陳成帷,沈翠華,張超,陳雷,劉揚(yáng)波
(溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 骨科,浙江 溫州 325015)
骨質(zhì)疏松性股骨粗隆間骨折是臨床上最常見的老年髖部骨折,非手術(shù)治療并發(fā)癥多,其中一些并發(fā)癥的出現(xiàn)對(duì)于老年人而言往往會(huì)致命。因此,目前骨科界基本達(dá)成共識(shí):除外明顯手術(shù)禁忌證的情況,余均應(yīng)積極手術(shù)治療,以盡快恢復(fù)功能,提高生活質(zhì)量。手術(shù)方式多種多樣,但對(duì)于伴有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松的患者而言均存在一定程度失敗率,目前尚無研究顯示某種內(nèi)固定術(shù)適合治療骨質(zhì)疏松性髖部骨折,即對(duì)于骨質(zhì)疏松性髖部骨折目前還沒有金標(biāo)準(zhǔn)[1]。鎖定鋼板技術(shù)以其自身的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于骨質(zhì)疏松骨折,取得了較好的效果。但在使用鎖定鋼板治療骨質(zhì)疏松性粗隆間骨折時(shí),時(shí)常會(huì)出現(xiàn)股骨頸內(nèi)的鎖定螺釘過長穿入關(guān)節(jié)或者穿入關(guān)節(jié)軟骨,即出現(xiàn)“不易識(shí)別的關(guān)節(jié)面穿透(unrecognised joint penetration,UJP)”[2]。而一旦發(fā)生UJP,患者出現(xiàn)術(shù)后髖部疼痛、活動(dòng)受限、軟骨退變的概率將大大增高。同時(shí)如果過分為了避免這種情況而選擇過于保守的鉆孔,從而置入短螺釘,在生物力學(xué)上又達(dá)不到最佳的固定效果。因此,我院骨科自行設(shè)計(jì)了安全鉆頭(Safety Drill),旨在不犧牲生物力學(xué)穩(wěn)定性能的同時(shí)做到安全地制備鎖定鋼板植入孔道,以解決上述問題。
1.1 材料
1.1.1 新鉆頭的研制:安全鉆頭由鉆尖、排削槽、鉆柄3部分組成。鉆尖采用圓鈍設(shè)計(jì),共8片刀刃,保證順鉆情況下能順利擴(kuò)開皮質(zhì)。排削槽總長2 cm,槽徑與鉆柄成15°,滿足該鉆頭只需對(duì)近端皮質(zhì)擴(kuò)孔時(shí)進(jìn)行排削,反鉆后無需排削的特點(diǎn)。見圖1-2。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑:①Prodigy雙能X線全身骨密度測(cè)量儀(由溫州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院提供);②自行研制并由浙江廣慈醫(yī)療器械有限公司代工生產(chǎn)的安全鉆頭;③自制股骨頭標(biāo)本夾具、自制暗箱(見圖3);④其他:手術(shù)刀、咬骨鉗、骨膜剝離子、電鉆、導(dǎo)向器、注射器、股骨粗隆鎖定鋼板常規(guī)鉆頭(4.3 mm鉆頭)及手術(shù)用下肢測(cè)深器(由福州迪諾醫(yī)療器械公司提供),4%甲醛和0.9%氯化鈉溶液(由溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院提供)。
1.1.3 標(biāo)本收集與固定:收集自2012年8月至2013年8月間溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科收治股骨頸骨折患者行關(guān)節(jié)置換術(shù)時(shí)取下的新鮮股骨頭標(biāo)本20個(gè),其中男性標(biāo)本8個(gè),年齡64~87歲,平均70.5歲;女性標(biāo)本12個(gè),年齡69~86歲,平均76.5歲。