郭 濤，張亞奎，張星火，岳 穎，曾紀(jì)州

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院，北京 通州區(qū) 101149)

股骨近端防旋髓內(nèi)釘與股骨近端解剖型鎖定鋼板治療股骨粗隆間骨折的生物力學(xué)研究*

郭 濤，張亞奎，張星火，岳 穎，曾紀(jì)州

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院，北京 通州區(qū) 101149)

摘 要:目的:分析股骨近端防旋髓內(nèi)釘(PFNA)與股骨近端解剖型鎖定鋼板(ALP)內(nèi)固定治療股骨粗隆間骨折的生物力學(xué)作用。方法:選擇2014年3月至2015年6月本院收治的股骨粗隆間骨折患者60例作為研究對象，根據(jù)手術(shù)方法不同將患者分為PFNA組和ALP組，分別行股骨近端防旋髓內(nèi)釘固定術(shù)和股骨近端解剖型鎖定鋼板內(nèi)固定術(shù)。觀察并比較兩組患者的術(shù)中出血量、手術(shù)時間、骨折愈合時間以及髖關(guān)節(jié)功能Harris的評分變化，并分析兩種內(nèi)固定方法的生物力學(xué)作用。結(jié)果:PFNA組手術(shù)時間、術(shù)中出血量、骨折愈合時間均少于ALP組，且PFNA組并發(fā)癥的發(fā)生率低于ALP組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。PFNA組軸向抗壓剛度、破壞載荷均大于ALP組，而扭轉(zhuǎn)剛度小于ALP組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。結(jié)論:PFNA用于股骨粗隆間骨折具有更顯著的臨床效果，發(fā)揮更好的生物力學(xué)作用，具有重要的應(yīng)用推廣價值。

關(guān)鍵詞:骨近端防旋髓內(nèi)釘； 股骨近端解剖型鎖定鋼板； 股骨粗隆間骨折； 生物力學(xué)

Key words: PFNA； ALP； Intertrochanteric fracture of femur； Biomechanics

股骨粗隆間骨折(Intertrochanteric fracture of femur)是臨床常見的髖部骨折，多數(shù)是由意外傷害、骨質(zhì)疏松等引起的骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)疾病[1]。目前，不穩(wěn)定型股骨粗隆間骨折的治療方案較多，其中非手術(shù)治療要求患者長期臥床，增加了下肢肌肉廢用性萎縮、褥瘡、血栓形成、肺部感染等并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險，而手術(shù)治療能夠提供內(nèi)固定支撐，促進關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，但由于股骨粗隆間的解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，力學(xué)特征顯著，因此手術(shù)可能出現(xiàn)內(nèi)固定不穩(wěn)、移位等，最終導(dǎo)致內(nèi)固定失敗[2，3]。因此，選擇安全性高、生物力學(xué)功能強的內(nèi)固定方法對于提高手術(shù)效果具有重要意義。股骨近端解剖型鎖定鋼板(Anatomic proximal femoral locking plate，ALP)和股骨近端防旋髓內(nèi)釘(Proximal femoral nail anti rotation，PFNA)是目前臨床應(yīng)用較廣泛的內(nèi)固定物[4，5]。但是目前關(guān)于這兩種內(nèi)固定物的生物力學(xué)研究較少，因此我們進行了相關(guān)試驗，現(xiàn)將結(jié)果報告如下:

1 對象與方法

1.1研究對象:選擇2014年3月至2015年6月本院收治的股骨粗隆間骨折患者60例作為研究對象，所有入選患者均行髖部X光檢查，確診為不穩(wěn)定型股骨粗隆間骨折，排除合并其他部位骨折患者；排除合并關(guān)節(jié)炎、凝血功能障礙、嚴(yán)重心肝腎功能疾病等具有手術(shù)禁忌癥患者。根據(jù)手術(shù)方法不同將患者分為兩組，分別采用股骨近端防旋髓內(nèi)釘固定術(shù)(PFNA組)與股骨近端解剖型鎖定鋼板內(nèi)固定術(shù)(ALP組)治療。其中，PFNA組30例患者，包括男13例，女17例；年齡59～69歲，平均年齡(61.38±4.19)歲；骨折原因:跌倒19例，車禍7例，墜落4例；Tronzo-Evans分型:Ⅱ型4例，Ⅲ型6例，Ⅳ型20例。ALP組30例患者包括男16例，女14例；年齡55～68歲，平均年齡(59.44±3. 87)歲；骨折原因:跌倒18例，車禍9例，墜落3例；Tronzo-Evans分型:Ⅱ型3例，Ⅲ型8例，Ⅳ型19例。兩組患者的一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0. 05)，具有可比性。

