肱骨大結(jié)節(jié)骨折內(nèi)固定的生物力學(xué)研究進(jìn)展

馬蔓 王艷華 張曉萌 張一翀 陳建海 寇玉輝 饒烽 陳小鋒 張殿英

肱骨大結(jié)節(jié)骨折是一類(lèi)較為常見(jiàn)的肩部損傷，在肱骨近端骨折中有13%～33%伴有大結(jié)節(jié)骨折，其中14%～20%為單純的大結(jié)節(jié)骨折，在肩關(guān)節(jié)脫位患者中10%～30%常伴隨肱骨大結(jié)節(jié)骨折，且一般多見(jiàn)于男性患者［1-3］。肱骨大結(jié)節(jié)骨折患者，尤其是移位不明顯的骨折，還存在一定的漏診率，據(jù)統(tǒng)計(jì)有約64%的移位不明顯的肱骨大結(jié)節(jié)骨折被漏診，且骨折塊越小，漏診率越高，可見(jiàn)肱骨大結(jié)節(jié)骨折的實(shí)際發(fā)病率比目前的臨床數(shù)據(jù)更高［4］。

一、肱骨大結(jié)節(jié)骨折損傷機(jī)制及分型

對(duì)于肱骨大結(jié)節(jié)損傷的研究發(fā)現(xiàn)，大結(jié)節(jié)骨折的原因可能是：（1）小圓肌及岡下肌的強(qiáng)烈牽拉；（2）上臂在外展和外旋后造成；（3）肘關(guān)節(jié)伸直或屈曲時(shí)，伸手后摔倒；（4）直接暴力打擊肩關(guān)節(jié)外側(cè)；（5）癲癇發(fā)作時(shí)，岡上肌強(qiáng)烈的收縮等。但這些機(jī)制最終都被解釋為肌肉的撕脫性骨折。Davies等［5］和Kaspar等［6］通過(guò)研究肱骨頭關(guān)節(jié)面外的較大的Hill-sachs損傷，提出了肱骨大結(jié)節(jié)骨折是由于撞擊造成的，但具體機(jī)制并未說(shuō)明。Bahrs等［7］于2006年對(duì)肱骨大結(jié)節(jié)骨折的損傷機(jī)制進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)肱骨大結(jié)節(jié)骨折并不是單純由肩袖肌收縮造成的撕脫性骨折，并提出了三種大結(jié)節(jié)骨折的機(jī)制：撕脫、肩峰撞擊和關(guān)節(jié)盂撞擊。這種損傷機(jī)制目前已得到了廣泛認(rèn)可，對(duì)于臨床上大多數(shù)肱骨大結(jié)節(jié)骨折都可以用此解釋?zhuān)瑢?duì)于其余特殊類(lèi)型的骨折類(lèi)型，還需要進(jìn)一步研究，以明確損傷發(fā)生的機(jī)制。

肱骨大結(jié)節(jié)骨折的分型主要根據(jù)大結(jié)節(jié)骨折的形態(tài)和機(jī)制，目前臨床上存在多種骨折分型，其中應(yīng)用最多的仍是Neer和AO分型。單純的肱骨大結(jié)節(jié)骨折屬于Neer二部分骨折和AO（11A1.1）型。由于這兩種分類(lèi)僅針對(duì)一種類(lèi)型的骨折，即有垂直骨折線的大片段，對(duì)于其余類(lèi)型的應(yīng)用較為局限。Mutch等［8］根據(jù)Bahrs的研究于2014年進(jìn)一步提出了肱骨大結(jié)節(jié)的三種分型方法，即撕脫型骨折、壓縮型骨折和劈裂型骨折。并提出撕脫性骨折機(jī)制類(lèi)似于肩袖撕裂的機(jī)制。劈裂型骨折可能由于肩關(guān)節(jié)脫位時(shí)與關(guān)節(jié)盂表面撞擊造成。凹陷型可能由于肱骨脫位時(shí)與關(guān)節(jié)盂下表面的撞擊造成，或者與肩峰的下表面撞擊造成。