納入標(biāo)準(zhǔn):①均為低能量損傷所致股骨頸骨折;②術(shù)前均行對(duì)側(cè)股骨頸骨密度檢測(cè),符合骨質(zhì)疏松癥標(biāo)準(zhǔn);③手術(shù)時(shí)間均在傷后2周以內(nèi);④告知患者實(shí)驗(yàn)?zāi)康墨@得知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn):患有炎癥、結(jié)核病、腫瘤、遺傳病、酗酒、股骨近端既往骨折病史者。術(shù)中取出股骨頭標(biāo)本后噴灑4%甲醛使標(biāo)本濕潤,置入于雙層塑料袋密閉封裝,標(biāo)注患者姓名和住院號(hào)后于-20°冷藏保存。測(cè)試前24 h取出,室溫下自然解凍,0.9%氯化鈉溶液沖洗表面。所有實(shí)驗(yàn)股骨頭標(biāo)本均采用正中冠狀面垂直地面,股骨頭圓韌帶指向10點(diǎn)鐘位置,固定于自制暗箱的固定夾具中,見圖3。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組方法:20個(gè)股骨頭標(biāo)本進(jìn)行標(biāo)號(hào)1~20號(hào)后,應(yīng)用隨機(jī)數(shù)字表法將其中10個(gè)納入新鉆頭組(N組),另外10個(gè)納入傳統(tǒng)鉆頭組(O組)。共10位醫(yī)師參與,由該10位醫(yī)師分別從N組10個(gè)編號(hào)及O組10個(gè)編號(hào)中各抽取1張編號(hào)。每名醫(yī)師均對(duì)抽到的兩個(gè)編號(hào)的股骨頭分別進(jìn)行鉆孔實(shí)驗(yàn)。最后Nc為使用新鉆頭順鉆方式鉆孔組,Na為使用新鉆頭反鉆方式鉆孔組,Oc為使用傳統(tǒng)鉆頭順鉆方式鉆孔組,Oa為使用傳統(tǒng)鉆頭反鉆方式鉆孔組。
圖1 自制安全鉆頭側(cè)面圖
圖2 自制安全鉆頭軸位圖
圖3 自制暗箱及固定于夾具中的股骨頭
1.2.2 骨密度測(cè)定方法:20個(gè)股骨頭標(biāo)本自冰箱取出后常溫下自然解凍24 h,使用Prodigy雙能X線全身骨密度測(cè)量儀依次進(jìn)行骨密度測(cè)量。為最大程度保證各組數(shù)據(jù)的可比性及評(píng)價(jià)精確性,我們標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定骨密度時(shí)股骨頭擺放的方式。所有股骨頭標(biāo)本均采用正中冠狀面垂直地面,股骨頭圓韌帶指向10點(diǎn)鐘位置。而后使用Prodigy雙能X線全身骨密度測(cè)量儀自帶處理軟件統(tǒng)一對(duì)股骨頭軟骨下主要承重區(qū)域[3]15 m×15 m的骨密度值進(jìn)行計(jì)算。所有標(biāo)本重復(fù)測(cè)量3次后取其平均值作為最后的骨密度值記錄及比較分析,結(jié)果顯示N組與O組股骨頭骨密度值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.994),2組具有可比性。
1.2.3 非穿透實(shí)驗(yàn):每位醫(yī)師對(duì)相應(yīng)編號(hào)的兩個(gè)股骨頭分別進(jìn)行鉆孔實(shí)驗(yàn),使用相應(yīng)的鉆頭對(duì)每個(gè)股骨頭鉆4個(gè)孔,首先使用順鉆鉆2個(gè)孔,然后反鉆2個(gè)孔。所有醫(yī)師均使用預(yù)先放置在暗箱外鎖定鋼板導(dǎo)向器內(nèi)的鉆頭進(jìn)行鉆孔(見圖4-5),參與鉆孔人員不知道使用新安全鉆頭還是傳統(tǒng)鉆頭,他們均被告知不要鉆透股骨頭軟骨面,同時(shí)盡可能鉆得深(鉆頭尖端貼近關(guān)節(jié)軟骨下骨)。鉆孔全部結(jié)束后使用手術(shù)中專用的下肢測(cè)深器對(duì)所有孔道進(jìn)行測(cè)深(見圖6)。測(cè)深操作定義為測(cè)量孔道頂端到導(dǎo)向器口的距離,讀數(shù)精確到1 mm,每種鉆孔方式的2個(gè)數(shù)據(jù)取平均值作為該種鉆孔方式下的孔道深度(精確至0.1 mm),最后獲得4組數(shù)據(jù):Nc1(新鉆頭順鉆)、Na1(新鉆頭反鉆)、Oc1(老鉆頭順鉆)、Oa1(老鉆頭反鉆)。