研究设计：通过尸体脊柱节段的运动研究椎体成形术的生物力学。
目的：确定骨水泥的注入量是怎样影响：（a）骨折椎体与相邻椎体上的应力分布；（b）椎体与椎弓之间的载荷和（c）骨水泥渗漏的。
背景资料摘要：椎体成形术已越来越多的应用在脊柱骨折的治疗中，但仍存在着相邻节段椎体骨折和骨水泥渗漏的问题，这两个问题都取决于骨水泥的注入量。
方法：对来自13具尸体（42~91岁）的19个胸腰段运动节段施加负荷，以诱发骨折。在骨折的椎骨中连续两次注入（VP1和VP2）3.5 cm3的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。每次注入前后，均测量压缩和弯曲时运动节段的刚性，并以“应力测量图”来量化椎间盘内的压应力分布（骨折椎体和邻近椎体受到的压应力是相等的）。应力剖面是在运动节段在屈曲和伸展位受压时，通过椎间盘内的压力传感器获得的。应力剖面可显示椎间盘内压（IDP）、前后纤维环内应力峰值的变化幅度（SPP），以及椎弓（FN）对抗压力所占的比例。通过水浸方式定量骨水泥渗漏和椎体体积，评估骨水泥的填充比例。
结果：骨折后，椎体的屈曲和压缩刚度分别下降了37%和50%，且只有在VP2后才能恢复。根据姿势，骨折后IDP下降59%~85%，而SPP上升107%~362%。VP1将IDP和SPP恢复到骨折之前的值，而VP2没有产生进一步的改变。骨折使FN的屈曲度从11%上升到39%，使伸展度从33%上升到59%。仅在VP2后FN才会向骨折前的数值恢复。骨水泥渗漏在VP2后增加，而且与椎体体积呈负相关。VP2后，IDP增加，且抗压强度与填入的量成比例。
结论：约3.5 cm3的聚甲基丙烯酸甲酯就能在很大程度上将骨折及相邻椎体上的压力分布恢复正常。但约7 cm3才能恢复运动节段的稳定性以及椎体和椎弓之间的载荷。骨水泥渗漏、IDP和抗压强度都会随着填入量的增加而增加。