成形术治疗骨质疏松椎体骨折已有近10年历史。聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)是目前临床上最常用的注入材料之一，但它的一些不足之处，如渗漏导致脊髓和神经根受压；单体吸收引起人体低血压或脂肪栓塞；持续载荷下，骨水泥的机械力学稳定性逐渐减弱等缺点限制了它的广泛应用。自固化磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)，不仅具有良好的可塑性，而且具有良好的生物力学性质、骨传导性和可吸收性、生物相容性，可降解性，反应不产热，无毒性，可操作性好，可用于注射等特性，是一种具有生物学特性的新型的人工骨材料[1]。本研究对老年尸体胸腰椎骨质疏松标本CPC注射成形术生物力学性能进行研究，为临床治疗老年胸腰椎骨质疏松性骨折提供必要的实验依据。
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1 材料与方法
1.1 标本准备 将4具甲醛固定的老年尸体胸腰椎标本，年龄65～72 岁，平均69 岁，男女各2 例，身高162～176 cm，平均166.5 cm，体重57～66 kg，平均62.5 kg，储存时间平均5个月，均摄正侧位片，以排除先天性畸形、骨折、肿瘤。
采用美国Norland公司生产的XR36型双能X线吸收骨密度仪(Dual energy Xray absorbtinmetry，DEXA)测试每个标本胸腰段区域的骨密度(bone mineral density，BMD)(mg/cm2)，结果显示骨密度均值在860 mg/cm2以下，符合骨质疏松标本[2]。(见表1)
表1 胸腰椎标本BMD测量结果 (mg/cm2)
1 2 3 4BMD 801 763 786 759 测量每个椎体的BMD后用双层塑料袋包扎保存在-20℃冰柜中。测试前在室温下(20℃)解冻24 h，游离成单个椎体后将其用湿生理盐水纱布包裹，然后用塑料袋包扎放置于恒温(37℃)水箱(广东威仕公司)中至少1 h后进行实验[2，3]。试剂：采用上海瑞邦公司生产的自固化磷酸钙。
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1.2 标本处理与固定 将每具标本随机取6个椎体，切除两旁的肌肉、软组织，去除后部结构，两端切除椎间盘及韧带残端，制造24个单椎体标本。标本置于特别夹具内，浇灌PMMA，加上下两端固定，保证两端水平(倾斜≤1°)、平整以提高测量精度，然后编号，测量几何尺寸，封装待用。
由于本试验为自身压缩前后对照，故可很好地消除椎体标本的个体差异和节段差异。
1.3 力学模型的建立 胸腰椎标本无论指单椎体标本还是椎体功能节段，均在前屈方向造成压缩性骨折。所有试验力学模型均在结构、载荷、力学性能上保持一致，均采用新鲜标本或固定标本真实模型，载荷以200 N加载，加载速度为5 mm/min。在椎体中心位确定后以前屈方向加载。标本在CMT4104多功能力学试验机(甘肃天水三思公司)上用特制夹具上下固定。采用距椎体前缘皮质5 mm为加载点[3]。单个椎体从椎弓根处切除椎体后部结构，置于测试模具之间，椎体上下端埋入薄层牙托粉以防水平移动，出现椎体塌陷或压缩骨折时停止压缩[4]。椎体出现塌陷或压缩性骨折的标准是载荷位移曲线出现最高点，即椎体的抗压力开始出现下降。试验机载荷信号由计算机记录，并由相应测试分析软件计算椎体抗压强度(载荷位移曲线最高处的载荷数值)和刚度(载荷为弹性范围内曲线的斜率)。力学模型建立后，然后进行正式试验，先行预载，以消除椎体、椎间盘的时间效应、松弛、蠕变等流变性质影响。然后正式加载采集数据。
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1.4 椎体内充填方法 先用2 mm的钻头在两侧椎弓根内钻孔，注射针头通过椎弓根内所钻的孔道进入椎体前部后，用其内芯通畅针头，再接上注射器推注骨水泥，一般可以较轻松地推入，当遇到阻力时可稍后推针头或转动针头孔的朝向，或用内芯通畅针头。所有的椎体骨折均产生于加载侧终板下，通过椎弓根用5 mL注射器2 mm直径针头，将CPC注入到骨折间隙及椎体卸载后自动复位形成的空隙内，尽量全部充填椎体内空隙，每个椎体约4 mL。
材料的凝固性能 将固液比为2.5∶1的CPC骨水泥配置好后用5 mL注射器(针头内径为2 mm)，经椎弓根注入椎体骨水梁间隙内，注射完毕后将其浸泡在含生理盐水的37℃恒温箱中。
1.5 数据处理 本次试验测得注射前后最大载荷和刚度进行比较，应用配对资料的t检验进行统计学分析，数据用(±s)方法表示，以P<0.05为差异有显著性，全部计算用软件包SPSS11.0软件进行计算。
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2 结 果
2.1 CPC注射性能和凝固性 用5 mL注射器约需30～40 N推注力，压强约为8～10 psi，小于文献PMMA注射时20～40 psi。这充分证明了CPC的注射性能，完全无须添加其他成分以加强其注射性能。
处于骨小梁间隙内的CPC仍能在30～45 min内凝固。
2.2 注射前后力学性质的变化 见表2～4。表2 骨质疏松椎体标本骨折间隙填塞成形后力学性质的变化表3 典型椎体骨折前的载荷与位移关系 表4 成形后的载荷与位移关系
2.3 结果分析 骨质疏松椎体压缩骨折均发生于加载侧的终板下骨折。
