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股骨头内螺旋刀片与拉力螺钉的临床应用对比研究进展



本文原载于《中华创伤骨科杂志》2015年第11



随着老龄化社会的到来,股骨转子间骨折的发病率逐年上升,如何对头颈部骨块进行有效固定,进而有效地稳定并支撑整个骨折端,已成为当今创伤骨科研究的热点之一。目前固定头颈骨块以单枚内置物应用较多,主要有拉力螺钉和螺旋刀片。临床上常用的拉力螺钉主要有Gamma 3钉和动力髋螺钉(dynamic hip screwDHS),螺旋刀片主要有股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotationPFNA),转子固定钉(trochanteric fixation nailTFN)DHS刀片等。我们曾对2种内固定物在形态学设计、生物学强度和作用方面进行了总结,如拉力螺钉(钝头、拧入、大的轴向接触面积和去除松质骨),螺旋刀片(头相对尖锐、敲入、大的环状接触面积和压紧的松质骨)。而这2种内固定物的临床应用效果如何,一直受到研究者的关注。本文围绕二者在临床的应用效果、术后并发症发生情况及目前可能面临的问题进行综述。


两种内固定物应用的临床效果


PFNAGamma 3钉分别是螺旋刀片和拉力螺钉应用的典型代表,许多学者对二者的应用进行了对比研究。Yang等对239例股骨转子间骨折患者分别应用PFNAGamma 3钉治疗,两组患者的性别、年龄、骨折部位、骨折类型、手术时间、透视时间和术中出血量方面无明显差异;通过最短12个月的随访研究显示,置人物的位置、行走能力、术后并发症(如股骨干骨折、切出、再手术、肺炎、泌尿道感染、脑卒中、心肌梗死及褥疮)的发生及美国麻醉医师协会(American Society of AnesthesiologistsASA)分级也无明显差别。Yaozeng等对连续收治的107例老年股骨转子问骨折患者进行研究,平均随访时间为175个月(1224个月),其中55例患者采用PFNA治疗,52例患者采用Gamma 3钉治疗,两组患者的性别、年龄、行走能力、骨折分型和ASA分级等术前一般资料比较差异均无统计学意义(P>005),末次随访时患者骨折均获愈合,两组患者的功能预后、住院时间、术中及术后并发症发生率无明显差别。Vaquero等的1项前瞻性随机对照研究发现,PFNAGamma 3钉固定的并发症发生率相近,经6个月和1年随访发现,在活动范围、临床评分和影像学预后等方面均无明显区别。xu等对136例不稳定型股骨转子间骨折患者进行研究显示,66例采用PFNA治疗的患者与70例采用Gamma 3钉治疗的患者术后并发症发生率和功能结果相似。尽管以上研究别支持二者内固定应用的临床效果无明显区别,但也有学者认为实际应用中PFNA的操作程序更简化,以PFNA治疗的患者术中需x线透视时间更短,术中出血量更少,但这一观点仍缺少客观、随机的大样本病例对比研究支持。Huang等对6项研究中759例患者进行Meta分析研究显示,拉力螺钉和螺旋刀片两种内固定物发生切出等并发症的发生率相似,术后功能也无明显区别。目前的多数研究支持,拉力螺钉和螺旋刀片都是治疗股骨转子间骨折的安全、可靠方法。


