鎖定鋼板內(nèi)固定治療肱骨近端骨折生物力學(xué)研究進(jìn)展

徐健 姚遠(yuǎn) 占師 位曉娟 胡海 盛加根

肱骨近端骨折是老年人常見骨折，主要保肩手術(shù)方式有鎖定鋼板內(nèi)固定和髓內(nèi)釘內(nèi)固定[1-4]，其中鎖定鋼板內(nèi)固定為主流術(shù)式。鎖定鋼板交叉鎖定的近端螺釘分布于肱骨頭不同方位，覆蓋整個(gè)肱骨頭，對(duì)骨質(zhì)疏松肱骨頭具有較強(qiáng)的把持力，可提供抗剪切力和抗扭轉(zhuǎn)力[5-6]，但術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較高[7-8]。生物力學(xué)研究作為一種能準(zhǔn)確預(yù)測潛在風(fēng)險(xiǎn)的研究方法，為肱骨近端骨折力學(xué)穩(wěn)定提供理論依據(jù)，并對(duì)鎖定鋼板內(nèi)固定理念的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響[9]。本文從鎖定鋼板內(nèi)固定細(xì)節(jié)和強(qiáng)化兩方面，對(duì)近年肱骨近端骨折鎖定鋼板內(nèi)固定的生物力學(xué)研究進(jìn)行綜述。

1 鎖定鋼板內(nèi)固定細(xì)節(jié)

鎖定鋼板的使用多依據(jù)于鋼板操作手冊，但應(yīng)用細(xì)節(jié)不明確，臨床實(shí)踐中常會(huì)因鎖定鋼板內(nèi)固定不當(dāng)而導(dǎo)致鋼板穩(wěn)定性差，從而產(chǎn)生螺釘切割和螺釘穿出等問題[5,10-11]。近期有許多生物力學(xué)研究對(duì)鎖定鋼板內(nèi)固定應(yīng)用細(xì)節(jié)提出新的觀點(diǎn)，本文從鋼板放置位置、近端螺釘布局及近端螺釘長度進(jìn)行總結(jié)。

1.1 鋼板放置位置

鎖定鋼板應(yīng)放置于結(jié)間溝后2～4 mm(以保護(hù)血供)、大結(jié)節(jié)頂點(diǎn)下5～8 mm(以防止肩峰撞擊)處[12]。術(shù)中因患者解剖結(jié)構(gòu)各異，鋼板放置位置可能會(huì)超出規(guī)定范圍。當(dāng)鋼板放置過近端時(shí)，易導(dǎo)致肩峰撞擊，而當(dāng)鋼板放置太遠(yuǎn)時(shí)，不能插入肱骨距螺釘，影響鋼板螺釘生物力學(xué)穩(wěn)定性[10]。Mehta等[13]對(duì)尸體和人工肱骨進(jìn)行體外生物力學(xué)研究，以評(píng)估鎖定鋼板位置在近端、適中、遠(yuǎn)端對(duì)不穩(wěn)定二部分肱骨近端骨折固定效果的影響，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端放置鋼板(肱骨距螺釘至肱骨距的距離<3 mm)能提高剛度。然而，F(xiàn)letcher等[10]采用有限元分析對(duì)鋼板放置提出新的觀點(diǎn)，他們將鋼板放置在較集中的近端、適中、遠(yuǎn)端3個(gè)位置上，使肱骨距螺釘均分布在肱骨內(nèi)下方，由于增加了無法打入內(nèi)側(cè)支撐螺釘?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，鋼板放置過遠(yuǎn)端時(shí)容易降低生物力學(xué)穩(wěn)定性，因此建議稍微近移鋼板。因此，筆者建議放置鋼板時(shí)應(yīng)先考慮內(nèi)側(cè)支撐螺釘?shù)墓潭ㄎ恢?，不建議鋼板放置過近，但放置鋼板時(shí)內(nèi)側(cè)支撐螺釘須靠近肱骨距(<3 mm)。

1.2 近端螺釘布局

肱骨近端鎖定鋼板的代表是肱骨近端內(nèi)固定鎖定系統(tǒng)(PHILOS)[14]，鋼板近端配備9個(gè)螺釘孔，每行都有特定的螺釘軌跡(下頁圖1)。鋼板操作手冊規(guī)定固定鋼板時(shí)至少使用4枚近端螺釘，但對(duì)于骨質(zhì)疏松患者，建議使用更多的螺釘進(jìn)行多個(gè)方向把持[15]。Fletcher等[16]使用計(jì)算機(jī)模擬量化螺釘布局，在鎖定鋼板內(nèi)固定治療不穩(wěn)定三部分內(nèi)側(cè)缺損的肱骨近端骨折中，發(fā)現(xiàn)不同螺釘布局會(huì)影響鋼板螺釘?shù)纳锪W(xué)穩(wěn)定性，A+E行螺釘固定是4枚近端螺釘固定的最優(yōu)布局，而選擇6枚螺釘固定時(shí)可行A+C+E行固定，同時(shí)驗(yàn)證和強(qiáng)調(diào)了E行螺釘(內(nèi)側(cè)支撐螺釘)對(duì)整體穩(wěn)定性的重要作用。Kim等[17]體外生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)支撐螺釘能優(yōu)化其他近端螺釘?shù)墓δ?，保證骨質(zhì)疏松模型中力學(xué)分布與正常骨模型相似。此外，使用內(nèi)側(cè)支撐螺釘能增加螺釘循環(huán)次數(shù)，降低螺釘切割風(fēng)險(xiǎn)[6,16,18]。因此，在近端螺釘布局中應(yīng)考慮植入內(nèi)側(cè)支撐螺釘。

