PFNA 與InterTAN 兩種內(nèi)固定材料固定股骨轉(zhuǎn)子下骨折的生物力學(xué)性能比較

郭仕鑫 陳偉兵（通訊作者）

（上海市第六人民醫(yī)院金山分院 上海 201599）

股骨近端骨折是創(chuàng)傷骨科中非常重要的一種骨折，目前對股骨近端骨折的研究大部分集中在股骨頸骨折和股骨轉(zhuǎn)子間骨折，對于股骨轉(zhuǎn)子下骨折的研究較少。股骨轉(zhuǎn)子下骨折是指發(fā)生在小轉(zhuǎn)子水平以下5cm 內(nèi)的股骨干骨折，總的發(fā)生率約為15～20/100000[1]。股骨轉(zhuǎn)子下骨折在人群中呈雙峰狀分布，青年病人主要表現(xiàn)為高能量創(chuàng)傷引起的復(fù)雜骨折，老年病人主要為老年女性表現(xiàn)為低能量損傷引起的螺旋型骨折。切開復(fù)位內(nèi)固定是治療轉(zhuǎn)子下骨折的主要方法，治療成功的關(guān)鍵是堅強的固定和術(shù)后患肢可以早期負重從而達到骨性愈合。固定方法主要分為髓內(nèi)固定和髓外固定，髓內(nèi)固定是近年來治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折的金標準，髓內(nèi)固定具有縮短手術(shù)時間、減少術(shù)中失血、較小的手術(shù)切口、功能恢復(fù)好等優(yōu)點，同時髓內(nèi)固定的失敗率及再次手術(shù)可能低于髓外固定[2]。PFNA 與InterTan 是兩種常用的髓內(nèi)固定方法，本研究通過生物力學(xué)實驗分析比較這兩種內(nèi)固定方法的特點，為臨床治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折選擇內(nèi)固定方式提供依據(jù)。

1.資料與方法

1.1 實驗標本的制備

選用12 個syn-bone 人工股骨，將人工股骨隨機分為兩組，選取每個股骨標本小轉(zhuǎn)子下方1cm 處用橫行鋸斷，做成1cm 間隙，模型Seinsheimer 分型ⅢA 型股骨轉(zhuǎn)子下骨折。再將股骨從中下1/3 處左右截斷，遠端用牙托粉與牙托水包埋固定，盡量使所有標本在高度、結(jié)構(gòu)上相一致。兩組股骨標本分別采用PFNA 與Intertan 固定。

1.2 實驗方法

實驗開始前在骨折模型的股骨頭部及股骨干部安放6 枚電阻應(yīng)變片記錄骨折端應(yīng)變。①軸向壓縮試驗、頭頸部剪切試驗：將骨折模型置于生物力學(xué)材料試驗機（型號：WDW-20，廠家：長春科新公司）上，并用專用夾具固定。試驗開始前先予加載100N3 次，消除股骨的松弛、蠕變等時間效應(yīng)影響。然后加載1200N 模擬成人單足站立負重狀態(tài)，加載速率為1.5mm/min。根據(jù)測量結(jié)果計算骨折模型內(nèi)外側(cè)強度及軸向剛度、剪切剛度。②扭轉(zhuǎn)強度試驗：將模型固定在扭轉(zhuǎn)試驗機上，以0.032°/s的速度順時針勻速增加扭轉(zhuǎn)力，記錄扭矩和扭轉(zhuǎn)角度等指標。③動態(tài)疲勞試驗：最后將骨折模型置于Zwik-100HFP5100B 德國產(chǎn)低頻疲勞試驗機上進行動態(tài)疲勞試驗，測量其有限疲勞壽命。觀察骨折模型骨折面的位移＞20mm,股骨頭塌陷，釘子出現(xiàn)微彎現(xiàn)象視為 3 種疲勞破壞特征，統(tǒng)計至疲勞破壞時的循環(huán)次數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS19.0統(tǒng)計學(xué)軟件分析處理，計數(shù)資料采用率（%）表示，行χ2檢驗，計量資料用均數(shù)±標準差(±s)表示，行t 檢驗，P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.結(jié)果

2.1 軸向壓縮試驗、頭頸部剪切試驗

PFNA 組 軸 向 剛 度763.28±61.74N/mm、 剪 切 剛 度1053.54±85.03N/mm。Intertan 組軸向剛度928.34±69.04N/mm、剪切剛度1310.17±108.52N/mm。Intertan 組軸向剛度及剪切剛度均大于PFNA 組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05）。

2.2 扭轉(zhuǎn)強度試驗

PFNA 組扭轉(zhuǎn)強度即扭矩為2.32±0.21N·m、扭轉(zhuǎn)剛度0.62±0.03N·m/deg，Intertan 組扭轉(zhuǎn)強度為2.72±0.18N·m、扭轉(zhuǎn)剛度0.81±0.05N·m/deg。Intertan 組扭轉(zhuǎn)強度及扭轉(zhuǎn)剛度均大于PFNA 組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05）。

