张世民 | 锁定钢板治疗肱骨近端骨折中螺钉穿透关节面的研究进展

目的    对锁定钢板治疗肱骨近端骨折中螺钉穿透关节面的研究进展进行综述。

方法    广泛查阅国内外锁定钢板内固定治疗肱骨近端骨折的相关文献，从原发性以及继发性螺钉穿透关节面两方面，总结螺钉穿透关节面发生率、危险因素，探讨避免螺钉穿透关节面方法和技术措施等。

结果    锁定钢板治疗肱骨近端骨折中螺钉穿透关节面整体发生率高达 11%～30%，包括原发性和继发性两类。原发性螺钉穿透关节面与术中操作不当、测深不够准确和“牟合方盖”效应导致透视不充分有关。继发性螺钉穿透关节面与术后骨折复位丢失、肱骨头发生内翻和塌陷以及术后肱骨头坏死有关。螺钉穿透关节面的危险因素包括骨骼质量、骨折类型和复位质量，钢板螺钉位置、数量和长度，是否获得内侧距支撑等。提高骨折复位质量、理解螺钉几何分布、良好的术中透视技术和重建内侧距稳定性，是避免螺钉穿透关节面、提高治疗效果的关键。

结论    锁定钢板治疗肱骨近端骨折中发生螺钉穿透关节面的风险较高，后续研究需要进一步明确螺钉穿透关节面原因及发生机制、危险因素，以期有效预防该并发症的发生。

肱骨近端骨折是发生于肱骨外科颈以近的骨折，其中约 20% 需要手术治疗，手术方式包括骨折复位内固定和关节置换^[1]，术式选择主要取决于骨折类型、移位程度、患者年龄、功能需求和医生经验等。近十余年来，锁定钢板内固定是肱骨近端骨折治疗首选术式，其能重建肱骨近端解剖形态，保留肱盂关节外形，恢复肱盂关节囊张力，修补肩袖、恢复三角肌肌力，允许患者早期功能锻炼，但也存在螺钉穿透关节面等医源性并发症。据统计，目前螺钉穿透关节面发生率高达 11%～30%^[2]，特别是老年患者骨质疏松，肱骨头往往仅在靠近关节面的软骨下骨部位才有较高的骨小梁密度和把持力，内固定术中需将螺钉尽可能打入软骨下骨深部，才能获得较好的内固定支撑，但也带来了螺钉穿透关节面的风险。如何既能将螺钉打入较深获得良好把持力，又能避免穿透关节面，成为临床医生关注焦点。近年来，学者们在这方面进行了大量研究并获得一定进展，现从原发性和继发性螺钉穿透关节面两方面对相关研究进展进行综述，为提高临床治疗效果提供参考。

原发性螺钉穿透关节面是指术中由于操作失误导致螺钉穿过肱骨头关节面进入肱盂关节，造成医源性损害^[3]。Südkamp 等^[4]使用锁定钢板治疗 187例肱骨近端骨折患者，患者平均年龄 62.9 岁，在155 例获随访患者中，21 例（14%）发生术中操作不当引起的原发性螺钉穿透关节面。Sproul 等^[5]对锁定钢板内固定治疗肱骨近端骨折的研究进行了系统评价，收集 12 项临床研究共 514 例患者，术后随访 18 个月以上，结果显示整体并发症发生率为 49%，再手术率为 14%，原发性螺钉穿透关节面发生率为8%。Jia 等^[6]回顾性分析了 134 例肱骨近端骨折患者临床资料，患者平均年龄 70.3 岁，内固定术后即刻行 CT 观察，发现原发性螺钉穿透关节面发生率为 10.4%。上述研究提示锁定钢板内固定治疗肱骨近端骨折的并发症发生率和再手术率均较高。

1.1    原发性螺钉穿透关节面发生原因

原发性螺钉穿透关节面发生原因有三点：① 术中操作不当；② 术中测深不够准确；③ 术中透视不够充分，存在透视盲区。由于术中正侧位透视存在“牟合方盖”（Steinmetz solid）效应，影像的重叠和盲区导致无法准确界定肱骨头周边部分，影响了术者对前上、后上、前下和后下螺钉是否穿透关节面的判断。

肱骨头外观类似一个半球体，目前手术中常用正侧位 90° 交叉透视方法，该方法获得的体积影像属于“牟合方盖”范畴，即透视显示的肱骨头体积与实际体积不符。360° 全景切线透视虽能解决肱骨头透视影像与实物不符的问题，但需多次调整角度透视，射线暴露次数多，对术者及患者损害均较大，临床难以推广应用。因此，如何在正侧位 90°交叉透视基础上，判断螺钉穿透关节面的风险，具有实际应用价值。

