張龍華,凡則能,甘 泉,劉 煒,蔣 俊,曾德妙△

(1.云南省滇南中心醫(yī)院/紅河州第一人民醫(yī)院骨科診療中心,云南 蒙自 661100;2.武警云南省總隊(duì)機(jī)動(dòng)第二支隊(duì)衛(wèi)生隊(duì),云南 迪慶 674499)

應(yīng)力遮擋效應(yīng)(Stress shielding)即當(dāng)二個(gè)或二個(gè)以上具有不同彈性模量的成分組成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),將會(huì)發(fā)生載荷、應(yīng)力和應(yīng)變重新分配現(xiàn)象。具有較高彈性模量的成分承擔(dān)較多的載荷,較低者少承擔(dān)或不承擔(dān)載荷,應(yīng)變也相應(yīng)減少。骨科內(nèi)/外固定材料大多和骨骼是不同質(zhì)地的材料,骨折內(nèi)/外固定術(shù)后,骨折愈合初期內(nèi)/外固定裝置能承擔(dān)應(yīng)力,保證良好的力學(xué)環(huán)境,利于骨折愈合。但在骨折愈合后期,應(yīng)力遮擋效應(yīng)則導(dǎo)致正常的生理應(yīng)力刺激被屏蔽,如這種作用的長(zhǎng)期存在,將導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和骨強(qiáng)度下降、甚至骨質(zhì)吸收等不利變化[1],因此需要采取相應(yīng)的措施。本文納入2015年1月-2020年8月期間,在云南省滇南中心醫(yī)院醫(yī)院骨科診療中心收治的5例兒童骨折內(nèi)固定術(shù)后骨質(zhì)吸收、骨骼變細(xì)的臨床病例,現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2015年1月-2020年8月本科室收治的兒童骨折內(nèi)固定術(shù)后骨質(zhì)吸收患者5例,男2例、女3例,年齡為3～8歲。5例患者均在本科室行手術(shù)治療,并予以外固定、對(duì)癥及定期復(fù)查等處理,見表1。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)兒童患者;(2)切開復(fù)位內(nèi)固定患者;(3)無(wú)神經(jīng)血管損傷者。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)成年患者;(2)合并術(shù)后感染、慢性骨髓炎患者;(3)肢體神經(jīng)血管損傷患者;(4)存在骨代謝異?；颊?如成骨不全、甲狀腺功能不全等;(5)不能配合治療或不能獲得規(guī)范隨訪者。

表1 5例骨折術(shù)后局部骨質(zhì)吸收患兒臨床資料

1.2 臨床表現(xiàn)及治療

5例患者均為兒童,骨折內(nèi)固定術(shù)后定期復(fù)查,術(shù)后1月時(shí)骨折作為骨痂生長(zhǎng)明顯,3～5月時(shí)逐漸出現(xiàn)骨質(zhì)吸收情況,予以取出內(nèi)固定物并石膏保護(hù)下適當(dāng)功能鍛煉,術(shù)后繼續(xù)定期回院復(fù)查,所有患兒術(shù)后定期復(fù)查時(shí)均見骨質(zhì)吸收情況以及逆轉(zhuǎn),骨量及骨骼形態(tài)基本恢復(fù)正常。

典型病例(病例1):患兒女性,5歲零5月,2016年03月27日因“左尺橈骨骨折術(shù)后7月余”以“左尺橈骨骨折術(shù)后,骨性愈合”收住院治療。患兒于2015年8月摔傷左前臂疼痛,畸形,活動(dòng)受限13 d后到于本院住院并行左尺橈骨骨折切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)見圖1,術(shù)后復(fù)查X線見骨折復(fù)位良好,內(nèi)固定物位置良好,術(shù)口恢復(fù)可,出院后定期復(fù)查X線,3月23日復(fù)查DR示骨折已愈合見圖2,予收住院?；純翰〕讨芯窨?飲食,大小便正常,體重?zé)o明顯改變。專科檢查:左前臂內(nèi)外側(cè)分別見縱行陳舊性手術(shù)瘢痕,左肘及左腕屈伸活動(dòng)正常,左前臂旋轉(zhuǎn)活動(dòng)正常,左上肢遠(yuǎn)端皮膚感覺良好,肢端循環(huán)良好。術(shù)前生化及血常規(guī)等抽血檢查未見異常。無(wú)明顯手術(shù)禁忌癥后行內(nèi)固定物物取出,術(shù)中見尺骨明顯吸收、變薄、變細(xì),內(nèi)固定物取出術(shù)后予石膏固定并復(fù)查X線見圖3A、3B。術(shù)后6月復(fù)查X線見尺骨形態(tài)基本恢復(fù)正常見圖3C、3D。

