動(dòng)力髖螺釘螺旋刀片固定用于股骨頸骨折的抗壓和防旋能力

吳軍，楊成偉，朱六龍，陳亮

（1.杭州醫(yī)學(xué)院附屬臨安區(qū)人民醫(yī)院 骨科，浙江 杭州 311300；2.杭州市第一人民醫(yī)院 骨科，浙江 杭州 310006）

股骨頸骨折為中老年常見骨折，隨人口老齡化的發(fā)展，其發(fā)病率日益增高[1]。受股骨頸、股骨頭解剖及血供特點(diǎn)的影響，術(shù)后骨折不愈合及股骨頭缺血性壞死的發(fā)生率仍較高[2]，內(nèi)固定方案無法獲得良好的生物力學(xué)特性。隨對該類骨折研究的深入，用于治療的內(nèi)固定材料及相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，該類骨折的療效也顯著提升[3]。目前臨床上常用的內(nèi)固定方式有：空心加壓螺釘（cannulated compression screw，CCS）、動(dòng)力髖螺釘（dynamic hip screw，DHS）以及動(dòng)力髖螺釘螺旋刀片（dynamic hip screw-blade，DHS-B）固定。CCS或DHS分別有支持力弱，易切割、退釘和抗旋性差等弱點(diǎn)。DHS-B是最近幾年出現(xiàn)的用于股骨頸骨折的新的內(nèi)置物，它以螺旋刀片代替?zhèn)鹘y(tǒng)DHS頭釘，并結(jié)合鎖定加壓動(dòng)力髖接骨板制成，具有傳統(tǒng)DHS生物力學(xué)優(yōu)勢及多枚CCS抗旋性好的雙重優(yōu)點(diǎn)，在臨床上應(yīng)用越來越廣泛。本研究以CCS為對照通過尸體標(biāo)本進(jìn)行生物力學(xué)對照研究，旨在探討DHS-B的優(yōu)勢。

1 材料和方法

1.1 材料 防腐成人尸體標(biāo)本4具，均由杭州醫(yī)學(xué)院解剖教研室提供。男2具、女2具，經(jīng)4%中性分別浸泡171、189、203、223 d，死亡年齡分別為58、63、66、74歲。參閱尸體資料，并經(jīng)CT及X線診斷，股骨無風(fēng)濕、結(jié)核、關(guān)節(jié)炎、腫瘤等病理情況。設(shè)備：DHS-B、CCS及配套工具由上海強(qiáng)生公司提供；BX120-1AA電阻應(yīng)變計(jì)及配套端由臺(tái)州黃巖公司提供；CCS0-44100萬能試驗(yàn)機(jī)及ND-500扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)由長春試驗(yàn)機(jī)有限責(zé)任公司提供；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀由南京華東電子科技有限公司提供。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 骨折模型制備 ①取兩側(cè)8個(gè)股骨標(biāo)本，隨機(jī)分為2組，觀察組（A組）采用DHS-B固定，對照組（B組）采用3枚CCS固定。保證2組均有左側(cè)和右側(cè)股骨各2個(gè)，每具尸體兩側(cè)股骨屬于不同組。標(biāo)本在不用時(shí)，以0.9%氯化鈉溶液浸泡的紗布包裹，并置于-20 ℃環(huán)境保存，應(yīng)用時(shí)提前室溫靜置6～12 h；②于股骨頸中部經(jīng)Pauwells角70°鋸斷，造成內(nèi)收型不穩(wěn)定股骨頸骨折標(biāo)本；③解剖復(fù)位后分別進(jìn)行DHS-B固定和CCS固定。