1.2手術(shù)方法

1.2.1股骨近端防旋髓內(nèi)釘內(nèi)固定術(shù)(PFNA組):患者取平臥位，全身麻醉，在C臂X光機透視下進行復(fù)位骨折。在大粗隆最高點外翻6度鉆開骨皮質(zhì)，置入定位導(dǎo)針，沿導(dǎo)針擴髓，在股骨頸縱軸中下1/3處為近端定位孔的位置，植入近端鎖釘，鎖定螺旋刀片。然后于遠端定位孔打入遠端鎖釘。

1.2.2股骨近端解剖型鎖定鋼板內(nèi)固定術(shù)(ALP組):患者取仰臥位，全身麻醉，在大腿近端外側(cè)切口行骨折復(fù)位，用解剖鋼板和克氏針固定股骨干外側(cè)和股骨大粗隆，確定頸干角和前傾角，采用克氏針鉆入，以3枚松質(zhì)骨螺釘鉆入股骨頭頸內(nèi)，取出克氏針，然后用皮質(zhì)骨螺釘固定骨折遠端。

1.2.3術(shù)后處理:兩組患者術(shù)后24～48h拔除引流管。適當(dāng)給予止痛、抗菌藥物治療，預(yù)防感染；給予抗生素治療，預(yù)防靜脈血栓形成。根據(jù)患者骨折類型、骨質(zhì)疏松情況等決定下地負(fù)重時間，拍片復(fù)查，骨折愈合后完全行走。

1.3觀察指標(biāo):觀察并比較兩組患者的術(shù)中出血量、手術(shù)時間、骨折愈合時間；采用Harris評分法評估髖關(guān)節(jié)功能:①Harris評分≥90分、髖關(guān)節(jié)屈曲正常、無跛行評為“優(yōu)”；②80分≤Harris評分＜90分、髖關(guān)節(jié)屈曲略受限、無痛感評為“良”；③70分≤Harris評分＜80分、輕度跛行、少許疼痛評為“一般”；④Harris評分＜70分、跛行、疼痛明顯評為“差”。優(yōu)良率= (優(yōu)+良) /總例數(shù)×100%。

1.4生物力學(xué)分析:利用計算機系統(tǒng)模擬單足站立體位，在額狀面上使股骨體內(nèi)收15度，在矢狀面上使直徑股骨體垂直，同時保持內(nèi)旋度數(shù)為5度～10度。然后利用生物力學(xué)測試儀進行如下試驗:①軸向壓縮試驗:調(diào)整加載的速度，使其保持在5mm/ min，直到1000N，或骨折端的軸向移位在10mm，試驗重復(fù)3次；②扭轉(zhuǎn)試驗:通過自制夾將股骨近端固定，單足站立位固定于萬能力學(xué)試驗機上，同時沿著力線的軸向進行水平扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的方向為股骨外旋，調(diào)整加載的速度使其保持在10度/ min，直至最大的扭矩達到2N.m，試驗重復(fù)3次；③軸向壓縮破壞試驗:調(diào)整加載的速度為5mm/ min，并從0N開始，進行連續(xù)動態(tài)的加載。若股骨再次骨折、內(nèi)固定變形、螺釘穿透股骨頭或股骨頸，則認(rèn)為內(nèi)固定失敗。

1.5統(tǒng)計學(xué)處理:采用SPSS19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料用(±s)表示，組間比較采用兩獨立樣本檢驗，計數(shù)資料用率描述，組間比較采用X2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1兩組患者的手術(shù)情況比較:PFNA組手術(shù)時間、術(shù)中出血量、骨折愈合時間均優(yōu)于ALP組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。兩組患者術(shù)后均出現(xiàn)髖內(nèi)翻、下肢深靜脈血栓、肺部感染以及內(nèi)固定松動等并發(fā)癥，但PFNA組患者并發(fā)癥的發(fā)生率顯著低于ALP組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。兩組患者的手術(shù)優(yōu)良率差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。見表1。

表1　兩組患者的手術(shù)效果比較

2.2兩種內(nèi)固定方法的生物力學(xué)測試結(jié)果比較:PFNA組的軸向抗壓剛度、破壞載荷大于ALP組，而扭轉(zhuǎn)剛度小于ALP組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。見表2。

