青壯年股骨頸骨折病理形態(tài)學(xué)研究進展

靳穎哲 尹博浩 孫輝 張偉

股骨頸骨折是股骨頭以下至股骨基底部之間的骨折，除跨越基底部的骨折外，均屬于關(guān)節(jié)囊內(nèi)骨折。其中，青壯年股骨頸骨折多由高能量損傷引起，而其內(nèi)固定治療方式尚未取得共識，且術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較高，故該病治療一直是臨床難題。

開展青壯年股骨頸骨折病理形態(tài)學(xué)研究的意義：一方面，可以更加科學(xué)地設(shè)計骨折模型并對其生物力學(xué)特征進行研究；另一方面，可以了解骨折損傷后的共性及特征，以完善骨折分型并選擇最佳治療方案，從而減少骨不連、股骨頭壞死等術(shù)后并發(fā)癥。該文將對青壯年股骨頸骨折的病理形態(tài)學(xué)特征以及與該疾病并發(fā)癥相關(guān)的病理形態(tài)學(xué)特征研究進展進行綜述。

1 股骨頸基本形態(tài)的解剖學(xué)特征

股骨頸的皮質(zhì)厚度分布不均勻。Nissen 等[1]在骨皮質(zhì)厚度及分布云圖中發(fā)現(xiàn)，股骨頭頸交界區(qū)上方有1 處明顯的骨質(zhì)薄弱區(qū)，骨折線也多位于此處。

頸干角是指在冠狀位上股骨頸軸線與股骨干軸線的夾角，其正常范圍為120°～140°，約為127°[2]。有報道稱，隨著年齡增加，頸干角會逐漸變小[3]。而較大的頸干角則是老年人股骨頸骨折的危險因素[4-6]，這可能是因為較大的頸干角會對股骨頸產(chǎn)生較大的剪切力，從而增加骨折的風(fēng)險，但在青壯年中尚無相關(guān)研究。

前傾角即股骨頸繞其軸線旋轉(zhuǎn)形成的角度，正常范圍為12°～15°。扭轉(zhuǎn)角指股骨頸繞股骨近端軸線旋轉(zhuǎn)形成的角度，較前傾角大，但其正常范圍尚不確定。有研究發(fā)現(xiàn)，雖然峽部扭轉(zhuǎn)角（31°）大于基底部扭轉(zhuǎn)角（24°）[7]，但很多研究會將這兩個角混淆使用。扭轉(zhuǎn)角在確定股骨頸骨折內(nèi)固定的螺絲間距、股骨頸近端鋼板的螺紋孔設(shè)計、髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨近端髓質(zhì)開口點和股骨假體放置位置等方面均具有重要的臨床意義。

股骨距是從股骨頸后端延伸至股骨近端后內(nèi)側(cè)的骨性結(jié)構(gòu)。作為致密的主壓縮骨小梁支柱[8]，它在提供結(jié)構(gòu)支持和允許應(yīng)力自股骨頭向股骨近端分布等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時，它可以形成小梁支撐，成為傳遞關(guān)節(jié)強大應(yīng)力的通道。

2 青壯年股骨頸骨折的病理形態(tài)學(xué)特征

目前，有關(guān)青壯年股骨頸骨折病理形態(tài)學(xué)特征的研究主要集中于骨折部位、骨折線方向、畸形情況以及皮質(zhì)粉碎和缺損等方面。

2.1 骨折部位與骨折分型

青壯年股骨頸骨折根據(jù)損傷部位不同，可分為頭下型、經(jīng)頸型和基底型。頭下型骨折股骨頭壞死的發(fā)生率最高，這是因為頭下型骨折易損傷頭頸交界處的血管，從而導(dǎo)致股骨頭血供嚴重不足。劉冰川等[9]研究發(fā)現(xiàn)，頭下型骨折的股骨頭缺血壞死率（18.92%）高于經(jīng)頸型（14.86%）和基底型（0%）。由于基底型骨折屬于關(guān)節(jié)囊外骨折，其治療方式與其他兩種類型有所不同，預(yù)后也相對良好。