然后讓每位醫(yī)師將自己之前所鉆孔道全部用鉆頭鉆透,再次用測(cè)深器測(cè)深,測(cè)深操作定義為測(cè)量股骨頭軟骨面到導(dǎo)向器口的距離,讀數(shù)精確到1 mm,得到另外4組數(shù)據(jù):Nc2(新鉆頭順鉆)、Na2(新鉆頭反鉆)、Oc2(老鉆頭順鉆)、Oa2(老鉆頭反鉆)。最后得到兩組數(shù)據(jù)的差值記錄為:Nc(新鉆頭順鉆),Na(新鉆頭反鉆),Oc(老鉆頭順鉆),Oa(老鉆頭反鉆),用其代表和評(píng)估非鉆透情況下每個(gè)鉆頭尖部距離軟骨下骨的距離(tip-to-edge distance,TED值)。
圖4 暗箱頂部的鎖定鋼板預(yù)先置入4枚鉆頭
圖5 鉆孔過程
圖6 鉆孔后用測(cè)深器測(cè)量
1.2.4 穿透實(shí)驗(yàn):10位醫(yī)師分別記錄下使用4種不同鉆孔方式鉆透孔道時(shí)所需的力度感覺,使用VAS評(píng)分進(jìn)行記錄(精確至1分),每種鉆孔方式的2次鉆孔數(shù)據(jù)取平均值,最后得到4組VAS評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)(精確至0.1分):NcF(新鉆頭順鉆)、NaF(新鉆頭反鉆)、OcF(老鉆頭順鉆)、OaF(老鉆頭反鉆)。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用DPS9.50數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)。比較各組數(shù)據(jù)的正態(tài)性和方差齊性后,用裂區(qū)設(shè)計(jì)資料的方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 非穿透實(shí)驗(yàn) 在非穿透實(shí)驗(yàn)中,鉆頭種類(因素A):新鉆頭與老鉆頭在TED值方面,差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FA=3.2603,P=0.1263);鉆孔方向(B因素):反鉆比順鉆獲得更小的TED值(Na<Nc、Oa<Oc),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FB=294.1222,P<0.01)。鉆頭種類與鉆孔方向間交互作用差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FA×B=3.2365,P=0.1034)。見表1-2。
2.2 穿透實(shí)驗(yàn) 在穿透實(shí)驗(yàn)中,鉆頭種類(A因素):新鉆頭比老鉆頭有更高的VAS值(Na>Oa、Nc>Oc),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FA=158.0891,P<0.01);鉆孔方向(B因素):反鉆比順鉆有更高的VAS值(Na>Nc、Oa>Oc),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FB=378.8507,P<0.01)。鉆頭種類與鉆孔方向間交互作用沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FA×B=1.9729,P=0.2103)。見表3-4。
表1 4組TED值統(tǒng)計(jì)(mm)
表2 裂區(qū)設(shè)計(jì)TED值的方差分析
表3 4組VAS值統(tǒng)計(jì)(分)
表4 裂區(qū)設(shè)計(jì)的VAS值的方差分析
骨質(zhì)疏松性股骨粗隆間骨折是老年人群中最常見的髖部骨折。由于存在骨質(zhì)疏松癥的基礎(chǔ)疾病,患者髖部包括粗隆、股骨頸、股骨頭等部位的骨量明顯下降,骨組織結(jié)構(gòu)包括骨小梁及其上的骨膠原纖維發(fā)生嚴(yán)重的退變和破壞[4]。此時(shí)使用內(nèi)固定進(jìn)行手術(shù)治療時(shí)穩(wěn)定性會(huì)明顯下降,螺釘把持力不夠?qū)е滦g(shù)后螺釘切割、松動(dòng)等,最終可能出現(xiàn)內(nèi)固定失敗。
