1-1 骨質疏鬆症 ( Osteoporosis )
骨質疏鬆症即是骨頭內礦物質流失導致骨質密度( Bone Mineral Density )降 低，骨頭結構變脆弱的現象。透過骨質密度檢測儀器( Dual Energy X-ray
Absorptiometry, DEXA )的檢測可以精確的得知骨頭的骨質密度高低，經由 T 值的 診斷，可以判斷該名患者是否為骨質疏鬆症或者是骨質減少症( Osteopenia )，其診
歲以上的女性每五個人就有一個人因為骨質疏鬆症而導致脊椎壓迫性骨折；而男 性的比例則是每八個人就有一個人因為骨質疏鬆症而發生一個以上的脊椎骨骨 折，不僅造成病患個人以及家庭的負擔，對於國內的預防醫學來說也是一個嚴苛
的考驗41,43。
圖 1- 1 皮質骨/海綿骨示意圖1 圖 1- 2 骨質疏鬆症椎骨海綿骨結構4
圖 1- 3 壓迫性骨折19
傳統的椎骨骨折治療都是以臥床恢復、給予止痛藥以及穿戴背部支架為主，
雖然可以減緩病患的疼痛感，但是臥床的時間一長反而容易加速骨質的流失；藥 物的使用上往往需要較長的時間才能有明顯的效果，再者藥物使用過多對身體來 說亦是另一種負擔；背部支架雖然也可以有效幫助固定椎骨減緩疼痛，不過病患 在穿戴時容易產生不適以及不方便37,42。
近年來在骨質疏鬆骨折的治療手術上亦有所精進，經皮椎骨整型手術就是一 種微侵入式、可有效穩定椎體、回復椎體高度並立即減緩病患疼痛的治療手術21。
1-2 經皮椎骨整型手術 ( Vertebroplasty )
經皮椎骨整型手術是由兩名法國學者 Deramornd 與 Galibert 於 1987 年所共同 研發的，最初是用於治療因侵入性血管瘤而受損的脊椎骨，慢慢的經皮椎骨整型 手術就演變成了治療骨質疏鬆症壓迫性骨折的手術之ㄧ21。一般而言，注射骨水泥 主要的功用有回復椎體高度、恢復強度(strength)、增加椎體穩定度以及減輕病人疼
痛8,21,33,37,40，經過治療後的椎體有足夠的強度抵抗外力，可以穩固椎體防止其繼續
塌陷壓迫到神經，達到減緩病人疼痛的效果。這項手術主要是藉著動態Ｘ光影像 的導引將骨針直接經由皮膚刺入穿過脊椎骨椎弓根( pedical )的部位 (圖 1-4 ) 進入 椎體內部，並在動態 X 光攝影的監控之下注射骨水泥；手術則分為雙邊椎弓根 ( bipedical )刺入 (圖 1-5 ) 以及單邊椎弓根( unipedical )刺入兩種16,37 (圖 1-6 )，使 用上各有其優缺點，視病患情況由醫生決定要使用何種刺入方法。手術中使用的 骨針以 11 號針為主21,37 ，有些醫務人員則會選擇內徑較大的 8 號針做穿刺4,6，待 骨針的位置固定之後再將調配好的液態骨水泥－聚甲基丙烯甲酯( PMMA )，經由 針管注射進入椎體內並等待其硬化凝固，整個手術的過程都在動態 X-ray 的照攝下 完成，透過即時監控骨水泥的注射過程，一方面掌握術中資訊，另一方面可以即 時應變突發狀況42。
圖 1- 4 椎弓根位置 ( pedicle )32
手術中每個病人的症狀都不相同，所以骨水泥的注射量也因人而異，即使是 少量的骨水泥注射，例如 2 毫升骨水泥也可以幫助恢復椎骨的強度、剛性( stiffness )
