股骨轉(zhuǎn)子下骨折2種髓內(nèi)固定系統(tǒng)的生物力學(xué)比較

邊勁松

(滄州市人民醫(yī)院 ， 河北 滄州 061000 )

股骨轉(zhuǎn)子下骨折是指股骨小轉(zhuǎn)子至股骨干峽部范圍的骨折，是髖部骨折的一種特殊類型，約占髖部骨折的10%-15%[1]。保守治療閉合牽引復(fù)位非常困難，易發(fā)生進(jìn)行性髖內(nèi)翻畸形，而且治療時間長，臥床并發(fā)癥多，早已經(jīng)被淘汰，積極盡早手術(shù)治療已經(jīng)為大多數(shù)骨科醫(yī)生達(dá)成臨床共識[2]。上世紀(jì)60-70年代開始使用角鋼板，DHS或DCS治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折，但是對于內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)粉碎的轉(zhuǎn)子下骨折內(nèi)固定失效發(fā)生率常超過20%。G-K釘具有良好的生物力學(xué)特性，它的軸向失敗負(fù)荷接近體質(zhì)量的4倍，用G-K釘治療低位的股骨轉(zhuǎn)子下骨折已獲得良好的結(jié)果。頭狀髓內(nèi)釘系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有力學(xué)上負(fù)荷分擔(dān)的原則，減小了內(nèi)置物的應(yīng)力[3]。大量的實(shí)驗(yàn)研究及臨床病例隨訪表明髓內(nèi)固定系統(tǒng)治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折優(yōu)于髓外內(nèi)固定裝置。為了易于比較，我們選用近端同為2枚鎖釘固定的髓內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行生物力學(xué)測試對比。報(bào)告如下。

資料與方法

1 一般資料：隨機(jī)采集防腐成人股骨標(biāo)本8根(河北醫(yī)科大學(xué)解剖教研室提供)。男3個，女5個；右邊2個，左邊6個。

2 方法

2.1 標(biāo)本制備與分組：所有股骨標(biāo)本從髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)處離斷，盡量去除軟組織。經(jīng)X線攝片排除畸形、病理骨標(biāo)本，應(yīng)用Osteocore3-EXA型骨密度儀檢測肱骨干下1/3處骨密度，排除骨質(zhì)疏松。先將所有標(biāo)本按照骨密度值從小到大編號1-8，然后按照區(qū)組隨機(jī)化方法隨機(jī)分為2組，每組各4具標(biāo)本。A組骨密度為(0.70 ± 0.08)g/cm2，B組(0.71 ± 0.12)g/cm2。組間骨密度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。將所有股骨標(biāo)本用雙層塑料保鮮膜密封包裹，-20℃冷凍保存，于實(shí)驗(yàn)前24小時取出，室溫下自然解凍。

2.2 建立模型：將股骨標(biāo)本隨機(jī)分成2組，于股骨小轉(zhuǎn)子下3cm橫行截?cái)嗄MAO32A3.1 型骨折，分別用配套器械植入普通股骨順行髓內(nèi)釘和股骨重建髓內(nèi)釘，用自制夾具和牙托粉固定股骨遠(yuǎn)端，模擬單肢站立，使股骨長軸與垂線成25°。

2.3 生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)：將各種骨折固定模型固定在長春試驗(yàn)機(jī)研究所生產(chǎn)的CSS-40020 生物力學(xué)材料試驗(yàn)機(jī)中，加載從 0-1200N，加載速率為1.40mm/min，同時安裝千分表(北京北量機(jī)電工量具有限公司,精度 1mm%)，測定股骨在載荷作用下產(chǎn)生的水平位移和垂直縱向位移，正式試驗(yàn)前應(yīng)預(yù)調(diào)加載3次 100N。

4 結(jié)果：(1)軸向壓縮載荷實(shí)驗(yàn)。股骨順行髓內(nèi)釘與股骨重建髓內(nèi)釘系統(tǒng)在AC32A3.1及AO32B2.1型骨折模型固定中，平均軸向位移和平均側(cè)方位移通過統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，無顯著性差異。(2)載荷失效實(shí)驗(yàn)。在股骨標(biāo)準(zhǔn)髓內(nèi)釘固定模型的平均失效負(fù)荷為2844N,股骨重建型髓內(nèi)釘固定模型的平均失效負(fù)荷為3281N,兩者統(tǒng)計(jì)學(xué)上存在顯著性差異(P<0.05)。

