人工股骨頭置換治療高齡嚴重股骨轉子間骨折的療效

人工股骨頭置換治療高齡嚴重股骨轉子間骨折的療效

王永勝黃炳生陳立安鐘世鎮1丁自海1

(廣州番禺區中心醫院骨一科，廣東廣州511400)

摘要〔〕目的探討標準柄人工股骨頭置換治療高齡嚴重股骨轉子間骨折的生物力學穩定性。方法收集18根成年股骨標本隨機分成置換組、動力髖部螺釘(DHS)組及對照組各6根。置換組模擬股骨轉子間四部分骨折，鋼絲捆扎固定大小轉子及股骨矩，行標準柄股骨頭置換，骨水泥固定；DHS組模擬股骨轉子間四部分骨折，行DHS鋼板內固定；對照組采用完整股骨標本。Bose3510-試驗機上行軸向加壓和扭轉測試，測量三組標本位移變化。結果股骨轉子間骨折采用標準柄股骨頭置換的軸向壓力與扭轉力同完整股骨標本比較差異無統計學意義(P>0.05)。結論標準柄人工股骨頭置換治療高齡粉碎性粗隆間骨折，能夠獲得術后關節的即刻穩定性，功能恢復好，可滿足早期負重行走要求。

關鍵詞〔〕高齡；股骨轉子間骨折；股骨頭置換；生物力學

中圖分類號〔〕R683.42〔

基金項目：廣州市科技計劃項目(No.2010Y1-C581)

1廣東省創傷救治科研中心南方醫科大學解剖學教研室

第一作者：王永勝(1969-)，男，博士，副主任醫師，主要從事骨科關節外科、創傷修復方面的研究。

年齡>80歲的高齡粉碎性股骨轉子間骨折患者，因其骨質疏松明顯，大多合并多種內科疾病，傳統的內固定方法并發癥多，術后死亡率高。本研究應用標準柄人工股骨頭進行一期半髖關節置換，為證實該置換后的關節能符合生物力學要求，本研究通過與正常股骨標本、骨折內固定標本，在不同負荷下進行軸向壓縮及據轉應力測試等實驗。

1材料與方法

1.1實驗材料成人防腐股骨標本18根(南方醫科大學解剖學教研室提供)；骨水泥雙動股骨頭假體為直柄無頸領設計，頸干角135°，標準柄長122～135 mm(天津巿人立醫療器械有限公司生產)。骨水泥為史賽克simplex骨水泥；DHS系統由常州奧斯邁醫療器械有限公司提供的DHS動力髖接骨板，5孔,頸干角135°，不銹鋼材質；Bose3510-試驗機由南方醫科大學生物力學研究所提供。

1.2實驗分組及標本制備標本制備：取成人防腐股骨標本18根，剔除軟組織，排除解剖變異、骨折或腫瘤等病變。隨機分為置換組、DHS組及對照組，每組6根。置換組造模：應用擺鋸將股骨標本模擬成JensenⅢ型轉子間骨折，將骨折解剖復位，然后用1 mm鋼絲捆扎重建大小轉子及股骨矩，按骨水泥假體固定手術治療截骨后，用髓腔銼擴髓后，以大粗隆頂端為標志，假體股骨頭中心與大粗隆頂點同一水平線上。骨水泥加壓置入髓腔，再裝入標準柄股骨假體，拍X線片以確保假體位于中立位，無內外翻。DHS組造模：應用擺鋸將股骨標本模擬成JensenⅢ型轉子間骨折，將骨折解剖復位，然后用克氏針臨床固定骨折塊，按手術流程裝入DHS鋼板后，用空心釘固定大粗隆骨塊，拍X線片以確保動力釘位于股骨頭內。對照組模型：截成小轉子下25 cm長模型。

1.3模型處理

1.3.1標本固定把股骨下端用牙托粉固定于基座上，模擬單足站立時股骨負重，使之冠狀面呈內收25°，予以固定。所有標本垂直高度保持一致，為25 cm。

1.3.2粘貼應變片沿股骨干軸線方向粘貼電阻應變片(高精密級)。粘貼點位于股骨應力線上，近端股骨小轉子內側下5 cm。粘貼應變片技術按照試驗應力分析方法進行。選用高精度電阻應變片，對粘貼片位置打磨，酒精清潔股骨并烘干、涂膠、貼片、封蠟。

1.4實驗方法三組模型分別在Bose3510-試驗機上安裝。軸向壓力測試：壓板對準股骨頭中心加載，加載方向為重力方向，用數字式應變儀測定不同載荷下的位移值。載荷級別為100 N分隔，加載至1 000 N。試驗重復2次，取均值。扭力測試：股骨頭中心前方加載，兩個扭轉方向的最大力矩均為8 Nm，前力矩為0。扭轉剛度為(M/φ-φ°)Nm/°，其中M為扭矩，φ-φ°為扭轉角度變化量。行扭轉載荷下微動測定。

1.5數據記錄應用數字式應變儀記錄假體微動數據，電子萬能試驗機上提供力的大小和位移反應在電腦上形成力-位移曲線。

1.6統計學方法采用SPSS13.0統計軟件進行配對t檢驗。

2結果

2.1軸向加壓實驗固定裝置牢固無松動及變形，所有標本在測試中未發現斷裂現象。表1可見，采用標準柄股骨頭置換后，垂直加載和DHS組比較，100～1 000 N，置換組和對照組內

