锁定钢板螺钉取出困难的研究进展

骨科512018-12-05 07:31:56

骨折愈合后多数内固定物需再次手术取出,据报道内固定物取出术的并发症发生率可高达20%,其中包括内固定物取出困难。锁定钢板的出现是关节周围骨折、严重粉碎性骨折和骨质疏松骨折内固定技术的一大突破。然而,随着锁定钢板应用的普及,尤其是钛合金锁定钢板应用增多,锁定钢板螺钉取出困难较非锁定钢板明显增多,已引起了人们的重视。术中发生锁定钢板螺钉取出困难时,如处理不当可引起骨损伤或骨折,神经、血管、肌腱等软组织损伤,还会增加切口不愈合和感染风险。近年来,针对锁定钢板螺钉取出困难,学者们设计了一系列新的取出专用工具和方法。本文就锁定钢板螺钉取出困难的相关研究进展作一综述。


锁定钢板螺钉取出困难的原因


锁定螺钉取出困难有以下四方面原因:①术者操作不规范是最主要原因:AO内固定技术在植入螺钉时,要求用配套的瞄准器、钻头钻孔、攻丝,再用扭力限制螺丝刀拧入螺钉。然而实际操作中,首先存在术者在植入螺钉时使用不恰当的较小钻头钻孔或未使用扭力限制螺丝刀拧入螺钉的情况,尤其是对年轻患者未使用丝攻预先攻丝,直接强力拧入皮质骨螺钉;不恰当地安放加压螺钉和强力拧入加压螺钉,导致钉头凹槽变形或磨损出现“滑丝”;未使用瞄准器钻孔,锁钉孔置入锁定螺钉方向有偏差,导致锁定螺钉螺纹与锁定孔之间“错扣”;钛合金锁定螺钉拧入锁定孔时受力过大产生塑性变形,致纯洁金属接近原子间距,锁定螺钉与锁定孔之间形成特有的冷焊接效应。错扣和冷焊接又称为卡死。其次,是人为将钢板弯曲过大导致螺钉孔变形,拧入螺钉后螺钉孔内螺钉侧方应力加大,容易卡死。另外,术前准备不充分,取内固定物时使用的螺丝刀与内固定物不是同一厂家产品,螺丝刀刀口与螺钉钉头内六角凹槽嵌套不完全吻合,遇到阻力较大时仍用力旋转,导致螺钉磨损滑丝。


②螺钉本身设计、材质和结构方面原因:部分国产螺钉头凹槽太浅或螺钉材质欠佳。钛合金螺钉的界面有利于骨愈合,优于不锈钢螺钉,但硬度小于不锈钢螺钉,遇到阻力较大时易变形,导致螺钉磨损滑丝,因此临床钛合金螺钉滑丝多于不锈钢螺钉。而钴铬钼螺钉的硬度又小于钛合金螺钉,所以铬钼螺钉的滑丝发生几率高于钛合金螺钉。冷焊接效应只发生在钛合金材料的锁定螺钉和锁定钢板锁定孔中,不锈钢材料中未见。Hayes比较了表面抛光和不抛光螺钉,结果表明表面抛光螺钉能明显减少植入相关的并发症且更容易取出。


③患者方面原因:大部分内固定物应在骨折术后1年取出,然而部分患者,尤其是体力劳动者内固定术后多年未取出,螺钉在体内承受应力明显增加;同时,螺钉孔和钉头凹槽被增生骨痂填塞包埋,增加了取出难度。在去除钉头凹槽填塞包埋骨痂时可能损伤钉头凹槽,造成磨损,容易发生滑丝;螺钉孔被增生骨痂填塞亦增大了螺钉拧出的摩擦阻力,也容易滑丝。


④综合因素:既有医源性因素,又有患者方面原因。如部分骨不连和骨缺损患者锁定钢板螺钉内固定后长期不愈合而且活动过多,局部存在微动,螺钉和/或钢板受力后发生弯曲,易导致螺钉取出困难;螺钉弯曲后继续受力,可发生螺钉断裂或弯曲螺钉在取出时发生断裂。