股骨头内螺旋刀片与拉力螺钉面临的问题


一、骨折治疗的并发症

尽管螺旋刀片的设计较以前有了很大提高,但仍有文献报道出现一些并发症。根据生物应力学研究,在周期性应力的负载下,螺旋刀片主要轴向迁移。Liu等认为螺旋刀片最常见的并发症是向外侧迁移,但很少引起严重的临床后果。近年来有相关文献报道,如发生螺旋刀片松动退钉、甚至完全退出头颈骨块。螺旋刀片向内侧穿出股骨头,导致骨折端复位丢失,是第2大常见并发症。ZhouChangI对文献中12例术后发生螺旋刀片穿出的患者进行总结,发现穿出多发生在术后6周内,大多数是老年女性患者,术后立即完全负重,分析原因,4例与受伤有关,1例存在低度感染,1例是刀片位置紧邻外侧皮质,6例并没有找到具体原因。Liu等对应用TFN治疗的223例股骨转子问骨折患者资料进行回顾性研究发现,总体并发症发生率为205%,股骨距复位程度与失败明显相关(P<>05);其中11例患者需要行翻修手术,21例患者(94)刀片过度向外侧移位(10 mm)15例患者(67)刀片在股骨头内有移位,其中包括7(31)患者刀片切出,8(36)患者在没有丢失复位的情况下发生了内侧穿出,他们认为刀片放置在头颈骨块偏下方且尖顶距至少有15 mm时,较少发生轴向迁移。


拉力螺钉轴向接触面积较大,螺纹的锐利端和上下方骨质的接触相对固定,根据生物应力和临床研究结果,拉力螺钉向上切出股骨头,可能是最常见的与应力有关的并发症。Bojan等对3 066例股骨转子问骨折患者进行研究,排除了股骨头缺血性坏死、病理性骨折等因素,71(23)患者发生内固定物切出,其中57(185%,平均年龄为826岁,79%的女性)患者与应力性失败(骨折端复位、螺钉位置及骨折类型等)有关。不过近期也有拉力螺钉向内侧迁移,如穿出股骨头、穿入骨盆、甚至腹腔的相关文献报道。


值得注意的是,临床上内固定物发生迁移除了与内固定物的设计和置入位置有关外,还可能与骨的强度、骨折类型、骨折复位质量及手术技术等多因素作用下应力和生物学的异常有关,因此临床和生物应力研究结果可能并不完全一致。Huang6项研究中759例患者进行Meta分析显示,拉力螺钉和螺旋刀片在具有良好的尖顶距且在头颈部中心的安全区范围内时,二者发生切出等并发症的发生率相似。尽管拉力螺钉的切出或螺旋刀片内移穿出股骨头都是相对少见的并发症,但这些并发症可能会对患者造成严重后果,因此,术者在处理股骨近端骨折时,应仔细进行术前影像学检查,对主要骨折的形态和骨折类型进行分析评估,固定前对骨折端尽可能地做到解剖复位,尽最大程度地避免这些并发症的发生。


二、尖顶距

“尖顶距”的概念是1995年由Baumgaertner首先提出的,合适的尖顶距是头颈固定钉取得良好临床疗效的重要影响因素之一。为达到稳定固定,减少并发症的发生,螺旋刀片和拉力螺钉对尖顶距的要求是否完全一致,仍有待于进一步研究。解剖和生物力学研究显示,股骨头的内上象限是骨质最薄弱的区域,拉力螺钉在股骨头内常见的移位是向上切割切出股骨头。有文献报道显示外侧壁完整、良好的尖顶距(<25>、可接受的骨折复位质量等是预防拉力螺钉向上切出的关键。螺旋刀片与拉力螺钉的设计不同,尖端更易切割骨质,容易轴向内移,螺旋刀片插入距离软骨下骨太近,在外伤等情况下的轴向负载更容易导致螺旋刀片穿出,因此,以拉力螺钉尖顶距的标准来衡量螺旋刀片也许不太合适。ZhouChangI总结了6篇文献12例螺旋刀片穿出的患者,发现4例患者的尖顶距<20>、甚至15 mm,并结合自己的经验建议,PFNA螺旋刀片尖端应该位于股骨头中心,尖顶距为2025 mm较好。Nikoloski等的研究则显示,与尖顶距<20>时,螺旋刀片容易发生轴向穿出(内侧迁移);而当尖顶距过大(>30 mm)时,螺旋刀片容易向头部切出,2030 mm可能是螺旋刀片的最佳尖顶距。


