文献精选:提高股骨颈骨折内固定稳定性的方法

骨今中外2018-10-30 06:17:43

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摘译自:Optimizing Stability in Femoral Neck Fracture Fixation. Ye Ye, MD; Jiandong Hao, MD; Cyril Mauffrey, MD, FACS; E. Mark Hammerberg, MD; Philip F. Stahel, MD, FACS;David J. Hak, MD, MBA, FACS. Orthopedics:October 2015 Volume 38  Issue 10

 

股骨颈骨折是临床常见损伤,它的治疗与花费是一个严重的公共健康负担。需要根据患者情况、骨折移位以及骨折类型来决定是进行内固定还是关节置换手术。无论是年轻患者还是老年患者,内固定的治疗都存在许多挑战。在这两类病人中,为了取得良好的稳定需要采取不同的策略和面对不同的机械性难题。

 

年轻患者的股骨颈骨折通常由高能量损伤造成。高能量损伤通常会形成垂直型骨折类型,在骨折端形成较高的剪切力,从而导致较高的内固定失败发生率。由于骨折移位和短缩以及骨质疏松,老年患者选择内固定进行治疗同样存在较高的失败率。

 

这篇文章的目的是回顾性研究股骨颈骨折内固定的手术技巧,老年骨质疏松患者如何取得最好的稳定,以及高能量垂直骨折年轻患者如何对抗剪切力。

 

股骨颈的解剖和生物力学


股骨颈解剖结构的变化范围很大,但是颈干角平均为127°,前倾角平均为13°。股骨头的主要血供来自旋股内侧动脉深支。它与旋股外侧动脉的回旋支以及比闭孔动脉分支相互吻合。除此之外,还与臀上动脉、臀下动脉、会阴内动脉相吻合。

 

股骨颈主要承受身体的重力和矢状位的髋关节外展力。平行股骨长轴的力量会对骨折平面产生剪切力。而股骨颈所受其他力的方向与股骨颈长轴平行。

 

老年股骨颈骨折的内固定


对于老年患者,内固定一般用于无移位或者轻微移位的患者。移位型骨折通常则使用各种关节置换进行治疗。据文献报道,大多数的无移位股骨颈骨折(Garden分型1型和2型)可以取得较高的骨折愈合率、并发症较少,骨折不愈合和股骨头坏死的发生率低于6%。但是近期有一项纳入120例年龄65岁以上的无移位股骨颈骨折内固定治疗的研究却发现由于骨折不愈合和股骨头坏死,治疗失败率高达15%。来自挪威髋部骨折登记中心的报道,4468例无移位型股骨颈骨折在术后12 月内有8.3%的患者进行翻修手术。如此之高的失败率其原因可能是骨质较差骨质疏松以及内固定松动。

 

由于操作简单、损伤较小,空心螺钉内固定被广泛用于经颈型股骨颈骨折。有许多生物力学和临床研究试图探寻空心螺钉的最佳位置和数量来对抗髋关节的轴向、弯曲和扭转受力影响。当空心螺钉从2枚增加到3枚时,可以提高骨折的稳定性。骨质疏松性股骨颈骨折空心螺钉的最佳放置方式是3枚螺钉平行倒三角放置。对于后侧皮质严重粉碎的股骨颈骨折,再额外增加第4枚螺钉可以显著提高内固定的强度。

 

一项临床研究以及许多生物力学研究都支持使用空心螺钉固定时使用垫圈。有垫圈存在时,拧入空心螺钉可以产生更大的压力。对于基底部类型的股骨颈骨折,滑动髋螺钉联合6.5mm空心反旋螺钉要优于空心螺钉。

 

股骨颈骨折固定中螺钉位置的重要性


一些研究发现螺钉在股骨颈中的位置对其对抗移位和促进骨折作用具有重要意义。股骨颈中央区域通常缺少骨质,尤其是那些老年骨质疏松的患者。因此,当螺钉放在这个位置时不能对抗骨折移位。将空心螺钉放置在股骨颈中央时,螺钉在股骨颈中只有两个受力点:外侧皮质和股骨头软骨下骨。骨折会继续移位直到螺钉抵靠在骨折部位正常的股骨颈骨质(图1)。

 

图1 如A图红色区域所示,当螺钉放置在骨质疏松的股骨颈中部时只在外侧皮质和软骨下骨处形成接触。B:当轴向受力时,骨折发生移位直至螺钉杆部抵靠在股骨颈骨皮质上。

 

根据位置不同,每一枚空心螺钉都具有它特定的机械学作用,形成三点固定模式,其中第三个固定点应位于完整的骨皮质上。下方的螺钉应沿股骨颈下方皮质放置,位于侧位X线片的中央,以抵抗股骨头受力时的向下移位和内翻塌陷。后方螺钉应沿后侧皮质放置并位于前后位片上股骨颈的中央,从而对抗向后移位和股骨颈后倾。最后置入的第三枚螺钉应位于侧位片上股骨颈的前方和前后位片上股骨颈的中央,形成张力带的功能来对抗股骨颈的后倾。

