人工股骨頭置換治療高齡嚴重股骨轉(zhuǎn)子間骨折的療效

王永勝黃炳生陳立安鐘世鎮(zhèn)1丁自海1

(廣州番禺區(qū)中心醫(yī)院骨一科，廣東廣州511400)

摘要〔〕目的探討標準柄人工股骨頭置換治療高齡嚴重股骨轉(zhuǎn)子間骨折的生物力學穩(wěn)定性。方法收集18根成年股骨標本隨機分成置換組、動力髖部螺釘(DHS)組及對照組各6根。置換組模擬股骨轉(zhuǎn)子間四部分骨折，鋼絲捆扎固定大小轉(zhuǎn)子及股骨矩，行標準柄股骨頭置換，骨水泥固定；DHS組模擬股骨轉(zhuǎn)子間四部分骨折，行DHS鋼板內(nèi)固定；對照組采用完整股骨標本。Bose3510-試驗機上行軸向加壓和扭轉(zhuǎn)測試，測量三組標本位移變化。結(jié)果股骨轉(zhuǎn)子間骨折采用標準柄股骨頭置換的軸向壓力與扭轉(zhuǎn)力同完整股骨標本比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)論標準柄人工股骨頭置換治療高齡粉碎性粗隆間骨折，能夠獲得術(shù)后關(guān)節(jié)的即刻穩(wěn)定性，功能恢復好，可滿足早期負重行走要求。

關(guān)鍵詞〔〕高齡；股骨轉(zhuǎn)子間骨折；股骨頭置換；生物力學

中圖分類號〔〕R683.42〔

基金項目：廣州市科技計劃項目(No.2010Y1-C581)

1廣東省創(chuàng)傷救治科研中心南方醫(yī)科大學解剖學教研室

第一作者：王永勝(1969-)，男，博士，副主任醫(yī)師，主要從事骨科關(guān)節(jié)外科、創(chuàng)傷修復方面的研究。

年齡>80歲的高齡粉碎性股骨轉(zhuǎn)子間骨折患者，因其骨質(zhì)疏松明顯，大多合并多種內(nèi)科疾病，傳統(tǒng)的內(nèi)固定方法并發(fā)癥多，術(shù)后死亡率高。本研究應(yīng)用標準柄人工股骨頭進行一期半髖關(guān)節(jié)置換，為證實該置換后的關(guān)節(jié)能符合生物力學要求，本研究通過與正常股骨標本、骨折內(nèi)固定標本，在不同負荷下進行軸向壓縮及據(jù)轉(zhuǎn)應(yīng)力測試等實驗。

1材料與方法

1.1實驗材料成人防腐股骨標本18根(南方醫(yī)科大學解剖學教研室提供)；骨水泥雙動股骨頭假體為直柄無頸領(lǐng)設(shè)計，頸干角135°，標準柄長122～135 mm(天津巿人立醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn))。骨水泥為史賽克simplex骨水泥；DHS系統(tǒng)由常州奧斯邁醫(yī)療器械有限公司提供的DHS動力髖接骨板，5孔,頸干角135°，不銹鋼材質(zhì)；Bose3510-試驗機由南方醫(yī)科大學生物力學研究所提供。

1.2實驗分組及標本制備標本制備：取成人防腐股骨標本18根，剔除軟組織，排除解剖變異、骨折或腫瘤等病變。隨機分為置換組、DHS組及對照組，每組6根。置換組造模：應(yīng)用擺鋸將股骨標本模擬成JensenⅢ型轉(zhuǎn)子間骨折，將骨折解剖復位，然后用1 mm鋼絲捆扎重建大小轉(zhuǎn)子及股骨矩，按骨水泥假體固定手術(shù)治療截骨后，用髓腔銼擴髓后，以大粗隆頂端為標志，假體股骨頭中心與大粗隆頂點同一水平線上。骨水泥加壓置入髓腔，再裝入標準柄股骨假體，拍X線片以確保假體位于中立位，無內(nèi)外翻。DHS組造模：應(yīng)用擺鋸將股骨標本模擬成JensenⅢ型轉(zhuǎn)子間骨折，將骨折解剖復位，然后用克氏針臨床固定骨折塊，按手術(shù)流程裝入DHS鋼板后，用空心釘固定大粗隆骨塊，拍X線片以確保動力釘位于股骨頭內(nèi)。對照組模型：截成小轉(zhuǎn)子下25 cm長模型。

