空心螺釘治療青壯年垂直型股骨頸骨折

田宇辰 張偉

股骨頸骨折指發(fā)生于髖關(guān)節(jié)囊附著點近端的囊內(nèi)骨折[1]，約占髖部骨折的53%。青壯年股骨頸骨折較為少見，多由高能量損傷機制引起。這類患者骨折線較垂直，斷端承受的剪切力較大，易發(fā)生骨折不愈合、骨壞死、畸形愈合等并發(fā)癥?？招穆葆斒枪晒穷i骨折常規(guī)內(nèi)固定方式，但在對抗高剪切力的青壯年股骨頸骨折時存在局限[2]，近年來許多學(xué)者提出改良空心螺釘內(nèi)固定方式以提升其力學(xué)性能，我們對相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，希望為臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 骨折類型與患者特點

臨床實踐中將60歲以下患者定義為青壯年，但隨著預(yù)期壽命增長，這一界限逐漸變得模糊。青壯年的股骨頸骨折經(jīng)常由穿過髖部的高能量損傷引起，因患者對髖關(guān)節(jié)功能需求高，而假體存在壽命問題，臨床醫(yī)生通常建議其接受內(nèi)固定治療[3]。Pauwels分類通常被用于評估股骨頸骨折的嚴(yán)重程度，其根據(jù)骨折線與水平線的夾角將股骨頸骨折分為3種類型：Ⅰ型，夾角小于30°；Ⅱ型，夾角為30°～50°；Ⅲ型，夾角大于50°[4]。由于術(shù)前影像學(xué)檢查難以準(zhǔn)確測量Pauwels角，Zhang等[5]提出VN分型，其通過測量骨折線與股骨頸垂線的夾角(VN)將股骨頸骨折分為4種類型：VN<0°、0°≤VN<10°、10°≤VN<15°、VN≥15°，并證實這種分型手術(shù)前后差異更小，可靠性更高。青壯年股骨頸骨折患者多為垂直型骨折(VN>10°或Pauwels Ⅲ型)，其軸向與旋轉(zhuǎn)均不穩(wěn)定，骨折斷端承受巨大剪切力，穩(wěn)定固定很難實現(xiàn)。盡管近年來內(nèi)固定技術(shù)不斷發(fā)展，但術(shù)后并發(fā)癥仍難以避免，需要行翻修手術(shù)治療，增加了患者的身體、心理與經(jīng)濟壓力[6-7]。

2 空心螺釘治療垂直型股骨頸骨折

青壯年垂直型股骨頸骨折治療成功的關(guān)鍵是在骨折愈合過程中抵抗垂直剪切力，以保持復(fù)位和固定的穩(wěn)定性，同時盡量維持股骨頭的血液供應(yīng)[8]。股骨頸骨折的內(nèi)固定方式包括空心螺釘、滑動髖螺釘(DHS)、DHS聯(lián)合抗旋螺釘、髓內(nèi)釘、股骨近端鎖定鋼板等[9-11]，但目前尚無“金標(biāo)準(zhǔn)”固定方式。一項對創(chuàng)傷骨科醫(yī)生的調(diào)查顯示，治療垂直型股骨頸骨折年輕患者的首選內(nèi)固定方式為DHS(47%)、含離軸螺釘?shù)钠叫锌招穆葆斀Y(jié)構(gòu)(28%)和不含離軸螺釘?shù)钠叫锌招穆葆斀Y(jié)構(gòu)(15%)，其中46%的醫(yī)生不能確定其選擇有明確文獻(xiàn)證據(jù)支持[12]。盡管有研究表明，空心螺釘與固定角度裝置相比力學(xué)性能較差，術(shù)后不愈合率較高(19%對 8%)[13-15]，但也有研究認(rèn)為兩者并無顯著差異[16]，且空心螺釘因具有創(chuàng)傷小、易操作、更好的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和動力加壓等優(yōu)勢，仍然是眾多醫(yī)生的選擇[2]。