二、肱骨大結(jié)節(jié)骨折治療

根據(jù)Neer［9］的學(xué)說(shuō)，骨折移位＜10 mm 和 45°（一直作為手術(shù)治療的指征）的患者可進(jìn)行保守治療；近年來(lái)隨著大量的大結(jié)節(jié)骨折研究的深入，提出肱骨大結(jié)節(jié)骨折移位>5 mm和30°就應(yīng)該通過(guò)手術(shù)治療；少數(shù)需要經(jīng)常做肩關(guān)節(jié)上舉的勞動(dòng)者和運(yùn)動(dòng)員骨折移位>3 mm即需要進(jìn)行手術(shù)治療。Platzer等［10］對(duì)135例移位＜5 mm單純大結(jié)節(jié)骨折采取保守治療,發(fā)現(xiàn)移位>3 mm的比移位＜3 mm的患者恢復(fù)效果較差。Benedikt等［11］對(duì)114例骨折患者研究發(fā)現(xiàn)年輕、肩關(guān)節(jié)前脫位和伴隨損傷是保守治療后需要手術(shù)的危險(xiǎn)因素。因此，詳細(xì)的體格檢查和磁共振成像來(lái)排除是否伴隨軟組織損傷是必要的，以防止延誤手術(shù)治療的時(shí)機(jī)。

手術(shù)治療主要分為兩類(lèi)：開(kāi)放手術(shù)和微創(chuàng)手術(shù)。微創(chuàng)手術(shù)治療方式主要包括：關(guān)節(jié)鏡治療和經(jīng)皮內(nèi)固定治療。經(jīng)皮內(nèi)固定治療均采用螺釘內(nèi)固定術(shù)。內(nèi)固定方式也主要分為兩類(lèi)：（1）縫線、錨釘、螺釘；（2）鋼板、張力帶等。關(guān)節(jié)鏡治療主要固定方式：縫線固定、單排或者雙排錨釘固定、雙排縫合橋式錨定、輔助經(jīng)皮螺釘固定等。切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)治療主要方式：螺釘、張力帶、鋼板等內(nèi)固定方式。Levy等［12］分析了212例手術(shù)治療患者，包括開(kāi)放式、關(guān)節(jié)鏡和經(jīng)皮入路，關(guān)節(jié)鏡組和非關(guān)節(jié)鏡組的手術(shù)率、僵硬率、感染率或神經(jīng)損傷率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。非關(guān)節(jié)鏡組患者滿意度得分略高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？梢?jiàn)開(kāi)放和關(guān)節(jié)鏡手術(shù)均是治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折的有效治療方式。

關(guān)節(jié)鏡治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折，目前多用于撕脫型骨折類(lèi)型的治療，尤其是合并肩袖損傷或盂唇損傷者［13］。肩關(guān)節(jié)鏡具有顯示清晰、對(duì)周?chē)M織清理徹底、精確復(fù)位、降低對(duì)肩關(guān)節(jié)肌肉、肌腱損傷等優(yōu)點(diǎn)；肩關(guān)節(jié)鏡也存在一系列缺點(diǎn)，首先關(guān)節(jié)鏡對(duì)技術(shù)要求相對(duì)較高，手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，術(shù)中易出血且不易控制，定位困難，操作間隙小等［14-15］。

切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)目前多用于劈裂型骨折的治療，有研究建議，如果碎片大于3 cm×3 cm或位移大于1 cm時(shí)，可應(yīng)用鎖定加壓板進(jìn)行切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定［16］。切開(kāi)復(fù)位手術(shù)常用的固定方式：空心釘固定、張力帶固定及鋼板固定。雖然開(kāi)放手術(shù)的創(chuàng)傷較大，但操作方便，對(duì)復(fù)雜的骨折更有優(yōu)勢(shì)，且手術(shù)時(shí)間短，在臨床上應(yīng)用較為廣泛。目前臨床上對(duì)于手術(shù)固定方式的選擇，依然存在著較大的爭(zhēng)議，具體治療方式，還需要根據(jù)患者的情況來(lái)選擇。