並且減輕病人疼痛21。注射的骨水泥量越多相對的醫生所需要提供的注射力量也會 增加，同時也增加了手術的困難度。
注射過程中若醫務人員感受到忽然降低的注射阻力，或者從動態影像上面發 現骨水泥溢流到椎體外面或是血管中的情況時就要立即停止注射，先退針之後再 繼續注射或者緊急取出溢流的骨水泥，因此注射停止的時間跟注射量仍然取決於 手術當時骨折的情況以及醫生的的經驗16,40。
圖 1- 5 雙邊椎弓根注射 ( bipedicular )39 圖 1- 6 單邊椎弓根注射 ( unipedicular )39 經皮椎骨整型手術最大的優點為它是一種微侵入式的手術，不需要開刀也不 會有開放性的創傷，病人身上只會有針孔般大小的傷口，可以快速的癒合而且不 會留下疤痕。因此在完成手術後病人只需在病床上稍作休息，身體復原後即可出 院回家，作息也可以馬上恢復正常，這也是該項手術在近幾年來蔚為風行的主要 原因之一。
1-3 手術併發症
經皮椎骨整型手術也有其手術風險跟併發症，目前臨床上較常碰到就是手術 後容易造成鄰近節椎骨產生新骨折31 以及手術過程中骨水泥溢流的現象(圖 1-7, 圖 1-8 )。
鄰近節椎骨會發生新的骨折主要是因為經過補強後的椎骨其結構特性產生了 改變，椎骨整體的強度大幅的增加了，所以在受到外力的同時力量會經由椎間盤 轉移到鄰近節沒有經過補強的椎骨上，相對的增加了該節椎骨的負擔，同時也提
高了其產生骨折的風險10，因此在接受完經皮椎骨整型術後的病人要定期回診觀 察，預防鄰近節椎骨產生骨折。
相較於鄰近節椎骨會產生新的骨折，在經皮椎骨整型手術的注射過程中特別 要注意的是，如何避免骨水泥從椎體之內溢流到椎體之外：骨水泥很有可能經由 椎體靜脈、椎體表面的破裂處以及椎體內的破壞面溢流到椎體之外，例如椎體前 端血管或是後側的神經腔之中，容易引發其他的併發症，例如肺栓塞、神經壓迫 以及軟組織受損。特別要注意的是避免骨水泥往神經腔方向溢流，因為靠近中樞 神經所以其所造成的傷害也越大，最嚴重的甚至會導致病患的死亡2,4,8,13,14,21。
圖 1- 7 骨水泥從椎體溢流35 圖 1- 8 骨水泥從破裂處與神經腔溢流28 會造成骨水泥溢流的原因有很多，主要的因素為骨水泥的濃度以及注射壓力
26,36：骨水泥濃度的高低影響著其流動的能力，間接也影響溢流發生的機率；注射
過程中過大的注射壓力會造成椎體的內部壓力上升，使得骨水泥被推擠出椎體之 外產生溢流。
一般建議使用濃度較高的骨水泥來注射可以有效減少溢流發生的機率4,12,30， 但是濃度太高的骨水泥短時間內即會凝固，可注射時間就比較短而且所需要的注 射推力也較大，可能導致無法注射4,9,12,20,30，或者因為注射壓過大而造成椎骨結構 破壞或骨水泥溢流4,30；反觀濃度稍為稀一點的骨水泥，具有很高的流動性，凝固 時間也比較長，注射時也相對的比較容易。所以醫務人員會調整骨水泥溶劑與粉
末的混合比例來改變骨水泥的初始濃度，增加手術的便利性9,20，但是太稀的骨水 泥其流動能力太高，不易控制也會增加溢流發生的風險。
除了骨水泥的濃度與注射壓力會影響溢流之外，一些臨床的因素也影響著經 皮椎骨整型手術中骨水泥溢流的發生與否，例如病人本身的骨折程度以及骨水泥 的注射方法，都有可能會對注射的力量以及骨水泥在椎體內之流動產生影響，因 此如何針對不同的病症選擇適當的骨水泥濃度就顯得相當的重要30。