a)在同样的载荷下，单椎体CPC成形后的椎体应变比原来小，统计显示有显著性差异(t＝6.37，P<0.05)，说明CPC修复后椎体的刚度有较大的提高，而应变却减小。显示CPC成形后其椎体变硬，不容易引起压缩性变形。
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b)从单椎体的承载能力来看，平均能承受(1 954±46) N，而CPC加强成形后能承受(2 285±34) N，显然采用CPC加强成形后的单椎体比原来强得多，强度提高达16.92%，统计显示具有显著性差异(t＝17.94，P<0.05)。(见图1)
c)从轴向刚度变化结构看到，采用CPC加强成形后的单椎体轴向刚度比原来提高22.31%(t＝13.79，P<0.05)。(见图2)
图1 骨质疏松椎体骨折间隙填塞成形前后最大载荷变化
图2 骨质疏松椎体骨折间隙填塞成形前后的刚度变化
3 讨 论
椎体骨质疏松性骨折是在椎体力学性能下降情况下，在轻微外力或自身体重作用下发生的。椎体生物力学性能指标中最重要的是最大载荷和刚度。最大载荷反映椎体的载荷能力，刚度是指椎体在轴向载荷作用下抵抗变形的能力。当椎体受压缩负荷超过其最大载荷时即发生椎体压缩骨折。椎体最大载荷和刚度与BMD呈显著正相关，当骨质疏松时，骨密度下降，椎体最大载荷和刚度下降，骨折容易发生。采用经皮穿刺椎体成形术向骨质疏松椎体和骨质疏松性压缩骨折椎体内注射CPC自固化磷酸钙，理论上可由于CPC扩散充填在骨小梁间从而稳定骨折的骨小梁，协助支撑，分担应力，通过改善椎体力学性能达到治疗作用[5，6]。本实验选择老年女性尸体标本，根据临床骨质疏松椎体压缩骨折最常发生在胸腰段的情况，使用胸腰段椎体进行椎体成形术和力学测试[7]。由于标本量的限制，采用老年甲醛固定标本。本试验为自身对照方法，因此对实验结果不会造成影响。标本经双能X线吸收骨密度仪检测符合骨质疏松标准，对骨质疏松椎体骨折间隙填塞成形后力学性质的变化进行测定，从单椎体的承载能力来看，采用CPC加强成形后的单椎体比原来强得多，强度提高达16.92%，统计显示具有显著性差异；从轴向刚度变化结构看到，采用CPC加强成形后的单椎体轴向刚度比原来提高22.31%。因此，通过本实验可证实椎体内注入CPC自固化磷酸钙后增强其最大载荷和刚度，提示临床经皮穿刺椎体成形术治疗椎体压缩骨折时可达到强化椎体、改善力学性能的作用。
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骨质疏松单椎体的位移开始成线性变化，而后随着载荷的增加，应变呈非线性关系，系典型的椎体应力应变规律。这是因为松质骨依靠其网状结构维持自身力学强度，当载荷加大到断裂点时，松质骨开始骨折，表现为骨小梁空间结构的塌陷，此时载荷位移曲线处于平台期，随着大量骨小梁间隙的塌陷，松质骨被压实，又重新恢复其力学强度，载荷位移曲线处于上升期。在同样的载荷下，单椎体CPC成形后的椎体应变比原来小，说明CPC修复后椎体的刚度有较大的提高，而应变却减小。显示CPC成形后其椎体变硬，不容易引起压缩性变形。
CPC具有很好的粘接性，凝固后与骨质紧密接触，起粘接固定骨折块作用。本试验利用其与骨质的紧密接触和快速凝固性能及远远高于松质骨的力学性质，在椎体内充填缺损和裂隙，使得骨折后的椎体再复位后不仅能维持椎体的外形结构，而且恢复内部的完整结构，起着内夹板作用，阻止骨折部位间活动，阻止椎体内的微动，CPC本身起着传导力的作用，提供一个有利于愈合的稳定的环境。
CPC材料注入椎体骨质疏松后的力学性质还与注入部位有关。椎体存在三角薄弱区，当在椎体三角区内进行成形强化时，椎体不容易骨折；老年骨质疏松往往多见于终板(尤其是上终板)下骨折，因此该部位应是椎体成形的关键部位；从本次试验可以发现，CPC注入椎体内后，如在椎体上下终板间形成柱状结构，就可以较小剂量恢复原来的力学性质。
, 百拇医药
本组试验数据是在老年尸体胸腰椎骨质疏松标本上获得，其力学分析均为即刻测试结果，向椎体内注入自固化磷酸钙的椎体成形术能即时加固和稳定伤椎，并填充了伤椎孔隙，避免了纤维组织填充，使骨形成有爬行替代的空间，远期CPC在椎体内降解及生物力学性能变化有待进一步动物实验证实。
采用这种办法成形后的骨折椎体，塌陷的松质骨和CPC的力学性质均高于正常的骨小梁结构的力学性质，因而成形后的椎体力学性质优于原来骨折前椎体。通过本实验可证实骨质疏松性胸腰椎标本行CPC灌注成形后增强其最大载荷和刚度，明显恢复骨折椎体的力学性质。提示临床经皮穿刺椎体成形术治疗椎体压缩骨折时可达到强化椎体、改善力学性能的作用。
参考文献：
[1] Nakano M，Hirano N，Matsuura K，et al.Percutaneous transpedicular vertebroplasty with calcium phosphate cement in the treatment of osteoporotic vertebral compression and burst fracture[J].J Neurosurg，2002，97：287293.
, 百拇医药
[2] Belkoff SM，Mathis JM，Jasper LE，et al.An ex vivo biomechanical evaluation of a hydroxyapatite cement for use with vertebroplasty[J].Spine，2001，26：15421546.