三、大結(jié)節(jié)骨折的生物力學(xué)研究進(jìn)展

近年來(lái)大結(jié)節(jié)骨折生物力學(xué)方面的研究不斷增加，國(guó)內(nèi)、外已有很多生物力學(xué)和有限元方面的研究。有研究發(fā)現(xiàn)肩袖的肌力對(duì)肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和關(guān)節(jié)活動(dòng)起著重要的作用［17］。Howell等［18］也提出在肩關(guān)節(jié)的外展活動(dòng)中肩袖提供約50%的肌力，在肩關(guān)節(jié)外旋運(yùn)動(dòng)中肩袖提供約90%的肌力?？梢?jiàn)肩關(guān)活動(dòng)中，肩袖對(duì)于肩關(guān)節(jié)的活動(dòng)起著重要的作用，而肩袖的附著點(diǎn)大結(jié)節(jié)如果出現(xiàn)骨折，勢(shì)必會(huì)影響肩關(guān)節(jié)的功能。Bono等［19］研究發(fā)現(xiàn)，大結(jié)節(jié)骨折后如發(fā)生5 mm移位，肩關(guān)節(jié)外展時(shí)三角肌所需要的力量增加16%，移位10 mm時(shí)，所需力量增加27%。而骨折塊向后上方移位10 mm時(shí)，外展所需的力量將增加29%。不僅如此，當(dāng)大結(jié)節(jié)骨折塊移位后，將會(huì)有肩峰撞擊的風(fēng)險(xiǎn)。有研究者通過(guò)影像學(xué)及生物力學(xué)等研究發(fā)現(xiàn)，較大的大結(jié)節(jié)骨折應(yīng)盡量減少移位，以避免出現(xiàn)肩峰撞擊、疼痛等并發(fā)癥［20］。由于在肩關(guān)節(jié)的活動(dòng)中，肩袖對(duì)肩關(guān)節(jié)的外展和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)起著重要的作用，所以肱骨大結(jié)節(jié)骨折后應(yīng)盡量達(dá)到解剖復(fù)位，以重建肩袖的穩(wěn)定性，恢復(fù)肩關(guān)節(jié)的功能。

（一）肩關(guān)節(jié)鏡常用固定方式的生物力學(xué)研究進(jìn)展

對(duì)于肩關(guān)節(jié)鏡常用的固定方式，國(guó)內(nèi)、外進(jìn)行了不同的生物力學(xué)對(duì)照研究。

1.縫線固定技術(shù)：自從Neer提出縫線固定治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折可獲得滿意的療效后，該固定技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于臨床，并有學(xué)者對(duì)比了不同縫線固定的生物力學(xué)差異。Ishak 等［20］對(duì)比了三種不同的縫線（Fiberwire tape, #5 Fiberwire, or #5 Ethibond），并進(jìn)行了生物力學(xué)測(cè)試，其結(jié)果顯示三種縫線的強(qiáng)度并無(wú)差異。Brais 等［21］進(jìn)一步對(duì)比了三種不同內(nèi)固定方式（#2 縫線張力帶固定，雙排縫合橋式錨定，編織線經(jīng)骨縫合），其結(jié)果表明：對(duì)于撕脫型大結(jié)節(jié)骨折，雙排縫合橋式錨定和編織線經(jīng)骨縫合組的固定強(qiáng)度均優(yōu)于#2 縫線張力帶固定組，在雙排縫合橋式錨定組和編織線經(jīng)骨縫合組之間無(wú)明顯的差異?？梢?jiàn)縫線固定在治療大結(jié)節(jié)骨折方面，是較為可靠的治療方法，尤其對(duì)于大結(jié)節(jié)粉碎性骨折的患者。

2.錨釘縫合與螺釘固定技術(shù)：錨釘縫合和雙螺釘治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折，是目前臨床上應(yīng)用最為廣泛的治療方式，尤其是肩關(guān)節(jié)鏡技術(shù)日益成熟，錨釘縫合及螺釘固定被很多臨床醫(yī)生常作為首選治療方案，并對(duì)比了多種不同固定方式的生物力學(xué)強(qiáng)度。首先Seppel等［22］對(duì)比了單排縫合錨釘和雙排縫合錨釘兩種方法治療大結(jié)節(jié)骨折，其固定強(qiáng)度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Lin等［23］又對(duì)比了三種不同固定方式，其固定強(qiáng)度對(duì)比：雙排縫合橋式錨釘>雙排縫合錨釘>雙螺釘固釘?？梢?jiàn)對(duì)于肱骨大結(jié)節(jié)的骨折，縫線錨定固定比螺釘固定更強(qiáng)。Lin等［24］之后再次提出不同肩關(guān)節(jié)外展角度對(duì)于上述三種不同內(nèi)固定方式在固定強(qiáng)度上的影響，并發(fā)現(xiàn)雙排縫合錨定組在低外展角時(shí)的固定強(qiáng)度最高，而雙排縫合橋技術(shù)組在高外展角時(shí)的固定強(qiáng)度最高。雙螺釘組不受外展角的影響。

