人工股骨頭置換治療高齡嚴(yán)重股骨轉(zhuǎn)子間骨折的療效

人工股骨頭置換治療高齡嚴(yán)重股骨轉(zhuǎn)子間骨折的療效

王永勝黃炳生陳立安鐘世鎮(zhèn)1丁自海1

(廣州番禺區(qū)中心醫(yī)院骨一科，廣東廣州511400)

摘要〔〕目的探討標(biāo)準(zhǔn)柄人工股骨頭置換治療高齡嚴(yán)重股骨轉(zhuǎn)子間骨折的生物力學(xué)穩(wěn)定性。方法收集18根成年股骨標(biāo)本隨機(jī)分成置換組、動(dòng)力髖部螺釘(DHS)組及對(duì)照組各6根。置換組模擬股骨轉(zhuǎn)子間四部分骨折，鋼絲捆扎固定大小轉(zhuǎn)子及股骨矩，行標(biāo)準(zhǔn)柄股骨頭置換，骨水泥固定；DHS組模擬股骨轉(zhuǎn)子間四部分骨折，行DHS鋼板內(nèi)固定；對(duì)照組采用完整股骨標(biāo)本。Bose3510-試驗(yàn)機(jī)上行軸向加壓和扭轉(zhuǎn)測(cè)試，測(cè)量三組標(biāo)本位移變化。結(jié)果股骨轉(zhuǎn)子間骨折采用標(biāo)準(zhǔn)柄股骨頭置換的軸向壓力與扭轉(zhuǎn)力同完整股骨標(biāo)本比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論標(biāo)準(zhǔn)柄人工股骨頭置換治療高齡粉碎性粗隆間骨折，能夠獲得術(shù)后關(guān)節(jié)的即刻穩(wěn)定性，功能恢復(fù)好，可滿(mǎn)足早期負(fù)重行走要求。

關(guān)鍵詞〔〕高齡；股骨轉(zhuǎn)子間骨折；股骨頭置換；生物力學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)〔〕R683.42〔

基金項(xiàng)目：廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.2010Y1-C581)

1廣東省創(chuàng)傷救治科研中心南方醫(yī)科大學(xué)解剖學(xué)教研室

第一作者：王永勝(1969-)，男，博士，副主任醫(yī)師，主要從事骨科關(guān)節(jié)外科、創(chuàng)傷修復(fù)方面的研究。

年齡>80歲的高齡粉碎性股骨轉(zhuǎn)子間骨折患者，因其骨質(zhì)疏松明顯，大多合并多種內(nèi)科疾病，傳統(tǒng)的內(nèi)固定方法并發(fā)癥多，術(shù)后死亡率高。本研究應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)柄人工股骨頭進(jìn)行一期半髖關(guān)節(jié)置換，為證實(shí)該置換后的關(guān)節(jié)能符合生物力學(xué)要求，本研究通過(guò)與正常股骨標(biāo)本、骨折內(nèi)固定標(biāo)本，在不同負(fù)荷下進(jìn)行軸向壓縮及據(jù)轉(zhuǎn)應(yīng)力測(cè)試等實(shí)驗(yàn)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料成人防腐股骨標(biāo)本18根(南方醫(yī)科大學(xué)解剖學(xué)教研室提供)；骨水泥雙動(dòng)股骨頭假體為直柄無(wú)頸領(lǐng)設(shè)計(jì)，頸干角135°，標(biāo)準(zhǔn)柄長(zhǎng)122～135 mm(天津巿人立醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn))。骨水泥為史賽克simplex骨水泥；DHS系統(tǒng)由常州奧斯邁醫(yī)療器械有限公司提供的DHS動(dòng)力髖接骨板，5孔,頸干角135°，不銹鋼材質(zhì)；Bose3510-試驗(yàn)機(jī)由南方醫(yī)科大學(xué)生物力學(xué)研究所提供。

1.2實(shí)驗(yàn)分組及標(biāo)本制備標(biāo)本制備：取成人防腐股骨標(biāo)本18根，剔除軟組織，排除解剖變異、骨折或腫瘤等病變。隨機(jī)分為置換組、DHS組及對(duì)照組，每組6根。置換組造模：應(yīng)用擺鋸將股骨標(biāo)本模擬成JensenⅢ型轉(zhuǎn)子間骨折，將骨折解剖復(fù)位，然后用1 mm鋼絲捆扎重建大小轉(zhuǎn)子及股骨矩，按骨水泥假體固定手術(shù)治療截骨后，用髓腔銼擴(kuò)髓后，以大粗隆頂端為標(biāo)志，假體股骨頭中心與大粗隆頂點(diǎn)同一水平線上。骨水泥加壓置入髓腔，再裝入標(biāo)準(zhǔn)柄股骨假體，拍X線片以確保假體位于中立位，無(wú)內(nèi)外翻。DHS組造模：應(yīng)用擺鋸將股骨標(biāo)本模擬成JensenⅢ型轉(zhuǎn)子間骨折，將骨折解剖復(fù)位，然后用克氏針臨床固定骨折塊，按手術(shù)流程裝入DHS鋼板后，用空心釘固定大粗隆骨塊，拍X線片以確保動(dòng)力釘位于股骨頭內(nèi)。對(duì)照組模型：截成小轉(zhuǎn)子下25 cm長(zhǎng)模型。