1.3模型處理

1.3.1標本固定把股骨下端用牙托粉固定于基座上，模擬單足站立時股骨負重，使之冠狀面呈內(nèi)收25°，予以固定。所有標本垂直高度保持一致，為25 cm。

1.3.2粘貼應(yīng)變片沿股骨干軸線方向粘貼電阻應(yīng)變片(高精密級)。粘貼點位于股骨應(yīng)力線上，近端股骨小轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)下5 cm。粘貼應(yīng)變片技術(shù)按照試驗應(yīng)力分析方法進行。選用高精度電阻應(yīng)變片，對粘貼片位置打磨，酒精清潔股骨并烘干、涂膠、貼片、封蠟。

1.4實驗方法三組模型分別在Bose3510-試驗機上安裝。軸向壓力測試：壓板對準股骨頭中心加載，加載方向為重力方向，用數(shù)字式應(yīng)變儀測定不同載荷下的位移值。載荷級別為100 N分隔，加載至1 000 N。試驗重復2次，取均值。扭力測試：股骨頭中心前方加載，兩個扭轉(zhuǎn)方向的最大力矩均為8 Nm，前力矩為0。扭轉(zhuǎn)剛度為(M/φ-φ°)Nm/°，其中M為扭矩，φ-φ°為扭轉(zhuǎn)角度變化量。行扭轉(zhuǎn)載荷下微動測定。

1.5數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用數(shù)字式應(yīng)變儀記錄假體微動數(shù)據(jù)，電子萬能試驗機上提供力的大小和位移反應(yīng)在電腦上形成力-位移曲線。

1.6統(tǒng)計學方法采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行配對t檢驗。

2結(jié)果

2.1軸向加壓實驗固定裝置牢固無松動及變形，所有標本在測試中未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。表1可見，采用標準柄股骨頭置換后，垂直加載和DHS組比較，100～1 000 N，置換組和對照組內(nèi)

垂直加載置換組DHS組對照組100249.9±173.0478.2±159.91)140.3±38.5200467.4±231.2839.8±249.21)327.1±88.9300687.7±258.31153.0±342.61)503.7±138.5400883.6±314.81445.3±436.41)672.8±183.25001073.2±370.31726.3±511.41)836.2±228.56001254.1±421.51998.7±573.51)944.5±319.67001441.5±494.22286.1±659.71)1162.8±323.08001615.4±546.62566.9±721.51)1334.6±370.09001774.9±582.72870.9±800.51)1525.2±427.010001921.8±606.83211.7±879.91)1846.0±632.6

與對照組比較：1)P<0.05

柄的初始穩(wěn)定性差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。當軸向負荷達最大值1 000 N時，置換組與對照組位移度無差異(P>0.05)；DHS組與對照組位移度差異顯著(P<0.05)。

2.2扭轉(zhuǎn)實驗扭矩為5 Nm時，置換組、DHS組、對照組的抗扭轉(zhuǎn)剛度分別為(2.881±0.407)、(2.252±1.009)和(3.808±0.679)Nm/°；扭矩為8 Nm時，三組抗扭轉(zhuǎn)剛度分別為(2.911±0.426)、(1.874±1.232)和(3.445±0.904)Nm/°。扭矩為8 Nm時，置換組與對照組及DHS組間比較差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，DHS組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

3討論

股骨轉(zhuǎn)子間骨折后生物力學特點主要表現(xiàn)在骨折的幾何形狀與骨折穩(wěn)定性的關(guān)系。通過對股骨轉(zhuǎn)子間骨折后穩(wěn)定性及手術(shù)方案能否重建穩(wěn)定性的判斷，作為選擇內(nèi)固定手術(shù)或人工關(guān)節(jié)置換重要依據(jù)。故本次實驗組標本采用典型的四部骨折，以確保為轉(zhuǎn)子間的不穩(wěn)定骨折。

為克服活體實驗的限制，本實驗標本取自完整的成年防腐股骨標本，能較好地反映其在活體中的生物力學特性和運動狀況，同時又易于控制相關(guān)的參數(shù)。位移數(shù)據(jù)測量是通過數(shù)字式應(yīng)變儀測定，其精確度可達0.1 μm。加載力數(shù)據(jù)測量是通過試驗機測定，其數(shù)據(jù)測量可精確到0.000 1 N，并在計算機直接描繪出力-位移的變化曲線，這種測量方法在一定程度上減少了系統(tǒng)誤差及偶然誤差，提高了實驗的精確度。