三、对骨折端的影响

由于螺旋刀片和拉力螺钉的设计理念不同,其对头颈部骨折端可能存在不同影响。Yang等对应用PFNA(115)Gamma 3(124)治疗的股骨转子间骨折患者进行比较研究,两组患者行内固定前骨折复位质量无明显差别,内固定后再次测量骨折端的问隙发现,PFNA51例患者骨折端间隙<3>57例患者骨折端间隙<5>7例患者骨折端间隙>5mm;而Gamma 3钉组102例患者骨折端间隙<3>22例患者骨折端间隙<5>,该组中没有>5 mm的患者。两种内固定物对骨折端影响的不同,可能与Gamma 3钉能提供较PFNA螺旋刀片更好的骨折端加压作用有关;另外,PFNA螺旋刀片需敲击并打人头颈部骨块,有推动骨折块向内侧移动的趋势,这可能与其固定后出现骨折端间隙有关。因此,对于螺旋刀片,需在良好的复位情况下打人,否则由于打入时存在一定的敲击重量,可能会导致骨折部位分离加重,此时欲再复位则很困难;同时,螺旋刀片打入最好一次成功,且不宜打入过深,否则也难以拔出。对于断端分离比较严重的股骨转子间骨折或合并大转子粉碎的骨折患者,PFNA的固定效果仍有待于进一步研究。


单枚粗大的拉力螺钉固定与螺旋刀片不同,需顺时针方向拧入头颈骨块,存在扭转力量。2000Mohan等报告,对于不稳定型股骨转子间骨折,拧入拉力螺钉有可能造成头颈骨块的旋转分离。但是对于是否发生旋转分离,还可能与骨折复位后的稳定性、关节囊等软组织束缚程度、股骨头的骨质疏松程度等有关。如果螺钉与股骨头的界面阻力(取决于股骨头的骨量)大于关节囊韧带等软组织的束缚力和骨折端的摩擦力,则有可能发生头颈骨块的旋转,使骨折端的接触面积减少。许多因素影响骨折的治疗效果,单纯骨块旋转和骨折端分离移位对骨折治疗的影响仍需进行有效的统计学分析和深入研究。因此,为了避免内固定旋转和骨折断分离,尽可能地获得骨折端解剖复位仍是拉力螺钉和螺旋刀片进行稳定固定的重要因素。


四、重视骨折端复位和合理放置内固定物位置

有研究证实,对于股骨转子间和股骨颈区的不稳定型骨折,骨折端复位和内固定物位置不佳是导致螺钉切出的主要原因。AguadoMaestro等对200例连续患者进行回顾性研究,PFNA螺旋刀片在头颈骨块内的位置是影响应力性并发症发生的主要因素。目前2种内固定物在头颈部置放的合理位置一直存在着争议。生物力学研究显示,螺旋刀片和拉力螺钉在正位x线片上放置在下方、侧位x线片上放置在头颈中央时生物应力强度最大。Lenich等的研究则认为,无论是拉力螺钉还是螺旋刀片,应放置在股骨头中心,使股骨头的旋转最小化,从而预防应力性并发症。尽管正位X线片上头钉的最佳置放位置是在下方还是中间仍存在争议,目前研究均支持内固定物应避免放置在上方、前方和后方。骨折端解剖复位和合理的股骨头颈内固定位置可使螺旋刀片与拉力螺钉对骨折端获得初始稳定固定并恢复股骨转子间的正常生物应力。


五、在骨质疏松患者中的应用

骨质疏松变化改变了骨的生物应力学结构,是股骨转子间骨折好发于老年骨质疏松患者的重要原因。因此,内固定物的选择应充分考虑股骨近端骨密度和骨强度特征。PFNA螺旋刀片的设计是将去除骨质变成填压骨质,不仅提高了刀片周围松质骨的骨密度,还能防止股骨头和刀片的旋转,具有稳定支撑、加压和抗旋转的作用,对骨质疏松性骨具有抗切出的优势。AguadoMaestro等对200例连续患者进行回顾性研究,并将结果与既往700例接受Gamma 3钉或TFN治疗的患者结果进行比较发现,PFNA螺旋刀片系统降低了在骨质疏松患者骨中切出和穿出的几率。


