优于传统的钩/棒系统，椎弓根螺钉固定为脊柱后路稳定的金标准。骨-螺钉界面松动为可预防的并发症，尤其是对于骨质疏松的老年人。椎弓根螺钉增强技术，即提高骨质疏松患者的固定力，渐渐获得临床认可。据调查，约80%的德国外科医生支持在骨质差的情况下使用该技术。增加后可将抗拔出力提高2倍。
通常采用的增加技术有两种，一种在拧入螺钉前注射骨水泥，另一种通过拧入的螺钉注射骨水泥。抗拔出测试证实了这些技术比传统螺钉具有更高的抗拔出力。但这些技术在生理弯曲疲劳情况下未经测试。还有一种方法为使用更粗的椎弓根螺钉，在生理弯曲疲劳下优于传统螺钉，但螺钉增强技术的情况不明确。
为比较以上三种技术及抗拔出试验的临床意义，德国汉堡TUHH汉堡科技大学生物力学院的学者进行了一项生物力学研究，明确了通过椎弓根注射骨水泥增强技术在骨质疏松腰椎中生物力学最佳，抗拔出测试的临床意义有待考证，文章于2014年10月发表在Eur Spine J上。
该研究将椎弓根钉（德国tangoRS椎弓根系统）植入39个人腰椎样本中（取自10例骨质疏松病例的腰椎1-5，年龄69岁以上，平均76.7岁）。将脊柱样本分为4组：单纯椎弓根组（对照），骨水泥预填增强组，通过椎弓根螺钉注射增强组（图1），以及粗椎弓根钉而不增强组。
图1不同增强技术及用于测试的椎弓根钉。左图为骨水泥预填组：（1）椎体内充填骨水泥，（2）再拧入螺钉。中图通过椎弓根钉注射骨水泥组：（1）先拧入螺钉，（2）再通过椎弓根钉注射骨水泥。骨水泥模式不同：预填组通常骨水泥量大，前方多。右图为测试用的tangoRS椎弓根钉，注意前方打孔，中空以便注入骨水泥。
弯曲测试首先于一侧椎弓根开始，使用由近及远的正弦曲线，环状疲劳应力，加压于螺钉头部（图2）。起始压应力为25到75N。每250个循环增加25N，逐步至顶峰，于螺钉头部产生5.4mm位移。对侧螺钉则行单纯拔出测试（5mm/min）（图3）。
图2 疲劳测试装置示意图。（a）分步加压装置；（b）应力图；（c）椎弓根头部旋转轴的侧位放大。
图3拔出测试装置示意图。（a）斜坡加压装置；（b）应力图；（c）拔出的放大。
研究结果显示，与对照组相比，通过椎弓根注射骨水泥增强技术提高了疲劳应力（27%），而骨水泥预充填技术降低了疲劳应力（-7%）。两种增强技术均提高了抗拔出力。与对照组相比，增加椎弓根螺钉直径1mm可提高抗拔出力24%，疲劳应力5%，导致硬度丢失最少（-29%）。
以上结果表明，对于骨质疏松脊柱，通过椎弓根螺钉注射骨水泥增强技术，生物力学稳定性最佳。