1-4 文獻探討
1-4-1 注射模型與體外注射實驗
2003 年 Gamal Baroud 將骨質疏鬆症椎骨的海綿骨切成圓筒狀並且利用 MTS 注射骨水泥穿過海綿骨試樣以觀察骨水泥之滲透性質，他們提出了骨水泥的滲透 性與調配的時間、骨頭的孔洞性以及骨水泥的濃度有著密切的相關性，且透過理 論模型建立海綿骨滲透性與時間之間的關係式，再經由實驗結果證實海綿骨的滲 透能力確實會隨著注射時間的增加而逐漸減少。(圖 1-9 )7
圖 1- 9 實驗設計示意圖7
M. Bohner 等人於 2003 年以 Hagen-Poiseuille 以及 Darcy 兩種定律建立一個理 論性的模型來評估影響骨水泥溢流的危險因子，發現增加骨水泥黏度、骨孔大小、
骨頭滲透能力和骨頭孔洞比或者減少骨髓黏滯性、減少溢流路徑的大小都可以減 少骨水泥溢流的發生，透過將骨水泥注射到開放性孔洞的陶瓷材料中的實驗驗證 了理論模型並且發現最實際減少溢流風險的方法就是增加骨水泥的濃度。(圖 1-10 )12
圖 1- 10 理論模型與實驗結果12
2004 年 Gamal Baroud 同樣使用骨質疏鬆症椎骨來做注射實驗，將椎骨切成 圓柱狀然後利用 MTS 注射黏度 95Pa*s 的矽油，研究骨頭內部的滲透特性與孔洞 性之間的關係，並試圖找出是否可透過 BMD 值來預測骨頭的滲透能力，他們發現 同顆椎骨其 AP 方向的海綿骨其滲透性為 SI 方向之 78%，並提出理論的模型說明 可用骨頭的 BMD 值來預估骨頭的孔洞比，而骨頭的滲透性則可以藉由骨頭的孔洞 比來做預測，只是滲透能力與 BMD 值之間的關連性不高無法直接做預估。5 到了 2006 年 Gamal Baroud 將骨水泥注射到孔洞狀結構的鋁塊裡面，藉著粉 末與溶劑混合的時間長短來控制骨水泥的黏滯性高低，觀察骨水泥在不同黏度的 情況下注射進入有模擬血管通道的鋁塊中的溢流情形，他們發現隨著混合時間越 長骨水泥則越黏，從血管通道溢流的情況也會慢慢減少，大約在調和 10 分鐘後的 骨水泥可完全避免骨水泥的溢流並且維持規則狀的擴散，只不過所需要的注射力 量將會超過徒手所能提供的力量。(圖 1-11, 圖 1-12 )4
圖 1- 11 混合時間與溢流關係圖4
圖 1- 12 實驗結果圖 A: 調和後 5 分鐘 B: 調和後 8 分鐘 C: 調和後 11 分鐘4 Mario Loeffel 等人於 2008 年發表的文章中也是用 3 種不同的開放孔狀結構鋁 塊來模擬已知孔洞比的椎骨，用 MTS 以 2 種不同的注射速度來注射 4 種不同濃度 的骨水泥，藉以探討黏度、孔洞比以及注射速度對於骨水泥擴散跟溢流的影響，
然後再以人的屍體椎骨做實驗驗證。其結果顯示骨水泥黏滯性越高則其圓狀擴散 就越明顯而且滲透的距離亦比較小，孔洞結構越大的則骨水泥越容易流竄且圓狀 擴散越不明顯，注射速度則不影響，作者更近一步提出了骨水泥的濃度為主要預
然後再以人的屍體椎骨做實驗驗證。其結果顯示骨水泥黏滯性越高則其圓狀擴散 就越明顯而且滲透的距離亦比較小，孔洞結構越大的則骨水泥越容易流竄且圓狀 擴散越不明顯，注射速度則不影響，作者更近一步提出了骨水泥的濃度為主要預