[3] Tohmeh AG，Mathis JM，Fenton DC，et al.Biomechanical efficacy of unipedicular versus bipedicular vertebroplasty for the management of osteoporotic compression fractures[J].Spine，1999，24：17721776.
[4] Bai Bo，Laith M，Frederick J，et al.The use of an injectable，biodegradable calcium phosphate bone substitute for the prophylactic augmengtation of osteoporotic vertebrae and the management of vertebral compression fractures[J].Spine，1999，24：1521 1526.
, 百拇医药
[5] Belkoff SM，Maroney M，Fenton DC，et al.An in vitro biomechanical evaluation of bone cements used in percutaneous vertebroplasty[J].Bone 1999，25：2326.
[6] Belkoff SM，Mathis JM，Deramond H，et al.An ex vivo biomechanical evaluation of a hydroxyapatite cement for use with kyphoplasty[J].AJNR Am J Neuroradiol，2001，22：12121216.
[7] Wilson DR，Myers ER，Mathis JM，et al.Effect of augmentation on the mechanics of vertebral wedge fractures[J].Spine，2000，25：158165.
(1.温州医学院附属第二医院骨科，浙江 温州 325000；2.温州市第二人民医院骨科，浙江 温州 325001), 百拇医药(施俊武，胡艇，池永龙，郭晓山)
关键词：骨质疏松；椎体压缩骨折；椎体成形术；磷酸钙骨水泥；生物力学
The Biomechanical Influences in Thoracolumbar Osteoporotic Fractures by Filling with Autosolidification Calcium Phosphate Cement
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SHI Junwu1， HU Ting2， CHI Yonglong1， GUO Xiaoshan1
(1. Department of Orthopaedics， the 2nd Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College， Zhejiang Wenzhou 325000， China； 2. Department of Orthopaedics， the 2nd People′s Hospital of Wenzhou City， Zhejiang Wenzhou 325001， China)
Abstract： Objective To investigate the biomechanical influences of vertebra using Calcium Phosphate Cement(CPC) on thoracolumbar osteoporotic fractures. Methods Four cadaver specimens were applied to make spine unit. All were underwent flexionaxial loading to result in vertebral body fracture. Following reduction， the middle fractured vertebral body were strengthened by the method of vertetroplasty， using Calcium Phosphate Cement(CPC). Before fracture and after vertebroplasty， all specimen were conducted biomechanical test. Results After being packed CPC into the space of the fractured vertebral body， the fractured body increased its strength and stiffness by 16.92%(P<0.05) and 22.31%(P<0.05) respectively in comparison with its initial situation. Conclusion Injected CPC into bone trabecular interspaces， the fractured vertebral bodies can markly restore strength and stiffness.
