股骨转子间骨折手术中螺钉位置的研究进展

 

2020-07-24 13:41

  股骨转子间骨折给患者和医疗系统都带来了沉重的负担,随着世界范围内人口老龄化,转子间骨折的发病率仍在逐年升高。绝大部分转子间骨折需手术治疗,股骨近端髓内钉PFN、股骨近端防旋髓内钉PFNA等髓内固定是目前较常使用的固定方式。随着手术技巧与内固定材料的不断发展,转子间骨折术后的骨愈合率已经较前有所提高,但髋部功能受限,螺钉过度退出,颈干角明显减小等并发症仍然常见,螺钉切出股骨头的现象也需进一步避免。

  目前,较一致的观点认为,对转子间骨折手术预后有着显著影响的因素有:骨折的分型、骨质疏松的程度、复位的质量、内固定器械的选择、螺钉位置等。从上个世纪五十年代至今,国内外的学者对螺钉位置这一重要的影响因素进行了多层次、全方位的探讨,但目前尚无系统全面的综述。作者对近8年来500余例股骨转子间骨折内固定术后X线片进行了回顾性研究,发现螺钉位置与手术疗效之间存在密切的相关性,再在收集整理相关文献的基础上,将关于股骨转子间骨折手术中螺钉位置的研究进展综述如下。

  克利夫兰分区法1959年,Cleveland等在正、侧位片上分别以“上、中、下”和“前、中、后”来测量螺钉的位置,将“偏上-偏前”的螺钉位置归为“差”,将“偏上-不偏前”、“不偏上-偏前”的螺钉位置归为“较差”,其他螺钉位置归为“可接受的”。之后的研究学者将此分区法称为“克利夫兰分区法”,结合正、侧位片的位置,划分出9个分区,图1c所示。克利夫兰分区法是一种简单明了的测量螺钉位置的方式,大部分关于螺钉位置的研究都会涉及到“上、中、下”和“前、中、后”的分区方式。许多学者认为拉力螺钉或螺旋刀片在正位片上“中间”或“偏下”,且侧位片上“中间”时可获得更好的机械稳定性,明显降低内固定失败率。也有部分学者认为正位片上“中间”或“偏下”,侧位片上“偏后”的位置能提供最大的把持力,获得更好的预后。

  帕克率1992年,Parker等提出了“帕克率”:正、侧位片上分别计算出0~100%间的一个百分比,以此在正位片上表示螺钉距离股骨头下边界的距离(上边界的百分比设为100%),在侧位片上表示螺钉距离股骨头后边界的距离(前边界的百分比设为100%)。Parker等的研究结果中,正、侧位片上骨折顺利愈合案例的平均Parkersratio分别为45%、45%,发生螺钉切出的案例的平均Parkersratio分别为58%、36%,因此他们认为“偏上”和“偏后”的位置更容易发生螺钉切出。

  关于帕克率的主流观点认为正位片上螺钉应该被放置在“中间”或者“偏下”,侧位片上螺钉则应在“中间”。也有观点认为侧位片上只需避免“偏前”即可,或是认为侧位片上Parkersratio与螺钉切出的关系没有统计学意义。Jenkins等使用显微CT扫描了6个骨质疏松患者的股骨头,又用生物力学实验仪器对15名骨质疏松患者股骨头的不同部位进行了压缩破坏应力实验,他们认为拉力螺钉或者螺旋刀片应该经过或者低于股骨头的正中心(即为正、侧位片上Parkersratio都约等于50%的一个区域)。

  尖顶距1995年,Baumgaertner等首先提出了“尖顶距”的概念:分别在正位片和侧位片上,测量从螺钉的尖端到股骨头的顶端的距离,予以校正后,将两者相加的总和(mm)。校正的方法是测量X线片上的螺钉直径,将其与螺钉真实直径做比较,从而得到一个比例,再用这个比例修正“X线片上的尖顶距”,得到一个真实的尖顶距。Baumgaertner等的研究包含了198个转子间骨折病例,平均随访时间13个月。其中,150名TAD低于30mm的患者中仅2%(3名)发生了螺钉切出,而TAD超过30mm的48名患者则有27%(13名)发生了螺钉切出。在手术后TAD低于25mm的120名患者中,无1例发生螺钉切出。之后的许多学者报道了内固定治疗的患者中TAD与螺钉切出有显著关系,较为主流的观点是正、侧位片相加得到的TAD应25mm。也有观点认为TAD应20mm以防止螺钉轴向切出,30mm以防止螺钉向头侧切出。

  尖顶距参考距2012年,Kuzyk等在“尖顶距”概念的基础上,提出了“尖顶距-参考距”这一新的测量方法:侧位片上,CalTAD与TAD的测量方法相同;正位片上,于内侧皮质做一条平行于股骨颈中轴线的切线,该线与股骨头边缘的交点离螺钉尖端的距离即为“正位片上的尖顶距-参考距”。将正、侧位片上的尖顶距-参考距相加再予以校正后得到CalTAD。Kuzyk等使用了30个人造股骨进行生物力学实验,发现减小CalTAD可以获得增强生物力学刚度和最大负荷。