圖1 術(shù)前及術(shù)后X線(A、B術(shù)前X線;C、D術(shù)后X線)

圖2 術(shù)后復(fù)查X線(A、B 術(shù)后2月時(shí)X線;C、D術(shù)后5月時(shí)X線)

圖3 內(nèi)固定物取出后復(fù)查X線(A、B 術(shù)后;C、D術(shù)后6月時(shí)X線)

2 討論

骨折多見于兒童及老年人,部分需行手術(shù)治療[3],主要有閉合復(fù)位固定或傳統(tǒng)切開復(fù)位固定、微創(chuàng)及鏡下復(fù)位固定等術(shù)式,固定材料更為豐富,如何選擇一種合適的手術(shù)方式和合理的固定材料已經(jīng)成為手術(shù)的重要內(nèi)容,術(shù)后的鍛煉和康復(fù)也影響了肢體功能的恢復(fù)程度。兒童骨折作為骨折中的特殊情況,不合適的術(shù)式和固定材料的選擇可能導(dǎo)致最終的治療失敗。

彈性模量是物質(zhì)的特性之一,不同材料具有不同的彈性模量,不同的彈性模量即導(dǎo)致了應(yīng)力遮擋,生物材料與金屬材料之間的彈性模量相差明顯,堅(jiān)硬的內(nèi)固定材料如鋼板對(duì)于骨折段所造成的應(yīng)力遮擋可致使局部骨質(zhì)疏松、甚至再骨折[4]。骨折固定材質(zhì)的強(qiáng)度越高,這種應(yīng)力遮擋表現(xiàn)的越明顯,有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明堅(jiān)硬接骨板下可出現(xiàn)骨萎縮、骨質(zhì)吸收,甚至再骨折。其原因是接骨板下骨量的丟失導(dǎo)致局部失應(yīng)力性骨質(zhì)疏松、骨折段的強(qiáng)度減低[5]。

經(jīng)在1975年至2021年P(guān)ubMed、Sciencedirect、中國(guó)知網(wǎng)等文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),1例患兒尺骨干部分吸收并多次手術(shù)及植骨治療仍未能治愈骨折[6],部分患者內(nèi)固定物取出后出現(xiàn)再骨折[7],見表2。近年來(lái),應(yīng)力遮擋所致再骨折等不良事件已較為罕見,大多對(duì)應(yīng)力遮擋的研究集中在機(jī)制研究和新材料的研發(fā)上[8]。也有患者因?yàn)閼?yīng)力遮擋致骨折不愈合,鋼板應(yīng)力集中最終導(dǎo)致鋼板斷裂[9]。目前,學(xué)者們普遍認(rèn)為應(yīng)力遮擋在骨折固定初期是必須的,早期可避免骨折處受到過(guò)大的應(yīng)力,有效保證骨折區(qū)良好的力學(xué)環(huán)境、利于骨折的愈合,但固定后期,骨折愈合后,固定裝置的應(yīng)力遮擋效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致局部骨組織的失用性改變[10]。