 

Lindequist等人的研究对螺钉位置在股骨颈骨折中的意义提供了证据支持。利用尸体生物力学实验,他们发现与中心固定只有松质骨支撑相比,获得骨皮质支撑的后侧螺钉可以明显增加骨质稳定性。这些研究结果和另外一个在合成骨模型上进行的经颈型股骨颈骨折生物力学研究相似,和位于股骨颈中央的螺钉相比,获得皮质支撑的螺钉具有更好的稳定性,螺钉从皮质上拔出所需力量更大。

 

有两项临床研究对股骨颈螺钉位置进行了细致的分析,螺纹与股骨颈皮质的距离在3mm以内被认为是获得了骨皮质的支撑。螺钉在股骨颈的位置对于获得骨质支撑提高骨折愈合率具有重要作用。虽然在无移位的股骨颈骨折中,螺钉位置可能不那么重要,但是对于移位型股骨颈骨折它却是成功的关键。在近期的一项研究中,18例移位型股骨颈骨折置入的两枚螺钉均取得了皮质支撑,有16例获得了骨折愈合。当只有1枚螺钉位置良好获得支撑时,22例骨折中只有13例获得骨折愈合。而螺钉位置不佳没有获得支撑的5例骨折均未愈合。

 

股骨颈骨折内固定的股骨颈长度维持


股骨颈骨折空心螺钉内固定后的股骨颈短缩是一个常见问题,会对患者的功能恢复造成明显影响。在一项56例股骨颈骨折愈合的观察性研究中,31%的无移位型骨折(14/45)和27%的移位型骨折(3/11)在骨折愈合时存在股骨颈短缩。股骨颈的外展力臂平均缩短10±4mm,股骨的长度平均缩短8±5mm。12例无移位型骨折患者和1例移位型骨折患者完成了简明36生活质量调查量表。股骨颈短缩的患者(8/13)的身体功能评分和单项生理评分都要明显差于无短缩的患者。

 

一些学者研究使用非滑动的内固定装置来减少股骨颈短缩。这些内固定包括动力髋螺钉、具有2枚置入头颈的全螺纹动态螺钉刀片以及3或4枚全螺纹空心螺钉。采用这种固定之前首先需要通过各种方法取得充分的骨折复位,他们报道的结果是94%的患者可以取得骨折愈合,股骨颈只有轻微短缩。

 

股骨骨折的新型角稳定器械


为了解决空心螺钉固定的缺陷,具有角稳定的内固定装置被研发出来,将滑动髋螺钉的动态加压和空心螺钉的抗旋转结合在一起。Targon股骨颈内固定系统包含1块短的6孔钢板,可以置入4枚股骨近端动态锁定螺钉和2枚远端标准锁定螺钉(图2)。该器械的设计是控制骨折沿股骨颈轴线滑移,同时角稳定的结构可以对抗外翻移位。

 
图2 Targon股骨颈内固定的前后位(A)和侧位(B)X线片

 

有一项研究采用该内固定器械治疗了320无移位和移位型股骨颈骨折。无移位型骨折112例,其中3例(2.7%)出现了骨折不愈合或者骨折再移位,还有5例患者(4.5%)出现了股骨头缺血性坏死。5例患者(4.5%)需要返修进行关节置换,还有6例患者(5.4%)进行了有选择性的内固定取出。在208例移位型骨折中,32 例(15.4%)出现骨质不愈合或者骨折再移位。还有23例患者(11.1%)出现了股骨头缺血性坏死。43例患者(20.7%)需要返修进行关节置换,还有7例患者(3.3%)进行了有选择性的内固定取出。

 

另外一种用于股骨颈骨折固定的新型锁定内固定装置包含2枚5.7mm的股骨头颈锁定螺钉、1枚固定股骨距的4.5mm螺钉以及2枚固定股骨干的锁定螺钉。在垂直型股骨颈骨折sawbone模型中,有学者将该装置与3枚平行空心螺钉、2枚空心螺钉固定股骨头1枚横行固定股骨距、带有防旋的动力髋螺钉等固定方式进行比较,结果显示该装置具有最好的轴向强度。

 

骨水泥加强固定


除去设计新型内固定装置提高固定稳定性之外,也一直都有采取聚甲基丙烯酸甲酯或磷酸钙骨水泥加强固定的方法。其理论依据是旨在填充骨小梁与致密内固定材料之间的空隙,提高植入物的抗拔出力、减少内固定切出和失败。在1997年发表的一项生物力学研究中,磷酸钙骨水泥与聚甲基丙烯酸甲酯在骨质疏松性基底部股骨颈骨折中的效果相似。最近一项系统回顾对数量众多的临床和实验研究进行了汇总,结果证实聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸钙骨水泥都可以增加植入物-骨水泥-骨骼之间的初始稳定性。