骨的質(zhì)量是影響股骨頭置換前后股骨應(yīng)力改變的重要因素。骨質(zhì)疏松者，股骨大轉(zhuǎn)子與股骨矩區(qū)域的應(yīng)力遮擋較大，而在桿端區(qū)域的應(yīng)力集中明顯；在桿端區(qū)域，骨水泥假體的應(yīng)變稍大于非骨水泥假體，而在其他區(qū)域，骨水泥假體的應(yīng)變普遍較小〔1〕。對合并骨質(zhì)疏松的大轉(zhuǎn)子間粉碎性骨折病例，由于大轉(zhuǎn)子及股骨矩重建后未提供足夠支撐力，骨水泥型假體的應(yīng)用可有效預防因應(yīng)力集中而出現(xiàn)假體松動的情況。

本研究說明應(yīng)用人工股骨頭置換治療股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折時采用標準柄的初始穩(wěn)定性比DHS內(nèi)固定術(shù)相對更好。應(yīng)用骨水泥型人工股骨頭置換術(shù)治療股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折的抗軸向壓力和抗扭轉(zhuǎn)方面接近完整股骨標本。骨水泥型人工股骨頭置換術(shù)具有滿足術(shù)后早期下床活動的生物力學需要。

本實驗僅測試了骨水泥型標準柄的假體和DHS內(nèi)固定系統(tǒng)在股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折狀態(tài)下的初始穩(wěn)定性，沒有涉及標準柄及加長柄之間的比較。雖然長柄股骨頭置換后更合乎正常生物力學特征，力學穩(wěn)定性較好，長柄人工股骨頭置換業(yè)已成為治療高齡股骨轉(zhuǎn)子間粉碎骨折的一種有效方法〔2，3〕。但該術(shù)式需增加擴髓范圍，創(chuàng)傷大，骨皮質(zhì)變薄，骨強度下降，并發(fā)繼發(fā)性骨折可能性更大。實驗表明，在相同載荷情況下，擴髓從10 mm增于12 mm，骨的最大應(yīng)變增加13%，繼續(xù)擴髓至14 mm，骨的應(yīng)變增加至25.5%?？梢娫谳d荷不變的情況下，應(yīng)變的增加表明擴髓導致了骨強度的降低〔4〕。擴髓除可引起脂肪栓塞、骨內(nèi)膜血供破壞、熱效應(yīng)導致骨質(zhì)壞死外，其直接后果是造成骨皮質(zhì)變薄，骨強度下降。標準柄假體費用相對較低，對骨質(zhì)破壞較少，且易于推廣。對部分骨質(zhì)疏松嚴重患者，應(yīng)用標準柄假體發(fā)生繼發(fā)性骨折的可能性更低。因此，在明確患者具有關(guān)節(jié)置換手術(shù)指征的情況下，若標準柄力學穩(wěn)定性能滿足患者生理需要，那么手術(shù)應(yīng)用標準柄應(yīng)更加理想〔5，6〕。

4參考文獻

1桂鑒超,顧湘杰,沈海琦,等.股骨質(zhì)量對人工股骨頭置換術(shù)后股骨應(yīng)力改變的生物力學影響〔J〕.中華骨科雜志,2000；11(20):681-4.

2尹慶偉,江毅,肖聯(lián)平,等.加長柄人工雙極股骨頭置換治療高齡股骨粗隆間粉碎骨折〔J〕.中國修復重建外科雜志,2008；22(6):692-5.

3劉明軒,曹成福,張啟寬,等.長柄人工髖關(guān)節(jié)置換治療高齡股骨轉(zhuǎn)子間骨折的實驗及臨床研究〔J〕.骨與關(guān)節(jié)損傷雜志，2003；18(7):444-6.

4閆宏偉,張捷,劉凱,等.股骨骨髓腔的形態(tài)學研究及其臨床意義〔J〕.西安交通大學學報(醫(yī)學版),2006；27(3):236-9.

5黃炳生,陳立安,陳健民,等.骨水泥型人工股骨頭置換術(shù)在老年粗隆間粉碎骨折中的應(yīng)用〔J〕.中華關(guān)節(jié)外科雜志(電子版),2009；3(3):374-6.

6Lichtblau S.The unstable intertrochanteric hip fracture〔J〕.Orthopedics,2008；31(8):792-9.

〔2013-09-20修回〕

(編輯安冉冉/曹夢園)