可降低鎖定鋼板結(jié)構(gòu)剛度的遠(yuǎn)側(cè)鎖定螺釘應(yīng)用研究

唐佩福，籃 霞

解放軍總醫(yī)院骨科，北京 100853

隨著社會(huì)工業(yè)化程度的進(jìn)展及交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)達(dá)，骨折發(fā)生率逐年上升，對(duì)于骨折進(jìn)行鋼板螺釘內(nèi)固定手術(shù)治療是目前創(chuàng)傷外科最常見的一種治療方式。眾所周知，骨折固定內(nèi)植物的剛度是影響骨塊之間相對(duì)活動(dòng)的主要因素[1，2]。如果鋼板螺釘橋接固定裝置的剛度過大，則骨折間隙的低應(yīng)變環(huán)境就不能對(duì)骨痂形成產(chǎn)生適度的力學(xué)刺激，此時(shí)就可能發(fā)生骨折不愈合或延遲愈合。為了減少鎖定鋼板的剛度，促進(jìn)骨斷端的骨痂形成，研究者在傳統(tǒng)鎖釘螺釘?shù)幕A(chǔ)上進(jìn)行了很多探索[3-5]。本文介紹一種可降低鎖定鋼板結(jié)構(gòu)剛度的新型螺釘即遠(yuǎn)側(cè)皮質(zhì)鎖定螺釘(FCL，far cortical locking screw)，其滿足了維持鎖定鋼板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，減少剛度，并使骨折間隙平行移動(dòng)，從而促進(jìn)骨折的二期愈合。現(xiàn)將其臨床應(yīng)用研究綜述如下。

1 普通鎖定鋼板剛度過大抑制骨痂生成

簡(jiǎn)單骨折可以通過傳統(tǒng)的加壓鋼板對(duì)骨折塊進(jìn)行預(yù)加壓，從而獲得絕對(duì)穩(wěn)定，使其斷端在生理負(fù)荷下不產(chǎn)生活動(dòng)，應(yīng)變完全消失，最終達(dá)到一期愈合(直接愈合)。而粉碎骨折不需要斷端加壓，只要獲得相對(duì)穩(wěn)定，允許骨塊之間相對(duì)活動(dòng)，從而產(chǎn)生適度的應(yīng)變，就可通過骨痂形成的方式獲得二期愈合(間接愈合)。鎖定鋼板是內(nèi)固定的一大發(fā)展，與傳統(tǒng)的加壓鋼板相比較，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：可增強(qiáng)骨質(zhì)疏松骨折的固定效果，術(shù)中無需剝離骨膜或顯露更多的軟組織，能有效保護(hù)骨折端的血運(yùn)。因此，自20世紀(jì)90年代問世以來，這項(xiàng)技術(shù)很快就得到了骨科醫(yī)生的認(rèn)可，并被廣泛應(yīng)用于粉碎性骨折的橋接固定。

骨折固定內(nèi)植物的剛度是影響骨塊之間相對(duì)活動(dòng)的主要因素。如果橋接固定裝置的剛度過大，那么，骨折間隙的低應(yīng)變環(huán)境就不能對(duì)骨痂形成產(chǎn)生適度的力學(xué)刺激，此時(shí)就可發(fā)生骨折不愈合或延遲愈合。鎖定鋼板和螺釘相互鎖定形成的整體相當(dāng)于內(nèi)固定支架，固定強(qiáng)度明顯增加，雖然可有效避免骨折復(fù)位再移位或復(fù)位丟失，但其剛度是外固定支架剛度的好幾倍，足以使骨折斷端獲得絕對(duì)穩(wěn)定，形成一期愈合[6]。那么，鎖定鋼板過大的剛度，用于粉碎骨折的橋接固定，是否會(huì)過度限制骨塊之間的活動(dòng)，以致不利于骨折的二期愈合尚有爭(zhēng)議。

Fitzpatrick等[7]對(duì)鎖定鋼板(LP)和傳統(tǒng)的非鎖定鋼板(CP)進(jìn)行了生物力學(xué)比較研究。首先采用第三代合成股骨制成斷端間隔為1 cm的骨干骨折模型，鎖定鋼板組采用4.5 mm的鈦板和雙皮質(zhì)螺釘橋接固定，兩組骨折近端均采用3枚螺釘(均位于鋼板的第一、三、五孔)固定。通過觀察在軸向負(fù)荷的作用下骨折斷端之間的位移以測(cè)量鋼板的結(jié)構(gòu)剛度。結(jié)果顯示，LP和傳統(tǒng)鋼板的軸向剛度分別為(3.3±0.1)kN/mm和(3.4±0.2)kN/mm，兩組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.35)。