  尖顶距-参考距是一种比较新的测量方法,在临床上这种方法的准确性与阈值还没有形成共识。2014年Kashigar等首次发表了关于CalTAD的临床病例研究,77个病例中,CalTAD小于20.98mm的病例均未发生螺钉切出。部分研究认为CalTAD应25mm,亦有研究认为相比于TAD,CalTAD并不是一个准确的预测指标。

  以上列举的4种测量方法至今仍被广泛应用。每种方法有其独特的角度,部分研究者会同时运用多种方法来测量螺钉的位置,以此来提高测量的准确性。Clevelandzone以分区的方式来测量螺钉的位置;Parkersratio测量了螺钉轴线上某点的位置;TAD、CalTAD则着重测量螺钉尖端的位置。

  笔者在结合相关文献与临床经验的基础上,将4种方法的优点与局限性总结于表1。CalTAD是在TAD的基础上提出,二者本身存在共线性,但CalTAD更强调正位片上“偏下”的螺钉位置,TAD更强调正位片上“中间”的螺钉位置。尽管学者们进行了一些回顾性分析,但目前孰优孰劣还没有定论。而且CalTAD在阈值与准确性方面尚未形成共识,因此TAD仍然是一个相对经典可靠的指标。

  目前关于Cleveland分区和Parkersratio的主流观点认为拉力螺钉或螺旋刀片应该处于“中间-中间”的位置,这也是一个TAD相对更小的位置。因为股骨头的“中间-中间”位置存在压力骨小梁与张力骨小梁的交汇,所以这里的骨密度最高。Jenkins等使用显微CT扫描和生物力学实验的方法分析了骨质疏松患者的股骨头微体系结构,也发现最高的骨密度和最坚硬的骨小梁是位于股骨头的正中心部位,且是从内侧股骨距延伸到骨骺线。

  Cleveland分区和Parkersratio的主流观点也推荐了“偏下-中间”的位置,虽然这个位置在股骨头的外周区域,TAD往往25mm,但很多临床研究及生物力学研究结果都认为“偏下-中间”与“中间-中间”一样稳固,甚至更为稳固。CalTAD的理论也肯定了“偏下-中间”的位置,Kuzyk等的解释是拉力螺钉或者螺旋刀片越接近股骨距,便有更强的轴向刚度和扭转刚度。Jenkins等的显微CT扫描和生物力学实验结果指出股骨头的尖端和环周部属于脆弱的区域,且最脆弱的区域是“偏下”侧,之所以“偏下”侧内固定的失败率相对低,他们的解释是“偏下”位置的螺钉在切割过程中会倾向于向上移动到或接近于最稳固的区域即“中间-中间”。

  Cleveland分区和Parkersratio的部分研究结果也推荐了“中间-偏后”和“偏下-偏后”的位置,因为有1/3的骨小梁起源于股骨小转子层面的内侧骨皮质,这部分骨小梁在股骨颈、干交界处与张力骨小梁有交叉。Goffin等的有限元建模结果推荐了“中间-偏后”和“偏下-偏后”的位置,此时TAD和CalTAD就不是一个相对精确的指标了。

  Brown等用物理和化学方法研究了股骨头松质骨的机械特性和物质特性,发现股骨头的“偏上”部分具有很高的杨氏模量、屈服强度、骨密度、刚度。然而,“偏上”的位置往往导致TAD和CalTAD超过25mm阈值,且Cleveland分区和Parkersratio理论中“偏上”的位置总是与内固定高失败率联系在一起。因此,螺钉切出事件也许不仅仅和股骨头本身的生物骨特性相关,还和内植物的生物材料特性有密切的关系。Kuzyk等的实验结果表明螺钉在股骨头内的位置会影响股骨头生物力学方面的刚度和失效负荷,在轴向应力实验和扭转应力实验中,“偏下”的螺钉位置可以组成最坚固的“股骨-内置物”结构。

  综上述文献,各国学者对股骨转子间骨折手术中的螺钉位置做出了不同视角的探索与讨论。然而,以上研究仍有其各自的局限性,在螺钉位置的临床研究中,多是回顾性研究,缺少高质量的前瞻性研究,同时相关生物力学研究也还需要进一步的深入。希望螺钉位置测量方法能进一步完善与创新,跳出点和区域的拘束,将螺钉与股骨头颈部当做一个整体来进行分析。因此,仍需更多的高质量、大样本、多中心研究来进一步完善,以更强的循证医学证据指导临床,带给转子间骨折患者更少的并发症和更好的预后效果。

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