三角固定髓內(nèi)釘對(duì)A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折穩(wěn)定性及抗扭轉(zhuǎn)性的影響

姜自偉，黃楓，鄭曉輝，虎群盛，李悅，孫世棟

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣州510405)

三角固定髓內(nèi)釘對(duì)A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折穩(wěn)定性及抗扭轉(zhuǎn)性的影響

姜自偉，黃楓，鄭曉輝，虎群盛，李悅，孫世棟

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣州510405)

目的探討三角固定髓內(nèi)釘(TPFNA)對(duì)A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折穩(wěn)定性及抗扭轉(zhuǎn)性的影響。方法選取6對(duì)新鮮成人股骨標(biāo)本制作A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折模型。將骨折模型隨機(jī)分為TPFNA組和股骨近端防旋髓內(nèi)釘(PFNA)組，每組同側(cè)6肢，分別給予TPFNA、PFNA固定。記錄100、200、300、400、500、600 N垂直壓縮狀態(tài)下位移情況及扭轉(zhuǎn)角為1°、2°、3°、4°、5°時(shí)的扭矩。結(jié)果TPFNA組在200、300、400、500、600 N垂直壓縮狀態(tài)下的位移均小于PFNA組(P均<0.05)。TPFNA組扭轉(zhuǎn)角為2°、3°、4°、5°時(shí)的扭矩均大于PFNA組(P均<0.05)。結(jié)論A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折行TPFNA固定的穩(wěn)定性及抗扭轉(zhuǎn)能力均較好，均優(yōu)于PFNA。

股骨轉(zhuǎn)子間骨折；三角固定髓內(nèi)釘；端防旋髓內(nèi)釘

隨著老齡化社會(huì)的到來，股骨轉(zhuǎn)子間骨折發(fā)病率逐年升高[1]。閉合復(fù)位內(nèi)固定術(shù)是股骨轉(zhuǎn)子間骨折的首選治療方案，以動(dòng)力髖螺釘(DHS)為代表的釘板系統(tǒng)和以股骨近端防旋髓內(nèi)釘(PFNA)為代表的髓內(nèi)系統(tǒng)是目前最為常用的固定方法[2～4]。PFNA固定效果較好，但固定過程中存在髖內(nèi)翻、頭內(nèi)切割等并發(fā)癥。為避免上述問題，本課題組提出股骨轉(zhuǎn)子間骨折“三角固定”理論，并結(jié)合PFNA特點(diǎn)設(shè)計(jì)出新型三角固定髓內(nèi)釘(TPFNA)。2017年5～6月，我們觀察了TPFNA對(duì)人A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折穩(wěn)定性及抗扭轉(zhuǎn)性的影響。現(xiàn)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 選取形態(tài)、大小近似的來源于6具尸體的6對(duì)股骨標(biāo)本，由沅江衛(wèi)教試驗(yàn)用品有限公司提供，10%甲醛浸泡6～12個(gè)月，經(jīng)肉眼及X 線片觀察確定無病變；其中股骨近端骨小梁singh指數(shù)分級(jí)Ⅵ級(jí)4例，Ward三角區(qū)骨小梁減少且密度較周圍小梁密度低，受力部小梁可以顯示；Ⅴ級(jí)8例，Ward三角區(qū)不存在骨小梁，受力部骨小梁減少，輔助壓力骨小梁不連續(xù)，輔助張力骨小梁只達(dá)股骨頸中心，其與主張力骨小梁合成一束。將6對(duì)股骨上段標(biāo)本進(jìn)行左右側(cè)配對(duì)后分為TPFNA組和PFNA組，每組同側(cè)6個(gè)股骨標(biāo)本，兩組骨小梁singh指數(shù)分級(jí)及表現(xiàn)具有可比性。BOSE高性能萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)(ELF系列，美國)。PFNA購自廈門大博醫(yī)療器械公司，長170 mm、近端直徑16 mm、遠(yuǎn)端直徑10 mm、頸干角130°。TPFNA是在PFNA基礎(chǔ)上由本課題組設(shè)計(jì)，在主釘頭頸釘孔上2.5 cm處設(shè)計(jì)一個(gè)與主釘成110°角、直徑6.5 mm，并與冠狀面同平面的第二頭頸釘，組配后形成一個(gè)閉合三角形固定結(jié)構(gòu)。

