逆行髖臼前柱拉力螺釘內固定的生物力學研究及意義

李樹鋒,呂紅偉,陳 猛,張文強,彭大勇

(山東大學附屬山東省千佛山醫院,濟南 250014)

逆行髖臼前柱拉力螺釘技術治療髖臼前柱骨折具有手術創傷小、固定可靠、便于操作、螺釘易取出等特點,但是由于髖臼前柱呈不規則弧形,且周圍解剖結構復雜,雖然有學者[1,2]設計過此實驗,但都存在一定缺陷,因此臨床應用并不廣泛。為此,2007年 10月 ～2009年 10月,我們對髖臼前柱骨折標本用新的置釘方法行逆行髖臼前柱拉力螺釘內固定術,評價其生物力學結果并探討其臨床應用效果。

1 材料與方法

1.1 標本制作 選取成人干燥髖骨標本10對,男5對,女 5對。

1.2 實驗方法

1.2.1 髖臼前柱截面的制備 ①恥骨部：恥骨上支為恥骨體部向前內下方延伸而成,其基底粗大肥厚,呈三棱柱狀,向內下方逐漸變細,逐漸變為扁平狀,其外形極不規則。垂直于恥骨上支取兩截面,第 1截面位于恥骨上支遠端最扁處,距恥骨結節平均為0.8 cm,此截面呈扁平狀;第2截面位于恥骨上支由三棱柱狀向扁平狀移行處,此處截面距髂恥隆起平均為1.5 cm,為三棱柱的“尖部”。②髖臼部：呈弧形。取 5截面,4等分。第 1截面位于髖臼下緣,第5截面位于髖臼上緣,兩截面均與髖臼相切,第 2、3、4截面平分 1、5截面,所有截面均沿與髖臼前柱表面和方形區垂直的方向鋸斷前、后柱,制備 5個截面,截面間厚度平均為0.97 cm。

1.2.2 髖臼軸心及直徑的確定 ①恥骨部：用圓盤法測定,當圓盤恰與恥骨上支截面的骨皮質內緣相切時,該圓盤的直徑即為此恥骨上支截面的直徑,圓盤的圓心即為此截面的圓心,第 1截面直徑為 d1,第 2截面直徑為 d2。所有標本結果均是 d1＜d2。因此,較小直徑 d1即為恥骨螺釘直徑的最大限值。②髖臼部：用圓盤法測定,髖臼部截面前方為髖臼前柱表面,外側為髖臼軟骨,內側為髖臼方形區,近似呈三角形,當圓盤恰與骨皮質內緣相切時,該圓盤的圓心即為此截面前柱的軸心,該圓盤的直徑即為此截面的直徑,分別用 D1、D2、D3、D4、D5表示,在所有標本中均為第 4截面直徑 D4最小。該系列截面中直徑 D4即為髖臼螺釘直徑的最大限值。

1.2.3 拉力螺釘進針點及長度的確定 ①恥骨部：用直徑2.5mm的克氏針由第2截面的圓心順行打入,使其方向平行于恥骨上支內側面,并通過第 1截面的圓心,再繼續順行打出恥骨上支,其出針點為P1,將第 2截面解剖復位,再將該克氏針逆行打入,其出針點為 P2,測量其在恥骨上支內全程的長度P1P2,該長度即為恥骨螺釘的最大長度。P1為恥骨螺釘的進針點,恰位于恥骨梳中點下方,進針點 P1距恥骨梳中點(A)的距離PA作為恥骨螺釘進針點的標志。②髖臼部：將系列髖臼前柱截面解剖復位后,發現髖臼前柱軸心不在一條直線上,選取直徑最小的第 4截面,該截面位于髖臼前上方,將該截面及其上方的第 5截面解剖復位,用直徑 2.5 mm的克氏針由該前柱截面的圓心逆行打入,其方向恰與髖臼邊緣相切,與此區的前柱表面平行,該克氏針自髂骨后外側穿出,穿出點為 P4,將該最小截面下方的系列截面解剖復位,克氏針順行打入前柱,由恥骨上支前外側穿出,穿出點為 P3,測量克氏針在骨皮質內的長度 P3P4,該長度即為髖臼螺釘的長度,穿出點 P3即為髖臼螺釘的進針點,其位于恥骨上支前緣閉孔脊上,P3距恥骨結節(B)的距離PB作為髖臼螺釘進針點位置的標志。