Lujan等[8]對(duì)66例采用關(guān)節(jié)周圍鎖定鋼板固定的股骨遠(yuǎn)端骨折(AO 32A，33A-C)進(jìn)行了回顧性的隊(duì)列研究。在術(shù)后6、12、24周正側(cè)位X線片中，分別對(duì)前-后和內(nèi)側(cè)形成的骨痂面積進(jìn)行了定量分析。外側(cè)形成的骨痂因鋼板的阻擋很難觀察。結(jié)果顯示：(1)術(shù)后24周，仍有37%的骨折骨痂面積0～20 mm2。(2)形成的骨痂不對(duì)稱：內(nèi)側(cè)的骨痂面積比前后側(cè)多64%。(3)14例(18.6%)發(fā)生骨不連，骨折斷端形成的骨痂平均面積比其他患者少65%。因此，作者認(rèn)為鎖定鋼板剛度過大，抑制骨痂的生成，而且骨折間隙的鋼板側(cè)因骨塊微動(dòng)太小，不能有效刺激該側(cè)的骨痂生成。

2 降低鎖定鋼板剛度的探索和研究

為了減少鎖定鋼板的剛度，促進(jìn)骨斷端的骨痂形成，很多學(xué)者進(jìn)行了一些探索性的研究。有學(xué)者試圖通過增加鋼板的跨度以減少固定剛度，但得出的結(jié)果卻截然相反。Stoffel等[9]在鄰近骨折斷端遠(yuǎn)近側(cè)各一個(gè)鋼板孔不放置螺釘，從而增加鋼板橋接的跨度。生物力學(xué)結(jié)果顯示，抗軸向壓縮和抗扭轉(zhuǎn)剛度減少2倍。但是Field等[10]的研究卻顯示，曠置這2枚螺釘以后，傳統(tǒng)鋼板和橋接鎖定鋼板的剛度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。還有學(xué)者通過減少鋼板的厚度，或增加鋼板和骨面之間的距離減少鋼板的固定剛度[11，12]。當(dāng)然，這些方法都在一定程度上減少了鎖定鋼板的剛度，但同時(shí)也減少了固定的強(qiáng)度。

3 遠(yuǎn)側(cè)皮質(zhì)鎖定螺釘能減少鎖定結(jié)構(gòu)的固定剛度

遠(yuǎn)側(cè)皮質(zhì)鎖定螺釘(FCL，far cortical locking screw)具有標(biāo)準(zhǔn)的鎖定頭，能夠與鋼板、遠(yuǎn)鋼板側(cè)皮質(zhì)相鎖定，釘-套的設(shè)計(jì)使主釘能在釘套內(nèi)產(chǎn)生微動(dòng)，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的剛度，釘尖能夠自攻，圓形設(shè)計(jì)能夠避免軟組織激惹。FCL螺釘與鋼板、遠(yuǎn)鋼板側(cè)皮質(zhì)相鎖定，螺釘通過近鋼板側(cè)皮質(zhì)的直徑減少，因此，其工作長度增加，螺釘干在應(yīng)力作用下可以在近側(cè)皮質(zhì)的Δd范圍內(nèi)產(chǎn)生彈性彎曲。螺釘與近鋼板側(cè)皮質(zhì)接觸可以增加支撐、分擔(dān)近鋼板側(cè)皮質(zhì)所承受的應(yīng)力。 FCL結(jié)構(gòu)類似內(nèi)固定支架，通過螺釘干的彎曲實(shí)現(xiàn)軸向彈性固定，這種力學(xué)特點(diǎn)和外固定支架通過外固定針的彎曲達(dá)到類似彈性固定。

Bottlang等[13]對(duì)FCL和普通鎖定鋼板固定合成股骨的遠(yuǎn)端骨折進(jìn)行了生物力學(xué)比較。結(jié)果顯示，F(xiàn)CL結(jié)構(gòu)具有以下生物力學(xué)特點(diǎn)：(1)低剛度： FCL螺釘能夠減少88%的軸向剛度，類似外固定支架。(2)平行微動(dòng)：負(fù)重200 N時(shí)，F(xiàn)CL的鎖定鋼板組近、遠(yuǎn)鋼板側(cè)皮質(zhì)分別產(chǎn)生0.51 mm和0.59 mm的平行移動(dòng)。而標(biāo)準(zhǔn)的鎖定鋼板組近、遠(yuǎn)鋼板側(cè)皮質(zhì)分別產(chǎn)生能0.02 mm和0.05 mm的平行移動(dòng)。(3)雙相的剛度：負(fù)荷增加時(shí)，F(xiàn)CL螺釘?shù)闹鞲珊徒摪鍌?cè)皮質(zhì)相接觸，從而獲得更多的支撐，有效預(yù)防固定失效。這種雙向剛度的特點(diǎn)和Ilizarov外架的生物力學(xué)特點(diǎn)相似。(4)和標(biāo)準(zhǔn)的鎖定螺釘相比， FCL結(jié)構(gòu)能夠保持至少80%的抗軸向壓縮強(qiáng)度，提高54%的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，提高21%的抗彎曲強(qiáng)度。