1.2 股骨轉(zhuǎn)子間骨折模型制備[5,6]及處理 兩組均制備A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折模型：采用手工鋸沿大轉(zhuǎn)子向小轉(zhuǎn)子做平面截骨，保留后側(cè)少許皮質(zhì)，保持結(jié)構(gòu)外形完整性，截掉小轉(zhuǎn)子及部分后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)，制備骨折模型。PFNA組按照PFNA標(biāo)準(zhǔn)操作流程置入PFNA[7]：骨折模型制作完畢，用臺(tái)鉗固定標(biāo)本于操作臺(tái)；確定大轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)中央為入針點(diǎn)，沿股骨縱軸方向插入導(dǎo)針，正側(cè)位透視確定導(dǎo)針位置；沿導(dǎo)針進(jìn)行近端開路，將長170 mm、直徑10 mm的PFNA插入近端開路孔，透視確定插入深度；安裝導(dǎo)向支架，打入頭頸釘導(dǎo)針，頭頸釘孔中心線位于股骨頸中下1/3，側(cè)位片位于股骨頸中央，導(dǎo)針頭部距關(guān)節(jié)面下5 mm；打入螺旋刀并鎖緊，遠(yuǎn)端瞄準(zhǔn)打入橫向鎖定釘，透視確定各部件位置，操作完畢。TPFNA組參考上述流程置入TPFNA，螺旋刀置入時(shí)盡量貼近股骨頸內(nèi)側(cè)皮質(zhì)，側(cè)位于中央，第二頭頸釘根據(jù)測量長度置入，與螺旋刀及主釘形成閉合三角結(jié)構(gòu)。手術(shù)完畢后，兩組均鋸斷術(shù)前保留的少許皮質(zhì)。

1.3 生物力學(xué)指標(biāo)檢測 ①位移：采用壓縮實(shí)驗(yàn)檢測標(biāo)本受壓后位移，評(píng)價(jià)固定的穩(wěn)定性。兩組均模擬人雙足站立的生理負(fù)重受力狀態(tài)，考慮外展肌工作，使用自制夾具固定，冠狀位保持內(nèi)收15°，矢狀位保持中立位。首先以 300 N 加載標(biāo)本2次，消除蠕變、松弛等時(shí)間效應(yīng)影響，然后持續(xù)以1 mm/min的速度加壓，加壓至600 N載荷停止，記錄100、200、300、400、500、600 N時(shí)垂直壓縮狀態(tài)下位移情況。②扭矩：采用扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。將股骨頭夾具與力學(xué)測試儀相連，保持股骨頸與測試儀的轉(zhuǎn)軸在一條直線上，股骨遠(yuǎn)端用自制夾具固定，測試儀轉(zhuǎn)軸勻速扭轉(zhuǎn)，分別記錄兩組扭轉(zhuǎn)角為1°、2°、3°、4°、5°時(shí)的扭矩。

2 結(jié)果

2.1 兩組位移比較 TPFNA組在200、300、400、500、600 N垂直壓縮狀態(tài)下的位移均小于PFNA組(P均<0.05)。見表1。

2.2 兩組扭矩比較 TPFNA組扭轉(zhuǎn)角為2°、3°、4°、5°時(shí)的扭矩均大于PFNA組(P均<0.05)。見表2。

表1 兩組在不同垂直壓縮載荷下的位移比較

注：與PFNA組比較，*P<0.05。

表2 兩組不同扭轉(zhuǎn)角造成的扭矩比較

注：與PFNA組比較，*P<0.05。

3 討論

骨折閉合復(fù)位內(nèi)固定是股骨轉(zhuǎn)子間骨折治療的核心目標(biāo)，目前主要采用髓內(nèi)或髓外固定。生物力學(xué)研究表明，髓內(nèi)固定為中心固定，可以縮短剪切力臂，穩(wěn)定性優(yōu)于髓外的偏心固定[8]。此外，髓外固定在治療不穩(wěn)定股骨轉(zhuǎn)子間骨折、轉(zhuǎn)子下骨折及反轉(zhuǎn)子間骨折時(shí)存在髖內(nèi)翻、退釘、頭內(nèi)切割等風(fēng)險(xiǎn)[9～12]。保護(hù)外側(cè)壁及內(nèi)側(cè)支撐，降低髖內(nèi)翻、頭切割的發(fā)生是骨折治療的關(guān)鍵。

由于頸干角和前傾角的存在，股骨近端的受力是壓應(yīng)力、張應(yīng)力和剪力應(yīng)力的復(fù)合應(yīng)力。松質(zhì)骨骨小梁根據(jù)應(yīng)力分布的不同呈各向異性排列。根據(jù)骨骼的Wolf定律，骨小梁處于以壓力為主的有利力學(xué)狀態(tài)。因此，股骨頸應(yīng)力主要分布在股骨頸后方，此處有一個(gè)壓應(yīng)力集中區(qū)，與股骨頸區(qū)的壓力骨小梁和股骨距的解剖位置吻合。股骨頭頸上方由于頸干角的存在，骨小梁呈橫向分布，主要承載張應(yīng)力。壓應(yīng)力和張應(yīng)力具有相輔相成的作用，共同維持股骨近端的穩(wěn)定性[13]。股骨轉(zhuǎn)子間骨折使股骨近端的主要應(yīng)力結(jié)構(gòu)破壞，穩(wěn)定性喪失。PFNA的主體結(jié)構(gòu)為γ形，有利于重建近端穩(wěn)定。但PFNA的螺旋刀需要同時(shí)傳導(dǎo)股骨近端壓應(yīng)力及張應(yīng)力載荷，切應(yīng)力區(qū)域?yàn)辄c(diǎn)或線結(jié)構(gòu)，而非面或立體結(jié)構(gòu)，且由于釘與骨的彈性模量不同，容易在螺旋刀尖端出現(xiàn)應(yīng)力集中，發(fā)生頭切割。螺旋刀置入時(shí)在正位片上需位于中下1/3，影響抗張力骨小梁的重建。螺旋刀置入與重建主要抗壓力骨小梁在力學(xué)上互補(bǔ)，因此在垂直載荷的作用下，容易出現(xiàn)髖內(nèi)翻。若頭頸釘偏上，股骨距部位支撐不足，亦可導(dǎo)致髖內(nèi)翻，且易出現(xiàn)頭切割。