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Key words： osteoporosis； vertebral compression fracture； vertebroplasty； calcium phosphate cement； biomechanics
经皮椎体成形术治疗骨质疏松椎体骨折已有近10年历史。聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)是目前临床上最常用的注入材料之一，但它的一些不足之处，如渗漏导致脊髓和神经根受压；单体吸收引起人体低血压或脂肪栓塞；持续载荷下，骨水泥的机械力学稳定性逐渐减弱等缺点限制了它的广泛应用。自固化磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)，不仅具有良好的可塑性，而且具有良好的生物力学性质、骨传导性和可吸收性、生物相容性，可降解性，反应不产热，无毒性，可操作性好，可用于注射等特性，是一种具有生物学特性的新型的人工骨材料[1]。本研究对老年尸体胸腰椎骨质疏松标本CPC注射成形术生物力学性能进行研究，为临床治疗老年胸腰椎骨质疏松性骨折提供必要的实验依据。
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1 材料与方法
1.1 标本准备 将4具甲醛固定的老年尸体胸腰椎标本，年龄65～72 岁，平均69 岁，男女各2 例，身高162～176 cm，平均166.5 cm，体重57～66 kg，平均62.5 kg，储存时间平均5个月，均摄正侧位片，以排除先天性畸形、骨折、肿瘤。
采用美国Norland公司生产的XR36型双能X线吸收骨密度仪(Dual energy Xray absorbtinmetry，DEXA)测试每个标本胸腰段区域的骨密度(bone mineral density，BMD)(mg/cm2)，结果显示骨密度均值在860 mg/cm2以下，符合骨质疏松标本[2]。(见表1)
表1 胸腰椎标本BMD测量结果 (mg/cm2)
1 2 3 4BMD 801 763 786 759 测量每个椎体的BMD后用双层塑料袋包扎保存在-20℃冰柜中。测试前在室温下(20℃)解冻24 h，游离成单个椎体后将其用湿生理盐水纱布包裹，然后用塑料袋包扎放置于恒温(37℃)水箱(广东威仕公司)中至少1 h后进行实验[2，3]。试剂：采用上海瑞邦公司生产的自固化磷酸钙。
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1.2 标本处理与固定 将每具标本随机取6个椎体，切除两旁的肌肉、软组织，去除后部结构，两端切除椎间盘及韧带残端，制造24个单椎体标本。标本置于特别夹具内，浇灌PMMA，加上下两端固定，保证两端水平(倾斜≤1°)、平整以提高测量精度，然后编号，测量几何尺寸，封装待用。
由于本试验为自身压缩前后对照，故可很好地消除椎体标本的个体差异和节段差异。
1.3 力学模型的建立 胸腰椎标本无论指单椎体标本还是椎体功能节段，均在前屈方向造成压缩性骨折。所有试验力学模型均在结构、载荷、力学性能上保持一致，均采用新鲜标本或固定标本真实模型，载荷以200 N加载，加载速度为5 mm/min。在椎体中心位确定后以前屈方向加载。标本在CMT4104多功能力学试验机(甘肃天水三思公司)上用特制夹具上下固定。采用距椎体前缘皮质5 mm为加载点[3]。单个椎体从椎弓根处切除椎体后部结构，置于测试模具之间，椎体上下端埋入薄层牙托粉以防水平移动，出现椎体塌陷或压缩骨折时停止压缩[4]。椎体出现塌陷或压缩性骨折的标准是载荷位移曲线出现最高点，即椎体的抗压力开始出现下降。试验机载荷信号由计算机记录，并由相应测试分析软件计算椎体抗压强度(载荷位移曲线最高处的载荷数值)和刚度(载荷为弹性范围内曲线的斜率)。力学模型建立后，然后进行正式试验，先行预载，以消除椎体、椎间盘的时间效应、松弛、蠕变等流变性质影响。然后正式加载采集数据。
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1.4 椎体内充填方法 先用2 mm的钻头在两侧椎弓根内钻孔，注射针头通过椎弓根内所钻的孔道进入椎体前部后，用其内芯通畅针头，再接上注射器推注骨水泥，一般可以较轻松地推入，当遇到阻力时可稍后推针头或转动针头孔的朝向，或用内芯通畅针头。所有的椎体骨折均产生于加载侧终板下，通过椎弓根用5 mL注射器2 mm直径针头，将CPC注入到骨折间隙及椎体卸载后自动复位形成的空隙内，尽量全部充填椎体内空隙，每个椎体约4 mL。