综上述,螺钉取出困难可能是由一种或多种原因造成,要确定每一螺钉取出困难的确切原因较困难,除非已出现明显的螺钉头凹槽变形或磨损可判断为螺钉滑丝外,多数情况下不能预先判断该螺钉是否会发生取出困难。一般是先用螺丝刀拧动螺钉,若出现困难,再反复用力拧动螺钉,最终基本导致螺钉滑丝。因此常无法确定螺钉取出困难的最初原因是滑丝、错扣或冷焊接,而且要区分锁定螺钉卡死是否由冷焊接或错扣引起也缺乏判断方法。


通常认为锁定螺钉卡死多数是冷焊接所致,但Kumar等对锁定螺钉卡死的观察结果显示,判断为冷焊接的螺钉,采用径向开孔解锁法后却可用锥形反向螺纹取出器取出,肉眼观察未发现冷焊接痕迹,因此他们将发生此现象的原因归结为以下4个方面:螺纹错扣;对侧皮质可能未攻丝导致螺纹在对侧皮质把持力过大;对侧皮质的螺钉外露部分上骨过度增生;反向锥形螺纹攻丝取出器在钉头凹槽内用力拧转时引起环形应力效应,导致钉头膨胀、螺钉进一步卡死。


锁定钢板螺钉取出困难发生率


尽管有大量研究探讨锁定钢板螺钉取出困难的原因和对策,但少有锁定钢板螺钉取出困难发生率的研究报道,尤其缺乏大宗病例和多中心报道。Georgiadis等报道一组病例的锁定螺钉滑丝率17%(3/18);Cole等报道一组病例的锁定钢板取出困难发生率为5.19%(4/77)。


Bae等报道临床使用标准的扭力限制螺丝刀拧入159枚5.0mm自攻锁螺钉和279枚3.5mm自攻锁定螺钉,总体螺钉取出困难发生率为4.48%,其中5.0mm自攻锁螺钉未发生取出困难,3.5mm自攻锁定螺钉中有24枚由于滑丝发生取出困难;而在同一时期病斧正的198枚3.5mm皮质螺钉和4.0mm松质骨螺钉中,仅1枚螺钉发生滑丝,非锁定螺钉滑丝发生率为0.51%。


Maehara等也报道3.5mm钛合金锁定螺钉取出困难发生率较5.0mm螺钉高。总体来讲,锁定螺钉取出困难发生率明显高于非锁定螺钉,但不应高于20%(内固定取出术总并发症发生率)。根据材料硬度,钴铬钼螺钉小于钛合金螺钉,而钛合金螺钉又小于不锈钢,所以铬钼螺钉的滑丝率最高,不锈钢螺钉的滑丝率最低;钛合金锁定螺钉还有特有的冷焊接效应,所以钛合金锁定螺钉发生取出困难最多。


预防


在行钢板螺钉内固定时,应强调按手术规范操作进行螺钉植入。如:使用瞄准器和标准钻头钻孔,对于年轻患者,尤其是选择加压螺钉时,必须使用丝攻预先攻丝后再拧入螺钉,且应攻丝至对侧皮质;拧入螺钉时出现阻力较大致钉头凹槽变形或滑丝后,应立即停止拧入并更换螺钉;提倡使用扭力限制螺丝刀拧入螺钉;非扭力限制螺丝刀拧入螺钉时应避免用力过大;避免使用高速电钻直接拧入螺钉;植入锁定螺钉时应避免方向偏差,以防发生螺钉错扣。


在行钢板螺钉取出术时,术前应做充分的思想准备和设备准备。术前明确明螺钉厂家及规格,并仔细阅读X线片,了解螺钉和钢板是否被外骨痂包埋以及螺钉是否断裂。手术时首先充分显露全部螺钉和钢板,去除包裹螺钉和钢板的外骨痂和螺钉钉头凹槽内嵌入的软组织;螺丝刀刀口与螺钉钉头凹槽嵌套必须完全吻合,原则上使用同一厂家工具,因为首次拧动螺钉滑丝后往往就失去再用同一厂家工具拧出的可能;应将配套的螺丝刀沿螺钉长轴方向嵌套稳妥后,保持螺丝刀稳定,均匀用力逆时针方向旋转取出螺钉。术前还应常规准备大力剪和断钉取出器工具箱,遇到取出困难的螺钉,避免使用蛮力撬拨,改用专用工具,合理选择方法行钢板螺钉取出,才能避免或减少手术时间延长、损伤扩大或术后再骨折、医源性骨折、损伤血管神经等并发症。


