股骨前弓角在股骨粗隆間骨折髓內(nèi)釘內(nèi)固定生物力學(xué)臨床實踐研究

韓曉斌 王建光 田明 李玉民

0 引言

股骨粗隆間骨折(intertrochanteric fracture,IF)是指股骨頸基底線至股骨小粗隆之間的骨折，占全身骨折的3%，約占老年髖部骨折的50%。文獻報道65歲以上老年人是發(fā)生IF的高危人群，預(yù)計未來25年內(nèi)患者總數(shù)將增加1倍[1]。世界范圍內(nèi)，每年因髖部骨折而致殘的患者約有450萬人，40年后將會增加到每年約2100萬人[2]。

在老年IF的內(nèi)固定治療中，髓內(nèi)釘固定術(shù)以其髓腔力學(xué)固定性能優(yōu)越、經(jīng)皮體外導(dǎo)向器械下微創(chuàng)操作、手術(shù)時間短、手術(shù)創(chuàng)傷小、簡便快速、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點，在臨床上得到廣泛應(yīng)用。臨床在行股骨髓內(nèi)釘固定時，經(jīng)常遇到但容易忽視的一個重要問題是股骨前弓角曲度和髓內(nèi)釘?shù)牟黄ヅ鋯栴}。髓內(nèi)釘插入過程中可能會發(fā)生股骨撞擊、醫(yī)源性骨折及術(shù)后大腿疼痛等。股骨近端前弓角的存在是手術(shù)時選擇合適的髓內(nèi)釘需要考慮的因素之一。目前髓內(nèi)釘大多從股骨大轉(zhuǎn)子頂點插入，因此在髓內(nèi)釘?shù)墓跔蠲嫔暇O(shè)計一近端外偏角(4°～6°)，而矢狀面上均設(shè)計為直型。而對于IF，盡管此時大小粗隆間骨折需要固定，但其股骨前弓弧度完整性并未中斷，矢狀面上直的髓內(nèi)釘與彎曲的股骨前弓之間存在形態(tài)學(xué)上的不匹配問題[3]。

股骨前弓曲度與髓內(nèi)釘弧度不匹配會增加髓內(nèi)釘植入的難度[4]，在手術(shù)中為了粗隆間骨折復(fù)位后達到堅強的內(nèi)固定，術(shù)前需選擇合適長度的髓內(nèi)釘。如果髓內(nèi)釘過長，這時髓內(nèi)釘頭抵住甚至穿透骨皮質(zhì)[5-6]，在治療中會造成股骨干骨折甚至股骨畸形愈合。因此，探索IF髓內(nèi)釘固定術(shù)中股骨前弓角對股骨生物力學(xué)的影響，以及股骨前弓和髓內(nèi)釘前弓曲度的關(guān)系，對股骨粗隆間骨折的治療具有重要的意義。本研究對266例股骨粗隆間骨折的股骨前弓及髓內(nèi)釘進行生物力學(xué)分析，為股骨粗隆間骨折的臨床治療提供重要的臨床指導(dǎo)。

1 研究方法

1.1 IFF及其受力分析

粗隆間骨折是股骨大粗隆和股骨小粗隆之間的骨折，按照骨折線的方向又分為順股骨粗隆間骨折和逆股骨粗隆間骨折，如圖1所示。

圖1 股骨粗隆間骨折

在人體結(jié)構(gòu)中股骨前弓角的存在符合人體負荷力線要求。股骨上段髓腔存在著2個彎曲，在股骨內(nèi)斜位片上和外斜位片上可以顯示出來。股骨髓腔上部彎曲朝后，此彎曲是由股骨頸和股骨粗隆降部形成的；髓腔下部彎曲向前(相當(dāng)于股骨上段)，此彎曲是由股骨粗隆部和股骨粗隆下髓腔形成的，這說明股骨上段并非直筒形，而是具有一定的弧度。在股骨中段，由于股骨弓向前，股髓腔呈開口向后的弧形，所以整個髓腔形態(tài)從側(cè)位片上呈“S”形。正常股骨前弓角的存在是符合人體負荷力線要求的。