1.3 生物力學(xué)檢測 ①模擬人單足站立時(shí)股骨干位置設(shè)計(jì)測試體位，股骨干直立，與垂直縱軸呈15°夾角；股骨遠(yuǎn)端以自凝牙托粉為材料制備穩(wěn)定底座，大小9.0 cm×6.0 cm，在底座尚未固化時(shí)將股骨遠(yuǎn)端垂直插入，調(diào)整位置，固化備用。②貼應(yīng)變片：共7個(gè)應(yīng)變片位點(diǎn)，A點(diǎn)位于骨折線下方0.5 cm， B點(diǎn)位于股骨外側(cè)大轉(zhuǎn)子下，C點(diǎn)位于內(nèi)側(cè)小轉(zhuǎn)子水平位置，D點(diǎn)位于外側(cè)大轉(zhuǎn)子下5 cm，E點(diǎn)位于D點(diǎn)對側(cè)水平處，F(xiàn)點(diǎn)位于外側(cè)大轉(zhuǎn)子下10 cm，G點(diǎn)位于F點(diǎn)對側(cè)水平處。③軸向加載實(shí)驗(yàn)：標(biāo)本置于萬能試驗(yàn)機(jī)，調(diào)整體位，先以300 N預(yù)加載消除股松弛等影響；然后卸載，以1 000 N·min-1的速度加載，直至500 N，統(tǒng)計(jì)股骨內(nèi)外側(cè)應(yīng)變值、股骨下沉位移。④扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：將標(biāo)本中下1/3鋸斷，置入扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，取股骨頭向前扭轉(zhuǎn)方向，最大扭轉(zhuǎn)角為6.5°，以 1.5°/min的速度扭轉(zhuǎn)，記錄扭轉(zhuǎn)至6°時(shí)扭矩。⑤承壓實(shí)驗(yàn)：采用相同方案澆筑牙托粉基座，然后將標(biāo)本牢靠固定在萬能試驗(yàn)機(jī)上，以1.5 mm/s的速度軸向加壓，直到內(nèi)固定結(jié)構(gòu)或股骨機(jī)構(gòu)破壞，測出極限載荷。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以±s表示，所有計(jì)量資料符合正態(tài)分布，2組間比較用t檢驗(yàn)進(jìn)行分析；計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組軸向載荷試驗(yàn)比較 所有標(biāo)本在預(yù)設(shè)載荷下均穩(wěn)定，且在彈性范圍內(nèi)載荷-應(yīng)變呈較好的線性關(guān)系，卸載后股骨頭能恢復(fù)原狀。載荷為500 N 時(shí)，觀察組A～G點(diǎn)應(yīng)變值均明顯低于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。2組標(biāo)本股骨頭位移差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.289，P=0.773）。

2.2 2組扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)比較 扭轉(zhuǎn)6°時(shí)，2組扭矩差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

2.3 2組軸向極限載荷比較 A組極限載荷明顯高于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

3 討論

DHS-B與CCS均是治療股骨頸骨折的可靠方案，蔡延祿等[4]以CCS系統(tǒng)治療65例股骨頸骨折患者，僅出現(xiàn)7例股骨頭壞死；另有研究[5-6]指出DHS-B系統(tǒng)是DHS系統(tǒng)的有效改進(jìn)，能夠進(jìn)一步減少并發(fā)癥、提升療效。雖然DHS-B與CCS均有一定應(yīng)用價(jià)值，但直接探討DHS-B生物力學(xué)的研究尚少。

表1 500 N載荷下2組A～G點(diǎn)應(yīng)變值對比（每組n=4，微應(yīng)變

表1 500 N載荷下2組A～G點(diǎn)應(yīng)變值對比（每組n=4，微應(yīng)變

組別 A點(diǎn) B點(diǎn) C點(diǎn) D點(diǎn) E點(diǎn) F點(diǎn) G點(diǎn)A組 -50.50±15.70 156.00±10.30 -199.75±10.24 142.50± 6.45 -296.50± 7.00 177.25±9.36 -274.00±12.99 B組 50.75±10.31 214.50±22.65 -248.85±31.51 215.25±16.68 -345.25±29.58 210.50±12.48 -321.50±25.01 t 10.51 9.899 5.487 11.2 3.734 26.94 9.459 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

