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如何提高肱骨近端骨折术后锁定钢板的稳定性?



摘要


1
背景

肱骨近端骨折锁定钢板固定术后并发症发生概率高,除了本身的骨密度过低外,缺乏内侧支撑也被认为是一个机械稳定性差的重要原因。鉴于这种手术的高失败率,临床医生尝试着不同的方法来提高术后锁定钢板的稳定性。本文的目的在于综合概述目前医生在临床和生物力学方面针对提高肱骨近端骨折术后锁定钢板稳定性的观点。

2
方法

使用包含“肱骨近端骨折术后锁定钢板稳定性”的特定搜索条件对Medline数据库进行全面搜索,筛选完搜索结果后,再按照临床和生物力学两个方面对搜索结果进行区分。

3
结果

根据搜索,内侧支撑螺钉,在骨空隙和螺钉钉尖周围注入骨水泥,以及骨移植是目前最常见的方法。虽然证据不充分,但上述方法在实现和维持复杂骨折的复位稳定性上显示了积极的效果。

4
结论

应用骨水泥或者骨移植来增加锁定钢板稳定性需要针对更多病人量和更出色的效果的临床研究,所以虽然目前为止其展现出一定的临床效果,但还不推荐作为治疗标准流程普遍推广。



正文


肱骨近端骨折是老年病人中第四常见的骨折,仅次于桡骨远端骨折、股骨近端骨折和椎体压缩性骨折。随着人口老龄化的出现,这些骨折发生的概率也不断增加。锁定钢板治疗肱骨骨折是一个标准化的治疗方式,但是,这种手术的术后并发症发生率高达49%。低骨密度和缺乏内侧支撑被认为是影响术后钢板稳定性最重要的两个因素。在Krappinger等人的临床研究当中,较低的骨密度使骨折术后内固定失效和骨折复位丢失的风险显著增加。对于内侧支撑,Gardner是第一个描述肱骨近端骨折锁定钢板固定后内侧支撑和骨折复位丢失之间关联性的,在此基础上,Jung等人在研究锁定钢板固定肱骨近端内侧粉碎性骨折时发现了更糟糕的结果。


为了克服这些问题,近年来骨科医生做了很多努力,他们在临床和生物力学的研究主要集中在三个方面来提高肱骨近端骨折术后锁定钢板的稳定性:低骨密度区螺钉头的加强,内侧支撑螺钉(距腓螺钉)的使用、内侧粉碎性骨折时自体骨或者同种异体骨的植骨。本文的目的在于搜集目前关于提高肱骨近端骨折术后锁定钢板稳定性的临床研究和生物力学研究,以便为这种复杂而具有挑战性的骨折提供一个有效的标准化治疗策略。

1
方法

使用“肱骨近端骨折”的关键字加上“稳定”、“内侧支撑”、“增强”、“骨水泥”、“骨移植”、“自体骨移植”、“同种异体骨移植”等关联词在Medline数据库进行搜索,搜索的结果只包含用英语语言发表的。经过筛选,符合条件的文章分为三组:1、内侧支撑螺钉 2、骨水泥增强 3、骨移植。在此基础上,再被细分为生物力学研究和临床研究两大块。首先,内侧支撑螺钉、骨水泥加强、骨移植的使用基本原则,以及它们在肱骨近端骨折的适用症都将和最终的临床效果相关联。

2
结果

1、内侧支撑螺钉


(1)Gardner建议通过一些参数来判断肱骨近端骨折的内侧支撑是否在手术中得到重建,有内侧支撑的骨折是指那些内侧柱完整、骨折解剖复位、骨折内侧没有粉碎、拥有直接指向股骨头的复位应力、锁定螺钉直接放置在骨折区的内下象限而且直到肱骨头软骨下骨5mm。因为内侧粉碎在复杂的肱骨近端骨折很常见,所以内侧支撑螺钉在近端锁定钢板中起到非常关键的作用。置入在肱骨头内上象限的螺钉抵消了内翻的应力,所以相应的降低了术后复位二次丢失以及肱骨头内侧塌陷的风险。


