Biomechanical Evaluation in Vertebroplasty by Control of Mechanical Properties of Pmma Bone Cement

經皮椎體整型術(percutaneous vertebroplasty)是目前常用來治療疼痛性脊椎骨折的有 效方法，而椎體骨折常見於骨質疏鬆病患。骨質疏鬆病患發生壓迫性骨折時，椎體整型 術是目前主要治療方法。施行椎體整型術時，PMMA 骨水泥是最常被用來取代骨組織的 材料，而市售骨水泥之楊氏係數卻遠大於被取代之骨質疏鬆海綿骨。利用骨水泥強化破 損的椎體，將巨幅增加術後椎體的外在硬度（楊氏係數）。雖然椎體整型術顯著增加術 後已填充骨水泥椎體的抗壓破壞強度，但是也大幅增加鄰近節椎體發生術後骨折的風 險。因此，骨水泥高楊氏係數的機械性質已被公認為是椎體整型術後引發鄰近節椎體骨 折的主要因素。因此本研究的主要目的是利用添加物改變骨水泥之楊氏係數，以體外實 驗的方法，獲得低楊氏係數之骨水泥後，進而評估此一低楊氏係數骨水泥應用於椎體整 形術臨床應用的可行性。 本研究規劃以兩年的期間，以生物力學的體外實驗分別進行低楊氏係數骨水泥的製 備及其性質的探討。此外，過去已有文獻指出：經脫鈣處理後的椎體，其機械性質相近 於骨質疏鬆椎體，可有效用於體外力學實驗模型 (Akbay et al., Eur Spine J, 17:468-473, 2008)。因此，本研究後續將利用脫鈣猪脊椎來取代人類骨質疏鬆椎體，將低楊氏係數骨 水泥注入單一活動單元情況下（Funtional Spine Unit）之椎體，探討其鄰近節椎體之影響， 希望借由力學觀點比較市售骨水泥及低楊氏係數骨水泥施行椎體整型術後力學行為之差 異性，希望借由所獲結果，解決嚴重骨鬆的病人於施行椎體整型術後造成鄰近節椎體塌 陷的問題。茲簡述兩年研究內容如下： 第一年度研究內容：低楊氏係數PMMA 骨水泥之製備及機械性質之特性分析 利用不同含量的透明質酸鈉溶液(sodium hyaluronate solution)製作不同楊氏係數之骨 水泥，來探討在不同聚合條件下，聚合環境溫度和骨水泥楊氏係數對於其聚合溫度、黏 滯性、孔隙率及最大抗壓強度的影響。 第二年度研究內容：低楊氏係數PMMA 骨水泥於椎體整型術模型之建立與生物力學分析 利用脫鈣猪脊椎來取代人類骨質疏鬆椎體，建立一個模擬骨質疏鬆的脊椎活動單元。 將市售骨水泥及第一年度所製備之低楊氏係數骨水泥分別注射入脫鈣椎體後，比較不同 楊氏係數骨水泥對於數後鄰近節椎體之影響，有效評估利用低楊氏係數骨水泥施行椎體 整型術後，降低鄰近節椎體骨折的的可行性。

Project ID:PC10007-1148 
External Project ID:NSC100-2314-B182-009