表2　兩種內(nèi)固定方法的生物力學(xué)性能比較(±s)

表2　兩種內(nèi)固定方法的生物力學(xué)性能比較(±s)

組別　例數(shù)　軸向壓縮(N/ mm)扭轉(zhuǎn)剛度(Nm/度)破壞載荷(N) ALP組　30　39.01±14.18　1.53±0.28 2188.56±212.32 PFNA組　30　126.48±12.05 1.06±0.07 3562.73±322.01 t或t'　20.872　16.891　16.735 P 0.001　0.003　＜0.001

3 討 論

股骨粗隆間骨折是老年人群常見的骨折，保守治療易發(fā)生肢體外旋、髖內(nèi)翻、畸形、肌肉萎縮及骨質(zhì)疏松等并發(fā)癥[6]。由于老年人群骨質(zhì)疏松、骨強度下降，常導(dǎo)致內(nèi)固定不穩(wěn)定，手術(shù)效果難以讓人滿意[7]。因此，選擇合理的手術(shù)治療方案對患者預(yù)后具有重要臨床意義。

ALP允許鋼板和骨皮質(zhì)較少接觸，較大限度的保護血運，術(shù)中不用塑型，可減少手術(shù)時間，通過螺釘與鋼板的鎖定，具有較好的支撐和防止旋轉(zhuǎn)功能。但ALP為髓外固定裝置，對骨質(zhì)疏松患者以及不穩(wěn)定型股骨粗隆骨折患者固定強度有限，內(nèi)側(cè)股骨距失去支撐，加大了螺釘與鋼板鎖定部位受力，降低支撐和防治旋轉(zhuǎn)功能，容易導(dǎo)致股骨頭塌陷、髖內(nèi)翻、螺釘斷裂等并發(fā)癥，以致內(nèi)固定失敗。

PFNA是在PFN基礎(chǔ)上開發(fā)的新型髓內(nèi)固定系統(tǒng)，符合生物負(fù)重力線，可負(fù)擔(dān)大部分股骨近端、內(nèi)側(cè)的負(fù)荷。PFNA作為股骨近端交鎖髓內(nèi)釘具有穩(wěn)定支撐和抗旋轉(zhuǎn)兩重作用，能夠使股骨頭內(nèi)的骨質(zhì)保持較好的錨和力，減少斷釘及釘尾處再骨折發(fā)生風(fēng)險。有研究表明，PFNA能夠縮短手術(shù)時間、減少術(shù)中出血量，尤其適用于不穩(wěn)定骨折和骨質(zhì)疏松患者。本研究結(jié)果顯示，PFNA組和ALP組患者的手術(shù)優(yōu)良率相當(dāng)，說明兩種方法治療股骨粗隆間骨折均具有良好的臨床效果。此外，PFNA組手術(shù)時間、術(shù)中出血量、骨折愈合時間以及并發(fā)癥的發(fā)生率均顯著低于ALP組(P＜0. 05)；同時兩組患者的手術(shù)優(yōu)良率無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0. 05)。結(jié)果說明，PFNA具有更高的手術(shù)安全性，這是因為PFNA避免了骨膜和軟組織的剝離，降低了手術(shù)創(chuàng)傷，減少了術(shù)中出血量。PFNA使用單枚螺旋刀片，對松質(zhì)骨起到壓縮作用，骨量得以保留，因而增強了固定效果，具有較強的抗內(nèi)翻畸形能力和抗旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。PFNA屬于軸心內(nèi)固定，具有較好的抗內(nèi)翻、抗旋轉(zhuǎn)功能，接觸面大、切割力小，骨量得到最大程度保留，且其微創(chuàng)理念的手術(shù)操作更有利于術(shù)后康復(fù)，而ALP屬于偏心內(nèi)固定，通過釘板系統(tǒng)加壓、穩(wěn)定、抗旋轉(zhuǎn)，使骨折端緊密結(jié)合，但對骨折端破壞大、出血多，拉力螺釘把持力不高，不適于不穩(wěn)定型股骨粗隆間骨折。

