三角稳定固定系统治疗股骨颈骨折术后骨不连临床疗效

2021
06/17

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中国修复重建外科杂志
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三角稳定固定系统加骨折部位开窗植骨技术为股骨颈骨折术后骨不连治疗提供了足够稳定、平衡的力学环境,促进了骨折愈合,对于年轻股骨颈骨折术后骨不连患者是一个可选择的保髋治疗方案。

李佳,陈华,李建涛,王军松,尹鹏滨,张里程,唐佩福

中国人民解放军总医院骨科医学部 国家骨科与运动康复临床医学研究中心(北京  100853)

通信作者:陈华,Email:chenhua0270@126.com;唐佩福,Email:pftang301@163.com


关键词:股骨颈骨折;骨不连;三角稳定固定系统

引用本文:李佳,陈华,李建涛, 等. 三角稳定固定系统治疗股骨颈骨折术后骨不连临床疗效. 中国修复重建外科杂志, 2021, 35(7). doi: 10.7507/1002-1892.202012056

 摘 要


目的    初步评估三角稳定固定系统治疗股骨颈骨折术后骨不连的临床疗效。


方法    回顾性分析2014 年 12 月—2019 年 12 月收治且符合选择标准的 30 例股骨颈骨折术后骨不连患者临床资料。男 21 例,女9 例;年龄 15~65 岁,平均 40.7 岁。受伤时 Pauwels 角为 51°~79°,平均 63.6°;按 Pauwels 分型均为Ⅲ型。初次术后至此次骨不连翻修手术时间为 5~24 个月,平均 9.7 个月。术前疼痛视觉模拟评分(VAS)为(4.2±1.3)分, Harris 评分为(31.2±5.3)分,颈干角为(116.3±7.9)°,下肢短缩(1.73±0.53)cm。采用三角稳定固定系统,即动力髁螺钉+股骨颈内侧解剖支撑钢板组成类三角形结构,加骨折部位开窗植骨技术行骨不连翻修手术。记录患者术后下肢短缩长度、颈干角、骨折愈合时间及并发症发生情况;手术前后采用 Harris 评分评估髋关节功能,VAS 评分评价疼痛改善情况。


结果    术后患者均获随访,随访时间 12~60 个月,平均 27.7 个月。术后未见明确股骨头坏死塌陷迹象;1 例患者术后 4 个月出现切口感染,行清创取出内固定物后切口愈合良好。所有患者均获骨性愈合,愈合时间 2.8~6.0 个月,平均 3.9 个月。末次随访时,患者下肢短缩(0.30±0.53)cm,短缩得到不同程度纠正,与术前比较差异有统计学意义(t=16.721,P=0.000);颈干角为(133.9±5.7)°,较术前显著恢复(t=−11.239, P=0.000)。患者 VAS 评分为(0.7±0.9)分,Harris 评分为(88.3±5.9)分,均较术前显著改善(t=16.705,P=0.000;t=−40.138,P=0.000)。


结论    三角稳定固定系统加骨折部位开窗植骨技术可提供稳定、平衡的力学环境,促进骨折愈合,治疗股骨颈骨折术后骨不连能取得满意疗效。


正 文


尽管手术技术及内固定器材不断更新换代,但股骨颈骨折的治疗仍是临床难题之一。文献报道股骨颈骨折术后骨不连发生率为 10%~30%[1],甚至有文献报道高达 43%[2]。其治疗手段包括内固定翻修、截骨、植骨或人工关节置换等,治疗效果参差不齐,最优方案仍存在争议[3]。对于年轻股骨颈骨折术后骨不连患者,主要治疗方式以保髋治疗为主,最大限度保留患者运动功能,采用内固定翻修治疗已成为共识。

股骨颈骨折术后骨不连最经典的保髋术式为转子下外翻截骨[4-11],可以显著提高骨折愈合率;但以外翻截骨为主要手段的保髋治疗策略以改变人体生理力线为代价,带来肢体运动功能减退、运动能力部分丢失等问题。为实现股骨近端骨折稳定固定,最大限度恢复患者肢体功能,我们前期对股骨近端结构功能特征进行了力学理论推导和模型验证,提出了股骨近端三要素稳定理论[12],并基于此设计出股骨近端三角稳定固定系统,即股骨颈内侧解剖支撑钢板(medial anatomical buttress plate, MABP)联合股骨远端动力髁螺钉(dynamic condylar screw,DCS)组配的三角稳定固定系统,为股骨颈骨折术后骨不连提供坚强稳固的力学环境。理论上,该技术在股骨近端复杂骨折以及陈旧骨折翻修的外科治疗方面有显著临床效果。因此,本研究回顾性分析采用该技术治疗的股骨颈骨折术后骨不连患者临床资料,验证其临床效果。报告如下。