我国魏晋时期数学家刘徽在《九章算术》中探讨了圆柱体与其内切球体在正侧位透视影像上的几何学原理。先从正方体的一侧面截成内切圆柱，又以另一侧面也截成一内切圆柱，两圆柱相交的体积称之为“牟合方盖”。古代称伞为“盖”， “牟”与“侔”通。“牟合方盖”即翻过来合在一起的两个完全相等的方伞。之后祖冲之父子间接求出了“牟合方盖”的体积是内切圆球体积的1.27 倍（4/π）。

在影像学透视中我们将穿过肱骨头的正侧位光束分别视为两个圆柱体，相交产生的形状正好为 “牟合方盖”，其体积是内切肱骨头（半球）体积的 1.27 倍，而理论上螺钉穿透关节面的概率为21.5% ［（4–π）/4×100% = 21.5%］。见图 1。

1.2    原发性螺钉穿透关节面的预防

为了减少螺钉穿透关节面的发生，内固定术中钻头穿透肱骨外侧皮质后应改用测深器，以测深器抵住内侧皮质时深度为基础，选择比该深度短4 mm 的螺钉进行固定。但是在极度骨质疏松的肱骨头中，应用该技术也不能完全避免螺钉穿透关节面的风险，此时需借助多个透视平面进行评估。Spross 等^[7]研究了不同透视角度评估螺钉穿透关节面风险的准确性，结果显示通过轴位（外展 30°）、前后位（内旋、中立和外旋）4 个角度评估的准确率达 100%。Theopold 等^[8]报道采用 3D 透视技术评价螺钉穿透关节面发生风险的准确率为 100%，但该技术所需设备价格昂贵，临床尚未普及。相关尸体标本研究发现，术中最佳透视角度组合为轴位（外展 30°）、腋窝位（0°~10°）和后前位（−10°~−30° 和10°~35°），可以有效避免螺钉穿透关节面^[9]。Jia 等^[6]对 134 例肱骨近端骨折患者术后 X 线片和 CT 进行比较，判断两者诊断螺钉穿透关节面的能力，结果显示 CT 明显优于 X 线片。所以，当术者通过 X 线片无法确定螺钉是否穿透关节面时，建议进一步行CT 检查。

继发性螺钉穿透关节面是指术中未发生螺钉穿透关节面，术后因骨折复位丢失、肱骨头发生内翻或塌陷、肱骨头坏死导致螺钉相对过长而穿透关节面^[3]。锁定钢板虽然可以增加轴向和角稳定性，但如果肱骨头塌陷螺钉无法后退，势必穿过肱骨头，发生继发性螺钉穿透关节面。Brunner 等^[3]报道了 158 例锁定钢板内固定治疗的肱骨近端骨折患者，35 例发生螺钉穿透关节面，其中 13 例为继发性。Jost 等^[10]报道了 121 例锁定钢板内固定治疗的肱骨近端骨折患者，平均年龄 59 岁，80% 为 Neer三、四部分骨折，术后 69 例发生继发性螺钉穿透关节面。

2.1    继发性螺钉穿透关节面的危险因素

2.1.1    骨骼质量　肱骨近端骨折常见于 60 岁以上老年人群，老年人骨密度（bone mineral density， BMD）下降和骨质疏松会严重影响锁定钢板内固定强度^[11]。Krappringer 等^[12]分析了肱骨近端骨折内固定治疗的影响因素，发现局部 BMD 下降和患者年龄增大均可导致失败率增加。Tingart 等^[13]检测了19 例患者肱骨近端干骺端皮质厚度，并分析其与肱骨头、外科颈、大结节和小结节 4 个部位 BMD 的相关性，探讨其作为术前 BMD 评价指标的可行性。结果显示肱骨近端干骺端皮质厚度为（4.4± 1.0）mm，70 岁以下患者为（4.8±0.96）mm，70 岁以上为（3.8±0.86）mm，提示 70 岁以上人群肱骨近端干骺端皮质较 70 岁以下人群更薄。因此，Tingart等认为可以将肱骨近端干骺端皮质厚度<4 mm 作为评价 BMD 降低的有效指标。同样，Newton 等^[14]以 63 例肱骨近端骨折患者为研究对象，测量了肱骨近端干骺端以远 20 mm 水平面的内侧皮质厚度，并计算内侧皮质率（medial cortical ratio， MCR），即内侧皮质厚度与肱骨干直径的比值；同时随访观察术后内固定失败发生情况，以骨折移位、螺钉切出、颈干角改变>4° 定义为内固定失败。结果显示内固定成功患者的 MCR 为 0.202± 0.044，内固定失败患者为 0.170±0.041，差异有统计学意义；MCR<0.16 时内固定失败率为 41%（7/17）， MCR≥0.16 时为 14%（7/47），前者是后者的 3 倍。