材料的凝固性能 将固液比为2.5∶1的CPC骨水泥配置好后用5 mL注射器(针头内径为2 mm)，经椎弓根注入椎体骨水梁间隙内，注射完毕后将其浸泡在含生理盐水的37℃恒温箱中。
1.5 数据处理 本次试验测得注射前后最大载荷和刚度进行比较，应用配对资料的t检验进行统计学分析，数据用(±s)方法表示，以P<0.05为差异有显著性，全部计算用软件包SPSS11.0软件进行计算。
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2 结 果
2.1 CPC注射性能和凝固性 用5 mL注射器约需30～40 N推注力，压强约为8～10 psi，小于文献PMMA注射时20～40 psi。这充分证明了CPC的注射性能，完全无须添加其他成分以加强其注射性能。
处于骨小梁间隙内的CPC仍能在30～45 min内凝固。
2.2 注射前后力学性质的变化 见表2～4。表2 骨质疏松椎体标本骨折间隙填塞成形后力学性质的变化表3 典型椎体骨折前的载荷与位移关系 表4 成形后的载荷与位移关系
2.3 结果分析 骨质疏松椎体压缩骨折均发生于加载侧的终板下骨折。
a)在同样的载荷下，单椎体CPC成形后的椎体应变比原来小，统计显示有显著性差异(t＝6.37，P<0.05)，说明CPC修复后椎体的刚度有较大的提高，而应变却减小。显示CPC成形后其椎体变硬，不容易引起压缩性变形。
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b)从单椎体的承载能力来看，平均能承受(1 954±46) N，而CPC加强成形后能承受(2 285±34) N，显然采用CPC加强成形后的单椎体比原来强得多，强度提高达16.92%，统计显示具有显著性差异(t＝17.94，P<0.05)。(见图1)
c)从轴向刚度变化结构看到，采用CPC加强成形后的单椎体轴向刚度比原来提高22.31%(t＝13.79，P<0.05)。(见图2)
图1 骨质疏松椎体骨折间隙填塞成形前后最大载荷变化
图2 骨质疏松椎体骨折间隙填塞成形前后的刚度变化
3 讨 论
椎体骨质疏松性骨折是在椎体力学性能下降情况下，在轻微外力或自身体重作用下发生的。椎体生物力学性能指标中最重要的是最大载荷和刚度。最大载荷反映椎体的载荷能力，刚度是指椎体在轴向载荷作用下抵抗变形的能力。当椎体受压缩负荷超过其最大载荷时即发生椎体压缩骨折。椎体最大载荷和刚度与BMD呈显著正相关，当骨质疏松时，骨密度下降，椎体最大载荷和刚度下降，骨折容易发生。采用经皮穿刺椎体成形术向骨质疏松椎体和骨质疏松性压缩骨折椎体内注射CPC自固化磷酸钙，理论上可由于CPC扩散充填在骨小梁间从而稳定骨折的骨小梁，协助支撑，分担应力，通过改善椎体力学性能达到治疗作用[5，6]。本实验选择老年女性尸体标本，根据临床骨质疏松椎体压缩骨折最常发生在胸腰段的情况，使用胸腰段椎体进行椎体成形术和力学测试[7]。由于标本量的限制，采用老年甲醛固定标本。本试验为自身对照方法，因此对实验结果不会造成影响。标本经双能X线吸收骨密度仪检测符合骨质疏松标准，对骨质疏松椎体骨折间隙填塞成形后力学性质的变化进行测定，从单椎体的承载能力来看，采用CPC加强成形后的单椎体比原来强得多，强度提高达16.92%，统计显示具有显著性差异；从轴向刚度变化结构看到，采用CPC加强成形后的单椎体轴向刚度比原来提高22.31%。因此，通过本实验可证实椎体内注入CPC自固化磷酸钙后增强其最大载荷和刚度，提示临床经皮穿刺椎体成形术治疗椎体压缩骨折时可达到强化椎体、改善力学性能的作用。
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骨质疏松单椎体的位移开始成线性变化，而后随着载荷的增加，应变呈非线性关系，系典型的椎体应力应变规律。这是因为松质骨依靠其网状结构维持自身力学强度，当载荷加大到断裂点时，松质骨开始骨折，表现为骨小梁空间结构的塌陷，此时载荷位移曲线处于平台期，随着大量骨小梁间隙的塌陷，松质骨被压实，又重新恢复其力学强度，载荷位移曲线处于上升期。在同样的载荷下，单椎体CPC成形后的椎体应变比原来小，说明CPC修复后椎体的刚度有较大的提高，而应变却减小。显示CPC成形后其椎体变硬，不容易引起压缩性变形。
CPC具有很好的粘接性，凝固后与骨质紧密接触，起粘接固定骨折块作用。本试验利用其与骨质的紧密接触和快速凝固性能及远远高于松质骨的力学性质，在椎体内充填缺损和裂隙，使得骨折后的椎体再复位后不仅能维持椎体的外形结构，而且恢复内部的完整结构，起着内夹板作用，阻止骨折部位间活动，阻止椎体内的微动，CPC本身起着传导力的作用，提供一个有利于愈合的稳定的环境。