(2)生物力学数据

针对肱骨近端锁定钢板使用内侧支撑螺钉的生物力学研究很罕见,只有两篇类似的文章发表。最近,Katthagen通过一个不稳定的2部分骨折模型对内侧支撑螺钉的效果进行评估,植入两枚定向calcar锁定螺钉,然后在旋转、轴向负重、内收负重、外展负重等方面进行刚度测试。测试结果显示与没有应用内侧支撑螺钉的钢板固定对比没有显著的差异。只有植入自体松质骨后,内收和轴向负重下的强度和负载稳定显著增强。


但是,对外展和旋转方面的稳定性影响没有体现。对比之下,Bai发现在对部分骨折模型植入两枚calcar螺钉之后,抗轴向和剪切力的强度明显增强。但calcar螺钉的应用对内侧皮质完整的骨折没有明显增强作用;同样的,在内翻的骨折,无论内侧的皮质是否完整,calcar螺钉在增加强度方面也没有太多的作用。在上述两人的研究中,循环负重和抗失败负重的测试的案例都是骨折块通过PHILOS钢板固定的情况下完成。


(3)临床数据

和不一致的生物力学数据不同,所有可得的临床数据显示内侧支撑螺钉对肱骨近端骨折的钢板固定拥有积极的意义。Gardner 的团队展示了他们关于内侧支撑螺钉应用的第一个临床研究结果,结果显示,在他们的35个病人中(平均年龄62岁),他们对18例应用内侧支撑(内侧皮质完整、应用直接指向肱骨头的支撑力、内侧支撑螺钉),另外17例则不应用内侧支撑,应用内侧支撑的二期移位显著减少(1.5mm vs 5.8mm),作者认为内侧支撑螺钉对骨折的复位维持和稳定固定起到了非常关键的作用。


Zhang等在一项前瞻性随机对照研究中证实了这个初步研究结果。在他们的研究中,72个病人(平均年龄63.2岁)被随机分为两组,一组单纯的用锁定钢板固定,一组额外加上内侧支撑螺钉,在进行平均30.8月的随访后,病人重新进行临床和影像学评估。应用内侧支撑螺钉的患者取得了更高的Constant评分(P=0.01分),没有应用内侧支撑螺钉的病人固定失败率显著增高(23.1% vs 3.4%,P=0.036)。此外,3、4部分骨折的二次复位丢失明显增加。作者得出结论,内侧支撑螺钉提高了锁定钢板的机械稳定性,特别是在复杂的肱骨近端骨折。相比单纯的钢板固定,应用内侧支撑螺钉有助于维持骨折的复位,可以减少复位的二期丢失。


在最近的临床研究中,Jung等人也发现在应用内侧支撑后可以获得良好的效果。应用Gardner关于内侧支撑的定义标准(见上),36例(平均年龄62.5岁)应用内侧支撑对比27例病人(平均年龄61.7岁)不应用内侧支撑。应用组的neer评分达到85.7±7.8,而不应用组的neer评分是78.0±14.2(P=0.008)。此外,未应用内侧支撑的并发症概率明显增高(37%VS11%)。


2、骨水泥加强


创伤学中,骨水泥强化已经成功应用在股骨近端骨折中,而且在生物力学研究中已经被证明有助于加强固定的稳定性。钙磷酸盐和硫酸盐水泥已被引进应用于填补肱骨近端的骨空隙,特别是在干骺端的应用。此外,在拧入螺钉之前用带有水泥的head screws直接应用于头部,或者用空心螺钉已经在临床实践中开始应用。


(1)生物力学数据

Kwon等人在2002年对钙磷酸盐水泥对肱骨近端骨折固定的影响展开了研究。他们对三种不同的固定系统进行测试(三叶草钢板、角钢板、克氏针),标准组单纯的固定,对照组添加钙磷酸盐水泥。在3型骨折模型,通过250次的外展外旋负荷测试,添加骨水泥组的旋转移位明显减少。同时,抗负荷强度和抗扭转强度也明显强于未添加组。从他们的研究中,还可以看到,在应用骨水泥后,肱骨近端骨折的稳定性获得了显著增强。


