专业学术|锁定钢板螺钉内固定物取出困难原因分析及取出技巧

骨卫士订阅号2019-05-02 20:34:53

自锁定钢板的概念提出并应用于骨折治疗以来,由于其具有提供骨折稳定支持和固定、较高的骨折愈合率、较小的软组织损伤及血供破坏等优点,目前已被广泛应用于关节周围骨折、粉碎性及骨质疏松骨折的固定。文献报道采用锁定钢板固定的骨折愈合率达95%~100%。随着临床锁定钢板的广泛应用,内固定物取出也时有发生,而导致锁定钢板取出的原因很多,包括术后感染、金属过敏、骨折延迟愈合或骨不连、内固定物断裂或周围骨折、内固定物局部疼痛或刺激症状,以及患者要求等。与此同时,涉及锁定钢板螺钉取出困难的事件也逐渐增多。


有文献报道微创稳定系统(LISS)钢板内固定术后取出率为8%~26%,而Suzuki等报告的一组锁定钢板取出患者,螺钉取出困难数占所有患者螺钉数的10.6%。锁定钢板螺钉内固定物术后取出困难不仅会增加二期取出的手术时间,而且二次创伤更大,术后感染风险也增高。由于目前国内外对无症状的骨科内固定物是否需要取出存在较大争议,所以国内外文献相关文献报道较少,且没有一种取出方法能解决所有的问题。

因此,本文试图对目前国内外文献关于锁定钢板螺钉取出困难原因及取出技巧进行综述和评价,以期为临床骨科医师术中预防和应对内固定物取出术对骨科医师来说是一个挑战,特别是锁定钢板及螺钉等内固定物取出。临床上锁定钢板螺钉取出困难时主要表现为螺钉滑丝及钉帽与钢板钉孔间的螺纹错扣。Georgiadis等就曾报告在取出LISS过程中发生螺钉滑丝率高达17%。此外,内固定物取出困难时,相关并发症也不容忽视。有文献报道内固定物取出的相关并发症发生率高达42%,且大多数并发症的发生与手术医生的经验及内固定物类型直接相关。因此,只有了解导致锁定钢板及螺钉取出困难的原因,才能更好地加以预防。

 

螺钉帽部凹槽的损伤

正常情况下完整的螺钉帽部凹槽与相应的螺丝刀是相匹配的。医师在螺钉置入或取出前螺丝刀应该和螺钉帽部凹槽对齐,否则当用力拧入或拧出过程中螺钉帽部凹槽很可能变形而导致滑丝。因此Ehlinger等推荐手术过程中尽量使用性能及状态良好、尖端完整的螺丝刀。通常锁定钢板及螺钉生产厂商都配备相应的限扭矩螺丝刀,术中在拧紧或拧松螺钉时不可忽视所提供的限矩螺丝刀的作用,它可限制扭转力矩在1.5N·m以内(3.5mm螺钉)。若未能按照生产商推荐应用指定的限扭矩螺丝刀,可能导致螺钉拧得过紧,而过多的扭转应力又会导致螺钉帽部凹槽及锁定钢板钉孔螺纹损伤,从而继发螺钉滑丝及螺纹错扣可能。此外,在骨折愈合后螺钉帽部凹槽通常被骨痂或纤维组织包裹,术中取出螺钉前需清理这些组织,但若不注意,有可能人为造成螺钉帽部凹槽及棱角结构破坏。加之,由于术者前臂的旋转轴与螺丝刀长轴不一致,常存在一定的夹角,当术者强力拧出螺钉时不可避免出现螺丝刀摇摆,造成螺钉帽部凹槽受力不均而损伤。因此,螺钉凹槽的损伤易导致螺钉滑丝。

 

钉帽或钉孔变形

临床医生在术中应用解剖锁定钢板过程中,偶尔会根据需要对钢板进行适当折弯或塑形。Raja等认为,若折弯部分正好发生在锁定螺钉孔处,当在拧入锁定螺钉时就会出现螺钉帽部与钉孔不匹配,从而极易发生钉帽与钢板钉孔间螺纹错扣,或贴近钢板时强力拧人造成钉尾变形等,均可能导致后期取出困难。

 

自攻皮质锁定钉的应用

在应用锁定钢板,特别是LISS时,常会使用自攻型皮质骨螺钉。有学者提出,由于皮质骨沿钉洞向内生长从而会把持螺钉,导致螺钉取出困难,特别是自攻型双皮质骨螺钉的应用,所以,Suzuki等不推荐采用自攻型螺钉进行双层皮质固定。虽然LISS设计是基于自攻型螺钉的单皮质固定,但生物力学研究显示,采用螺钉双皮质固定力学性能会更好。这就导致锁定螺钉应用的矛盾。因此,侯云飞等建议对上肢骨折应避免不必要的螺钉双皮质固定,Maehara等也建议在使用锁定钢板时避免频繁地使用锁定螺钉,他们甚至提出有必要建立一个锁定螺钉选择及应用的普遍标准。

 

