中空植骨式動(dòng)力髖螺釘固定并促進(jìn)股骨頸骨折愈合

沈佳祚，練克儉，林達(dá)生，李林，李強(qiáng)，張棟，齊鵬

（中國(guó)人民解放軍第一七五醫(yī)院全軍骨科中心，廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院，福建 漳州 363000）

青壯年股骨頸骨折多為高能量損傷，如交通事故、高處墜落傷等［1］。臨床上治療方法從Smith－Petersen開始應(yīng)用三翼釘作為內(nèi)固定治療股骨頸骨折以來(lái)，內(nèi)固定材料超過(guò)100余種。目前的治療方法傾向于閉合復(fù)位空心釘內(nèi)固定［2－5］以及切開復(fù)位動(dòng)力髖螺釘內(nèi)固定［2，6，7］，但這些治療方法易發(fā)生螺釘切出［8，9］及骨折延遲愈合、不愈合（約占15%）甚至股骨頭壞死（占20%～30%）等［10］不良后果，這些年來(lái)其治療方法未見(jiàn)明顯突破，故至今被稱之為骨科尚未解決的骨折。

本課題研究的主要目的在于設(shè)計(jì)一種新的內(nèi)固定材料，在牢固固定股骨頸骨折端的同時(shí)，可以行髓內(nèi)減壓、自體植骨，較常規(guī)內(nèi)固定材料能夠減少骨延遲愈合、不愈合及骨壞死的發(fā)生，希望通過(guò)本動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究能夠?yàn)榕R床開展新的治療方法起到一個(gè)良好的指導(dǎo)與借鑒作用。

1 資料與方法

1.1 中空釘?shù)脑O(shè)計(jì) 作者設(shè)計(jì)中空釘，與廈門大博穎精醫(yī)療器械有限公司合作生產(chǎn)出實(shí)驗(yàn)成品，并為此我們獲取了專利。本中空釘采用鈦合金制作而成，分三部分：頭端帶螺紋、中間帶扇葉窗口和尾端插入角鋼板（見(jiàn)圖1）。頭部螺紋部分帶孔隙，可在固定股骨頭的同時(shí)進(jìn)行髓內(nèi)減壓，中間扇葉窗口內(nèi)部可植骨在骨折端，髓內(nèi)減壓并促進(jìn)骨折愈合。

圖1 左側(cè)中空釘與右側(cè)普通釘

1.2 動(dòng)物模型與分組 所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均得到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用機(jī)構(gòu)認(rèn)可和動(dòng)物保護(hù)法批準(zhǔn)。8只8～10個(gè)月實(shí)驗(yàn)山羊雌雄各半，40～50kg／只，隨機(jī)分成兩組，進(jìn)行為期1周的適應(yīng)性飼養(yǎng)。行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物雙髖SCT三維模型重建后，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室股骨頸骨折模型均得到成功制作，右側(cè)為中空釘組，左側(cè)為普通釘組。

1.3 手術(shù)方法及術(shù)后護(hù)理 所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均為第一作者在基礎(chǔ)麻醉下進(jìn)行，麻醉藥物為速眠新0.1mL／kg和鹽酸氯胺酮0.1mL／kg，肌肉注射。取髖關(guān)節(jié) Watson－Jones手術(shù)切口，依次分離皮下結(jié)締組織及肌肉，顯露大轉(zhuǎn)子及髖關(guān)節(jié)囊，切開關(guān)節(jié)囊暴露股骨頸。電動(dòng)擺鋸鋸斷股骨頸造成頸中型骨折，骨折間隙為0.5mm，取1枚直徑2.5mm的Kischner針，固定兩骨折端并進(jìn)行術(shù)中透視，避免穿透股骨頸。使用相同方法行雙側(cè)股骨頸造模后，取一側(cè)髂骨植骨于中空釘內(nèi)部，右側(cè)行中空釘固定，左側(cè)行普通釘固定，術(shù)畢造模成功。術(shù)后所有山羊均行常規(guī)護(hù)理，獨(dú)立飼養(yǎng)5d后混合放養(yǎng)。常規(guī)肌肉注射青霉素（80萬(wàn)單位），持續(xù)7d防止術(shù)后感染。

1.4 影像學(xué)評(píng)價(jià) 術(shù)后6、12周8只山羊分別行雙側(cè)髖關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片及CT掃描，對(duì)張力側(cè)及壓力側(cè)骨密度、骨小梁容積百分比及骨折愈合評(píng)價(jià)，其中骨密度檢測(cè)為股骨頸螺旋CT連續(xù)掃描，然后用專用程序自動(dòng)分析計(jì)算骨密度；計(jì)算骨小梁容積百分比用螺旋CT容積測(cè)量軟件進(jìn)行，骨小梁容積百分比Vp＝Vt／（Vt＋Vm）×100%，Vt為所選擇股骨頸容積范圍內(nèi)骨小梁容積值，Vm為所選擇股骨頸容積范圍內(nèi)非骨小梁容積值。X線拍攝電壓為150kV，時(shí)間為1s，電流為100 mA，管球距離均是80cm。CT使用德國(guó)Simens Somatom Sensation64CT2007螺旋CT機(jī)，拍攝電壓為120kV，電流為180 mA，準(zhǔn)直0.6mm×64，顯示野368mm×4，層厚3mm，層間距3mm，螺距0.9，重建層厚0.75mm，間隔0.75mm。