2018 年，AO/OTA 分型將青壯年股骨頸骨折分為3 型：有輕微移位或無移位的頭下型骨折（31B1）、經(jīng)頸型骨折（31B2）和移位的頭下型骨折（31B3），且每個分型均可進一步細分為多個亞型[10]。一項關(guān)于2018 年AO/OTA 分型與簡化AO/OTA 分型（B1、B2、B3）的可信度比較研究發(fā)現(xiàn)，前者觀察者間、觀察者內(nèi)K 系數(shù)(可靠性)分別為0.3(一般)、0.5（中等），后者則分別為0.48(中等)、0.61（中等）[11]。由此可見，AO/OTA 分型雖然可以細化青壯年股骨頸骨折的分型，卻會使分型更加復(fù)雜，不利于臨床應(yīng)用。

2.2 骨折線方向與骨折分型

青壯年股骨頸骨折線方向的研究主要集中在冠狀面和軸狀面上的表現(xiàn)。1935 年，Pauwels 基于X 線正位片提出了Pauwels 角，用于評估骨折后的剪切力大小。該角最初被定義為正位片上骨折線與股骨頭上方水平線的夾角。根據(jù)其大小不同，青壯年股骨頸骨折可分為3 型：Ⅰ型，Pauwels 角＜30°；Ⅱ型，Pauwels 角為30°～50°；Ⅲ型，Pauwels 角＞50°。從生物力學(xué)角度分析，Ⅰ型以壓縮力為主；Ⅱ型開始出現(xiàn)剪切力，并可能對骨骼愈合產(chǎn)生負面影響；Ⅲ型剪切力占主導(dǎo)地位，并伴有更大的內(nèi)翻力，更容易導(dǎo)致骨折移位和內(nèi)翻塌陷[12]。目前，由于Pauwels 角測量受患者體位影響較大，其可信度不高，故能否作為術(shù)后骨不連和股骨頭壞死的危險因素尚存爭議[13-15]。近期有專家提出了改良Pauwels 分型，在該分型中Pauwels 角是骨折線與股骨干軸線的垂線所成的夾角，它可以避免由患者外展或內(nèi)收體位產(chǎn)生的誤差[13,16]。

另一個新的股骨頸骨折分型是頸垂角（VNA）分型，VNA 是骨折線與股骨頸軸線的垂線所成的夾角。骨折線相對于垂線偏水平方向為負值，否則為正值。VNA 分型：Ⅰ型，VNA＜0°；Ⅱ型，0°≤VNA＜ 10°；Ⅲ型，10°≤VNA＜15°；Ⅳ型，VNA≥15°。與改良Pauwels 分型相比，VNA 分型排除了頸干角的影響，可以更直接地研究股骨頸骨折方向與骨折分型的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，VNA 分型與預(yù)后的相關(guān)度要比Pauwels 分型更高[17]。

近年來學(xué)者們對軸狀面上的骨折線方向也有一定的研究。研究發(fā)現(xiàn)，青壯年股骨頸骨折的骨折線并不完全與股骨頸軸線垂直，而是存在一定傾斜角度。為方便研究，將軸狀面上骨折線與股骨頸軸線所成的前內(nèi)側(cè)夾角定義為前內(nèi)側(cè)角（AMA）。研究發(fā)現(xiàn)，Pauwels Ⅲ型青壯年股骨頸骨折的AMA平均為114°，且AMA 較大可能會影響內(nèi)固定穩(wěn)定 性[18-20]。2021 年Wang 等[21]根 據(jù)AMA 不 同，將Pauwels Ⅲ型股骨頸骨折分為3 型：①前路型，AMA≥95°；②經(jīng)典型，AMA 為85°～95°；③后路型，AMA≤85°。其中后路型比例最高（67.46%），前路型（28.71%）次之，經(jīng)典型（3.82%）最少。青壯年股骨頸骨折后路型比例較高可能與其骨折機制有關(guān)。青壯年股骨頸骨折多由高能量創(chuàng)傷引起，其軸向力施加在外展的膝蓋上，并沿股骨傳遞到骨盆。股骨頭由髖臼后柱固定，在股骨頸上產(chǎn)生很強的剪切力。剪切力從前外側(cè)向后內(nèi)側(cè)傳遞，這與AMA 后路型骨折線方向相似，因此后路型比例最高。該研究還對不同內(nèi)固定方式進行有限元分析，發(fā)現(xiàn)前路型穩(wěn)定性最差，這對臨床上內(nèi)固定治療方式選擇有一定的影響。