 

另外一种结合了材料加强的新型内植入物N-Force空心螺钉也具有一定前景。它在螺钉头端具有纵向螺旋形螺纹槽,通过液压槽在内植入物周围注入填充材料。该内置入的独特设计允许内固定周围从近端皮质向头部圆周型增强,缩短了螺杆的工作长度,增强了外侧较薄的皮质。但是,前瞻性的临床研究报道该类型手术的患者呈现较高的二次手术和内固定失败倾向。


在获得前瞻性临床研究结果证实增强固定可以降低内固定失败率和增加内置入生存周期之前,并不推荐在老年髋部骨折中常规使用聚甲基丙烯酸甲酯或者磷酸钙骨水泥填充。

 

股骨颈垂直剪切骨折


青年股骨颈骨折比较少见,通常由高能量损伤造成。Pauwls根据骨折线垂直度数将其归为较高的分型(图3)。PauwlsIII型股骨颈骨折通常由高能量损伤造成,易于出现内翻移位,骨折不愈合率在16%至59之间,股骨头坏死的发生率在11%至86%之间。

 

除去骨折线垂直之外还有其他因素会造成Pauwls III型骨折的较高失败率。股骨颈下方的粉碎会导致失去内下方的股骨距支撑,从而造成较高的失败率。在一项33例患者垂直剪切型股骨颈骨折研究中,96%的病例存在大块的股骨颈粉碎骨折块(任何方向上大于1.5cm),其中主要位于下方(94%)和后方(82%)。研究者还在CT片上对骨折轴线角度进行了测量(图2)。外旋畸形平均为44°(范围10°-68°)(图4)。股骨短缩平均为1.8cm(范围0.9-4.4cm)。



 

图3 股骨颈骨折Pauwls分型

 
图4 术前轴位CT片显示股骨颈骨折粉碎并有明显的外旋畸形


目前的内固定趋势


骨科创伤协会OTA曾对活跃会员进行了一项横断面调查,以确定他们手术治疗年轻患者垂直型股骨颈骨折时的内植入物偏好。结果显示首选的内固定物为带或不带防旋螺钉的滑动髋螺钉(47%),其次是平行空心螺钉联合偏轴螺钉(28%),再次则为平行空心螺钉(15%)。

 

除了标准的3枚螺钉三角形固定之外,也有学者垂直股骨干轴线置入另外一枚螺钉(图5)。这枚螺钉的使用原则是在骨折平面以适当角度提供拉力作用。垂直型股骨颈骨折的生物力学实验显示额外增加这枚螺钉可以提高内固定的稳定性。

 


图5 术后即刻前后位X线片。在标准的股骨颈螺钉固定之后加用横行拉力螺钉垂直骨折面固定提供加压

 

内侧支撑钢板加强固定


为了提高内固定稳定性,在股骨颈垂直型骨折中,Mir和Collinge假设采用支撑钢板的理念。跨过骨折线的前方和下方放置支撑钢板抗滑动来对抗垂直型股骨颈骨折的剪切力。Mir和Collinge建议采用改良Smith-Peterson入路进行解剖复位。该入路有助于直视下复位,也有助于对骨折块进行直接复位。此外,该入路还可以减少关节内血肿和继发股骨头缺血性坏死风险,关节内血肿会造成关节内压力升高。当获得理想的复位之后,采用外侧入路进行空心螺钉或者滑动髋螺钉的固定。然后外旋下肢通过前侧入路放置股骨颈内侧支撑钢板。为避免内固定相互之间可能的干扰,他们建议使用薄的钢板(1.7-2.7m厚度),例如三分之一管型钢板或者微型钢板(图6)。



图6 术后即刻的前后位X线片。对垂直剪切型股骨颈骨折采用内侧支撑钢板加强固定

 

最近一项生物力学研究对垂直剪切型股骨颈骨折是否加用内侧支撑钢板进行了比较。在第四代复合股骨中建立垂直型股骨颈骨折模型(Pauwels III型)。完成复位之后,对骨折使用空心螺钉或者滑动髋螺钉固定,一半的模型加用2.7mm内侧锁定支撑钢板。无论采用空心螺钉固定还是滑动髋螺钉进行固定,加用内侧支撑钢板的模型的强度和失败载荷都明显上升。

 

结论


股骨颈骨折的治疗非常具有挑战性,具有相对较高的失败率。为避免失败的方法包括选择合适的内固定和对垂直型股骨颈骨折采用额外的股骨距支撑钢板进行加强固定。对年轻患者切开进行解剖复位对于改善预后和降低失败率可能是非常重要的一个环节。在老年患者中应开展骨水泥加强固定的临床研究来优化这种技术的有效性。同时,也必需对那些使用内存支撑钢板加强固定的年轻患者进行临床验证和长期随访。


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