圖1 PHILOS鋼板示意圖

1.3 近端螺釘長度

目前臨床研究報(bào)道的螺釘穿出率為6%～8%，主要是由于術(shù)中選擇較長的螺釘，螺釘尖太靠近軟骨下骨，導(dǎo)致螺釘容易在術(shù)后活動(dòng)中穿出，與關(guān)節(jié)盂發(fā)生碰撞[19]。螺釘二次穿出是由于鎖定鋼板系統(tǒng)強(qiáng)度高，在肱骨頭出現(xiàn)內(nèi)翻時(shí)，鎖定螺釘容易穿出，并導(dǎo)致關(guān)節(jié)盂腔嚴(yán)重軟骨損傷[5,11]。有生物力學(xué)研究通過模擬不同螺釘長度預(yù)測螺釘切割風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)螺釘尖距關(guān)節(jié)越遠(yuǎn)，切割風(fēng)險(xiǎn)越大，尤其在骨質(zhì)疏松患者中切割風(fēng)險(xiǎn)更大[20]。Fletcher等[10]推薦內(nèi)側(cè)支撐螺釘尖距關(guān)節(jié)面的距離不能大于8 mm，插入較長的內(nèi)側(cè)支撐螺釘能為其余近端螺釘分擔(dān)較多的應(yīng)力，降低螺釘切割風(fēng)險(xiǎn)。Ciric等[21]的生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，螺釘尖距關(guān)節(jié)面的距離應(yīng)為5～8 mm，在這范圍內(nèi)使用較長的螺釘能防止螺釘松動(dòng)，且不增加螺釘二次穿出風(fēng)險(xiǎn)。有研究對(duì)肱骨頭內(nèi)骨密度分布進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著與皮質(zhì)表面距離的增加，骨密度迅速降低[22]，這意味著使用較長的螺釘會(huì)獲得較堅(jiān)強(qiáng)的固定[18]。因此，近端螺釘長度應(yīng)根據(jù)至關(guān)節(jié)面距離選擇，距關(guān)節(jié)面5～8 mm可能最為合適，使用較長的螺釘可防止螺釘松動(dòng)和降低螺釘二次穿出風(fēng)險(xiǎn)。值得注意的是，術(shù)中監(jiān)測螺釘長度時(shí)，拍攝角度有可能會(huì)影響長度判斷[23]。

2 鎖定鋼板內(nèi)固定強(qiáng)化

使用所有可用的近端螺釘可使鎖定鋼板內(nèi)固定穩(wěn)定性最大化，而對(duì)于骨質(zhì)疏松和肱骨距粉碎的復(fù)雜肱骨近端骨折，聯(lián)合使用骨移植、骨水泥增強(qiáng)、后側(cè)或內(nèi)側(cè)鋼板及新螺釘內(nèi)固定從力學(xué)角度上可以強(qiáng)化鎖定鋼板內(nèi)固定效果，提高鎖定鋼板內(nèi)固定力學(xué)穩(wěn)定性，減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生。

2.1 骨移植

鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合骨移植的治療效果已在生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)和臨床研究中得到證實(shí)[24-25]。Hsiao等[26]在體外尸體骨測試中得出鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合髓內(nèi)皮質(zhì)骨支撐植骨的穩(wěn)定性和強(qiáng)度是單獨(dú)使用鎖定鋼板內(nèi)固定的2倍，說明鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合骨移植能提供很好的內(nèi)部支撐作用，以減少肱骨頭內(nèi)翻力矩。He等[27]分別在正常和骨質(zhì)疏骨條件下，對(duì)比鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合腓骨干移植與單獨(dú)使用鎖定鋼板內(nèi)固定治療肱骨近端骨折的效果，結(jié)果顯示前者結(jié)構(gòu)剛度比后者高，且骨折微位移和微扭角均較后者小，表明鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合腓骨干移植能有效提供力學(xué)穩(wěn)定性，且在骨質(zhì)疏松肱骨近端骨折中仍然有效。此外，劉炎等[28]提出在鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合腓骨移植治療肱骨近端骨折時(shí)，D行螺釘比E行螺釘更重要，因?yàn)镈行螺釘位于鋼板中心縱軸，可以在固定腓骨干的同時(shí)增強(qiáng)內(nèi)部支撐穩(wěn)定性，而E行螺釘在水平面上有10°分散角，因腓骨直徑較小，E行螺釘無法完全固定腓骨，其內(nèi)部支撐作用相對(duì)削弱，所以D行螺釘在維持穩(wěn)定性上發(fā)揮的作用更大。綜上，對(duì)于骨質(zhì)疏松或肱骨距粉碎嚴(yán)重的肱骨近端骨折，鎖定鋼板內(nèi)固定聯(lián)合骨移植是一種很好的強(qiáng)化選擇。