Bottlang等[14]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)比較了FCL和普通鎖定鋼板固定對(duì)骨痂形成的影響。12只綿羊脛骨截骨造成3 mm的斷端間隙，隨機(jī)采用LP 或FCL固定。通過每周的X線片對(duì)骨折愈合的情況進(jìn)行評(píng)估。9周后處死，愈合的脛骨采用CT、組織學(xué)檢查，以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力導(dǎo)致失敗的生物力學(xué)檢測(cè)。結(jié)果顯示，F(xiàn)CL組骨痂形成多，在遠(yuǎn)、近鋼板側(cè)分布均勻，愈合后的強(qiáng)度比LP組高54%，導(dǎo)致鋼板失效的應(yīng)力是LP組1.57倍。因此，認(rèn)為LP結(jié)構(gòu)過大的結(jié)構(gòu)剛度和不對(duì)稱的骨折間隙導(dǎo)致不連續(xù)、不對(duì)稱的骨痂形成，最終導(dǎo)致近鋼板側(cè)的骨愈合減少。而 FCL 結(jié)構(gòu)能夠提供彈性固定、促進(jìn)骨折斷端之間的微動(dòng)，從而顯著促進(jìn)連續(xù)骨痂的形成。

Doornink等[15]對(duì)FCL和普通鎖定螺釘固定尸體股骨遠(yuǎn)端骨折進(jìn)行了生物力學(xué)比較。22對(duì)股骨予遠(yuǎn)端截骨后造成AO/OTA A33-3型骨折，斷端1cm間隙，均采用相同的關(guān)節(jié)周圍鎖定鋼板固定(NCB，Zimmer)，遠(yuǎn)端6枚5.0 mm的鎖定螺釘固定，近端均采用4枚螺釘(FCL組采用FCL螺釘，LP組采用普通的LP螺釘)固定。通過股骨頭中心給予應(yīng)力負(fù)荷，檢測(cè)鋼板螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)剛度、耐受性和強(qiáng)度。結(jié)果顯示，F(xiàn)CL的初始剛度比LP低81%。給予800 N應(yīng)力時(shí)(相當(dāng)于一個(gè)人的體重)，近、遠(yuǎn)鋼板側(cè)皮質(zhì)均產(chǎn)生0.6 mm的微動(dòng)，而LP的近、遠(yuǎn)側(cè)皮質(zhì)分別產(chǎn)生0.1 mm和0.2 mm的微動(dòng)。FCL固定骨質(zhì)疏松和正常骨密度的股骨具有和標(biāo)準(zhǔn)的鎖定鋼板相同的耐受力和強(qiáng)度。

在FCL的臨床應(yīng)用過程中，筆者認(rèn)為應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：(1)為了使動(dòng)力鎖定螺釘在鋼板對(duì)側(cè)的骨皮質(zhì)獲得牢固的把持，只能用于固定骨干部位的骨塊，而不能用于干骺端或骨骺部位骨塊的固定。(2)為了有效地發(fā)揮動(dòng)力鎖定螺釘?shù)淖饔?，鋼板不能緊貼骨面?？梢圆捎脤Ｓ玫母綦x板(1、2和3 mm規(guī)格)將鋼板和骨臨時(shí)隔離，完成螺釘固定后取出隔離板。如果鋼板和骨之間的間隙大于3 mm，會(huì)使螺釘承受過多的應(yīng)力，導(dǎo)致固定失敗。(3)至少置入4枚動(dòng)力鎖定螺釘，而且不能將普通的鎖定螺釘和FCL螺釘共同固定同一骨塊，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致鎖定螺釘承受的應(yīng)力增大，從而導(dǎo)致固定失效。(4)導(dǎo)鉆應(yīng)垂直于鋼板的表面，然后可以適當(dāng)傾斜以達(dá)到想要的螺釘角度。只有將導(dǎo)鉆充分固定在鋼板孔上，才能將其限制在允許的30°錐形范圍內(nèi)。為最大限度減少固定的剛度，螺釘應(yīng)該盡可能地垂直于鋼板表面。(5)如果鋼板和骨直接接觸，沒有采用隔離板，那么動(dòng)力鎖定螺釘應(yīng)該至少退出1/2圈以產(chǎn)生1 mm的間隙。

4 結(jié) 語

綜上所述，F(xiàn)CL能夠維持鎖定鋼板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，減少剛度，使骨折間隙平行移動(dòng)的生物力學(xué)特點(diǎn)能夠顯著促進(jìn)骨折的二期愈合。這種可降低鎖定鋼板結(jié)構(gòu)剛度的新型螺釘，為骨科醫(yī)師在骨折的手術(shù)內(nèi)固定治療領(lǐng)域提供了新的選擇和思路。

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