上述研究提示骨质疏松严重影响骨螺钉接触面的把持力和稳定性，在制定治疗方案时不能忽略患者 BMD 这一因素。虽然在术前不能迅速改善肱骨近端局部 BMD，但可以采用骨水泥等技术来增强骨与螺钉的把持力^[15]。

2.1.2    骨折类型　目前肱骨近端骨折存在多种分类标准，最常用的是 Neer 分类法^[16]。研究表明，Neer三、四部分骨折比两部分骨折更容易发生螺钉穿透关节面^[17]。张明等^[18]回顾分析了 187 例肱骨近端骨折患者临床资料，患者平均年龄 55.9 岁，术后平均随访 17.8 个月。其中，27 例（14.4%）发生继发性螺钉穿透关节面，其中四部分骨折发生率高达33.3%（11/33）。Neer 四部分骨折常伴有内侧距粉碎，而肱骨头下干骺端粉碎会导致机械稳定性降低，与骨折复位丢失密切相关^[19]。这种复位丢失和头部塌陷会导致骨折端皮质无相互接触而不能负重，几乎完全依靠锁定钢板和螺钉来保持复位，显著增加了继发性螺钉穿透关节面的风险。骨折越复杂，复位难度越大，术后并发症越多，以上研究提示骨折类型是螺钉穿透关节面发生的重要影响因素。

2.2    继发性螺钉穿透关节面的预防

2.2.1    骨折复位和重建内侧距　锁定钢板内固定治疗肱骨近端骨折的目的是获得充分骨折复位及稳定固定，精准解剖复位可显著降低并发症发生率^[20]。因为肱骨近端为偏心关节，必须获得独立的解剖稳定性，否则复位后结构维持几乎完全依赖外侧锁定钢板，极大地增加了肱骨头内软骨下螺钉负荷，显著增加骨折复位丢失和继发性螺钉穿透关节面的发生风险。

内侧距为肱骨头内下方一段骨皮质，主要起到支撑肱骨头、防止其内翻塌陷的作用。Hertel 等^[21]将内侧距粉碎定义为 X 线片任一角度观察内侧距断裂并移位超过 2 mm。获得内侧距支撑是肱骨近端骨折复位的关键^[22]。复杂骨折复位后，大多内侧距仍难以获得有效支撑，导致内侧距粉碎患者术后肱骨头内翻可能性显著增大，而肱骨头内翻过程中螺钉不会从锁定钢板上退出，进而导致螺钉头穿透关节面。因此，术中通过内侧皮质支撑或内侧支撑螺钉重建肱骨近端内侧距，能明显提高稳定性。

Gardner 等^[23]首次报道了肱骨近端骨折内侧皮质支撑和复位丢失的关系，18 例获得内侧距稳定（+MS 组），17 例未获得内侧距稳定（–MS 组）。研究发现 –MS 组肱骨头丢失高度为 5.8 mm，并且螺钉穿透率高达 30%（5 例）。所以肱骨近端内下区域的机械支撑有助于获得稳定的内侧距和骨折复位。Zhang 等^[24]进行了一项锁定钢板内侧支撑螺钉治疗肱骨近端骨折的前瞻性随机对照研究，其中锁定钢板无内侧支撑螺钉组 39 例（–MSS 组）、锁定钢板有内侧支撑螺钉组 29 例（+MSS 组）。术后+MSS 组 Constant 评分及优良率更高，颈干角丢失更少，提示内侧支撑螺钉能极大增强锁定钢板稳定性，因此应常规使用该螺钉来支撑内侧距。

如果骨折复位后内侧距仍不稳定，可以使用以下方式重建稳定性：① 在肱骨头最下方插入内侧支撑螺钉；② 使用骨内植物；③ 将肱骨干插入肱骨头碎片中，以获得“新”的内侧距；④ 在肱骨头内插入同种异体腓骨条，以获得内侧支撑。另外，侧方锁定钢板结合腓骨移植能增加最大破坏负荷，并且提高结构稳定性^[25-26]。Saltzman 等^[27]对肱骨近端骨折患者行锁定钢板结合腓骨移植，术后获得良好功能，螺钉穿透关节面发生率仅 3.7%，再手术率 4.4%。该技术不仅能重建缺损的内侧距，还能为锁定螺钉提供额外支持，提高结构整体稳定性。