股骨前弓影響髓內(nèi)釘?shù)牟遽斶^程[7]，若股骨前弓與髓內(nèi)釘之間存在明顯的不匹配，髓內(nèi)釘從一個不恰當(dāng)?shù)娜肟邳c插入則可能會使釘尖穿透股骨前側(cè)皮質(zhì)或骨折端的明顯成角，導(dǎo)致近端股骨骨折、粉碎，甚至股骨頸骨折，以適應(yīng)髓內(nèi)釘?shù)男螤?。Egol等[8]認(rèn)為髓內(nèi)釘適應(yīng)股骨前弓，可避免髓內(nèi)釘和股骨干的撞擊，縮短手術(shù)時間并減少并發(fā)癥的發(fā)生。生物力學(xué)證據(jù)表明，髓內(nèi)釘在不穩(wěn)定的股骨粗隆間骨折尤其是骨質(zhì)疏松的老年患者，效果更佳[9]。

1.2 臨床數(shù)據(jù)的獲取及分析

1.2.1 入組樣本及分組

選取2013年1月至2019年1月，民航總醫(yī)院骨科收治的股骨粗隆間骨折手術(shù)患者266例，男性106例，女性160例，年齡33～97歲。為了分析不同年齡組股骨前弓角的在股骨粗隆間骨折治療中的影響，分為70歲[(81.88±6.10)歲]以上年齡組208例和70歲[(56.36±10.37)歲]以下年齡組58例?；颊吖晒乔肮?.18°±2.14°，尖頂距180.02 mm±18.53 mm。

1.2.2 檢測指標(biāo)及測試方法

在臨床工作中，股骨粗隆間骨折髓內(nèi)釘內(nèi)固定是目前首選的手術(shù)方式。而髓內(nèi)釘?shù)倪x擇，需要測定股骨前弓角和頂尖距(股骨大粗隆頂點至股骨前弓角頂點的距離)。

患者側(cè)臥于攝影床上，患肢朝下，人體長軸與攝影床長軸平行，拍攝股骨側(cè)位平片。每張數(shù)字影像要求包括上2/3的股骨。首先在股骨側(cè)位片上畫出股骨踝長軸線，并經(jīng)該線中點作垂線，然后畫出股骨上1/3骨干軸線，其與垂線夾角稱為股骨前弓角。正常人股骨前弓角一般為10.8°±1.6°。頂尖距為股骨大粗隆頂點與股骨前弓角頂點之間的距離。股骨前弓角及頂尖距測量如圖2所示。

圖2 股骨前弓角及頂尖距

1.2.3 IF髓內(nèi)固定術(shù)

患者在硬膜外或全麻下仰臥于骨科手術(shù)牽引床，于C臂X線機正側(cè)位透視下閉合復(fù)位患肢內(nèi)收10°～15°，自大粗隆頂點上5 cm向近端縱行切開2～3 cm鈍性分離肌層，于大粗隆頂點插入導(dǎo)針，透視觀察正側(cè)位均位于股骨髓腔內(nèi)，17 mm空心鉆頭近端擴髓。術(shù)前依據(jù)透視測量髓腔直徑以及股骨前弓角的大小選擇合適的髓內(nèi)釘。沿導(dǎo)針插入股骨近端防旋髓內(nèi)釘(proximal femoral nailanti-rotation,PFNA)主釘，拔出導(dǎo)針，瞄準(zhǔn)臂引導(dǎo)下向股骨頸頭頸內(nèi)打入導(dǎo)針，透視下使導(dǎo)針正位位于股骨頭頸中線偏下，側(cè)位位于股骨頸正中，深度為關(guān)節(jié)面下5～10 mm。沿導(dǎo)針向股骨頭內(nèi)擰入合適長度的頭釘，遠端鎖定釘根據(jù)病情決定動態(tài)或靜態(tài)鎖定，最后擰入尾帽。術(shù)前股骨粗隆間骨折X線片如圖3所示。股骨粗隆間骨折術(shù)后X線片如圖4所示。