CPC材料注入椎体骨质疏松后的力学性质还与注入部位有关。椎体存在三角薄弱区，当在椎体三角区内进行成形强化时，椎体不容易骨折；老年骨质疏松往往多见于终板(尤其是上终板)下骨折，因此该部位应是椎体成形的关键部位；从本次试验可以发现，CPC注入椎体内后，如在椎体上下终板间形成柱状结构，就可以较小剂量恢复原来的力学性质。
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本组试验数据是在老年尸体胸腰椎骨质疏松标本上获得，其力学分析均为即刻测试结果，向椎体内注入自固化磷酸钙的椎体成形术能即时加固和稳定伤椎，并填充了伤椎孔隙，避免了纤维组织填充，使骨形成有爬行替代的空间，远期CPC在椎体内降解及生物力学性能变化有待进一步动物实验证实。
采用这种办法成形后的骨折椎体，塌陷的松质骨和CPC的力学性质均高于正常的骨小梁结构的力学性质，因而成形后的椎体力学性质优于原来骨折前椎体。通过本实验可证实骨质疏松性胸腰椎标本行CPC灌注成形后增强其最大载荷和刚度，明显恢复骨折椎体的力学性质。提示临床经皮穿刺椎体成形术治疗椎体压缩骨折时可达到强化椎体、改善力学性能的作用。
参考文献：
[1] Nakano M，Hirano N，Matsuura K，et al.Percutaneous transpedicular vertebroplasty with calcium phosphate cement in the treatment of osteoporotic vertebral compression and burst fracture[J].J Neurosurg，2002，97：287293.
, 百拇医药
[2] Belkoff SM，Mathis JM，Jasper LE，et al.An ex vivo biomechanical evaluation of a hydroxyapatite cement for use with vertebroplasty[J].Spine，2001，26：15421546.
[3] Tohmeh AG，Mathis JM，Fenton DC，et al.Biomechanical efficacy of unipedicular versus bipedicular vertebroplasty for the management of osteoporotic compression fractures[J].Spine，1999，24：17721776.
[4] Bai Bo，Laith M，Frederick J，et al.The use of an injectable，biodegradable calcium phosphate bone substitute for the prophylactic augmengtation of osteoporotic vertebrae and the management of vertebral compression fractures[J].Spine，1999，24：1521 1526.
, 百拇医药
[5] Belkoff SM，Maroney M，Fenton DC，et al.An in vitro biomechanical evaluation of bone cements used in percutaneous vertebroplasty[J].Bone 1999，25：2326.
[6] Belkoff SM，Mathis JM，Deramond H，et al.An ex vivo biomechanical evaluation of a hydroxyapatite cement for use with kyphoplasty[J].AJNR Am J Neuroradiol，2001，22：12121216.
[7] Wilson DR，Myers ER，Mathis JM，et al.Effect of augmentation on the mechanics of vertebral wedge fractures[J].Spine，2000，25：158165.
(1.温州医学院附属第二医院骨科，浙江 温州 325000；2.温州市第二人民医院骨科，浙江 温州 325001), 百拇医药(施俊武，胡艇，池永龙，郭晓山)