1.3模型處理

1.3.1標(biāo)本固定把股骨下端用牙托粉固定于基座上，模擬單足站立時(shí)股骨負(fù)重，使之冠狀面呈內(nèi)收25°，予以固定。所有標(biāo)本垂直高度保持一致，為25 cm。

1.3.2粘貼應(yīng)變片沿股骨干軸線方向粘貼電阻應(yīng)變片(高精密級(jí))。粘貼點(diǎn)位于股骨應(yīng)力線上，近端股骨小轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)下5 cm。粘貼應(yīng)變片技術(shù)按照試驗(yàn)應(yīng)力分析方法進(jìn)行。選用高精度電阻應(yīng)變片，對(duì)粘貼片位置打磨，酒精清潔股骨并烘干、涂膠、貼片、封蠟。

1.4實(shí)驗(yàn)方法三組模型分別在Bose3510-試驗(yàn)機(jī)上安裝。軸向壓力測(cè)試：壓板對(duì)準(zhǔn)股骨頭中心加載，加載方向?yàn)橹亓Ψ较颍脭?shù)字式應(yīng)變儀測(cè)定不同載荷下的位移值。載荷級(jí)別為100 N分隔，加載至1 000 N。試驗(yàn)重復(fù)2次，取均值。扭力測(cè)試：股骨頭中心前方加載，兩個(gè)扭轉(zhuǎn)方向的最大力矩均為8 Nm，前力矩為0。扭轉(zhuǎn)剛度為(M/φ-φ°)Nm/°，其中M為扭矩，φ-φ°為扭轉(zhuǎn)角度變化量。行扭轉(zhuǎn)載荷下微動(dòng)測(cè)定。

1.5數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用數(shù)字式應(yīng)變儀記錄假體微動(dòng)數(shù)據(jù)，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上提供力的大小和位移反應(yīng)在電腦上形成力-位移曲線。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。

2結(jié)果

2.1軸向加壓實(shí)驗(yàn)固定裝置牢固無(wú)松動(dòng)及變形，所有標(biāo)本在測(cè)試中未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。表1可見(jiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)柄股骨頭置換后，垂直加載和DHS組比較，100～1 000 N，置換組和對(duì)照組內(nèi)

垂直加載置換組DHS組對(duì)照組100249.9±173.0478.2±159.91)140.3±38.5200467.4±231.2839.8±249.21)327.1±88.9300687.7±258.31153.0±342.61)503.7±138.5400883.6±314.81445.3±436.41)672.8±183.25001073.2±370.31726.3±511.41)836.2±228.56001254.1±421.51998.7±573.51)944.5±319.67001441.5±494.22286.1±659.71)1162.8±323.08001615.4±546.62566.9±721.51)1334.6±370.09001774.9±582.72870.9±800.51)1525.2±427.010001921.8±606.83211.7±879.91)1846.0±632.6

與對(duì)照組比較：1)P<0.05

柄的初始穩(wěn)定性差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。當(dāng)軸向負(fù)荷達(dá)最大值1 000 N時(shí)，置換組與對(duì)照組位移度無(wú)差異(P>0.05)；DHS組與對(duì)照組位移度差異顯著(P<0.05)。

2.2扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)扭矩為5 Nm時(shí)，置換組、DHS組、對(duì)照組的抗扭轉(zhuǎn)剛度分別為(2.881±0.407)、(2.252±1.009)和(3.808±0.679)Nm/°；扭矩為8 Nm時(shí)，三組抗扭轉(zhuǎn)剛度分別為(2.911±0.426)、(1.874±1.232)和(3.445±0.904)Nm/°。扭矩為8 Nm時(shí)，置換組與對(duì)照組及DHS組間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，DHS組與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

3討論

股骨轉(zhuǎn)子間骨折后生物力學(xué)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在骨折的幾何形狀與骨折穩(wěn)定性的關(guān)系。通過(guò)對(duì)股骨轉(zhuǎn)子間骨折后穩(wěn)定性及手術(shù)方案能否重建穩(wěn)定性的判斷，作為選擇內(nèi)固定手術(shù)或人工關(guān)節(jié)置換重要依據(jù)。故本次實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本采用典型的四部骨折，以確保為轉(zhuǎn)子間的不穩(wěn)定骨折。