2.1 3枚平行空心螺釘構(gòu)型

傳統(tǒng)空心螺釘構(gòu)型是將3枚半螺紋空心釘平行于股骨頸長軸插入，通過在骨折斷端持續(xù)動態(tài)加壓實現(xiàn)骨折愈合，避免了持續(xù)存在的骨折間隙造成骨不連發(fā)生。其中，3枚平行螺釘應(yīng)盡可能與股骨頸皮質(zhì)相切，這能夠提升扭轉(zhuǎn)剛度、軸向剛度和極限載荷[17]。此外，與倒三角構(gòu)型相比，正三角構(gòu)型具有更強的抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和極限載荷，但抗剪切穩(wěn)定性較差[18]。由于股骨頸后下部粉碎性骨折與骨缺損是導(dǎo)致內(nèi)固定失敗的重要因素[19]，因此正三角構(gòu)型的后下方螺釘能夠發(fā)揮更好的固定作用。但是有限元分析發(fā)現(xiàn)，模擬螺釘取出后，正三角構(gòu)型在螺釘孔周圍表現(xiàn)出較大的應(yīng)力集中面積，傾向于發(fā)生二次轉(zhuǎn)子下骨折[20]。Jiang等[21]發(fā)現(xiàn)，股骨頸皮質(zhì)薄、頸干角小的患者骨折斷端分離力高，而股骨頸皮質(zhì)厚、頸干角大的患者骨折斷端剪切力大。因此他們建議，對前者采用倒三角構(gòu)型固定而對后者采用正三角構(gòu)型固定。此外，Zhao等[22]的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，較大的螺釘與股骨干夾角(>125°)是避免術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生的保護因素。

3枚平行空心螺釘在治療青壯年垂直型股骨頸骨折時存在以下問題：①軸向和旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，對抗高剪切力能力弱而導(dǎo)致內(nèi)固定失敗；②持續(xù)動態(tài)加壓導(dǎo)致股骨頸短縮，對術(shù)后關(guān)節(jié)功能有負(fù)面影響[23-25]。為克服這些不足，眾多學(xué)者在生物力學(xué)模型研究與臨床應(yīng)用中對其進(jìn)行了改良。

2.2 偏軸螺釘構(gòu)型

偏軸螺釘構(gòu)型是將1枚螺釘從大轉(zhuǎn)子外側(cè)以水平角度或垂直于骨折線角度插入，來對抗骨折斷端強大的剪切力，這樣處理可顯著改善力學(xué)性能，軸向剛度和極限載荷均會顯著增加[26]。Guimar?es等[27]對20例青壯年垂直型股骨頸骨折患者采用偏軸螺釘構(gòu)型的固定方式，發(fā)現(xiàn)該方式能夠明顯抵抗剪切力，減少翻修手術(shù)發(fā)生。在此基礎(chǔ)上Kuan等[28]發(fā)現(xiàn)，雙皮質(zhì)支撐(即股骨外側(cè)皮質(zhì)與股骨矩)的偏軸螺釘較單皮質(zhì)放置具有更大的軸向剛度和極限載荷。另一項臨床研究顯示，將偏軸螺釘放置于股骨頸后方皮質(zhì)，從大轉(zhuǎn)子插入股骨矩，不僅可提供多個平面結(jié)構(gòu)來鎖定骨折端，提高抗剪切力穩(wěn)定性，而且可將股骨頭和股骨頸的彎矩轉(zhuǎn)移至后外側(cè)堅強的股骨矩處。與倒三角構(gòu)型固定相比，偏軸螺釘構(gòu)型雖然未明顯減少并發(fā)癥(股骨頭壞死、骨不連)發(fā)生，但仍提高了術(shù)后12個月的Harris髖關(guān)節(jié)評分(HHS)(81.5±13.4對72.9±17.7)，并降低了術(shù)后股骨頸縮短發(fā)生率(23.3%對50%)[29]。

Zhou等[30]對4種不同偏軸螺釘構(gòu)型的力學(xué)強度進(jìn)行比較研究發(fā)現(xiàn)，將偏軸螺釘放置于股骨頸前上方皮質(zhì)能夠顯著提高骨折部位的抗剪切穩(wěn)定性和抗旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，并可改變股骨頭的最大主應(yīng)力方向，增強骨折斷端間壓迫力。Jiang等[21]提出，在傳統(tǒng)倒三角構(gòu)型螺釘固定基礎(chǔ)上增加1枚偏軸螺釘(α構(gòu)型)能顯著提高抗剪切穩(wěn)定性，其原因在于偏軸螺釘可以中和3枚平行螺釘?shù)幕瑒有?yīng)，并可作為杠桿將股骨頭的彎矩轉(zhuǎn)移到股骨矩，增強皮質(zhì)支撐力。不過4枚螺釘置入增加了手術(shù)中的X線攝入及手術(shù)時間，對于股骨頸較小的患者還可能存在螺釘置入空間不足、相互影響、骨質(zhì)損傷大的問題?？傊^多研究證明替換1枚偏軸螺釘能夠提高抗剪切力穩(wěn)定性，但最佳偏軸螺釘構(gòu)型尚不明確[31]。

