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目的:经皮椎体成形术(Percutaneous Vertebroplasty,PVP)常用于治疗胸腰椎的骨质疏松性压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF),是一种有效的微创治疗手段,自应用以来取得了良好的临床疗效。随着经皮椎体成形术临床应用范围的逐渐扩大以及医学的不断进步,一严重临床并发症如骨水泥肺栓塞被患者及医师所重视,其可导致血压下降、呼吸困难、低氧血症等不良反应,心脏骤停、甚至死亡。椎体成形术的常见并发症主要是在术中发生骨水泥渗漏和术后临近椎体骨折或伤椎再次骨折。临床实验已经报道了骨水泥的渗漏率为22%-82%,骨水泥渗漏至椎管或神经根损伤常常导致双下肢的功能障碍。影响渗漏最重要的因素是骨水泥注入量,注入量的增加将导致骨水泥渗漏风险的增加。另一个常见的并发症是椎体成形术后临近椎体发生骨折。随着骨折椎体刚度的增加将给临近椎体带来巨大的压力。生物力学实验和临床研究表明过高的骨水泥注入量是椎体成形术失败的原因之一。为避免上述并发症,应推荐应用最小骨水泥注入量完成椎体成形术。本研究旨在探讨椎体成形术中恢复骨折椎体刚度所需注入骨水泥最小百分比。方法:防腐尸体标本4具,年龄(65±3)岁,每个标本取T11-L3椎体。所有实验椎体标本均行标准x线检查,以排除骨折、肿瘤、结核、先天性畸形等疾病。每个标本切除椎旁肌肉,上、下终板及椎间盘,前、后纵韧带等软组织,制成单个完整游离椎体标本,取骨密度相近的15个留做实验,其余5个做预实验,随机编号。每个椎体标本放在生物力学机的上下钢板间,以5mm/min的速率对椎体标本进行垂直压缩,直至达到最大垂直载荷时停止压缩。实验椎体标本的载荷-位移曲线出现最高点是椎体出现骨折的标志。骨折后,来自同一厂家的低粘度骨水泥(面团期)通过椎弓根注入骨折椎体。通过C形臂机密切监测针头和骨水泥的注入位置。在同一骨折椎体上连续3次注射,第1次通过左侧椎弓根注入骨折椎体体积5%骨水泥,第2次通过同侧椎弓根注入骨折椎体体积5%骨水泥,共计10%,第3次通过右侧椎弓根注入骨折椎体体积5%骨水泥,共计15%。轴向压缩测试分别在5个时相完成:骨折前、骨折模型建立后及每次骨水泥注入后。每个时相的生物力学测试都通过试验机给标本施加0~500 N轴向连续压力载荷,速率为5mm/min,压力和线性位移由计算机同步记录,得出骨折前、骨折后及每次骨水泥注入后椎体刚度。采用重复测量设计的方差分析和配对T检验,比较连续5个时相的刚度。结果:防腐椎体标本骨折前的体积,通过CT扫描测量为(32.28±7.29)cm3,骨折后椎体体积为(29.70±6.58)cm3,体积丢失为(2.59±1.32)cm3。造成椎体骨折的平均最大垂直载荷是(2990.06±856.90)N。骨折前椎体高度为(24.32±1.96)mm,骨折后高(23.23±1.94)mm,高度丢失为(1.09±0.25)mm。在45次骨水泥注入中,3个标本检测到5次骨水泥渗漏:5号椎体第3次注入发生渗漏,渗漏量为0.2ml;6号椎体第2次注入渗漏量为0.1ml,第3次注入渗漏量为0.1ml,共0.2ml;13号椎体第2次注入渗漏量为0.1ml,第3次注入渗漏量为0.1ml,共0.2ml。椎体骨折后,椎体骨折前刚度为(712.03±197.03)N/mm,骨折后为(401.87±132.72)N/mm,降低为骨折前的56%,5%骨水泥注入后为(496.64±157.39)N/mm,恢复到70%;10%骨水泥注入后为(630.33±170.67)N/mm,恢复到89%;15%骨水泥注入后为(646.82±179.78)N/mm,恢复到91%。5%骨水泥注入与10%比较,刚度变化差异有统计学意义(P<0.05),但10%骨水泥注入和15%比较,刚度变化差异无统计学意义(P>0.05)。结论:在以前的研究中,决定骨水泥注入量时并不考虑骨折椎体体积的大小,而是术者根据临床经验,常规注入骨水泥2-3ml,最多不超过5ml。本实验研究表明,骨水泥注入的百分比是相对固定的,但椎体体积是变化的,应将骨折椎体体积考虑在内。术前CT扫描骨折椎体,并计算骨折椎体体积,精确计算骨水泥注入量,根据计算的骨水泥注入量完成椎体成形术,减少骨水泥渗漏等并发症。本研究结果表明,在合理的范围内,骨折椎体刚度的恢复与骨水泥注入量密切相关,当骨水泥注入量达到骨折椎体体积的10%时,骨折椎体的刚度基本恢复到骨折前水平。因此,在临床工作中我们推荐以骨折椎体体积10%骨水泥的注入量来完成椎体成形术,在胸腰段为2-4ml。