螺钉的结构和所在部位

锁定螺钉的大小、置钉方向和部位会影响螺钉的取出。Maehara等通过回顾性分析锁定钢板取出术中并发症发生率及风险因素发现,对于锁定螺钉,3.5mm锁定螺钉取出困难的几率较5mm锁定螺钉更高(10.7%vs.2.0%),其原因可能与临床常应用的锁定螺钉帽部凹槽一般采用内六边形设计,而3.5mm螺钉帽部凹槽内径及深度较5mm螺钉小,与螺丝刀尖端接触面积也较少,从而更容易出现螺丝刀的偏移或打滑有关。因此他们建议将来的螺钉帽部凹槽采用星形设计会更好。解剖锁定板在骨骺部分应用时锁定螺钉的置钉方向可能是多样的。


有学者发现若螺钉置人不是位于锁定孔中心,一旦钉孔偏心率超过50就有可能出现螺钉固定松动、螺纹错扣或钉尾变形卡住而致固定失败或二期取出困难,这在LISS内固定时由于采用小切El而更难避免。因此,Georgiadis等和Schwarz等建议在锁定钢板内固定物取出时,应充分暴露和直视下取出螺钉,即使一期内固定时采用的是微创固定技术也应如此。不充分的暴露,特别是位于钢板两端的螺钉若未能在直视下取出时,发生螺钉取出困难的风险会更大。


Maehara等也认为首次手术中置钉方向不合适会导致后期取出困难,因此建议一期内固定手术时应遵循精确操作。此外,侯云飞等和Maehara等认为位于骨干部位的锁定螺钉较干骺端的螺钉发生取出困难的概率更大,并且年轻患者较年老患者内固定锁定螺钉取出更困难。该观点也得到Vangsness等生物力学研究的证实,即螺钉的把持力与骨密度及皮质骨厚度呈正相关。这些研究提醒医生,患者年龄<60岁且骨质量较好时,锁定钢板取出较容易,但对于骨干部的锁定螺钉应特别注意。

 

冷焊接

另外一个常被认为导致螺钉取出困难的原因是冷焊接。冷焊接通常发生于相接触的2个钛金属表里,由于反应导致金属表面氧化层丢失而紧密接触在一起,常被认为是钛质内固定物的一个并发症,也是LISS所独有的并发症。正常钛质内固定物表面有一层钝化的保护层,在手术安置内固定物过程中,由于工具的抓取及塑形,或螺钉头部与钢板之间的摩擦等,均可能导致钝化的保护层出现磨损区,而内固定物在体内长期存留过程中由于电离作用可导致磨损区出现激活的电离区域,随后继发保护层的缓慢溶解和腐蚀。内固定物表面钝化保护层的丢失会导致明显光滑的金属面在分子水平出现粗糙,这些金属表面的粗糙凸起又被称为表面微凸体,金属之间真正的接触则发生在两粗糙面微凸体之间,形成粗糙连接,因此,若在较大的压力作用下,这2个金属接触面间的实质性的接触点就会发生黏附,即形成冷焊接。此外,金属离子间的电偶作用、炎性反应等也会促进冷焊接的形成。大部分内固定器械制造商也意识到这个问题,因此未使用的锁定钢板钉孔与螺钉接触面间均覆盖有氧化膜技术,其目的也是为了抑制电离作用及体内蛋白的吸附,减少冷焊接的发生。


然而,目前关于锁定钛板螺钉取出困难是否是由于冷焊接原因导致是有争议的。Kumar和Dunlop就对这一观点持怀疑态度,他们认为锁定螺钉与锁定钢板接触面之间发生冷焊接从冶金学的范畴讲是不存在的,而单纯从所使用的钛质材料来解释也是不充分的。虽然目前并没有文献关于冷焊接发生于不锈钢锁定钢板螺钉的报道,从这方面讲内固定物取出困难的原因还与所使用的钢板及螺钉的材质有关,但是,若使用不锈钢螺钉及钢板后,在内固定物取出时是否就不会出现取出困难的情况则尚不清楚。因此,Ehlinger等在排除这些因素后总结,认为内固定物取出困难的主要原因还是在于术者操作技术错误的积累所致。

 

取出技巧

目前,关于内固定物取出技巧的文献报道较少,因此,对锁定钢板螺钉内固定物的取出方法及技巧进行总结十分有意义。目前国内外文献报道的取出技巧可分为2类,即简单实用型和复杂型,前者以简单易获取、实用、软组织损伤小、技巧性低且不需要特殊器械为特点,后者则需要特殊的专业器械装备。