2.3 動態(tài)疲勞試驗

PFNA 組內(nèi)固定失效時循環(huán)次數(shù)為8763±846 次，Intertan組10056±976 次，Intertan 組疲勞試驗最大循環(huán)次數(shù)大于PFNA組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05）。

3.討論

股骨轉(zhuǎn)子下部分獨特的解剖結(jié)構(gòu)為骨折的治療帶來了一系列挑戰(zhàn)。在下肢負重及髖關(guān)節(jié)周圍肌肉牽拉作用下股骨轉(zhuǎn)子下可以承受數(shù)倍于體重的作用力，內(nèi)側(cè)壁承擔壓應(yīng)力外側(cè)壁承擔張應(yīng)力。一個體重200 磅（約90kg）的人其股骨轉(zhuǎn)子下內(nèi)側(cè)壁承擔的應(yīng)力可以超過1200 磅/平方英寸（827N/cm2）,外側(cè)壁承擔的應(yīng)力可以超過900 磅/平方英寸（620N/cm2）[3]。除此之外髖關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)運動可以顯著提高骨折端扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力。骨折導(dǎo)致了股骨轉(zhuǎn)子下區(qū)域的肌肉平衡力量被打破，骨折端被肌肉牽拉移位畸形。典型的表現(xiàn)為髂腰肌牽拉致骨折近端屈曲外旋移位，臀中肌牽拉致骨折近端末尾外展、骨折遠端由于股四頭肌、內(nèi)收肌等作用短縮內(nèi)收。此外股骨轉(zhuǎn)子下區(qū)域是松質(zhì)骨向皮質(zhì)骨的過渡區(qū)，更容易受到損失。如果內(nèi)側(cè)皮質(zhì)粉碎骨折那么在骨折愈合前內(nèi)固定應(yīng)當可以承受所有應(yīng)力。這些都是骨折復(fù)位及內(nèi)固定選擇的依據(jù)。處理股骨轉(zhuǎn)子下骨折的基礎(chǔ)是解剖復(fù)位和手術(shù)固定。保守治療僅適用于那些合并嚴重基礎(chǔ)疾病身體狀態(tài)不耐受手術(shù)的病人。然而這些病人由于長時間制動引起的并發(fā)癥有很高的概率導(dǎo)致病人預(yù)后不佳。手術(shù)時機取決于受傷機制及其他合并損傷，老年患者多由低能量損傷引起應(yīng)當盡早手術(shù)。現(xiàn)在有許多內(nèi)固定可以用于治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折，這些內(nèi)固定可以分為髓內(nèi)固定和髓外固定兩大類。堅強內(nèi)固定的目的是解剖復(fù)位保證髖關(guān)節(jié)的空功能恢復(fù)至傷前水平。然而這需要廣泛的顯露骨折端損傷周圍軟組織，這可能提高骨折端缺血壞死的可能。新的B O 固定理念要求不必精準的解剖復(fù)位，通過間接復(fù)位恢復(fù)下肢力線，減少對骨折端周圍軟組織的破壞從而降低并發(fā)癥發(fā)生的可能。髓內(nèi)固定作為轉(zhuǎn)子下骨折治療的首選具有以下優(yōu)勢：①手術(shù)創(chuàng)傷小②中心固定力臂更小。③應(yīng)力分布更分散④骨折端及內(nèi)固定的彎曲運動更少。有學(xué)者認為髓內(nèi)固定的手術(shù)時間、輸血率、住院時間、內(nèi)固定失效的可能等均優(yōu)于髓外固定[3]。P F N A的主釘有 6°的外翻角，將2 枚近端螺釘換成1 枚螺旋刀片，其設(shè)計更符合人體股骨的解剖結(jié)構(gòu)，使受力面積增加，減少骨松質(zhì)丟失，能夠使比較疏松的骨質(zhì)變得比較結(jié)實，能夠防止旋轉(zhuǎn)，增加了穩(wěn)定性[5]。I n t e r T a n 拉力釘采用2 枚交鎖加壓螺釘，能有效避免“Z”字效應(yīng)的發(fā)生，主釘?shù)慕瞬捎锰菪螜M截面設(shè)計，加強了旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。PFNA 和Intertan都是常用的髓內(nèi)固定方法，本次實驗I n t e r T a n 組在軸向剛度、剪切剛度、扭轉(zhuǎn)強度、抗疲勞等方面均優(yōu)于P F N A 組，其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。這可能是由于I n t e r T a n 的雙釘系統(tǒng)較PFNA 的單釘系統(tǒng)抗旋能力及把持力更強。InterTan 近端的兩枚螺釘鎖緊時可以對骨折端產(chǎn)生加壓作用，而P F N A的螺旋刀片對骨折端無加壓作用。

綜上所述InterTan 治療Seinsheimer 分型ⅢA 型股骨轉(zhuǎn)子下骨折的生物力學(xué)性能優(yōu)于PFNA，可以滿足患者術(shù)后早期活動的要求，是治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折的合適方法。但本實驗存在一定局限性如樣本量少、人工股骨模型與人體骨存在差異、模擬骨折端受力與真實受力情況的差異等，因此需要進一步的研究明確。