1.3 統計學方法 采用SPSS11.0統計軟件。數據以±s表示,行配對t檢驗。α=0.05。

2 實驗結果

左、右兩側髖臼測量數據比較,P均 ＞0.05,故將雙側數據合并后進行均數分析。恥骨螺釘進針點位于恥骨脊中點下方(8.6±0.5)mm處,螺釘長(70.2±6.3)mm,直徑(8.1±0.4)mm;髖臼螺釘進針點位于恥骨前緣閉孔脊上,距恥骨結節處(25.5 ±2.0)mm,螺釘長(86.8±5.0)mm,直徑(9.8± 0.8)mm。

3 逆行髖臼前柱拉力螺釘內固定術的臨床應用及結果

選擇我院住院治療的髖臼前柱骨折 17例,男12例,女 5例;年齡18～48歲,平均 36.4歲。均采用逆行髖臼前柱拉力螺釘內固定術治療。①恥骨螺釘的置入：在恥骨嵴中點下方8.5mm處安放套管, X線透視下證實套管方向平行于患側恥骨梳,從套管內打入直徑2.0mm導針至骨折端。術前復位不滿意者可沿導針擰入螺釘達到骨折斷端處撬拔,輔以下肢牽引使骨折復位,復位后再將導針打向骨折遠端(此過程要反復 X線透視,尤其閉孔斜位的透視)。確定導針位置良好后沿導針擰入直徑6.5mm空心拉力螺釘。②髖臼螺釘的置入：其進釘點位于恥骨上支前緣閉孔嵴上,距恥骨結節23.5 mm。由于閉孔嵴銳利,不易打入導針,可用咬骨鉗開口,再用低速電鉆從導針與弓狀線平行的方向打入。

本組 17例共置入螺釘 18枚,其中恥骨支螺釘11枚,髖臼螺釘 7枚,1例雙側各置入恥骨螺釘 1枚。全部患者均獲隨訪,隨訪時間為 6～12個月,平均 8個月。術后復查所有螺釘均位于前柱骨性結構內,無螺釘穿出及血管、神經損傷和斷釘、螺釘松動、骨折再移位等并發癥發生。

4 討論

4.1 逆行拉力螺釘技術的優勢及前人實驗方法的局限性 生物力學研究顯示髖臼前柱拉力螺釘和骨盆重建鋼板在生物力學穩定性方面無顯著性差異[3～5];逆行髖臼前柱拉力螺釘固定技術,具有手術創傷小,固定牢固,入針點位置表淺、標志明顯,方向性好,便于操作,易取出等特點,特別是近年來發展起來的在C臂X線透視引導下的經皮拉力螺釘固定技術,可行小切口手術,不必顯露髖臼前柱的復雜解剖,可在骨折最早期以最小的創傷復位、固定損傷的骨盆環,迅速降低骨盆容量,穩定血流動力學;同時保持骨盆的穩定,減輕骨折端微動時產生的疼痛,早期進行功能鍛煉。但是髖臼前柱走行為不規則弧形,以前有學者[1,2]想應用一個標準操作實現對前柱各個骨折部位的固定,實驗遇到困難,因此我們將實驗分為恥骨部和髖臼部,解決了這一困難。