表2 6°扭轉(zhuǎn)角度下2組扭矩對比（N·m）

表3 2組軸向極限載荷對比（N）

本研究顯示DHS-B具有良好的生物力學(xué)效能，在抗壓方面明顯優(yōu)于CCS系統(tǒng)。本研究選擇以Pauwells 角為70°的方向進(jìn)行截骨，優(yōu)點(diǎn)是該骨折角度為常見股骨頸骨折角度，為不穩(wěn)定型骨折，而在軸向加壓時(shí)盡可能模擬人體單足站立時(shí)股骨干與身體縱軸的交角，因此結(jié)論有一定可靠性?？v向加壓時(shí)，無標(biāo)本喪失穩(wěn)定，且載荷-應(yīng)變呈良好的線性關(guān)系，在卸載后股骨能恢復(fù)正常形狀，說明測試在生理載荷內(nèi)，結(jié)果可靠?？v向加壓時(shí)A組A點(diǎn)應(yīng)變值為負(fù)，而B組為正，說明觀察組骨折端受到正壓力，因此對骨折斷端有動(dòng)力加壓作用。DHS-B的滑動(dòng)套筒能夠保證骨折端在術(shù)后持續(xù)受到正壓，在此作用下有利于骨折愈合，這與李智浩等[7]報(bào)道結(jié)果相符。其他點(diǎn)對比，A組應(yīng)變均明顯輕于B組，說明A組內(nèi)固定方案能更好地傳遞載荷，從而強(qiáng)化股骨對抗外側(cè)拉應(yīng)力和內(nèi)側(cè)壓應(yīng)力的作用，因此其固定越牢固，這與段文江等[8]報(bào)道相符。CCS應(yīng)變更大則說明應(yīng)力較集中，容易出現(xiàn)內(nèi)固定松動(dòng)、繼發(fā)性骨折等，章年年等[9]報(bào)道顯示CCS內(nèi)固定下，37例患者中6例退釘?shù)炔涣际录?，也提示其局限性。由于DHS-B能夠有效傳遞并分散載荷，避免應(yīng)力集中，因此A組最大承重明顯好于B組。在6°扭轉(zhuǎn)作用下，2組扭矩?zé)o明顯差異，提示2種方案均有較可靠的防旋能力，其中CCS的防旋能力主要來源于其穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)；DHS-B的防旋能力則來源于螺旋刀片結(jié)構(gòu)牢固把持股骨頭，張輝等[10]研究也顯示此類內(nèi)固定系統(tǒng)具有較好的固定可靠性。

多枚CCS固定股骨頸骨折可使骨折端可獲得良好的加壓力，且具有固定強(qiáng)度高、抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)、手術(shù)操作簡便、手術(shù)創(chuàng)傷小等優(yōu)點(diǎn)，而獲得廣泛應(yīng)用[11]。但CCS固定的支持作用較差，對于嚴(yán)重粉碎骨折，有繼發(fā)骨折移位及髖內(nèi)翻的危險(xiǎn)，且易發(fā)生松動(dòng)、切割、切出甚至折斷，臨床試驗(yàn)證實(shí)在Pauwels III型骨折時(shí)應(yīng)用CCS固定生物力學(xué)性能差，失敗率高，不宜使用[12-13]。

DHS-B是以螺旋刀片代替?zhèn)鹘y(tǒng)DHS頭釘，并結(jié)合鎖定加壓動(dòng)力髖接骨板制成。國內(nèi)外大量報(bào)道及研究證實(shí)，DHS-B具有傳統(tǒng)DHS生物力學(xué)優(yōu)勢及多枚CCS抗旋性好的雙重優(yōu)點(diǎn)，生物力學(xué)性能優(yōu)良，支持力強(qiáng)，固定牢固，有更好的術(shù)后負(fù)重效能；螺旋刀片能牢固把持股骨頭，填壓骨質(zhì)的同時(shí)提高內(nèi)置物的錨合力，可持續(xù)對骨折端加壓[14]，國內(nèi)已有報(bào)道，應(yīng)用DHS-B治療股骨頸骨折取得了良好的效果[15]。

本研究以CCS內(nèi)固定系統(tǒng)為對照，從生物力學(xué)角度證實(shí)DHS-B固定優(yōu)于CCS治療股骨頸骨折，具備更高的抗壓能力。但受樣本量影響，本研究僅納入4具尸體、8個(gè)股骨頭標(biāo)本，雖然已排除病變的影響，但仍可能因樣本量過少造成偏倚；同時(shí)骨折模型局限，難以反映所有類型股骨頸骨折特點(diǎn)。