討 論

股骨轉(zhuǎn)子下骨折的治療對于骨科醫(yī)生來說是一個挑戰(zhàn)，因?yàn)樵摬课痪哂刑厥獾纳锪W(xué)特性：高應(yīng)力集中，堅(jiān)硬的皮質(zhì)骨特性，容易發(fā)生粉碎性骨折[5]。臨床上采用的髓內(nèi)釘系統(tǒng)較釘板系統(tǒng)能夠提供更多的優(yōu)勢：髓內(nèi)釘更靠近股骨中心，很好的實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力分擔(dān)原則，而且髓內(nèi)釘可以提供微創(chuàng)操作技術(shù)，較少干擾骨折斷端血供。很多學(xué)者的多項(xiàng)生物力學(xué)研究及臨床病例隨訪資料表明：股骨轉(zhuǎn)子下骨折髓內(nèi)釘治療優(yōu)于其他內(nèi)固定裝置[5]。目前臨床上用來治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折的髓內(nèi)固定系統(tǒng)主要有2種，股骨標(biāo)準(zhǔn)髓內(nèi)釘系統(tǒng)及頭髓型髓內(nèi)釘系統(tǒng)，兩者使用時有何區(qū)別，經(jīng)過文獻(xiàn)檢索，目前尚未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)對2種髓內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行對比來指導(dǎo)臨床選擇。

股骨重建釘可以非常好的固定股骨轉(zhuǎn)子下不穩(wěn)定骨折，臨床使用過程中我們也知道對于股骨重建釘在股骨頭內(nèi)放置2枚平行的螺釘存在潛在的困難，特別是股骨頸較為細(xì)小的患者，如何同時將2枚鎖釘放置在最佳位置也存在著很大的困難。還有術(shù)中不容易獲得拉力螺釘在股骨頭及股骨頸內(nèi)恰當(dāng)?shù)膫?cè)位影像，因?yàn)椴迦氲乃鑳?nèi)釘和所使用的器械擋住了視線，這就增加了拉力螺釘位置的不恰當(dāng)及拉力螺釘脫出的風(fēng)險[5-6]。此時我們是否可以用標(biāo)準(zhǔn)髓內(nèi)釘來固定股骨轉(zhuǎn)子下骨折。相對于頭頸型髓內(nèi)固定物，股骨順行交鎖髓內(nèi)釘近端鎖釘對擰入角度長短要求較為寬松，同時也可以明顯減少手術(shù)時間，減少術(shù)中術(shù)者透視暴露時間，另一方面又無近端鎖釘對股骨頭的切割，避免了內(nèi)固定失效，對于大小轉(zhuǎn)子完整的轉(zhuǎn)子下骨折，可實(shí)現(xiàn)確實(shí)可靠的近端交鎖。股骨轉(zhuǎn)子下骨折受力機(jī)制復(fù)雜，很難達(dá)到固定的穩(wěn)定性，容易造成骨折延遲愈合不愈合及內(nèi)固定失效等并發(fā)癥。因此，衡量一種內(nèi)固定方法是否有效，骨折內(nèi)固定結(jié)構(gòu)在載荷作用下抵抗股骨頭下移的能力(剛度)是一個非常重要的指標(biāo)[6-8]。通過我們的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，表明2種髓內(nèi)固定系統(tǒng)能夠很好地維持患者在術(shù)后活動時的骨折穩(wěn)定性，亦即能更好地保持骨折對位，給骨折愈合創(chuàng)造良好的條件。實(shí)際臨床工作中不僅要求骨折固定后要有足夠抵抗股骨頭下移的能力，而且要求在受到較大外力時該結(jié)構(gòu)不被破壞，即有較大的強(qiáng)度。骨折內(nèi)固定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的大小決定著患者術(shù)后功能鍛煉的方式和時間。Rydell[15]分析得到人體在獨(dú)立行走和床上活動時股骨上端承受的載荷分別為2450N和1400N(按人體平均體質(zhì)量70kg計(jì)算)。在本實(shí)驗(yàn)中，股骨順行髓內(nèi)釘固定模型的平均失效負(fù)荷為2844N，股骨重建型髓內(nèi)釘固定模型的平均失效負(fù)荷為3281N，均超過了Rydell的標(biāo)準(zhǔn)，因此我們認(rèn)為2種內(nèi)固定股骨轉(zhuǎn)子下骨折后能夠承擔(dān)功能鍛煉時的最大負(fù)荷，可以早期進(jìn)行功能鍛煉，有力于功能恢復(fù)。我們研究的主要局限性在于沒有收集扭轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。因?yàn)槲覀兊纳锪W(xué)機(jī)不能提供扭轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)資料，因此我們的研究設(shè)計(jì)就沒有包括測定扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。然而，軸向應(yīng)力是引起股骨轉(zhuǎn)子下骨折內(nèi)固定失效的主要應(yīng)力，因此對我們的研究結(jié)果不會有太大的影響。由于實(shí)驗(yàn)條件限制，我們所使用的標(biāo)本數(shù)量較小，我們只制作了2種骨折模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能存在一定程度的偏差，需要再增加標(biāo)本數(shù)量進(jìn)一步驗(yàn)證。另外這也影響了我們對于小轉(zhuǎn)子不完整的骨折的對比研究。

通過對骨折內(nèi)固定模型進(jìn)行生物力學(xué)測試，2種髓內(nèi)固定系統(tǒng)在股骨小轉(zhuǎn)子完整的轉(zhuǎn)子下骨折中斷端穩(wěn)定性方面無顯著性差異，但是股骨重建型髓內(nèi)釘較普通股骨順行髓內(nèi)釘更為堅(jiān)強(qiáng)，而后者操作更簡單易行。