3.1 鎖定鋼板技術(shù)及UJP并發(fā)癥 鎖定鋼板技術(shù)的出現(xiàn)在嚴(yán)重骨質(zhì)疏松性骨折患者手術(shù)治療中引起了全新的革命[5],所有螺釘同鋼板結(jié)合成為一體,以類似外固定架的方式進(jìn)行固定,提供了更高的把持力和靜態(tài)強(qiáng)度以及負(fù)荷狀態(tài)下更長的失敗周期,最大程度地減少螺釘退出、切割等并發(fā)癥。但是,隨著臨床的逐步應(yīng)用,亦發(fā)現(xiàn)了使用鎖定鋼板帶來的一些并發(fā)癥。其中一項(xiàng)并發(fā)癥即醫(yī)源性的螺釘穿入關(guān)節(jié),亦有學(xué)者稱之為UJP現(xiàn)象[2]。
UJP并發(fā)癥的出現(xiàn)是因?yàn)槭褂肅臂機(jī)對(duì)股骨頭進(jìn)行投照是一種二維成像,用它來對(duì)三維物體進(jìn)行成像時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差。當(dāng)正側(cè)位透視股骨頭所形成的球體時(shí),產(chǎn)生兩個(gè)互相垂直的圓柱體陰影,圓柱體的直徑同股骨頭的直徑。兩個(gè)圓柱體的陰影重疊區(qū)域被定義為“牟合方蓋”,即我們?cè)陲@示屏上看到的股骨頭。但是事實(shí)“牟合方蓋”的體積大于真實(shí)股骨頭,其體積比值為4:11,所以臨床上會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)一種現(xiàn)象:即螺釘看似處在影像學(xué)上的股骨頭投影內(nèi),但其實(shí)已經(jīng)穿出股骨頭。
術(shù)中我們可以通過縮短置入螺釘長度的方法來預(yù)防該項(xiàng)并發(fā)癥的發(fā)生,但其與內(nèi)固定的生物力學(xué)穩(wěn)定性是互相矛盾的。生物力學(xué)的證據(jù)[5]表明:螺釘最佳固定位置為剛好處在軟骨下骨處,以獲得最大的固定效能和穩(wěn)定性,從而最大程度地減少術(shù)后各種相關(guān)并發(fā)癥。因此我們自行研制了安全鉆頭(Safety Drill)結(jié)合反鉆技術(shù)以解決上述問題:即在降低鉆頭UJP發(fā)生率與獲得最佳螺釘深度之間找到最佳平衡點(diǎn)。
3.2 新鉆頭的原理及臨床應(yīng)用 我們自行設(shè)計(jì)的安全鉆頭由鉆尖、排削槽、鉆柄3部分組成。鉆尖采用圓鈍設(shè)計(jì),共8片刀刃,保證順鉆情況下能順利擴(kuò)開皮質(zhì)。排削槽總長2 cm,槽徑與鉆柄成15°角,滿足該鉆頭只需對(duì)近端皮質(zhì)擴(kuò)孔時(shí)進(jìn)行排削,反鉆后無需排削的特點(diǎn)。眾所周知,骨科鉆頭鉆孔的基本原理[6]是鉆尖接觸骨面開始鉆孔,骨質(zhì)將被鉆頭切削刃從骨面剝離,而后由鉆頭的排削槽排出,從而形成一個(gè)孔道。在使用鎖定鋼板對(duì)骨質(zhì)疏松患者進(jìn)行內(nèi)固定時(shí),生物力學(xué)研究強(qiáng)調(diào)將固定的螺釘打入關(guān)節(jié)面軟骨下骨處對(duì)提高內(nèi)植物的穩(wěn)定性很重要。我們自行設(shè)計(jì)的新式鉆頭首先在股骨粗隆近側(cè)皮質(zhì)順行鉆孔擴(kuò)開近側(cè)皮質(zhì),然后結(jié)合反鉆技術(shù),繼續(xù)鉆入股骨頸,直至關(guān)節(jié)軟骨下骨。其優(yōu)點(diǎn)有:①對(duì)于骨質(zhì)疏松患者,當(dāng)鉆頭順向突破近端皮質(zhì)后,由于股骨近端內(nèi)骨質(zhì)疏松,新鉆頭逆向鉆入下仍能突破疏松的松質(zhì)骨進(jìn)入股骨頸直至股骨頭下;②鉆頭尖部采用“圓鈍”設(shè)計(jì),再加上逆向鉆入,鉆尖難以突破股骨頭周圍的皮質(zhì),減少術(shù)中螺釘穿透股骨頭的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)在反鉆下又能夠獲得更佳的螺釘植入孔道深度;③利用“打壓技術(shù)”將釘?shù)乐車琴|(zhì)擠壓至螺釘周圍,最大程度降低骨量丟失,從而增強(qiáng)螺釘對(duì)股骨頭的把持力,降低術(shù)后螺釘松動(dòng)、切割的風(fēng)險(xiǎn)。