应用骨水泥的一个主要担忧,是骨水泥固化时期由于骨水泥PMMA的发热反应使得温度远高于生理温度。放出的热量破坏周围的骨组织和软组织,导致植入物松动。


Blazejak等人评估在肱骨近端骨折中螺钉强化中产生的热量是在一个37度的水浴里进行的。每一枚螺钉用0.5ml的PMMA增强,然后检测钉尖周围的温度和关节面的温度。在关节软骨下温度为43.5度,关节面温度为38.6度的情况下,文献报道骨组织的破坏均未达到凋亡和坏死的临界值。此外,在Goetzen等人的体外研究中,取出2.8mm的空心加强螺钉不存在困难,是不需要通过高扭矩手柄或者其他专用工具。


(2)临床数据

Robinson和 Page是最先报道用注射钙磷酸盐水泥加强肱骨近端骨折内固定稳定性效果的学者,他们通过对25例病人的长达12-24月的随访发现,临床效果都很不错,所有的病例里复位都很好的维持,所有的骨折都愈合了。但是,目前只有两篇文献对应用钙磷酸盐水泥或者硫酸盐水泥加强进行研究报道。


Egol等人的研究聚焦在肱骨近端骨折固定术后因干骺端缺失螺钉穿入盂肱关节。这些缺失通过三种方式处理,不处理(39%),松质骨碎片填充(32%),骨水泥填充(29%),应用骨水泥的骨折移位和螺钉穿出发生的概率较另外两者明显降低,对比骨碎片填充(P=0.009)和无处理(P=0.02),而且,术后并发症发生的概率也大大降低。


Somasundaram等人用钙磷酸盐水泥对21个病人(22个骨折病例)填充干骺端的骨空隙和加强内固定物,所有的骨折都愈合良好,无并发症和骨水泥不良反应。


3、骨移植


Walch等人最初报道了骨移植用于骨不连的肱骨外科颈骨折,以及一些内侧骨皮质不连续的肱骨近端骨折。骨移植用于恢复内侧的完整性,避免肱骨头内翻塌陷。


(1)生物力学数据

Mathison等人在单纯钢板固定对比使用骨移植钢板固定对比方面做了最先的研究,他们对6具尸体进行了两两比较,捐献者的平均年龄为85.8岁。在测试之前,BMD通过双能X线吸收法评估。为模拟内侧柱的粉碎性,在外科颈水平进行10mm的楔形截骨,负载承载和结构的强度通过强度-位移曲线观察,相对移位通过数字成像来进行评估。通过髓内腓骨移植,负荷承载能力增强了1.72倍(SD0.54,p=0.02),结构强度增加了3.84倍(SD1.92)。


Bae等人也获得了类似的结果,通过液压测试机器,对七对尸体标本进行循环负载和最大负载的测试,同样的,实验组单纯的进行固定,对照组进行髓内腓骨移植加内固定,对照组的术后骨折移位明显减少(P=0.031),强度和最大负载力显著提高(P=0.024对比P=0.035)。内翻塌陷和板的弯曲是单纯钢板固定中最常见的失效模式,而肱骨头螺钉切出和植入的腓骨断裂是增强案例中最常见的失效模式。对比Mathison等人的研究,捐献者的年龄更年轻(43-63岁)。


Chow等人进行了类似的研究,他们对8个尸体标本的研究发现,应用移植增强的病例没有出现内侧塌陷。而与此不同的是,没有应用增强的8个病例中有6个出现内侧塌陷(P小于0.05)。


Osterhoff等人对髓内腓骨移植的在应对intercyclic运动的效果进行了评估,通过特殊的装置进行模拟外展运动,在20个肱骨复合骨折模型中,对骨折块的移位和塑料模型的变形进行评估。发现应用腓骨髓内移植的病例中,intercyclic运动低了5倍,片段迁移低2倍,塑料变形低2倍。