2.3 “F”構(gòu)型螺釘

Filipov[32]提出空心螺釘雙支撐雙平面構(gòu)型，即“F”構(gòu)型。這種構(gòu)型將3枚平行螺釘構(gòu)型中的1枚螺釘自大轉(zhuǎn)子下緣5～7 cm處堅固的股骨干皮質(zhì)插入，與股骨干呈150°～165°角，形成具有股骨矩和股骨外側(cè)皮質(zhì)2個穩(wěn)固支撐點的梁結(jié)構(gòu)，其在前后位X線圖像上形成“F”形。在“F”構(gòu)型中，由于兩個支撐點間距離增加，使骨骼承重減少；同時螺釘插入點相距更遠(yuǎn)，可確保在負(fù)重時拉力擴散到外側(cè)皮質(zhì)的更大表面積上，從而顯著降低再次骨折發(fā)生風(fēng)險。此外，螺釘方向更接近負(fù)重力線也有助于實現(xiàn)更好的支撐效果。Filipov將“F”構(gòu)型螺釘應(yīng)用于股骨頸骨折患者，獲得了98.86%的愈合率。不過，由于該研究中69歲以下患者僅20.45%，且未明確區(qū)分Pauwels分型，因此其結(jié)果并不能證明“F”構(gòu)型螺釘固定對垂直型股骨頸骨折的適用性。但是，有學(xué)者采用有限元分析對“F”構(gòu)型與3枚平行構(gòu)型空心螺釘固定治療Pauwels Ⅲ型骨折進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，“F”構(gòu)型在保持骨折端軸向加壓的同時能更好地分散應(yīng)力，對抗扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和剪切力[33]。不過，“F”構(gòu)型螺釘固定對青壯年垂直型骨折的臨床治療效果還有待進(jìn)一步驗證。

2.4 無頭空心加壓螺釘和全螺紋釘

傳統(tǒng)的部分螺紋空心螺釘(PTS)具有強大的滑動加壓能力，因此將不可避免地造成股骨頸短縮，導(dǎo)致外展肌無力，影響患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能[34]。無頭空心加壓螺釘(HCCS)與全螺紋空心螺釘(FTS)均為長度穩(wěn)定的植入物，能夠有效限制股骨頸短縮。HCCS的全螺紋設(shè)計增加了螺釘與骨的接觸，而錐形形狀使其可獲得更大的抓持力、更好的抗拔出穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性，從而增加對骨折斷端的壓迫力，形成即時穩(wěn)定性，有助于患者術(shù)后早期開始負(fù)重訓(xùn)練[35]。

有學(xué)者將2枚或3枚PTS替換為FTS用于垂直型股骨頸骨折治療中，他們發(fā)現(xiàn)患者的股骨頸短縮與外翻均有改善[36]。Boraiah等[34]提出，采用術(shù)中加壓和長度穩(wěn)定的固定方式能夠避免股骨頸短縮，且骨折愈合率高。Zhang等[37]的研究結(jié)合了2種螺釘?shù)膬?yōu)勢，以1枚傳統(tǒng)PTS聯(lián)合2枚HCCS采用正三角構(gòu)型(加壓支撐構(gòu)型)治療垂直型股骨頸骨折。他們先放置上方的PTS實現(xiàn)骨折斷端加壓，隨后在股骨頸的前內(nèi)側(cè)和后內(nèi)側(cè)放置HCCS提供穩(wěn)定支撐以抵抗骨折斷端的垂直剪切力。這種構(gòu)型較使用3枚PTS獲得了更高的骨折愈合率(96.4%對77.4%)，股骨頸短縮與退釘?shù)陌l(fā)生也更少(7.1%對29.0%)，在隨訪1年內(nèi)沒有發(fā)生股骨頭壞死。Li等[38]采用有限元分析比較3枚PTS與2枚FTS聯(lián)合1枚PTS治療垂直型股骨頸骨折的效果，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合螺釘固定的穩(wěn)定性更好，其中正三角和倒三角構(gòu)型的峰值應(yīng)力更低，骨組織易發(fā)生屈服的體積更小，螺釘切出導(dǎo)致內(nèi)固定失敗的概率更低。但是，在模擬螺釘取出后，正三角構(gòu)型螺釘孔周圍的應(yīng)力集中區(qū)域最大，傾向于發(fā)生二次轉(zhuǎn)子下骨折。