表2 文獻(xiàn)病例匯總

也有學(xué)者認(rèn)為,骨折后固定裝置下的骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)吸收原因復(fù)雜,除應(yīng)力遮擋之外,血管影響、術(shù)肢活動(dòng)量減少、神經(jīng)損傷、骨折復(fù)位不良等也是因素之一。同時(shí),這些因素還會(huì)影響肢體康復(fù)和最終療效。對(duì)此,AO系統(tǒng)提出了骨折手術(shù)的四大原則:(1)骨折解剖復(fù)位;(2)絕對(duì)可靠的符合生物力學(xué)的堅(jiān)強(qiáng)固定;(3)保護(hù)骨折局部的血供;(4)早期活動(dòng)骨折鄰近的關(guān)節(jié),防止骨折病的發(fā)生[11]。隨著醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展,各固定裝置的彈性模量進(jìn)一步接近人體骨骼彈性模量,3D打印技術(shù)則設(shè)計(jì)了更為個(gè)性化外觀和質(zhì)地的固定裝置[12];可吸收內(nèi)固定裝置在骨折愈合后則逐漸被機(jī)體吸收而消除局部應(yīng)力遮擋并避免了二次手術(shù)所導(dǎo)致的局部血供和組織損傷[13];而髓內(nèi)釘、llizarov外固定裝置、橋接鋼板、解剖鋼板、鎖定鋼板、以及其他特殊鋼板或螺釘?shù)葍?nèi)固定裝置的出現(xiàn)為骨折手術(shù)提供了更多更合適患者個(gè)體的選擇[14-16]。同時(shí),手術(shù)方式在很大程度上有了飛速的發(fā)展,關(guān)節(jié)鏡及微創(chuàng)經(jīng)皮鋼板內(nèi)固定(Minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis,MIPPO)技術(shù)、閉合復(fù)位髓內(nèi)釘或外固定架等微創(chuàng)術(shù)式的出現(xiàn),在很大程度上保護(hù)了局部血供,減少了再骨折風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái),因?yàn)樾g(shù)后應(yīng)力遮擋而導(dǎo)致的再骨折已經(jīng)鮮有報(bào)道。而兒童骨折,因?yàn)槠涔琴|(zhì)構(gòu)造的特殊性和快速生長(zhǎng)的特性,在治療措施和術(shù)后處理上存在一定的特殊性,有研究提示,應(yīng)力遮擋問(wèn)題的關(guān)鍵在于固定材料究竟分擔(dān)了多少骨骼的應(yīng)力,因?yàn)楣潭ú牧蠈?duì)骨骼的力學(xué)分流還與固定材料的空間構(gòu)型、橫截面積、肢體的功能狀態(tài)等相關(guān)[17],固定材料過(guò)于堅(jiān)強(qiáng)甚至剝奪骨骼的剪切應(yīng)力時(shí),不僅會(huì)導(dǎo)致愈合障礙,甚至?xí)绊懝趋赖脑龃謾C(jī)制,導(dǎo)致長(zhǎng)骨萎縮變細(xì)[18],而大多數(shù)兒童骨骼直徑相對(duì)內(nèi)固定鋼板較小,且骨質(zhì)柔韌,強(qiáng)度不足,導(dǎo)致其彈性模量與內(nèi)固定材料相差更大,應(yīng)力遮擋效應(yīng)更為明顯,本報(bào)道中5例患兒雖出現(xiàn)了局部應(yīng)力遮擋效應(yīng)所致骨質(zhì)吸收,尤其是上述典型病例,尺橈骨干明顯吸收、變細(xì),吸收方向與鋼板放置方向一致,與既往研究結(jié)果相符。但因?yàn)榧皶r(shí)輔以石膏固定和適當(dāng)功能鍛煉等干預(yù),并未出現(xiàn)內(nèi)固定取出術(shù)后再骨折,隨訪6月后發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)已恢復(fù)正常。既往也有研究提示,通過(guò)對(duì)骨折后骨質(zhì)吸收的未成年患者更換骨折固定方式和適當(dāng)鍛煉,可以改變應(yīng)力遮擋效應(yīng)、盡快恢復(fù)骨質(zhì)正常結(jié)構(gòu)[19,20],與該研究基本符合。

總之,應(yīng)力遮擋效應(yīng)是普遍存在于各類骨折固定術(shù)后,尤其是兒童骨折,正確的固定裝置選取、恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)方式和合理的功能鍛煉、術(shù)后定期復(fù)查是預(yù)防和降低應(yīng)力遮擋效應(yīng)的有效措施[21],如一旦發(fā)現(xiàn)局部骨質(zhì)吸收和再骨折等情況則須予以積極的治療。