在最近的研究中,Katthagen等人对股骨头移植填补2型骨折内侧缺陷加强内固定稳定性进行了研究。结合内侧支撑螺钉,这些结构比单纯的内固定显示出了更强的轴向强度、内收强度、最大负荷强度(P小于0.77)。但是,股骨头移植填补内侧缺陷需要远端和近端皮质的支撑来确保效果。相反的是,在内侧柱完全粉碎的情况下,我们可以插入髓内移植确保安全可靠。无论是髓内腓骨移植或内侧打压植骨术,与单纯的锁定钢板内固定相比。都获得更高的强度和最大负荷强度,以及更低的intercyclic运动。


(2)临床数据

Gardner等人在2008年发表了一篇文献,对7例应用钢板固定联合骨移植的病人进行了报道。所有进行临床试验的病人都接受定期随访直到骨折愈合,没有发现骨折复位丢失。在术后3-4个月,植入的骨头和肱骨长到一起。但是,3例病人需要适当的处理,1例需要持续的引流,2例屈曲小于110度最后进行了关节镜下的松解。作者强度,髓内移植不但可以用于弥补内侧支撑的缺乏,也可以用作一个还原工具。


最初的报告发表以来,几个四级的研究结果也相继发表。表2就当前对于肱骨骨折内固定和骨移植增强进行了归纳概述。唯一的病例对照由朱教授等人提供,实验组的18例患者进行钢板固定加自体髂骨移植,对照组采用单独的钢板固定。平均随访25.4个月后,实验组在各个范围的运动范围明显提高(P小于0.001)和较低的VAS疼痛水平。实验组的平均年龄明显高于对照组(88岁vs69.5岁,P小于0.001),显示年龄对于临床效果无影响。


3
讨论


本综述的目的是展现目前关于增加肱骨近端骨折内固定稳定性的临床数据和生物力学数据。文献研究表明,内侧支撑螺钉、骨水泥增强以及骨移植可以很好的增强肱骨近端骨折锁定钢板的稳定性。虽然临床证据还不是很多,针对上述技术的临床前瞻性研究也还待完善,但所有上述的治疗策略对肱骨近端骨折术后内固定的稳定都显示出积极的影响。锁定钢板是固定肱骨近端骨折最常见的内固定形式,但并发症发生率也很高,特别是老年的骨质疏松患者,所以,有必要开发防止重建的新策略。虽然不是每个并发症都需要进行翻修手术,但有报道1/3的病人需要进行翻修,这个高比例是不可接受的。


直到Krappinger等人发现年龄、局部骨密度、解剖复位、恢复内侧支撑都对术后稳定有显著的影响,随之骨科医师对控制和影响这些不良因素做出了很多努力。譬如内侧支撑螺钉,所有的临床文献都报道其在维持复位稳定性方面有积极的意义。首先,应用内侧支撑螺钉后复位丢失显著减少;第二,结果要明显优于不使用内侧支撑。从生物力学的角度看,内侧支撑螺钉在2型骨折对于强度和最大荷载强度的影响是有争议的,因为2型骨折相对其他复杂骨折用于更好的内在稳定性,内侧支撑螺钉在这种病例中的作用将减少。而评估内侧支撑螺钉对于更复杂骨折的作用的力学研究现在没有。


虽然不同研究的设置测试不同,但骨水泥的应用和肱骨头本身松质骨片的应用对于强度增加很有作用。相对单纯钢板固定,可以获得更大的最大负荷值和更少的旋转运动,无论什么骨折类型。


骨移植,无论是髓内移植还是髓外移植,可以很好的提高钢板固定的稳定性,而且以较低的并发症发生率受到推崇。除此之外,其还能很好的防止骨折移位和肱骨头内翻塌陷。


结论:上述三种方法虽然在改善固定稳定性上有很好的表现,但还需要针对更大病人群体的研究,以及更远期的随访和更显著的临床效果,然后才能作为标准化临床指导。



内侧支撑螺钉



骨水泥加强

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