2.5 雙頭空心加壓螺釘

雙頭空心加壓螺釘也可以減少股骨頸短縮發(fā)生。雙頭空心加壓螺釘指尾端也有螺紋的空心加壓螺釘，其尾端螺紋直徑大于尖端，而螺距小于尖端，在旋入螺釘時能更好地對骨折斷端加壓。生物力學(xué)分析顯示，雙頭空心加壓螺釘?shù)膬?nèi)固定移位更小，其應(yīng)力分布分散于骨折部位和螺紋端，而PTS的應(yīng)力僅集中于骨折部位[39]。Zhang等[40]提出，雙頭空心加壓螺釘尾端螺紋可以鎖定股骨外側(cè)皮質(zhì)，這既限制了股骨頸短縮，也提供了更好的抗剪切穩(wěn)定性。他們對比傳統(tǒng)螺釘與雙頭空心加壓螺釘治療垂直型股骨頸骨折患者的療效發(fā)現(xiàn)，雙頭空心加壓螺釘內(nèi)固定失敗率(14.81%)低于傳統(tǒng)螺釘(40.74%)；而生物力學(xué)試驗也證明雙頭螺釘?shù)妮S向剛度、最大失敗載荷均優(yōu)于普通空心螺釘。

2.6 螺釘結(jié)合內(nèi)側(cè)支撐鋼板

在3枚螺釘基礎(chǔ)上增加內(nèi)側(cè)支撐鋼板可以將剪切力轉(zhuǎn)化為壓縮力[41]。Zhan等[42]通過有限元分析比較3枚平行螺釘單獨使用或結(jié)合內(nèi)側(cè)支撐鋼板固定垂直型股骨頸骨折的效果。他們發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)支撐鋼板能夠顯著提升內(nèi)固定結(jié)構(gòu)的剛度，并降低螺釘與骨的最大應(yīng)力和移位。Zeng等[43]的研究顯示，內(nèi)側(cè)支撐鋼板雖不能明顯降低內(nèi)固定的最大應(yīng)力，但可以提供額外載荷路徑，緩解螺釘應(yīng)力集中的情況。與以上研究不同，Jiang等[21]的有限元分析顯示，盡管內(nèi)側(cè)支撐鋼板可使骨折斷端移位較小，但在鋼板與螺釘處存在顯著的應(yīng)力集中，增加斷裂和內(nèi)固定失敗的風(fēng)險。臨床研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合內(nèi)側(cè)支撐鋼板能夠縮短骨折愈合時間，并提高HHS[44]。但是1項meta分析研究顯示，盡管聯(lián)合內(nèi)側(cè)支撐鋼板可以縮短骨折愈合時間，減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生，提高患者術(shù)后HHS，但存在手術(shù)時間更長、術(shù)中出血量更大的問題[45]。此外，對于置入內(nèi)側(cè)鋼板是否會損傷股骨頭滋養(yǎng)血管的問題仍然存在爭議，一些學(xué)者認(rèn)為這可能與鋼板放置的位置有關(guān)[8, 21]。

2.7 其他改良螺釘構(gòu)型

Kuan等[46]在螺釘尾端增加cerclage鋼絲，這種結(jié)構(gòu)可提供角穩(wěn)定性，消除單個螺釘?shù)臄[動，從而作為復(fù)合梁結(jié)構(gòu)提高螺釘-骨結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。cerclage鋼絲可為螺釘提供預(yù)負(fù)荷以對抗自重帶來的負(fù)荷，且螺釘可以將彎曲力矩自股骨頭和股骨頸處轉(zhuǎn)移至外側(cè)皮層的cerclage鋼絲上，從而提升極限載荷，減少軸向位移。但是，該方法尚無臨床應(yīng)用的文獻(xiàn)報道。

3 結(jié)語

青壯年垂直型股骨頸骨折預(yù)后較差，是臨床治療難點。角穩(wěn)定裝置較空心螺釘具有生物力學(xué)優(yōu)勢，但其通常具有較高侵襲性，軟組織剝離更多，導(dǎo)致再手術(shù)率增高。因此，空心螺釘仍然是治療青壯年垂直型股骨頸骨折的選擇。近年來針對垂直型股骨頸骨折的空心螺釘改良構(gòu)型固定，可提高空心螺釘?shù)牧W(xué)強度和固定穩(wěn)定性，改善骨折愈合率和髖關(guān)節(jié)功能，減少股骨頸短縮，具有良好的臨床療效和應(yīng)用前景。然而大部分研究仍停留在有限元分析與力學(xué)試驗階段，臨床應(yīng)用較少，治療垂直型股骨頸骨折的最佳空心螺釘構(gòu)型尚不明確。此外，除了聯(lián)合內(nèi)側(cè)鋼板，大部分臨床研究都沒有發(fā)現(xiàn)不同構(gòu)型對股骨頭血供的影響差異，這也許與螺釘?shù)臄?shù)量或直徑相關(guān)，而與其位置和構(gòu)型無關(guān)，未來有待開展更多的研究來驗證。