近期，青壯年股骨頸骨折線方向的三維研究也有一定的進展。一項有關(guān)青壯年股骨頸骨折線疊加地圖的研究發(fā)現(xiàn)，骨折線呈閉環(huán)狀圍繞股骨頸，上方起于頭頸交界處，在股骨頸前后表面沿頭頸交界線下移，逐漸向外下延伸累及股骨距，最終匯合于股骨頸下方；骨折線在股骨頸上方最密集，然后向外下移行的過程中逐漸分散，這可能與骨折碎片主要集中于股骨頸下方有關(guān)[22]。

2.3 骨折后畸形與骨折分型

股骨頸骨折發(fā)生后會出現(xiàn)不同程度的肢體畸形，畸形以外旋為主，同時有外翻或內(nèi)翻。在Pauwels 分型中，Ⅰ型對應(yīng)外翻型；Ⅱ型對應(yīng)中間型；Ⅲ型對應(yīng)內(nèi)翻型。但Linton[23]認為，股骨頸骨折后的畸形是一個演變的過程，大致分為5 個步驟：①無位移；②外翻；③外翻和內(nèi)翻共存；④內(nèi)翻；⑤內(nèi)翻致完全移位。在此過程中，股骨干的外旋程度會逐漸增加，股骨頭則向下向前旋轉(zhuǎn)。這一過程因損傷能量不同，既可以直接顯示出來，也可以在骨折后呈現(xiàn)一系列變化。

1961 年，Garden 根據(jù)損傷程度和有無移位提出了Garden 分型：①Ⅰ型，不完全骨折，無移位；②Ⅱ型，完全骨折，無移位；③Ⅲ型，完全骨折，并存在由小梁角度變化導(dǎo)致的部分移位；④Ⅳ型，完全骨折，完全移位導(dǎo)致小梁方向平行。該分型對于指導(dǎo)股骨頸治療和判斷預(yù)后很有意義，但其可信度差異很大，K 系數(shù)在0.03～0.56 之間[24-28]。近期已有學(xué)者基于這些局限性對其分型提出改進，將Garden 分型改進為未移位型（Ⅰ、Ⅱ型）和移位型（Ⅲ、Ⅳ型）[25]。不同Garden 分型的外旋角度差異很大，其中Garden Ⅰ型的外旋角度僅為5°，Ⅱ型為19°[29]，移位型則高達44°[19]。另有研究發(fā)現(xiàn)，移位型和未移位型股骨頸骨折對應(yīng)的Pauwels 角分別為47°和44°，這表明移位型股骨頸骨折預(yù)后較差與Pauwels 分型關(guān)系不大。

2.4 骨折后皮質(zhì)粉碎和缺損

對于青壯年股骨頸骨折，不論是否移位都可能存在皮質(zhì)粉碎，其中移位型皮質(zhì)粉碎發(fā)生率較高，為35%～100%[22]。

Sarfani 等[18]和Collinge 等[19]對青壯年移位型股骨頸骨折研究發(fā)現(xiàn)，Pauwels Ⅱ型皮質(zhì)粉碎發(fā)生率為83%，而Ⅲ型高達96%，主要集中于后方（82%）和下方（94%），這可能是由股骨頸骨折后內(nèi)翻畸形引起；股骨頸平均短縮1.8 cm，可能由后方皮質(zhì)粉碎引起，或由高能量損傷導(dǎo)致股骨頸出現(xiàn)不同程度的壓縮而發(fā)生骨缺損所致。