处理方法


取出方法分类


单独螺钉取出困难是螺钉滑丝或断头所致,取出方法有钳夹法、环锯或空心铰刀法、改槽法、反向螺纹攻丝取出法、T形反向加压套筒螺丝取出法和取栓法等。对于锁定钢板上螺钉取出困难,早期常用方法有:


①撬动和转动钢板松动螺钉法:用骨刀逐渐撬动钢板,然后逆时针方向转动钢板,带动螺钉松动并取出螺钉;该方法对于单枚螺钉取出困难有效。


②折弯转动钢板法:将钢板的一端或两端折弯,通过转动钢板带动螺钉旋转取出螺钉和钢板;该方法对于单枚螺钉取出困难有效。


③剪断钢板松动螺钉法:对于2枚或2枚以上螺钉取出困难,用大力剪、电锯或线锯从取出困难螺钉的邻近螺钉孔处剪断钢板,然后转动钢板带动螺钉旋转取出螺钉和钢板。


④剪断钢板法:用大力剪从取出困难螺钉的螺钉孔处剪断钢板,然后取出钢板,再用单独螺钉取出困难方法取出螺钉;该方法对于单枚和多枚螺钉均有效。


⑤改槽法:先用较小磨钻或电锯锯片将螺钉头帽开一较深的槽,然后用较大的“一”字槽螺丝刀取出螺钉,最后取出钢板。


⑥锯齿状星形螺丝刀:原为拧入螺丝的星形螺丝刀,但周围呈锯齿状的星形螺丝刀可以卡入内六角凹槽内,对内六角滑丝螺钉取出效果较好。


针对锁定螺钉取出困难的增多,近年来出现了多个螺钉取出器专用工具,包括:


①锥形反向螺纹攻丝取出法:采用一种硬质合金的锥形反向螺纹攻丝取出器,在钉头凹槽滑丝的内六角内重新反向攻丝,最终带动螺钉旋出。


②T形反向加压套筒螺丝取出法:王书军等发明了T形反向加压套筒螺丝刀,与锥形反向螺纹攻丝取出法原理相似,只是加压套筒包裹在钉头外周而不是内六角内。对于单独螺钉滑丝和明显高出钢板的滑丝螺钉是非常有效的取出工具,其对骨骼的损伤较空心铰刀法取出单独螺钉小。


③打磨法:采用一种硬质合金的钻头(钨钢钻或金刚钻),打磨掉锁定螺钉钉尾部、锁定螺钉与螺钉孔之间连接或磨穿螺钉一侧或两侧钢板后,先将钢板取出,再用其他方法取出螺钉。


近年除了螺钉取出专用工具外,还出现了新的螺钉钢板取出方法:


①2011年,Kumar等针对锁定螺钉卡死现象,介绍了一种钢板开口解除卡死螺钉法,即用高速磨钻或高速锯片将卡死螺钉孔的一侧边缘钢板开口剪断,然后用骨刀逐渐扩大开口使螺钉孔开大来解除螺钉卡死,再用锥形反向螺纹攻丝取出器取出螺钉,最后取出钢板。


②2012年,Kim等针对联合孔内锁定螺钉卡死介绍了一种纵向钻孔法,即先用较大钻头紧靠椭圆形联合孔内滑丝螺钉在滑动孔内纵向钻孔,然后用骨刀将钢板连同螺钉一起向钻孔方向纵向敲动使其松动,再用骨膜剥离子撬动,一同取出钢板和螺钉。


③2013年,Gopinathan等介绍了一种新的剪断钢板法,即将冷焊接螺钉两侧邻近的钢板凹陷切迹处剪断,使之成为一最小的矩形“螺钉-钢板”单元,然后通过转动每个“螺钉-钢板”单元取出,该方法对软组织损伤较小。