1.5 髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度評(píng)價(jià) 術(shù)后6、12周8只山羊分別行雙側(cè)髖關(guān)節(jié)前屈、后伸、內(nèi)收、外展、旋內(nèi)、旋外最大活動(dòng)角度檢查，定義術(shù)前山羊雙后肢自然站立位為中立位，每次測(cè)量3次取平均值。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析，兩樣本定量資料服從正態(tài)分布且方差齊性則采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05代表結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 影像學(xué)評(píng)價(jià) 術(shù)后6周X線片及CT圖像可見(jiàn)，中空釘組骨折端可見(jiàn)扇葉窗口內(nèi)部少量自體骨與骨折線周圍骨連接，雙側(cè)骨折線仍可見(jiàn)。骨小梁容積百分比中空釘組較普通釘組含量高，中空釘組為（0.891±0.014）%，普通釘組為（0.763±0.023）%，P＜0.001；骨密度中空釘組骨折線處較普通釘固定側(cè)密度高，中空釘組的張力側(cè)為（138.68±2.58）mg／mL，壓力側(cè)為（139.46±2.11）mg／mL，普通釘組張力側(cè)為（135.16±2.27）mg／mL，壓力側(cè)為（136.22±2.16）mg／mL，P＜0.05，見(jiàn)表1。術(shù)后12周X線及CT圖像可見(jiàn)，中空釘組骨折線模糊，可見(jiàn)扇葉窗口內(nèi)部大量自體骨與周圍骨連接，骨小梁容積百分比中空釘組較6周時(shí)明顯增多且較同期普通釘組明顯增高；中空釘組為（0.966±0.021）%，普通釘組為（0.835±0.037）%，P＜0.05。骨密度較6周明顯偏高，普通釘組骨折線仍隱約可見(jiàn)，但骨密度較同期中空釘組偏低；骨密度中空釘組的張力側(cè)（145.33±1.37）mg／mL，壓力側(cè)（148.25±2.14）mg／mL，普通釘組張力側(cè)（141.73±2.26）mg／mL，壓力側(cè)（143.53±3.71）mg／mL，P＜0.05，見(jiàn)表1。影像學(xué)資料見(jiàn)圖2～8。

表1 術(shù)后6周及12周股骨頸骨折線處骨小梁容積百分比及骨密度表（±s）

表1 術(shù)后6周及12周股骨頸骨折線處骨小梁容積百分比及骨密度表（±s）

時(shí) 間 組 別 骨小梁容積百分比（%）骨密度（mg／mL）0.891±0.014 138.68±2.58 139.46±2.11普通釘組 0.763±0.023 135.16±2.27 136.22±2.16 P值 ＜0.001 ＜0.05 ＜0.05術(shù)后12周組 中空釘組 0.966±0.021 145.33±1.37 148.25±2.14普通釘組 0.835±0.037 141.73±2.26 143.53±3.71 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05注：P＜0.05代表差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；P＜0.001代表差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。張力側(cè) 壓力側(cè)術(shù)后6周組 中空釘組

圖2 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)前X線片

圖3 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)后6周正位X線片

圖4 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)后6周側(cè)位X線片

2.2 髖關(guān)節(jié)活動(dòng)角度評(píng)價(jià) 術(shù)后6周所有山羊雙側(cè)髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度均較術(shù)前降低，而普通釘組降低程度比中空釘組降低明顯，中空釘組恢復(fù)程度較普通釘組好（P1＜0.05）；術(shù)后12周髖關(guān)節(jié)各項(xiàng)活動(dòng)度較術(shù)后6周有所增加，髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度逐漸恢復(fù)到術(shù)前水平，相比同期中空釘組較普通釘組恢復(fù)程度好（P2＜0.05，見(jiàn)表2）。