圖3 股骨粗隆間骨折側(cè)位片

圖4 股骨粗隆間骨折術(shù)后側(cè)位片

1.2.4 手術(shù)療效評價方法

根據(jù)Harris評分標(biāo)準(zhǔn)評價髖關(guān)節(jié)功能，其中包括疼痛、功能、記性、髖關(guān)節(jié)活動等4個方面。滿分100分，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為可，<70分為差。

1.3 評價指標(biāo)的統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進行處理，計量資料采用t檢驗，計數(shù)資料采用2檢驗，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

70歲以上年齡組和70歲以下年齡組股骨前弓角、頂尖距、術(shù)后Harris評分的統(tǒng)計學(xué)結(jié)果見表1。

表1 股骨前弓角、頂尖距以及Harris評分比較

結(jié)果顯示，70歲以上年齡組股骨前弓角為7.27°±2.06°，70歲以下年齡組為6.84°±2.38°，兩組比較有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。頂尖距70歲以上年齡組184.66 mm±13.08 mm，70歲以下年齡組182.38 mm±18.03 mm，兩組比較無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。70歲以上年齡組Harris評分83.88±2.88，70歲以下年齡組Harris評分93.59±1.40，兩組比較有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。以上結(jié)果提示隨著年齡的增長股骨前弓角增大，頂尖距無顯著差異，因此在70歲以上年齡組需選擇合適長度的髓內(nèi)釘，避免螺釘尾端撞擊股骨前弓及避免發(fā)生骨折。同時說明，股骨前弓角對手術(shù)內(nèi)固定及術(shù)后患者功能恢復(fù)具有重要影響。

為了探討股骨前弓角在不同年齡組股骨粗隆間骨折治療的療效分析，對大于和小于70歲兩個年齡組中，不同性別組股骨前弓角、頂尖距、術(shù)后Harris評分進行統(tǒng)計學(xué)分析。70歲以上男女性股骨前弓角、頂尖距及Harris評分的統(tǒng)計學(xué)結(jié)果見表2，70歲以下男女性股骨前弓角、頂尖距及Harris評分的統(tǒng)計學(xué)結(jié)果見表3。

表2 70歲以上患者男性和女性股骨前弓角、頂尖距以及Harris評分比較

由表2可見，在70歲以上患者中，男性和女性股骨前弓角可見明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)，70歲以上女性股骨前弓角大于男性股骨前弓角(P<0.05)；同樣男性和女性的頂尖距也有明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)，70歲以上男性頂尖距大于女性頂尖距；但術(shù)后恢復(fù)Harris評分比較，未見明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。70歲以上老年人，女性股骨前弓角較大，頂尖距較小，需選擇較短的髓內(nèi)釘，而男性可選擇較長的髓內(nèi)釘，從而可以避免醫(yī)源性骨折和股骨撞擊。

由表3可見，70歲以下男性和女性之間，年齡比較可見明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)，女性年齡大于男性；股骨前弓角在70歲以下男性和女性之間未見明顯差別(P>0.05)；頂尖距在70歲以下男性和女性比較未見明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)；術(shù)后恢復(fù)Harris評分在70歲以下男性和女性之間可見明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)，男性術(shù)后恢復(fù)評分優(yōu)于女性評分。說明70歲以下的男女性之間股骨前弓角、頂尖距未見明顯差別，可根據(jù)測量結(jié)果選擇合適長度的髓內(nèi)釘。