4.2 逆行髖臼前柱拉力螺釘內固定術的生物力學結果及意義 取成人新鮮帶股骨近端的髖骨標本1對,分別建立髖臼前柱恥骨部、髖臼部骨折模型,采用上述置釘方法植入6.5 mm拉力螺釘,置于加壓裝置上加壓,分別加壓至 320 N和360 N時,髖臼前柱內側緣出現3mm的裂縫狀移位,這一結果與Simonian等[6]進行的重建鋼板固定髖臼前柱骨折的負荷方面相似,能夠完全滿足臨床中髖臼前柱骨折的固定需求。隨著人們對骨盆生物力學的進一步了解,骨盆前環在骨盆穩定中的作用逐漸被人們認識,骨盆前環對骨盆的穩定占 40%,而在前環中前柱提供的力量是后柱的 2.75倍[7],這一結論對髖臼雙柱骨折的處理有重要指導意義,多數學者選用前后柱雙鋼板這一手術方案,并認為其生物力學穩定性較強,但該方法需要采用前后聯合入路,手術時間長、出血量大、手術風險大,且術后易位骨化、醫源性神經損傷、切口感染等并發癥發生率高。通過本研究筆者認為,對于髖臼雙柱骨折在行后柱鋼板內固定的同時,可行小切口逆行髖臼前柱拉力螺釘內固定術,可同時完成雙柱固定,從而降低手術創傷、降低出血量、縮短手術時間。生物力學實驗證明,對于髖臼雙柱骨折,后柱鋼板 +前柱拉力螺釘的固定強度大于前后柱雙鋼板的固定強度[8],這可能與拉力螺釘固定屬于髓內固定,力矩小,抗折彎能力強有關。

4.3 術中置釘方法及注意事項 根據髖臼前柱解剖特點,我們將髖臼前柱拉力螺釘分為恥骨螺釘和髖臼螺釘,恥骨螺釘主要應用于固定恥骨上支骨折;髖臼螺釘主要應用于恥骨體、髂恥隆起及髖臼前部骨折。拉力螺釘置入的關鍵在于進針點的確定、進針方向的把握和螺釘直徑及長度的選擇。恥骨部螺釘和髖臼部螺釘的進針點分別選擇恥骨脊和恥骨結節作為參照物,是由于該標志可在體表觸及,且位置恒定。進針方向分別沿恥骨梳和弓狀線方向,因骨皮質對鉆頭有導向作用,因此用低速電鉆較安全,穿出骨皮質有落空感。實驗測量的螺釘直徑和長度明顯大于以前的研究結果[1,2],這與我們進釘方向分別沿恥骨梳和弓狀線有關,不像以前學者強調進釘方向應與矢狀面、橫斷面以及冠狀面之間的角度有關,而這些角度很難掌握。另外需注意應行進針點髂斜位的反復X線透視。

[1]Routt ML Jr,Simonian PT,Grujic L.The retrogrademedullysuperior public ramus screw for the treatment of anterior pelvic ring disruptions：a new technique[J].Orthop Trauma,1995,9(1)：35-44.

[2]王慶賢,張英澤,潘進社,等.恥骨上支逆行拉力螺釘內固定的應用解剖學研究[J].中國臨床解剖學雜志,2005,6(23)：617-621.

[3]Shazar N,Brumback RJ,Novak VP,et al.Biomechanical evaluation of transverse acetabular fracture fixation[J].Clin Orthop Relat Res, 1998,(352)：215-222.

[4]Simonian PT,Routt ML Jr.Biomechanics of pelvic fixation[J].Orthop Clin North Am,1997,28(3)：351-367.

[5]王慶賢,張英澤,潘進社,等.髖臼橫斷骨折不同內固定方法的生物力學意義[J].中華創傷骨科雜志,2005,7(3)：259-262.

[6]Simonian PT,Routt ML Jr,Harrington RM,etal.Biomechanicalsimulation of the anteroposterior compression injury of the pelvis.An understanding of instability and fixation[J].Clin Orthop,1994, (309)：245-256.

[7]Lewis DD,Stubbs WP,Neuwirth L,et al.Results of screw/wire/ polymethylmethacrylate composite fixation for acetabular fracture repair in 14 dogs[J].Vet Surg,1997,26(3)：223-234.

[8]陸愛清,孫俊英,董天華,等.髖臼橫形骨折內固定穩定性的生物力學評估[J].中華創傷骨科雜志,2004,6(2)：174-176.