為克服活體實(shí)驗(yàn)的限制，本實(shí)驗(yàn)標(biāo)本取自完整的成年防腐股骨標(biāo)本，能較好地反映其在活體中的生物力學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)狀況，同時(shí)又易于控制相關(guān)的參數(shù)。位移數(shù)據(jù)測(cè)量是通過(guò)數(shù)字式應(yīng)變儀測(cè)定，其精確度可達(dá)0.1 μm。加載力數(shù)據(jù)測(cè)量是通過(guò)試驗(yàn)機(jī)測(cè)定，其數(shù)據(jù)測(cè)量可精確到0.000 1 N，并在計(jì)算機(jī)直接描繪出力-位移的變化曲線，這種測(cè)量方法在一定程度上減少了系統(tǒng)誤差及偶然誤差，提高了實(shí)驗(yàn)的精確度。

骨的質(zhì)量是影響股骨頭置換前后股骨應(yīng)力改變的重要因素。骨質(zhì)疏松者，股骨大轉(zhuǎn)子與股骨矩區(qū)域的應(yīng)力遮擋較大，而在桿端區(qū)域的應(yīng)力集中明顯；在桿端區(qū)域，骨水泥假體的應(yīng)變稍大于非骨水泥假體，而在其他區(qū)域，骨水泥假體的應(yīng)變普遍較小〔1〕。對(duì)合并骨質(zhì)疏松的大轉(zhuǎn)子間粉碎性骨折病例，由于大轉(zhuǎn)子及股骨矩重建后未提供足夠支撐力，骨水泥型假體的應(yīng)用可有效預(yù)防因應(yīng)力集中而出現(xiàn)假體松動(dòng)的情況。

本研究說(shuō)明應(yīng)用人工股骨頭置換治療股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)柄的初始穩(wěn)定性比DHS內(nèi)固定術(shù)相對(duì)更好。應(yīng)用骨水泥型人工股骨頭置換術(shù)治療股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折的抗軸向壓力和抗扭轉(zhuǎn)方面接近完整股骨標(biāo)本。骨水泥型人工股骨頭置換術(shù)具有滿(mǎn)足術(shù)后早期下床活動(dòng)的生物力學(xué)需要。

本實(shí)驗(yàn)僅測(cè)試了骨水泥型標(biāo)準(zhǔn)柄的假體和DHS內(nèi)固定系統(tǒng)在股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折狀態(tài)下的初始穩(wěn)定性，沒(méi)有涉及標(biāo)準(zhǔn)柄及加長(zhǎng)柄之間的比較。雖然長(zhǎng)柄股骨頭置換后更合乎正常生物力學(xué)特征，力學(xué)穩(wěn)定性較好，長(zhǎng)柄人工股骨頭置換業(yè)已成為治療高齡股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折的一種有效方法〔2，3〕。但該術(shù)式需增加擴(kuò)髓范圍，創(chuàng)傷大，骨皮質(zhì)變薄，骨強(qiáng)度下降，并發(fā)繼發(fā)性骨折可能性更大。實(shí)驗(yàn)表明，在相同載荷情況下，擴(kuò)髓從10 mm增于12 mm，骨的最大應(yīng)變?cè)黾?3%，繼續(xù)擴(kuò)髓至14 mm，骨的應(yīng)變?cè)黾又?5.5%?？梢?jiàn)在載荷不變的情況下，應(yīng)變的增加表明擴(kuò)髓導(dǎo)致了骨強(qiáng)度的降低〔4〕。擴(kuò)髓除可引起脂肪栓塞、骨內(nèi)膜血供破壞、熱效應(yīng)導(dǎo)致骨質(zhì)壞死外，其直接后果是造成骨皮質(zhì)變薄，骨強(qiáng)度下降。標(biāo)準(zhǔn)柄假體費(fèi)用相對(duì)較低，對(duì)骨質(zhì)破壞較少，且易于推廣。對(duì)部分骨質(zhì)疏松嚴(yán)重患者，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)柄假體發(fā)生繼發(fā)性骨折的可能性更低。因此，在明確患者具有關(guān)節(jié)置換手術(shù)指征的情況下，若標(biāo)準(zhǔn)柄力學(xué)穩(wěn)定性能滿(mǎn)足患者生理需要，那么手術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)柄應(yīng)更加理想〔5，6〕。

4參考文獻(xiàn)

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〔2013-09-20修回〕

(編輯安冉冉/曹夢(mèng)園)