Gamma钉的固定是单一螺钉,螺纹的锐利端和上下方骨质的接触相对固定,尤其是对于骨质疏松患者,既往也曾有骨折旋转移位、螺钉切出股骨头等内固定失效和治疗失败的文献报道。Bojan等对应用Gamma钉治疗的3 066例股骨转子间骨折患者(连续收治)进行回顾性分析,结果显示137(45)患者术中发生与手术相关的并发症;术后随访189(62)患者发生并发症,其中拉力螺钉切出(57例,185)是最常见的应力性并发症,19(06)患者术后发生股骨干骨折,113(37)患者发生其他并发症,如感染、骨折延迟愈合或不愈合、股骨头缺血性坏死及远端锁钉失败等。对于严重骨质疏松及大转子部存在较大骨折块或股骨转子间不稳定的4部分骨折(转子间骨折合并大转子和小转子骨折)患者,可能需要谨慎应用Gamma钉固定。


从内固定物的设计和生物力学研究来看,PFNA可能比Gamma钉在骨质疏松性骨折治疗方面更具优势;但在严重骨质疏松患者骨折的治疗中,两者都有失败病例的文献报道,因此,如何进一步增强螺旋刀片和拉力螺钉的固定强度和稳定性有待于进一步研究。


六、骨水泥增强固定强度

尽管2种内固定方式的设计和生物应力作用方式不同,导致2种内固定物存在不同的并发症发生率,如头的穿出和切出,但这些并发症或多或少与患者的骨质疏松程度也有着密切关系。有学者提出对头颈钉辅以骨水泥固定能增强松质骨承载应力的能力,减少螺钉或刀片在松质骨内的应力,扩大应力承载面积,增强头颈钉固定的强度。Wu等对采用骨水泥强化DHS治疗的67例股骨转子间骨折患者进行研究发现,无一例患者发生拉力螺钉切出,并发症发生率为8.9%,主要与骨折延迟愈合、不愈合及继之的内固定失效有关。Dall’Oca等对老年股骨转子间骨折患者应用Gamma钉治疗,应用与不应用骨水泥辅助固定组各40例患者,发现骨水泥固定能提高螺钉的应力稳定性,有利于患者的早期康复。除1例患者因导引钢丝穿出股骨头而导致少量骨水泥渗漏外,无其他并发症发生。


Kammerlander等认为应用PFNA通过螺旋刀片前端的裂孔注入骨水泥是一种安全、有效的方式,通过临床随访研究显示无并发症发生,4个月能达到骨折部位愈合,临床功能随访优良。Sermon等进行的生物应力研究显示,当骨水泥在螺旋刀片的尖端和头侧时,螺旋刀片能承受更大的应力负载,获得理想的生物力学结果,这同时也可减少骨水泥的植入量,降低骨水泥渗漏的风险或减少软骨损害。尽管尚没有更多的临床报道,但仍应警惕骨水泥应用中可能存在的与之有关的股骨头坏死、骨水泥渗漏、骨折延迟愈合或不愈合及翻修术时螺钉和骨水泥去除困难等情况。


小结


头颈部骨块固定是股骨转子间骨折手术治疗中的重要组成部分,拉力螺钉和螺旋刀片已成为目前固定头颈部骨块的2种主要单枚内固定物,熟悉并掌握2种内固定物的特性和临床应用效果,重视骨折端的复位,合理地放置内固定物,避免与内固定物有关的不利因素,增强内固定的牢固性,最终为骨折端的愈合提供稳定环境,这在老年股骨转子间骨折的成功治疗中具有重要作用。


在股骨转子间骨折固定头颈骨块的临床治疗中,拉力螺钉和螺旋刀片固定都是安全、可靠的方法。但目前的文献多为回顾性病例分析,对于拉力螺钉和螺旋刀片之间应用效果的对比评价,仍有待于更大样本量、前瞻性、随机或系统性的临床对比研究。


参考文献

(收稿日期:2014-12-30)

(本文编辑:聂兰英)






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