1

临 床 资 料


1.1    患者选择标准

纳入标准:① 股骨颈骨折术后 9 个月骨折不愈合,或术后 4~6 个月无骨折愈合迹象,出现断端吸收、髋内翻进行性加重;② 受伤时 Pauwels 角> 50°;③ 翻修手术前 MRI 强化检查示股骨头无缺血迹象;④ 术中电钻股骨头钻孔流血。排除标准:① 翻修手术前检测红细胞沉降率、C 反应蛋白、白细胞分类计数、IL-6 等指标明确感染;② 股骨头坏死且伴有塌陷者。2014 年 12 月—2019 年 12 月共30 例股骨颈骨折术后骨不连患者符合选择标准纳入研究。

1.2    一般资料

本组男 21 例,女 9 例;年龄 15~65 岁,平均40.7 岁。左侧 18 例,右侧 12 例。初始致伤原因:交通事故伤 15 例,高处坠落伤 12 例,跑步摔伤3 例。Pauwels 角为 51°~79°,平均 63.6°;按Pauwels 分型均为Ⅲ型。初次手术采用 3 枚空心螺钉治疗 15 例、4 枚空心螺钉治疗 2 例、2 枚空心螺钉治疗 1 例,采用动力髋螺钉(dynamic hip screw, DHS)治疗 1 例,股骨近端锁定板治疗 10 例, Intertan 髓内钉治疗 1 例。初次术后至此次骨不连翻修手术时间为 5~24 个月,平均 9.7 个月。MRI强化检查示 2 例发生股骨头坏死(Ficat 分期 1 期1 例、2 期 1 例,均未发现明显股骨头塌陷),余 28例无股骨头坏死发生。术前疼痛视觉模拟评分(VAS)为(4.2±1.3)分,Harris 评分为(31.2±5.3)分,颈干角(116.3±7.9)°,下肢短缩(1.73±0.53)cm。 

1.3    股骨近端三角稳定固定系统

本课题组设计的股骨近端三角稳定固定系统主要包括 3 部分:MABP、DCS 和股骨距螺钉。其中 DCS 实现股骨近端上侧边和外侧边的结构重建,MABP 和股骨距螺钉实现内侧边的结构重建。见图 1。


 

图 1     三角稳定固定系统植入模型骨图示     a. 正面观;b. 侧面观;c. 透视图 黄色为 DCS,橘色为 MABP,蓝色为股骨距螺钉


1.4    手术方法

于持续硬膜外麻醉(5 例)或全麻(25 例)下,患者仰卧位于下肢手术牵引床,双下肢固定在牵引器上,患肢保持髌骨轴线垂直地面、小腿内旋位纵向牵引。健侧下肢保持轻度屈曲外展位。消毒铺巾后,将同侧髂骨消毒并显露、备取自体髂骨。采用 Waston-Johns 入路[13],切口近端长约 6 cm,从股骨转子尖弧形朝向髂嵴;切口远端长约 7 cm,沿股骨轴线向远端延伸至小转子。依次切开皮肤、皮下组织,通过阔筋膜张肌筋膜后部标志作锐性切口暴露股骨大转子和臀中肌;然后分别放置 Hoffman拉钩于髋臼和臀中肌前缘,充分显露股骨颈内下方,向外显露出原有内固定系统并取出,并将原有内固定通道内残存的失活组织去除;牵引患肢、复位骨折,清理股骨颈骨不连断端的纤维组织和失活骨组织。轴向牵引患侧肢体,恢复股骨近端颈干角,确定对位对线满意后,采用 DCS 稳定股骨颈骨不连,C 臂 X 线机透视下再次确认骨折复位和内固定物位置满意后,骨不连部位前方开窗、电钻磨除骨折断端硬化骨,以备植骨。所有患者均取自体结构性髂骨骨块联合松质骨骨泥植骨,将 MABP 固定于股骨颈内下方。透视固定满意后,留置负压引流,逐层关闭切口。

1.5    术后处理及疗效评价指标

术后 48~72 h 拔除引流管,患者术后 5~7 d出院。拔除引流管后鼓励患者开始行髋关节被动活动练习;术后即可扶拐足尖点地行走。每月复查 X 线片。术后 3 个月复查三维 CT,若有骨折愈合迹象,负重 20~30 kg 步行锻炼 1 个月,无特殊不适再负重 50~60 kg 步行锻炼 1 个月;5 个月时复查三维 CT,若骨折愈合可完全负重锻炼。

