セメントの剛性は、骨粗鬆症患者のセメント増強後の椎骨の疲労骨折強度に影響しますか？

目的：骨粗鬆症の正常な進行またはポリメチルメタクリレート（PMMA）セメントを伴う骨折した椎体の剛体補強は、脊椎形成術後の隣接レベルの骨折の原因として議論されています。この研究の目的は、低剛性セメントによる増強が低品質の骨の隣接レベルの骨折のリスクを減らすことができるかどうかを調査することでした。 方法：18人の女性の骨粗鬆症腰椎標本（L1-L5）を採取し、骨ミネラル密度に従って3つのグループに分割しました。（i）ネイティブ。（ii）PMMA;（iii）修正されたPMMA（剛性が低い）。PMMAおよび修飾PMMAグループの場合、圧縮骨折がL3で最初に機械的に誘導され、次に骨折が脊椎形成術を受けました。修正されたPMMA基のセメント剛性還元は、典型的なPMMA塩基に8 mLの血清を添加することで達成されました。すべての標本は、周期的な負荷（4 Hz）にさらされ、段階的に増加した適用ピーク力がありました。セメント剛性は、ISO 5833に従ってテストされました。 結果：修正されたPMMAグループでは、セメント剛性の51％の減少が達成されました（954±141対1,937±478 MPa、p <0.001）。疲労骨折（変形が突然増加した周期荷重中の力レベル; FFF）は、骨の品質（R（2）= 0.39、p = 0.006）および初期骨折（拡大前のL3の初期骨折を作成するために必要な力; R（2）= 0.82、p <0.001）によって大きく影響を受けました。初期骨折力を共変量として使用すると、修飾されたPMMAグループのFFF（1,764±49 N）はPMMAグループ（1,544±55 N; P = 0.03）よりも有意に高かった。 結論：骨の質が低下した患者の脊椎形成術後の隣接レベルの骨折を減らすための可能な方法は、より低い弾性セメントの使用である可能性があります。したがって、セメントと生体適合性液を混合することは、オペレーティングシアターのセメント特性を調整するのに役立つことが証明されます。

PURPOSE: Normal progression of osteoporosis or the rigid reinforcement of the fractured vertebral body with polymethyl methacrylate (PMMA) cement is being discussed as a cause for adjacent-level fractures after vertebroplasty. The purpose of this study was to investigate whether augmentation with low stiffness cement can decrease the risk of adjacent-level fractures in low-quality bone. METHODS: Eighteen female osteoporotic lumbar specimens (L1-L5) were harvested and divided into three groups according to bone mineral density: (I) native; (II) PMMA; (III) modified PMMA (lower stiffness). For the PMMA and modified PMMA groups, a compression fracture was first mechanically induced in L3, and then the fracture received vertebroplasty treatment. The cement stiffness reduction of the modified PMMA group was achieved via an addition of 8 mL of serum to the typical PMMA base. All specimens were exposed to cyclic loading (4 Hz) and a stepwise increasing applied peak force. Cement stiffness was tested according to ISO 5833. RESULTS: A 51% decrease in cement stiffness was achieved in the modified PMMA group (954 ± 141 vs. 1,937 ± 478 MPa, p < 0.001). Fatigue fracture force (the force level during cyclic loading at which the deformation experienced a sudden increase; FFF) was significantly affected by bone quality (r (2) = 0.39, p = 0.006) and by the initial fracture force (the force necessary to create the initial fracture in L3 prior to augmentation; r (2) = 0.82, p < 0.001). Using initial fracture force as a covariate, the FFF of the modified PMMA group (1,764 ± 49 N) was significantly higher than in the PMMA group (1,544 ± 55 N; p = 0.03). CONCLUSIONS: A possible method to reduce adjacent-level fractures after vertebroplasty in patients with reduced bone quality could be the use of a lower modulus cement. Therefore, mixing cement with biocompatible fluids could prove useful to tailor cement properties in the operating theater.