國(guó)內(nèi)也對(duì)關(guān)節(jié)鏡主要固定技術(shù)進(jìn)行了研究，鐘樹(shù)柵等［25］通過(guò)尸體標(biāo)本測(cè)試了三種不同內(nèi)固定方式（可吸收縫線、雙排縫合橋式錨釘、雙螺釘）的固定強(qiáng)度，其結(jié)果顯示：螺釘組拉力值均小于可吸收縫線組和雙排縫合橋式錨定組；雙排縫合橋式錨釘與可吸收縫線兩組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

隨著對(duì)于錨釘技術(shù)研究的日益深入，Nagamoto等［26］提出了錨釘插入角度對(duì)固定強(qiáng)度的影響，并通過(guò)生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論骨密度如何，錨定螺釘在骨表面90°插入錨栓的拔出強(qiáng)度大于45°插入的錨栓。Ruder等［27］提出大結(jié)節(jié)皮質(zhì)的去除是否會(huì)影響錨釘固定的強(qiáng)度，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，少量的去除大結(jié)節(jié)的皮質(zhì)，將會(huì)明顯地降低縫合錨釘?shù)淖畲蠊潭◤?qiáng)度。但是，強(qiáng)度的整體下降可能還不足以轉(zhuǎn)化為臨床療效的失敗。

通過(guò)國(guó)內(nèi)、外的研究結(jié)果，可以確定縫線固定技術(shù)固定強(qiáng)度要強(qiáng)于雙螺釘固定技術(shù)，而雙排縫合橋式錨釘固定強(qiáng)度優(yōu)于單排和雙排錨定，單排和雙排縫合錨定之間并無(wú)明顯差異。而且在手術(shù)治療中，應(yīng)注意避免損傷骨折附近皮質(zhì)，且錨釘應(yīng)垂直骨面植入，以確保固定牢固可靠，從而避免內(nèi)固定把持力的下降，降低術(shù)后固定失敗和二次手術(shù)的發(fā)生率。

（二）切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定常用固定方式的生物力學(xué)研究進(jìn)展

1.國(guó)外對(duì)于鋼板、張力帶、螺釘固定的生物力學(xué)對(duì)比：對(duì)于切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)治療常用的固定方式，國(guó)外研究者也進(jìn)行了不同的生物力學(xué)對(duì)照研究。Braunstein等［28］研究發(fā)現(xiàn)，鋼絲張力帶的生物力學(xué)強(qiáng)度明顯優(yōu)于螺釘固定。Kaisidis等［29］通過(guò)鋼板內(nèi)固定的有限元分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在螺釘或鋼板出現(xiàn)變形失效的最初跡象之前，載荷將超過(guò)撕裂岡上肌腱所需的最大力的兩倍。Gaudelli等［30］通過(guò)動(dòng)物生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，鎖定鋼板的固定強(qiáng)度明顯大于雙排縫合橋錨定和縫線張力帶。其研究結(jié)果說(shuō)明對(duì)于肱骨大結(jié)節(jié)骨折的治療，鋼板內(nèi)固定是堅(jiān)強(qiáng)、可靠的治療方式。而且對(duì)于劈裂型大結(jié)節(jié)骨折，鎖定鋼板固定能提供更強(qiáng)和更可靠的生物力學(xué)固定。

2.國(guó)內(nèi)對(duì)于鋼板、張力帶、螺釘固定的生物力學(xué)對(duì)比：國(guó)內(nèi)也有大量關(guān)于切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定技術(shù)的生物力學(xué)研究，章偉［31］通過(guò)有限元分析發(fā)現(xiàn)，肱骨大結(jié)節(jié)鎖定鋼板穩(wěn)定性最好，應(yīng)力分布均勻、分散傳遞快。特別是對(duì)于粉碎性肱骨大結(jié)節(jié)骨折塊或骨質(zhì)疏松的患者更為適宜。陳強(qiáng)［32］、唐煉［33］也通過(guò)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了這個(gè)結(jié)論。固定強(qiáng)度：鎖定鋼板>鋼絲張力帶>雙螺釘。薛兆龍等［34］設(shè)計(jì)了新型的內(nèi)固定器治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折，并進(jìn)行了三種固定方式的對(duì)比，當(dāng)加載至移位2 mm時(shí)，新型內(nèi)固定器組、張力帶組較空心螺釘組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，新型內(nèi)固定器組較張力帶組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。移位5 mm時(shí)，新型內(nèi)固定器>鋼絲張力帶>空心釘。

