椎体强化技术以经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）和经皮后凸成形术（percutaneous kyphoplasty，PKP）为代表，是当前治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折最常用的脊柱微创手术。该技术通过向压缩骨折椎体内注入一定量的骨水泥，起到迅速止痛、有效改善骨折椎体生物力学性能的作用，PKP 在一定程度上还可恢复塌陷椎体高度，改善脊柱后凸畸形关于骨水泥注射量，普遍认为其填充量占椎体体积的10%～15%较为理想，可有效恢复椎体的刚度。但当骨水泥定量时，其在椎体中如何分布才能使椎体获得最佳的力学性能，目前尚无定论。本课题以此为切入点，申报广东省科技计划《新型双式球囊扩张器在椎体后凸成形术中的临床应用及其相关生物力学分析》，并获立项（编号：2011B031300019）。

    本课题组应用有限元分析完成单侧PKP骨水泥填充过中线的程度对骨质疏松性椎体压缩性骨折生物力学影响的体外研究。在有限元模型上：（1）对比评价单侧椎体后凸成形术(PKP)中骨水泥注射超越椎体中线的程度(分布至对侧1/4,1/2,3/4)对椎体轴向刚度的影响。（2）探讨单侧与双侧椎体后凸成形术(PKP)在恢复骨质疏松性压缩性骨折椎体刚度中的差异，以及骨水泥分布对椎体力学平衡的影响。

    通过一系列研究，我们获得令人可喜的结论：有限元分结果显示：(1)在骨质疏松性椎体压缩性骨折条件下，行单侧椎弓根穿刺PKP时，骨水泥填充局限于半侧椎体可基本恢复椎体的轴向压缩强度。但在侧方压力载荷下，非穿刺侧刚度明显低于穿刺侧。当骨水泥填充越过中线，则两侧椎体刚度可得到较均衡的强化，从而使椎体力学性能得到平衡强化，降低术后椎体力学偏转和非穿刺侧再发楔形骨折的风险。(2)在骨质疏松性椎体压缩性骨折条件下，单侧与双侧PKP均可显著提高压缩性骨折椎体的整体刚度。在骨水泥体积一定的情况下，当单侧PKP骨水泥分布至对侧椎体1/4时，椎体整体刚度的增加比骨水泥分布至对侧3/4和1/2要高，说明单侧PKP骨水泥过中线的程度越少,压缩性骨折椎体刚度的恢复越好。 在本项研究的资助下，课题组发表中文核心期刊文章1篇。

    本项目研究的成果为新型球囊的研制、未来的临床应用和安全性评价提供坚实的力学实验依据，同时为下一步完善球囊性能并产业化生产奠定了实验基础。