2.2 骨水泥增強(qiáng)

在空心鎖定螺釘尖使用磷酸鈣或聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥可增強(qiáng)肱骨近端鎖定鋼板在骨質(zhì)疏松骨折中的固定效果[9,29]。Kuang等[30]對(duì)12具尸體骨使用含鍶羥基磷灰石(Sr-HA)骨水泥填充骨-螺釘界面，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行骨水泥增強(qiáng)可以減小骨小梁應(yīng)力，增強(qiáng)鎖定鋼板內(nèi)固定穩(wěn)定性。Varga等[2]采用有限元分析比較不同骨水泥增強(qiáng)螺釘分布的生物力學(xué)穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)在初期穩(wěn)定中肱骨距螺釘和靠后側(cè)的螺釘骨水泥增強(qiáng)具有較好的生物力學(xué)優(yōu)勢。此外，肱骨頭幾何結(jié)構(gòu)、螺釘長度、螺釘尖至關(guān)節(jié)面的距離、骨密度空間分布也可能影響骨水泥增強(qiáng)的作用。

2.3 雙鋼板聯(lián)合內(nèi)固定

維持內(nèi)側(cè)柱穩(wěn)定是治療肱骨近端骨折的關(guān)鍵。近年有研究發(fā)現(xiàn)，肱骨近端鎖定鋼板聯(lián)合后側(cè)或內(nèi)側(cè)支撐鋼板內(nèi)固定可為干骺端粉碎性骨折、肱骨距缺損或骨質(zhì)疏松、內(nèi)側(cè)柱不穩(wěn)定肱骨近端骨折患者提供內(nèi)部支撐作用[27,31]。Choi等[31]使用外側(cè)鋼板聯(lián)合后側(cè)鋼板內(nèi)固定治療肱骨近端骨折，以防止嚴(yán)重粉碎引起的頸干部分骨不連和內(nèi)翻塌陷，后側(cè)鋼板為橈骨遠(yuǎn)端掌側(cè)萬向鎖定鋼板，放置在后側(cè)可避免損傷腋神經(jīng)和旋肱后動(dòng)脈，且與后側(cè)皮質(zhì)貼合滿意，不需要塑形，且能防止肱骨頭過度后傾，同時(shí)在不同軸面上防止肱骨頭內(nèi)翻。He等[27]研發(fā)了一種新的內(nèi)側(cè)支撐鋼板，聯(lián)合外側(cè)鋼板一起使用，可直接提供內(nèi)側(cè)支撐作用，內(nèi)側(cè)支撐效果比單獨(dú)使用PHILOS鋼板更好，內(nèi)側(cè)支撐鋼板在提高結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)能降低PHILOS鋼板應(yīng)力。

2.4 新螺釘應(yīng)用

肱骨近端骨折多發(fā)生在老年骨質(zhì)疏松患者中，由于骨-螺釘界面存在高剪切力，骨質(zhì)切割風(fēng)險(xiǎn)仍存在，使用新設(shè)計(jì)的螺釘可能是提高螺釘錨定、降低螺釘切割的新嘗試。Schliemann等[5]推薦使用軟骨釘替代傳統(tǒng)鎖定螺釘，因?yàn)檐浌轻斔栊局睆捷^大且螺距較低，其骨-釘界面相對(duì)運(yùn)動(dòng)少，可以達(dá)到穩(wěn)定固定的同時(shí)降低復(fù)位丟失和螺釘切割風(fēng)險(xiǎn)。另一種降低螺釘切割風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)力鎖定螺釘采用特殊設(shè)計(jì)，允許螺釘頭在螺釘套筒內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)0.2 mm，有利于力在螺釘內(nèi)和螺釘間均勻分布，從而降低切割風(fēng)險(xiǎn)[32]。

3 結(jié)語

鎖定鋼板內(nèi)固定是肱骨近端骨折常用治療方式，但術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率高。隨著生物力學(xué)研究的深入和固定理念的飛躍發(fā)展，鎖定鋼板內(nèi)固定治療肱骨近端骨折的生物力學(xué)穩(wěn)定性得到顯著提高。值得注意的是，目前的生物力學(xué)研究大多使用簡單的肱骨距缺損模型模擬肱骨近端內(nèi)側(cè)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，缺乏針對(duì)肱骨距粉碎的復(fù)雜肱骨近端骨折研究，這可能導(dǎo)致生物力學(xué)結(jié)果與臨床結(jié)果存在差異。因此，新鎖定鋼板內(nèi)固定理念尚需前瞻性臨床實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。