 2.2.2    外翻复位　如果术中无法获得稳定内侧距支撑，建议使用外翻复位来预防继发性螺钉穿透关节面。Capriccioso 等^[28]报道 101 例肱骨近端骨折患者，47 例为内翻复位、54 例为外翻复位，术后患者平均随访 12 个月；结果显示内翻复位后并发症发生率明显偏高，约为 40.4%，肱骨头进行性内翻下沉的风险逐渐增加。Chandrappa 等^[29]研究也发现与外翻复位相比，内翻复位后螺钉穿透关节面发生率更高。

2.2.3    髓内可扩张 Cage　近年来越来越多的研究开始使用髓内可扩张 Cage 治疗肱骨近端骨折，主要目的是支撑内侧距，降低术后并发症发生率和再手术率。2019 年，Hudgens 等^[30]回顾分析了髓内可扩张 Cage 治疗的 11 例肱骨近端 Neer 三、四部分骨折患者临床资料，患者平均随访 54 周，所有患者均获得骨性愈合，功能恢复良好，无螺钉穿透关节面等并发症发生。同年，Goodnough 等^[31]报道 11 例采用髓内可扩张 Cage 治疗的肱骨近端 Neer 三、四部分骨折患者，术后随访 1 年，发现所有骨折均愈合，仅 1 例出现肱骨头坏死，无螺钉穿透关节面等并发症发生。髓内可扩张 Cage 优势：① 提供支撑肱骨头和大、小结节的稳定平台；② 大、小结节骨折部分可正交垂直固定；③ 在骨折断端进行自体骨移植；④ 可以通过提供内侧支撑来减小继发性螺钉穿透关节面的风险。

2.2.4    螺钉植入位置、数量和长度　目前肱骨近端　锁定钢板种类较多，螺钉分布和钢板结构不一，同一钢板上螺钉大多呈聚集或分散排列，如何确定螺钉在肱骨头中的位置、数量和长度尤为重要。Liew等^[32]对 7 孔钢板和 6.5 mm 松质骨螺钉进行了一项生物力学研究，根据螺钉植入肱骨头位置分成两组，一组螺钉植于软骨下骨，另一组植于软骨下骨下 5 mm，然后将螺钉以 10 mm/min 速度向外轴向拔出直至螺钉固定失败，记录螺钉在肱骨头中的长度、位置和失败时螺钉的抗拔出力。研究发现，位于肱骨头中央的螺钉植入长度最长，与抗拔出力成正相关，并且螺钉位于软骨下骨 5 mm 时，抗拔出力最大。Tingart 等^[33]研究了肱骨头骨小梁 BMD 对松质骨螺钉固定强度的影响，研究将肱骨头分成前上、后上、中央、前下和后下 5 个区域，CT 测定每个区域骨小梁 BMD 后将松质骨螺钉植入不同区域，测量螺钉抗拔出力，结果显示肱骨头前上区域骨小梁 BMD 及抗拔出力最低，而后下、后上和中央区域之间无差别，骨小梁 BMD 与抗拔出力成正相关，提示宜将螺钉植入后下、后上及中央区域以防止螺钉松动。Erhardt 等^[34]的尸体标本研究显示，对于内侧距不稳定的肱骨近端骨折，建议至少使用5 枚螺钉固定，其中 1 枚为内侧支撑螺钉，螺钉应植于肱骨头中央、后上和后下区域，并且位于软骨下骨 5 mm 为宜，肱骨头软骨下骨骨质较为致密，是锁定螺钉固定的理想位点，能减少螺钉穿出风险。

虽然肱骨头内 BMD 最高部位是软骨下骨^[35]，但老年患者软骨下骨硬度也较低，术中电钻钻孔时给术者反馈信息太少，易导致螺钉过长或穿透软骨下骨，因此肱骨头螺钉穿透关节面常见于老年患者。螺钉太靠近关节面或术中已经穿透关节面易导致软骨溶解，因此突出螺钉累及肱骨头主要关节面时，需要再次手术。

螺钉穿透关节面是锁定钢板治疗肱骨近端骨折中最常见并发症，明显影响患者功能，并且已成为再手术的最主要原因，因此肱骨近端骨折首次正确复位内固定非常关键，可降低再手术率。骨折复位丢失伴螺钉穿透关节面的发生受到患者骨骼质量、骨折类型、骨折复位质量、内侧距重建稳定性以及钢板螺钉位置、数量和长度等多种因素影响。为了获得最佳的骨折复位和骨折稳定性，术中应常规使用内侧支撑螺钉；在肱骨头内应至少植入5 枚螺钉，并且植于肱骨头中央、后下和后上区域。为进一步提高锁定钢板疗效，后续研究应关注于影响螺钉穿透关节面的危险因素以及如何有效预防等方面。