在锁定钢板螺钉内固定物取出时,Maehara等建议尽量采用大柄的限扭矩螺丝刀。这可能与大柄的螺丝刀更便于操作有关。当面对锁定螺钉滑丝时,Pattison等报告了一种简单方法,即采用金属铂包裹螺丝刀头部再插入螺钉帽部凹槽的方法,用于取出滑丝的螺钉。该方法巧妙借助金属箔填充螺钉帽部凹槽并增大螺丝刀与凹槽的接触面积和摩擦,有利于滑丝螺钉的取出。Georgiadis等临床报告也证实了这个方法的实用性,但该方法并不是对所有滑丝螺钉取出都有效。因此,他们推荐在这个方法仍难以取出的情况下,若螺钉帽部及钢板钉孔的螺纹仍保持完整时,可尝试采用锥形反向攻丝螺钉取出器,即从螺钉帽部凹槽插入后反转攻丝并填满凹槽,在旋转加压过程中拧出螺钉。不足的是,部分锁定螺钉采用锥形反向攻丝螺钉取出器仍然难以凑效,如Ehlinger等和Bae等发现该方法对3.5mm螺钉滑丝常有效,而对4.5mm螺钉滑丝常无效。在这种情况下,不是每个层级的医院骨科都配备有硬质合金钻头、金刚钻或高速砂轮等专业金属打磨设备。


Gopinathan等通过报告1例锁骨重建钢板螺钉取出困难的病例来介绍一种不需要上述这些专业设备的方法,即利用重建钢板低切迹,采用大钢丝钳剪断钢板钉孔之问较狭窄的部分,使螺钉与钢板钉孔部分形成一个小单元,这样螺钉就容易被取出了。不足的是,该技术仅适用于钛质重建锁定钢板、低切迹较窄的前臂锁定板以及1/3管型钢板,对于下肢较宽大或较厚的钢板则不能使用。对于锁定加压钢板取出时锁定螺钉滑丝或取出困难,有学者也介绍了一种简单方法,即采用一个稍大的钻头在滑丝的锁定螺钉旁边的普通孔上钻孔,然后向新钻的普通孔方向敲击钢板及螺钉,当松动后再用骨刀置于钢板下方利用杠杆原理撬拨,这样就取出钢板及螺钉。当然,该方法存在潜在的骨损伤,因此推荐术后要保护下负重。此外,内固定物取出术前准备一些常用的专业工具也是非常必要的,如螺栓提取器、孔洞铰刀、螺钉拔出钳、T型加压套筒等。采用上述方法和工具,多数患者能顺利取出锁定钢板及螺钉。


当术中锁定钢板螺钉采用上述简单技巧或常规器械仍取出困难时,采用特殊器械进行钢板或螺钉的切割、打磨等复杂操作也是不可避免的选择。但这些方法大多需要采用硬质合金钻头、金刚钻或高速金刚砂轮等专业设备,且花费高昂。在大多数情况下术者不能即刻获取这些设备,也会延长手术时间。


面对锁定螺钉滑丝取出困难时,国内有学者提出改槽法,即采用牙科微型打磨机金钢砂片改螺钉帽部凹槽的内六角或四角槽为“一”字或“十”字槽,或加深原有凹槽。Ehlinger等报告在锥形反向攻丝螺钉取出器取出螺钉仍困难的情况下,提出可采用钨钻打磨破坏螺钉头部以及扩大钢板钉孔的方法取出钢板,然后螺钉体部使用环锯取出。Georgiadis等和Raia等则提出在遇到螺钉与钢板结合太紧密而取出困难时,可采用特殊设备(如气动高速切割钻头、碳化钢钻、金刚砂轮等)对钉孔周围钢板进行切割的方法,在钢板被切割后松解了螺钉,螺钉也就自然容易取出了。


当然,该技术也不是每次都凑效,Raja等曾报告1例因取出困难最后选择放弃而任其继续存留体内的患者。Kumar和Dunlop报告在股骨远端锁定钢板螺钉系统内固定取出过程中,由于股骨远端螺钉出现冷焊接,在使用标准自限扭矩螺丝刀、锥形螺钉拔出器均失败的情况下,也介绍了一种新方法,即采用高速薄片砂轮沿钢板边缘至螺钉孔边缘径向切开,再将骨刀楔形插入切口,别开钢板钉孔以放松钉帽,从而有效取出锁定螺钉。值得注意的是,以上方法在使用高速切盘切割或打磨钢板过程中,要尽量缓慢推进,避免切割到螺钉头部及损伤骨及软组织。此外,这些技术还可能产生高温和金属碎屑,会造成医源性再骨折、组织热坏死及感染增加的风险。


临床锁定钢板螺钉内固定物取出是一种常规手术,但即使有经验的医师也很难避免取出困难情况的发生。内固定物取出困难所导致并发症也是多样的,如延长手术时间、二次更大创伤、金属碎屑残留、骨损伤后的再骨折风险等。因此,预防是最有效的治疗。一方面,建议手术医师术前选择合适的内固定装置,术中系统遵守技术操作和器械使用,对出现滑丝或滑丝倾向的螺钉及时进行更换;术后注重康复指导,避免过早或过度负重。Suzuki等认为严格按照厂家推荐的工具以及方法,可避免螺钉滑丝或错扣,而冷焊接现象可通过使用不锈钢内固定物或采用螺钉帽与钉孔界面特殊设计来避免。另一方面,年轻医师在内固定物取出前最好先了解患者内固定物生产厂家及型号,一定要充分准备相应的器械和设备,术中遵循先简单后复杂和最小损伤的原则,同时规范化内固定物取出操作流程。此外,将来通过进一步的前瞻性研究,预测取出困难的风险因素也是很有必要的。