3.3 安全鉆頭與傳統(tǒng)鉆頭的鉆孔性能及安全性能3.3.1 TED:可間接反映螺釘與股骨頭之間的位置關(guān)系,為術(shù)中最直觀及實(shí)用的確定螺釘是否處于安全位置的指標(biāo)[7]。當(dāng)螺釘所形成的“牟合方蓋”空間內(nèi)接于股骨頭時(shí),UJP的發(fā)生率降至0[7]。非穿透實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鉆頭種類間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FA=3.2603,P=0.1263);鉆孔方向差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FB=294.1222,P=0.0000)。使用新鉆頭與老鉆頭在TED值方面差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;使用反鉆比順鉆能獲得更小的TED值:Na(2.95 mm)<Nc(5.75 mm),Oa(3.2 mm)<Oc(6.55 mm)。
非穿透實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明,采用反鉆技術(shù)使用同一鉆頭進(jìn)行鉆孔時(shí)均能獲得比順鉆更小的TED值。提示使用反鉆技術(shù)能獲得更佳的TED值,從而讓螺釘獲得最佳的生物力學(xué)固定效能。使用安全鉆頭反鉆同傳統(tǒng)鉆頭反鉆比較,安全鉆頭組TED值更小,但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3.3.2 安全閾值:在穿透實(shí)驗(yàn)中我們使用美國國立醫(yī)學(xué)院視覺模擬評(píng)分(VAS評(píng)分)來評(píng)估醫(yī)師使用鉆頭鉆透關(guān)節(jié)面瞬間的力度感覺,從而評(píng)估鉆頭的安全閾值。VAS評(píng)分最早在1920年被學(xué)者提出,是一種常見應(yīng)答反應(yīng)的評(píng)估形式,廣泛用于醫(yī)學(xué)結(jié)果的評(píng)估和研究的各個(gè)方面,最常見于疼痛程度的評(píng)估。它由一條100 mm的直線表示,0到100表示相應(yīng)應(yīng)答指標(biāo)的程度。VAS評(píng)分被認(rèn)為可以減少不同人員使用量表類方式評(píng)估某種指標(biāo)程度時(shí)出現(xiàn)的個(gè)體間的偏倚,且更易為被測(cè)試者接受,因?yàn)闇y(cè)試者可以很簡單地通過手指在100 mm的直線上區(qū)分不同的主觀感受[8]。鉆頭種類、鉆孔方向的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FA=158.0891,P=0.0000;FB=378.8507,P=0.0000)。使用新鉆頭比老鉆頭有更高的VAS值:Na(9.55分)>Oa(6.75分),Nc(5.90分)>Oc(2.85分);使用反鉆比順鉆有更高的VAS值:Na(9.55分)>Nc(5.90分),Oa(6.75分)>Oc(2.85分)。
該研究結(jié)果顯示在使用安全鉆頭結(jié)合反鉆技術(shù)進(jìn)行鉆孔時(shí),鉆頭鉆透關(guān)節(jié)面所需的力度最大,即越不容易鉆透關(guān)節(jié)面,提示使用安全鉆頭結(jié)合反鉆技術(shù)可以提高關(guān)節(jié)面被鉆頭鉆透所需的力度閾值,進(jìn)而提高鉆孔過程中的安全性,降低關(guān)節(jié)面穿透事件的發(fā)生。
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