有研究表明，PFNA螺旋刀片其強度較其它交鎖髓內(nèi)釘大，能夠承受的屈服應(yīng)力更多，遠端鎖釘?shù)墓潭p少了旋轉(zhuǎn)應(yīng)力，股骨頸螺旋形刀片的成角穩(wěn)定性，和抗旋轉(zhuǎn)能力對周圍骨質(zhì)的保持力較好，可以有效避免股骨頭皮質(zhì)切割，具有更好的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。本研究結(jié)果顯示，PFNA組的軸向抗壓剛度、破壞載荷大于ALP組，說明PFNA內(nèi)固定的生物力學(xué)性能較好。我們分析原因是:粗隆下支撐作用下降，螺釘達到股骨頭內(nèi)能夠與頭內(nèi)的壓力骨小梁固定股骨頸頭部，增強抗旋轉(zhuǎn)能力，增大釘-骨道接觸面積，當(dāng)內(nèi)側(cè)皮質(zhì)出現(xiàn)缺損時，應(yīng)力主要通過髓內(nèi)釘進行傳導(dǎo)，因此髓內(nèi)固定具有更好的生物力學(xué)優(yōu)勢。此外，本研究發(fā)現(xiàn)ALP組扭轉(zhuǎn)剛度大于PFNA組，這可能與骨折的遠近端距離有關(guān)，近端螺釘?shù)某山蔷哂蟹€(wěn)定性，因而保持力強，能夠防止骨折移位，而PFNA遠端的螺釘距骨折平面的距離較遠，因此降低了扭轉(zhuǎn)剛度。

參考文獻:

[1] Marcelo T E，Sandro P，Marcos P S. Functional recovery of elderly patients with surgically-treated intertrochanteric fractures: preliminary results of a randomised trial comparing the dynamic hip screw and proximal femoral nail techniques[J]. Injury，2014，14(5):S26～31.

[2] 王杰，馬信龍，馬劍雄，等.生物力學(xué)分析四種內(nèi)固定治療股骨轉(zhuǎn)子下骨折的差異[J].中華骨科雜志，2013，33 (11):1126～1134.

[3] Sadic S，Custovic S，Jasarevic M，et al. Proximal femoral nail antirotation in treatment of fractures of proximal femur [J]. Medical Archives，2014，68(3):173～177.

[4] Chechik O，Amar E，Khashan M，et al. Favorable radiographic outcomes using the expandable proximal femoral nail in the treatment of hip fractures - A randomized controlled trial[J]. Orthop，2014，11(2):103～109.

[5] Pérez-Sáez MJ，Prieto-Alhambra D，Barrios C，et al. Increased hip fracture and mortality in chronic kidney disease individuals: The importance of competing risks[J]. Bone，2014，27(73C):154～159.

[6] Kim Y，Moon JK，Hwang KT，et al. Cementless bipolar hemiarthroplasty for unstable intertrochanteric fractures in octogenarians[J]. Acta Orthop Traumatol Turc，2014，48 (4):424～430.

[7] Kouzelis A，Kravvas A，Mylonas S，et al. Double axis cephalocondylic fixation of stable and unstable intertrochanteric fractures: early results in 60 cases with the veronail system [J]. Open Orthop，2014，24(8):60～68.

Biomechanical Study of PFNA and ALP on the Treatment of Intertrochanteric Femur Fracture

GUO Tao，ZHANG Yakui，ZHANG Xinghuo，et al
(Luhe Hospital Affiliated to Capital Medical University，Beijing Tongzhou District 101149，China)

Abstract:Objective: To investigate the clinical efficacy and biomechanical effects of the PFNA and ALP on the treatment of intertrochanteric femur fractures. Method:60 patients with intertrochanteric fractures in our hospital from March 2014 to June 2016 were selected as the research objects. According to the different operation，the patients were divided into the PFNA group and the ALP group，respectively. Then the operation time，blood loss，fracture healing time and Harris scores in the two groups were observed and compared，and the biomechanical effects of the two kinds of internal fixation methods were analyzed. Result: The operation time，blood loss and fracture healing time of PFNA group were less than those of the ALP group (P＜0. 05). The incidence of complications in the PFNA group was lower than that of the ALP group (P＜0.05). The axial compressive stiffness and failure load of the PFNA group were larger than those of the ALP group，and the torsional stiffness was smaller than that of the ALP group，There's statistically significant differences (P＜0.05). Conclusion: PFNA plays an important role in biomechanics of femoral intertrochanteric fractures with more remarkable clinical effects and application value.

文獻標(biāo)識碼:B

doi:10.3969/ j.issn.1006-6233.2016.01.004

文章編號:1006-6233(2016)01-0010-04

*基金項目:北京市科學(xué)技術(shù)計劃課題，(編號:Z141100004914008)