基于國(guó)內(nèi)、外研究結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)鋼板內(nèi)固定具有最強(qiáng)的固定強(qiáng)度。鋼絲張力帶在剛開(kāi)始出現(xiàn)移位時(shí)，其強(qiáng)度與鋼板相當(dāng)；在移位5 mm時(shí)，張力帶與鋼板內(nèi)固定開(kāi)始出現(xiàn)明顯差異。但兩種固定均明顯優(yōu)于雙螺釘?shù)墓潭ā?/p>

綜上所述，可以得出縫線固定技術(shù)的固定強(qiáng)度要明顯優(yōu)于雙螺釘固定，雙排縫合橋式錨定固定強(qiáng)度優(yōu)于單排和雙排錨定，而單排和雙排縫合錨釘之間無(wú)明顯差異。鋼板內(nèi)固定的固定強(qiáng)度優(yōu)于鋼絲張力帶，張力帶固定強(qiáng)度又強(qiáng)于螺釘，且鋼板內(nèi)固定強(qiáng)度強(qiáng)于雙排縫合橋式固定。對(duì)于臨床上的應(yīng)用，雙排縫合橋式錨釘應(yīng)用廣泛，尤其是岡上肌腱止點(diǎn)的撕脫性骨折，并結(jié)合關(guān)節(jié)鏡可進(jìn)一步處理其他伴隨的損傷，如肩袖撕裂、肩胛盂唇損傷等，其還具有體積小，不需二次手術(shù)取出內(nèi)固定的優(yōu)點(diǎn)［35］。Ji等［36］表明對(duì)于粉碎性骨折，關(guān)節(jié)鏡縫合橋錨釘技術(shù)也可獲得滿意的固定和臨床效果。但縫合錨釘也存在縫線斷裂、螺釘拔出及肩袖切割等不足。雙螺釘固定有空心釘和可吸收螺釘兩種，目前多用空心螺釘加墊圈固定大結(jié)節(jié)骨折塊，加墊圈可減小局部應(yīng)力，具有損傷小，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但對(duì)于粉碎性骨折，往往難以獲得穩(wěn)定的固定，墊圈還有導(dǎo)致肩峰下撞擊的可能［37］。Yoon等［38］提出螺釘固定需要注意骨折塊大小、移位、骨質(zhì)情況及粉碎程度等情況。避免骨折塊進(jìn)一步碎裂、移位，以致固定失敗或者穩(wěn)定性不夠。張力帶固定生物力學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，固定牢固，但有醫(yī)源性肱骨外科頸骨折的風(fēng)險(xiǎn)，且對(duì)于粉碎性骨折常無(wú)法獲得穩(wěn)定固定。近幾年的生物力學(xué)研究表明，鋼板內(nèi)固定具有穩(wěn)定可靠，把持力強(qiáng)的特點(diǎn)，但也存在術(shù)中容易造成周?chē)M織的損傷，破壞血運(yùn)，損傷肩袖等不足。不僅如此，近幾年很多學(xué)者不斷探索新型的內(nèi)固定方式，以減少內(nèi)固定并發(fā)癥的發(fā)生率，提供更有效的治療方式。如馬俊等［39］應(yīng)用微型鎖定接骨板治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折，并獲得了滿意的治療效果，提出該鋼板可穩(wěn)定固定骨折塊，同時(shí)能避免對(duì)血供的損害等優(yōu)點(diǎn)。

四、總結(jié)與展望

目前肱骨大結(jié)節(jié)骨折的內(nèi)固定方式較多，發(fā)展迅速，但利弊各異，在臨床上對(duì)于治療方案的選擇上，需要綜合考慮患者年齡、骨質(zhì)情況、軟組織損傷程度、骨折狀況、粉碎程度、患者預(yù)期目標(biāo)等多方面因素，以選擇更適宜的手術(shù)方式和內(nèi)固定。隨著大結(jié)節(jié)骨折研究的深入，很多學(xué)者開(kāi)始嘗試應(yīng)用新的內(nèi)固定治療大結(jié)節(jié)骨折，對(duì)于各種內(nèi)固定的臨床分析和生物力學(xué)研究，還需要進(jìn)一步完善，常用的內(nèi)固定技術(shù)的生物力學(xué)研究也應(yīng)進(jìn)一步綜合考慮肩關(guān)節(jié)整體的力學(xué)情況，進(jìn)一步分析骨質(zhì)、不同肌肉的收縮方向及關(guān)節(jié)活動(dòng)對(duì)力學(xué)研究結(jié)果的影響，以便為臨床治療肱骨大結(jié)節(jié)骨折提供更科學(xué)、全面的理論依據(jù)。