记录患者术后下肢短缩长度、颈干角、骨折愈合时间及并发症发生情况;手术前后采用 Harris 评分评估髋关节功能,VAS 评分评价疼痛改善情况。 

1.6    统计学方法  

采用 SPSS23.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示,手术前后比较采用配对 t 检验;检验水准α=0.05。


2

结 果


术后患者均获随访,随访时间 12~60 个月,平均 27.7 个月。术后未见明确股骨头坏死、塌陷迹象;1 例患者术后 4 个月出现切口渗液,结合实验室检查指标,考虑存在感染,行清创取出内固定物后切口愈合良好。所有患者均获骨性愈合,愈合时间 2.8~6.0 个月,平均 3.9 个月。末次随访时,患者下肢短缩(0.30±0.53)cm,短缩得到不同程度纠正,与术前比较差异有统计学意义(t=16.721, P=0.000);颈干角为(133.9±5.7)°,较术前显著恢复,差异有统计学意义(t=−11.239,P=0.000)。患者 VAS 评分为(0.7±0.9)分,Harris 评分为(88.3± 5.9)分,均较术前显著改善,差异有统计学意义(t=16.705,P=0.000;t=−40.138,P=0.000)。见图 2。


 

2     患者,男,20 岁,右股骨颈骨折行 4 枚空心螺钉固定术后 9 个月发生骨不连,Pauwels 角 64°,下肢短缩 1.5 cm     a. 术前髋关节正侧位 X 线片;b. 术后 1 d 髋关节正侧位 X 线片;c. 术后 3 个月冠状位和矢状位 CT 示已有骨折愈合征象;d. 术后 6 个月冠状位和矢状位 CT 示骨折愈合;e. 术后 1 年髋关节正侧位 X 线片示骨折完全愈合;f. 术后 3 年患者髋关节功能优良


3

讨 论


对于股骨颈骨折术后骨不连年轻患者,如果股骨头血运存在,保髋治疗是优选方案。由于股骨颈解剖结构特殊,其愈合模式为直接愈合[14],需要骨折端达到绝对稳定。但如何实现股骨颈骨折端的绝对稳定,是保髋治疗的关键问题。研究发现[6],随着角度增大(Pauwels 角>50°),骨折端垂直剪切力也随之增大,稳定性越来越差,传统固定方式不能提供足够固定强度,骨折端固定不牢靠,导致骨不连等并发症发生率较高。其主要原因为:① 股骨颈骨折端存在较大扭转力和垂直剪切力,传统拉力螺钉难以抵抗骨折端应力,固定强度不足,导致骨不连发生。② 股骨颈部位上侧为张应力分布区域,下侧为压应力分布区域,不同的应力作用于骨折面,传统固定方式不能针对力学的差异性区域特异性重建,增加了内固定物断裂风险。目前尚无一种内固定方法能完全解决上述导致失败的因素,因此 Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折治疗结局不理想。国际上最为经典的保髋治疗方式为外翻截骨手术,该手术通过转子下截骨方式将骨折处垂直剪切应力转换为压应力,通过改变力学方式,结合使用 DHS 增强固定的稳定性,文献报道采用该手术翻修后骨折愈合率为 80%~90%[11]。但该技术改变了髋关节本身的生物力学特性,外翻截骨缩短了股骨近端力臂进而增加了股骨头压力,导致患者术后发生髋关节骨关节炎或股骨头坏死,甚至可能存在永久跛行[5,15-16]。因此,外翻截骨技术虽然提高了股骨颈骨不连愈合率,但是存在的并发症依然无法使年轻患者拥有一个完好、功能正常的髋关节。

如何能在维持髋关节自身生物力学特性的情况下维持股骨颈骨不连处断端的绝对稳定,是目前股骨颈骨不连治疗中亟待解决的难题和挑战。针对上述难题,本研究团队通过对股骨近端结构功能特征进行力学理论推导和力学模型验证,提出了股骨近端三要素稳定理论,即股骨近端的内侧边、外侧边和上侧边是维持股骨近端稳定的重要结构基础[12,17-18]:① 股骨近端的内侧边形成股骨近端悬臂梁构型的斜向支撑,极大减少了结构的弯曲应力和剪切应力。我们基于上述理论设计出一种可重建股骨颈内侧支撑结构的解剖型钢板 MABP。钢板形态可以与股骨颈及股骨近端前内侧等解剖部位相匹配,实现对股骨颈骨折部位的有效支撑以及股骨近端内侧结构的功能重建,减小骨折断端上部承受的弯曲应力及上部内固定物的力学承载。我们前期力学模拟结果提示 MABP 能很好地抵抗剪切应力,从而提供内侧边重建应力[19]。② 股骨近端的外侧结构可有效减少生理载荷下股骨颈的滑动和偏转,从而实现骨折端稳定。上侧结构起连接内侧边和外侧边的作用,使得股骨近端内、外侧结构共同抵抗生理载荷产生的弯矩。三角稳定固定系统的 DCS 以及上方螺钉共同实现了重建股骨外侧边和上侧边的作用。③ 股骨近端三角稳定固定系统合理重建了股骨近端结构,不仅最大限度减小了骨折断端承受的较大扭转力和剪切力,其构型还能降低内固定构件内的应力(应变),从而避免内固定失效,并提供了骨折端的绝对稳定。