3 討 論

圖5 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)后6周CT

圖6 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)后12周正位X線片

圖7 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)后12周側(cè)位X線片

圖8 實(shí)驗(yàn)山羊股骨頸骨折術(shù)后12周CT

青壯年股骨頸骨折多為高能量損傷，如交通事故傷、高處墜落傷等［1］。眾所周知，股骨頸因其特殊的解剖結(jié)構(gòu)，骨折后容易發(fā)生延遲愈合、不愈合甚至股骨頭壞死等不良后果，部分學(xué)者認(rèn)為其主要因素與延遲入院、意識(shí)上的忽視、醫(yī)院缺乏設(shè)備、對(duì)骨折的重視程度不夠［11，12］以及骨折復(fù)位的質(zhì)量及手術(shù)時(shí)間密切相關(guān)［1］，而據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者統(tǒng)計(jì)骨折不愈合占15%左右，股骨頭壞死占20%～30%［10］。其治療原則是早期準(zhǔn)確的復(fù)位，牢固的固定，早期離床活動(dòng)，減少因長(zhǎng)期臥床帶來(lái)的各種并發(fā)癥［13］。手術(shù)治療方法主要分閉合復(fù)位、切開復(fù)位內(nèi)固定及植骨術(shù)等［14－15］，常見(jiàn)內(nèi)固定材料有單釘類、多釘類、滑動(dòng)鋼板及DHS、可吸收內(nèi)固定類以及植骨術(shù)及截骨術(shù)等［16－23］，均存在優(yōu)缺點(diǎn)，至今效果仍不理想。

表2 術(shù)后6周及12周雙側(cè)髖關(guān)節(jié)活動(dòng)角度比較±s，°）

表2 術(shù)后6周及12周雙側(cè)髖關(guān)節(jié)活動(dòng)角度比較±s，°）

時(shí) 間 組 別 前 屈 后 伸 內(nèi) 收 外 展 旋 內(nèi) 旋 外71±2 40±4 18±7 35±3 25±2 20±3術(shù)后6周組 中空釘組 67±5 35±3 15±2 27±3 19±5 16±3普通釘組 61±2 30±1 10±4 22±3 13±2 12±2 P1值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05術(shù)后12周組 中空釘組 70±3 41±5 18±4 34±4 23±3 19±2普通釘組 63±4 35±3 13±2 28±3 18±2 14±4 P2值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05注：P1值代表術(shù)后6周中空釘組與普通釘組統(tǒng)計(jì)結(jié)果；P2值代表術(shù)后12周中空釘組與普通釘組統(tǒng)計(jì)結(jié)果。術(shù)前

作者認(rèn)為，青壯年骨折延遲愈合、不愈合、股骨頭壞死，除與骨折的類型、受傷到手術(shù)的時(shí)間、骨折復(fù)位的程度、內(nèi)固定的質(zhì)量等因素密切相關(guān)外，還與骨折局部是否有良好的骨質(zhì)爬行替代、髓內(nèi)壓是否能得到有效的減壓、骨折局部血運(yùn)是否能夠得到有效的重建有關(guān)。鑒于此，課題組設(shè)計(jì)并與廈門大博穎精醫(yī)療器械有限公司合作生產(chǎn)出了本中空釘（為常規(guī)動(dòng)力髖螺釘?shù)母倪M(jìn)）并進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，中空釘較普通釘在固定骨折端的同時(shí)，能夠通過(guò)螺紋上的孔隙與螺釘中間扇葉窗口進(jìn)行髓內(nèi)減壓并行自體植骨，一定程度上促進(jìn)了骨折端骨質(zhì)的爬行替代，促進(jìn)了骨折局部骨小梁的形成，增加了骨密度，從而促進(jìn)了骨折的愈合，減輕了髖部疼痛及肌肉痙攣，增加了髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度。

比較普通釘與中空釘后認(rèn)為，普通釘固定骨折端后雖存在持續(xù)加壓作用，但其并發(fā)癥也較高，最常見(jiàn)的有髖內(nèi)翻畸型、螺釘割裂股骨頭頸、鋼板螺釘松動(dòng)、斷裂等［8，9］，易引起股骨頭、股骨頸內(nèi)骨小梁的破壞而加重骨缺血，遠(yuǎn)期股骨頭壞死率偏高。而中空釘同樣帶有螺紋、尾端鎖定釘及角鋼板可以起到持續(xù)加壓作用，但螺紋上存在獨(dú)特的孔隙可進(jìn)行持續(xù)髓內(nèi)減壓，螺釘中間扇葉狀窗口亦可減壓及所植骨可以與骨折端相連接，使密閉的髓腔開放，降低骨內(nèi)壓及骨髓水腫，減輕供應(yīng)股骨頭的營(yíng)養(yǎng)血管痙攣并增加靜脈回流改善局部微循環(huán)，促進(jìn)骨小梁形成，增加骨密度及骨質(zhì)爬行替代，一定程度上縮短了骨折愈合的時(shí)間。目前存在的不足為一旦骨折愈合中空釘將無(wú)法取出，同時(shí)與其他內(nèi)固定物同樣存在電解反應(yīng)、過(guò)敏反應(yīng)等。

作者認(rèn)為，中空釘內(nèi)部不但可以自體植骨，還可以在窗口近骨折端進(jìn)行藥物、生長(zhǎng)因子注射及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞植入等［25－28］，進(jìn)一步促進(jìn)骨折的愈合，在中空釘材料方面可以采用可吸收材料及多孔鉭等。為此，我們還需要更深入的研究。

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