一項關(guān)于Garden Ⅲ/Ⅳ型股骨頸骨折的研究發(fā)現(xiàn)，骨缺損主要集中于股骨頸后方，以邊緣塌陷為主，呈楔形[30]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，類似的壓縮粉碎性骨折可造成大部分骨折橫截面積受累，提示股骨頸的壓縮損傷不一定局限于某個固定方向，也可能開始于股骨頸的任何一側(cè)，這取決于肢體的位置和撞擊的方向；所有股骨頸骨折均先始于局部受壓部位，再發(fā)生漸進性移位[18-19]。此外，Zhu 等[30]對骨缺損體積較大的患者進行影像學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)這類患者均遭受兩次撞擊：第一次撞擊發(fā)生在骨折移位的初始階段，通常伴有股骨頭外翻和后傾斜，并可導(dǎo)致骨折遠端嵌入到股骨頭近端的松質(zhì)骨中；隨著損傷繼續(xù)，在骨折遠端向上移位的過程中，骨折內(nèi)后側(cè)的皮質(zhì)在股骨頭的松質(zhì)骨上形成一個撞擊壓縮區(qū)域。

3 與青壯年股骨頸骨折預(yù)后相關(guān)的形態(tài)學(xué)特征

青壯年股骨頸骨折一般以內(nèi)固定治療為主，其術(shù)后并發(fā)癥主要有股骨頸短縮、骨不連、股骨頭壞死等。研究表明，這些并發(fā)癥與病理形態(tài)學(xué)關(guān)系密切。

目前，股骨頸短縮分型尚缺乏統(tǒng)一的標準[31-32]。有研究表明，股骨頸短縮＞5 mm 會對患者生活質(zhì)量產(chǎn)生影響[33-34]。但Slobogean 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，股骨頸短縮＞1 cm 時，患者Harris 髖關(guān)節(jié)評分明顯降低。Huang 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，后方皮質(zhì)缺損是股骨頸短縮的危險因素。也有研究發(fā)現(xiàn)，Garden Ⅲ型和Ⅳ型及皮質(zhì)粉碎均為股骨頸短縮的危險因素，這可能是由上述分型通常伴有皮質(zhì)粉碎和骨缺損或內(nèi)固定為促進骨折斷端緊貼愈合而施加軸向壓力所致[36-37]。

股骨頭壞死和骨不連是青壯年股骨頸骨折最常見的兩大并發(fā)癥，發(fā)生率為4%～41%[38]。血供差是股骨頭壞死的主要原因，而股骨頸骨折后形態(tài)學(xué)的改變會直接或間接損害股骨頭血供。陳芒芒等[39]研究發(fā)現(xiàn)，股骨頸壓力側(cè)和張力側(cè)的皮質(zhì)粉碎是預(yù)測股骨頭壞死的重要危險因素，與僅壓力側(cè)出現(xiàn)皮質(zhì)粉碎引起的股骨頭壞死（壞死率22%）相比，雙側(cè)同時出現(xiàn)皮質(zhì)粉碎引起的股骨頭壞死可能性顯著性增高（壞死率67%），提示單側(cè)皮質(zhì)粉碎所存留的血供尚能滿足股骨頭需求，但雙側(cè)皮質(zhì)粉碎會使股骨頭血供嚴重不足，從而造成股骨頭壞死率明顯增高。Rawall 等[38]研究發(fā)現(xiàn)，股骨頸后方皮質(zhì)粉碎面積＞25%雖然是骨不連的危險因素，但并非股骨頭壞死的危險因素。該研究還發(fā)現(xiàn)，有無移位是影響骨不連的重要原因，移位型股骨頸骨折術(shù)后更易發(fā)生骨不連，這可能與較大的皮質(zhì)粉碎和缺損會影響復(fù)位準確性和固定穩(wěn)定性有關(guān)。

4 結(jié)語

目前青壯年股骨頸骨折內(nèi)固定治療技術(shù)日新月異，但尚未形成完善統(tǒng)一的內(nèi)固定方案。雖然相關(guān)的生物力學(xué)實驗研究證實，現(xiàn)有的內(nèi)固定方法在穩(wěn)定性等力學(xué)性能方面效果不錯，但其骨折模型忽視了股骨頸骨折的病理形態(tài)學(xué)特征，必定與實際情況存在一定的誤差。因此，重視青壯年股骨頸骨折的病理形態(tài)學(xué)特征，對完善骨折分型、提高股骨頸骨折生物力學(xué)研究的科學(xué)性以及改進內(nèi)固定治療方法很有意義。