股骨近端的抗壓力骨小梁包括主要抗張力骨小梁及次要抗壓力骨小梁。Ward三角為次要抗壓力骨小梁中間的力學(xué)薄弱區(qū)，生理性的載荷傳導(dǎo)呈三角形，而三角形結(jié)構(gòu)具有天然的穩(wěn)定性。本課題組前期根據(jù)股骨近端骨小梁的走向和分布，采用近端呈三角形的內(nèi)固定器械傳遞相應(yīng)的載荷，并模擬生理傳導(dǎo)，穩(wěn)定固定股骨轉(zhuǎn)子間骨折[13,14]。本研究采用的TPFNA是在PFNA 基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，螺旋刀與主釘角度仍為130°，上部空心釘與主釘角度為110°，分別與主要抗壓力骨小梁和主要抗張力骨小梁方向一致，以重建受到骨折破壞的兩組骨小梁的力學(xué)穩(wěn)定性。且上部的空心釘直徑較螺旋刀細(xì)，體現(xiàn)了抗壓力骨小梁在股骨近端穩(wěn)定中的主要地位。空心釘置入后需與螺旋刀體組合成閉合三角形，從而保證空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本課題組前期的有限元研究表明，TPFNA的應(yīng)力集中效應(yīng)小于PFNA，其穩(wěn)定性優(yōu)于PFNA[15]。

A2.2型不穩(wěn)定骨折的特點(diǎn)為經(jīng)轉(zhuǎn)子的粉碎骨折，內(nèi)側(cè)及后側(cè)多個(gè)平面骨折，外側(cè)壁完整，內(nèi)后側(cè)骨折塊數(shù)量>1。該型轉(zhuǎn)子間骨折為老年人常見的骨折類型[16]。本骨折模型的制作首先進(jìn)行順轉(zhuǎn)子的切割，然后經(jīng)行小轉(zhuǎn)子、內(nèi)側(cè)及后側(cè)切割形成三個(gè)平面，內(nèi)側(cè)及后側(cè)形成兩個(gè)骨折塊，與臨床A2.2型不穩(wěn)定骨折相似。在骨折模型中置入三角髓內(nèi)釘時(shí)，螺旋刀盡量靠近股骨頸下方皮質(zhì)，使上部的空心釘有足夠的置入空間，因此不存在釘體穿出頭頸外的問題，保證所有釘體的包容度。結(jié)合臨床實(shí)際，即患者術(shù)后需在助行器輔助下行部分或全負(fù)重功能鍛煉，我們設(shè)計(jì)壓縮實(shí)驗(yàn)以評(píng)價(jià)骨折固定的穩(wěn)定性。結(jié)果顯示，在600 N以內(nèi)的垂直壓力載荷下，兩種內(nèi)固定均未出現(xiàn)固定失效及再次骨折的現(xiàn)象，三角固定的穩(wěn)定性更好，產(chǎn)生位移的程度小于PFNA。在初始?jí)嚎s(100 N)與扭轉(zhuǎn)(1°)載荷下，兩組的位移及扭矩比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與內(nèi)固定和骨骼的初始穩(wěn)定相關(guān)。既往文獻(xiàn)在進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)多采用1 200 N作為壓縮載荷[6,17]。股骨轉(zhuǎn)子間骨折術(shù)后患者一般是扶助行器雙足進(jìn)行部分直至全部負(fù)重。1 200 N為單足站立時(shí)的壓縮載荷，與臨床實(shí)際不相符。本研究選擇600 N為最大壓縮載荷(單倍體質(zhì)量下負(fù)荷)是合理的。扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦表明，TPFNA的抗壓縮能力較好，優(yōu)于PFNA。

綜上所述，A2.2型股骨轉(zhuǎn)子間骨折行TPFNA固定的穩(wěn)定性及抗壓縮能力均較好，且均優(yōu)于PFNA。但本實(shí)驗(yàn)為體外研究，骨折是理想化的模擬，未考慮局部肌肉的影響，該結(jié)果及TPFNA的臨床價(jià)值還有待進(jìn)一步探討。

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2017-07-04)