垂直加載置換組DHS組對照組100249.9±173.0478.2±159.91)140.3±38.5200467.4±231.2839.8±249.21)327.1±88.9300687.7±258.31153.0±342.61)503.7±138.5400883.6±314.81445.3±436.41)672.8±183.25001073.2±370.31726.3±511.41)836.2±228.56001254.1±421.51998.7±573.51)944.5±319.67001441.5±494.22286.1±659.71)1162.8±323.08001615.4±546.62566.9±721.51)1334.6±370.09001774.9±582.72870.9±800.51)1525.2±427.010001921.8±606.83211.7±879.91)1846.0±632.6

與對照組比較：1)P<0.05

柄的初始穩定性差異有統計學意義(P<0.05)。當軸向負荷達最大值1 000 N時，置換組與對照組位移度無差異(P>0.05)；DHS組與對照組位移度差異顯著(P<0.05)。

2.2扭轉實驗扭矩為5 Nm時，置換組、DHS組、對照組的抗扭轉剛度分別為(2.881±0.407)、(2.252±1.009)和(3.808±0.679)Nm/°；扭矩為8 Nm時，三組抗扭轉剛度分別為(2.911±0.426)、(1.874±1.232)和(3.445±0.904)Nm/°。扭矩為8 Nm時，置換組與對照組及DHS組間比較差異均無統計學意義(P均>0.05)，DHS組與對照組比較差異有統計學意義(P<0.05)。

3討論

股骨轉子間骨折后生物力學特點主要表現在骨折的幾何形狀與骨折穩定性的關系。通過對股骨轉子間骨折后穩定性及手術方案能否重建穩定性的判斷，作為選擇內固定手術或人工關節置換重要依據。故本次實驗組標本采用典型的四部骨折，以確保為轉子間的不穩定骨折。

為克服活體實驗的限制，本實驗標本取自完整的成年防腐股骨標本，能較好地反映其在活體中的生物力學特性和運動狀況，同時又易于控制相關的參數。位移數據測量是通過數字式應變儀測定，其精確度可達0.1 μm。加載力數據測量是通過試驗機測定，其數據測量可精確到0.000 1 N，并在計算機直接描繪出力-位移的變化曲線，這種測量方法在一定程度上減少了系統誤差及偶然誤差，提高了實驗的精確度。

骨的質量是影響股骨頭置換前后股骨應力改變的重要因素。骨質疏松者，股骨大轉子與股骨矩區域的應力遮擋較大，而在桿端區域的應力集中明顯；在桿端區域，骨水泥假體的應變稍大于非骨水泥假體，而在其他區域，骨水泥假體的應變普遍較小〔1〕。對合并骨質疏松的大轉子間粉碎性骨折病例，由于大轉子及股骨矩重建后未提供足夠支撐力，骨水泥型假體的應用可有效預防因應力集中而出現假體松動的情況。

本研究說明應用人工股骨頭置換治療股骨轉子間粉碎骨折時采用標準柄的初始穩定性比DHS內固定術相對更好。應用骨水泥型人工股骨頭置換術治療股骨轉子間粉碎骨折的抗軸向壓力和抗扭轉方面接近完整股骨標本。骨水泥型人工股骨頭置換術具有滿足術后早期下床活動的生物力學需要。

本實驗僅測試了骨水泥型標準柄的假體和DHS內固定系統在股骨轉子間粉碎骨折狀態下的初始穩定性，沒有涉及標準柄及加長柄之間的比較。雖然長柄股骨頭置換后更合乎正常生物力學特征，力學穩定性較好，長柄人工股骨頭置換業已成為治療高齡股骨轉子間粉碎骨折的一種有效方法〔2，3〕。但該術式需增加擴髓范圍，創傷大，骨皮質變薄，骨強度下降，并發繼發性骨折可能性更大。實驗表明，在相同載荷情況下，擴髓從10 mm增于12 mm，骨的最大應變增加13%，繼續擴髓至14 mm，骨的應變增加至25.5%。可見在載荷不變的情況下，應變的增加表明擴髓導致了骨強度的降低〔4〕。擴髓除可引起脂肪栓塞、骨內膜血供破壞、熱效應導致骨質壞死外，其直接后果是造成骨皮質變薄，骨強度下降。標準柄假體費用相對較低，對骨質破壞較少，且易于推廣。對部分骨質疏松嚴重患者，應用標準柄假體發生繼發性骨折的可能性更低。因此，在明確患者具有關節置換手術指征的情況下，若標準柄力學穩定性能滿足患者生理需要，那么手術應用標準柄應更加理想〔5，6〕。

4參考文獻

1桂鑒超,顧湘杰,沈海琦,等.股骨質量對人工股骨頭置換術后股骨應力改變的生物力學影響〔J〕.中華骨科雜志,2000；11(20):681-4.

2尹慶偉,江毅,肖聯平,等.加長柄人工雙極股骨頭置換治療高齡股骨粗隆間粉碎骨折〔J〕.中國修復重建外科雜志,2008；22(6):692-5.

3劉明軒,曹成福,張啟寬,等.長柄人工髖關節置換治療高齡股骨轉子間骨折的實驗及臨床研究〔J〕.骨與關節損傷雜志，2003；18(7):444-6.

4閆宏偉,張捷,劉凱,等.股骨骨髓腔的形態學研究及其臨床意義〔J〕.西安交通大學學報(醫學版),2006；27(3):236-9.

5黃炳生,陳立安,陳健民,等.骨水泥型人工股骨頭置換術在老年粗隆間粉碎骨折中的應用〔J〕.中華關節外科雜志(電子版),2009；3(3):374-6.

6Lichtblau S.The unstable intertrochanteric hip fracture〔J〕.Orthopedics,2008；31(8):792-9.

〔2013-09-20修回〕

(編輯安冉冉/曹夢園)