④2014年,Gupta等介绍了一种空心磨钻磨穿法,即用高速不锈钢空心磨钻套住钛合金螺钉头将钛合金钢板磨穿,先取出钢板,然后再用常规方法取出单独螺钉。


取出方法的选择


临床上取出锁定钢板上螺钉方法可归纳为改槽法、折弯钢板法、剪断钢板法、反向螺纹攻丝或反向加压套筒螺丝法、打磨法或空心钻磨穿法、钢板开口解除卡死螺钉法和纵向开孔法等,但均有缺陷和适应证。如:改槽法和反向加压套筒螺丝法仅适用于钉尾部高出钢板的滑丝螺钉,对未高出钢板者和螺钉卡死者则不适合。反向螺纹攻丝法对滑丝螺钉较适合,而对螺钉卡死者则不适合;临床经验显示,反向螺纹攻丝法取出下肢滑丝螺钉(4.5mm)效果较好,但对上肢螺钉(3.5mm)滑丝效果较差,Bae等的临床研究表明,反向螺纹攻丝法对25%的3.5mm滑丝螺钉有效。


大力剪剪断钢板法对较浅切口和较薄浅钢板较适合,而对较深切口不适合,对较厚钢板比较困难。折弯或撬动钢板法仅对钢板上单枚螺钉有效,对钢板上多枚螺钉不适合;折弯钢板法仅对较薄钢板有效,对较厚钢板不适合;折弯或撬动钢板法易导致骨和软组织损伤,仅对骨质条件较好和切口较浅者适合,对严重骨质疏松和切口较深者不适合。纵向钻孔法对骨骼损伤较大,仅适用于较粗大的骨骼,而对较细小的骨骼不适合,而且只适合椭圆形的联合孔内卡死螺钉,不适合锁定孔内卡死螺钉。打磨法或空心磨钻穿法和钢板开口解除卡死螺钉法均需要较特殊器械,取出时间较长,易致金属碎屑残留和骨“热坏死”。


由于螺钉取出困难的原因有多种,Ehlinger等和Kumar等主张根据不同原因采取相应方法:①由螺钉滑丝而非错扣或冷焊接导致的取出困难,应选择反向螺纹攻丝取出法;反向螺纹攻丝取出法取出无效,提示为错扣或冷焊接所致。滑丝螺钉若高出钢板,也可采用T形反向加压套筒螺丝取出法或改槽法取出滑丝螺钉。②由错扣或冷焊接导致的螺钉取出困难,应选择剪断钢板法、折弯钢板法、钨钢钻打磨法和纵向开孔法。③钉尾内六角凹槽和螺钉与螺钉孔之间被增生骨痂包裹和填塞,也可导致螺钉取出难度增大,应仔细将骨痂去除,充分显露钢板和螺钉,清除钉头内六角凹槽和螺钉与螺钉孔之间包裹、填塞的骨痂,避免损伤钉头内六角凹槽而发生滑丝。


因此,术者应熟悉各种方法的优缺点和适应证,根据患者具体情况,包括取出困难原因、螺钉、钢板、切口、骨骼骨质和现有设备等多种情况综合考虑,并按照先简单后复杂、先无损伤后有损伤或先损伤较小后损伤较大的原则选择合理方法。如反向螺纹攻丝取出法、改槽法和剪断钢板法对骨骼无损伤,应首选;折弯钢板法、钨钢钻打磨法可能损伤骨骼或肌肉等软组织,是次要选择;纵向开孔法对骨骼有损伤,最后考虑采用。使用打磨法时,应将钢板螺钉孔处打断后用钳夹法取出螺钉,而不是将螺钉头打断后用开孔法或取栓法取出断头螺钉,前者可能损伤骨骼,而后者对骨骼损伤较大。


问题及展望


目前对锁定钢板螺钉取出困难的原因和对策有较多临床研究,但实验研究较少,尚缺乏大宗病例、多中心有关发生率的报道。导致螺钉取出困难的主要原因有螺钉滑丝、错扣和冷焊接,但每一患者的确切原因尚缺乏有效判断方法。尽管近年出现了一些新的螺钉取出困难专用工具和方法,但尚无一种方法。有待今后完善更多实验研究和多中心、大宗病例临床研究,可解决所有原因导致的取出困难。


作者:无锡市第九人民医院骨科 殷渠东