前期研究发现,股骨颈骨折初次固定多采用空心螺钉和 DHS,保髋手术时如果再次采用相同内固定物,原有内固定钉道所致骨丢失会降低翻修时内固定物的把持力,增加翻修手术失败风险。生物力学研究表明[20-21],DCS 同样可以为 Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折提供足够稳定性,并且 DCS 与之前内固定物的固定通道完全不同,因此使用 DCS 固定股骨颈断端降低了翻修失败风险。本研究使用的股骨近端三角稳定固定系统是基于股骨近端三要素稳定理论设计,可以实现股骨颈骨不连翻修治疗的绝对稳定,其构型能实现骨折端低应力及再平衡稳定策略,为不稳定型股骨颈骨折所致骨不连提供了有效解决策略。该系统具有以下生物力学优势:① MABP 通过直接支撑股骨颈骨折部位来抵抗剪切力,从而使骨折端的内侧皮质紧密闭合相互接触,恢复内侧边;② DCS 放置于股骨头下半部分,平行于股骨颈轴线,头钉通过股骨近端外侧骨皮质抓持股骨头,恢复外侧边和上侧边;③ 股骨距螺钉通过 DCS 固定于股骨头上,进一步协助 MABP 加强内侧边稳定,抵挡剪切力。此外,关于股骨颈内侧解剖支撑钢板的放置,文献报道多采用前方改良Smith-Peterson 入路,即在外侧入路基础上,通过一附加内侧切口来放置内侧支撑钢板[22-23],增加了手术创伤及手术难度。本研究采用的三角稳定固定系统仅需要通过 Waston-Jones 单一入路,可同时完成股骨近端三要素稳定理论的三边力学重建,为股骨颈骨不连的愈合提供坚强力学稳定环境。但对股骨颈骨不连处断端的硬化处理常伴有局部缺损,因此,为了提供良好的骨折愈合生物学环境,我们选择整合自体髂骨结构性骨块和松质骨骨泥植骨,以有效促进成骨[1]。结果显示,与早期相关研究相比[24-27],本组患者骨愈合时间缩短了近 3.4 个月。我们认为,这是由于三角稳定固定系统为骨不连处提供了坚强稳定性,为自体髂骨和骨泥创造了很好的成骨环境。

本组采用三角稳定固定系统翻修股骨颈骨折术后骨不连,术后患者颈干角、Harris 评分和 VAS评分均较术前明显改善(P<0.05),提示三角稳定固定系统使股骨颈骨不连患者术后股骨颈缩短情况明显改善,髋关节功能基本接近正常,患者跛行情况基本消失,并且三角稳定固定系统未改变髋关节原有生物力学。同时,单一手术入路对于保护股骨头周围血运、避免股骨头坏死具有重要意义。本研究中所有患者随访过程中均未出现股骨头坏死加重和股骨头塌陷迹象,表明本研究使用的自体髂骨和骨泥植骨促进了股骨头血运重建,并延缓了股骨头坏死的发展。

综上述,三角稳定固定系统加骨折部位开窗植骨技术为股骨颈骨折术后骨不连治疗提供了足够稳定、平衡的力学环境,促进了骨折愈合,对于年轻股骨颈骨折术后骨不连患者是一个可选择的保髋治疗方案。但本研究仍存在一些局限性:首先,缺乏对照组,需要进行病例对照研究以确认该方法对股骨颈骨折术后骨不连的治疗效果;第二,这是一个单中心、小样本、回顾性研究,需要进行更大样本量的多中心研究来证实三角稳定固定系统的安全性、有效性及不足。因此,未来需要更多临床研究来验证三角稳定固定系统的远期临床疗效。


参考文献:

本文封面图片来源于网络,侵删

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关键词:
股骨颈,股骨头,髋关节,三角,骨折

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