表3 70歲以下患者男性和女性股骨前弓角、頂尖距以及Harris評分比較

3 討論

股骨前弓角主要是指股骨上段髓腔向前彎曲的角度，其存在滿足人體負荷力線的要求，過大或過小均會導(dǎo)致股骨頭與髖臼的相對位置與角度的改變，從而繼發(fā)髖關(guān)節(jié)的改變。在股骨粗隆間骨折中，股骨前弓仍完整，對髓內(nèi)釘?shù)男螤顭o任何適應(yīng)調(diào)整作用。不匹配的髓內(nèi)釘在插入髓腔時會遇到明顯阻力，釘尖易與股骨干前側(cè)皮質(zhì)接觸、碰撞，甚至穿出，導(dǎo)致醫(yī)源性骨折。對于老年女性，往往存在較大的股骨前弓角，尤其對于老年肥胖女性患者，由于骨質(zhì)疏松的原因，骨皮質(zhì)變薄，髓腔發(fā)生應(yīng)力性改變，從而導(dǎo)致股骨前弓角較大，發(fā)生髓內(nèi)釘與骨皮質(zhì)的撞擊，這與本研究中70歲以上女性比男性具有更大的股骨前弓角是相對應(yīng)的。股骨前弓角是選取合適髓內(nèi)釘時不可忽略的因素，是順利插入髓內(nèi)釘主釘?shù)氖中g(shù)關(guān)鍵所在。因此，正確認(rèn)識股骨前弓角的意義，可以完善術(shù)前計劃，減少患者手術(shù)時間，減少手術(shù)創(chuàng)傷。

早期用于股骨粗隆間骨折的髓內(nèi)釘尖端有斷裂的風(fēng)險較高，其發(fā)生率為8%～11%[10]。長髓內(nèi)釘可以預(yù)防此類并發(fā)癥，但是其股骨前側(cè)皮質(zhì)撞擊或術(shù)中醫(yī)源性骨折的發(fā)生率約1.5%，有的研究顯示其發(fā)生率<1%[11-12]?；谶@一原因，外科醫(yī)生必須要注意髓內(nèi)釘?shù)脑O(shè)計，包括它的曲率半徑和股骨前弓角。短或長的髓內(nèi)釘在術(shù)后1年、2年、5年的假體周圍骨折的發(fā)生率沒有明顯差異[10,13]。陳心敏等[14]對不同長度股骨近端防旋髓內(nèi)釘治療老年A3.3型股骨轉(zhuǎn)子間骨折進行了有限元分析，結(jié)果顯示運用短髓內(nèi)釘治療骨折端間隙小,骨折端更加穩(wěn)定,生物力學(xué)效果更佳。研究顯示短的和長的髓內(nèi)釘費用是一樣的[15-16],臨床工作中選擇短的或長的髓內(nèi)釘，需要依據(jù)股骨前弓角或頂尖距確定。在一項前瞻性隨機研究中，滑動髖螺釘(343例患者)和髓內(nèi)釘(341例患者)固定用于股骨粗隆間骨折和股骨粗隆下骨折在隨訪3月和12月時沒有差別，早期髓內(nèi)釘組的運動時的疼痛評分明顯改善[17]。目前的指南推薦股骨髓內(nèi)釘用于治療不穩(wěn)定的股骨粗隆間骨折[18]。

4 結(jié)論

70歲以上年齡組女性股骨前弓角大于70歲以上男性股骨前弓角，而70歲以上男性頂尖距大于70歲以上女性頂尖距。因此在臨床工作中，70歲以上人群，女性股骨前弓角較大，頂尖距較小因而須選擇較短的髓內(nèi)釘；而70歲以上男性股骨前弓角較小，頂尖距較大，可選擇較長的髓內(nèi)釘，這對臨床工作中股骨粗隆間骨折選擇合適髓內(nèi)釘具有重要的意義，從而避免術(shù)中和術(shù)后的股骨撞擊及醫(yī)源性骨折的發(fā)生。

本研究的樣本量相對較小，未來仍需在更大量的樣本中對股骨粗隆間折的臨床療效和生物力學(xué)的相關(guān)因素進行研究，并在臨床實踐中檢驗，從而可以更好地指導(dǎo)臨床工作。