股骨近端防旋髓內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研究*

郭 濤，張亞奎，張星火，岳 穎，曾紀州

(首都醫科大學附屬北京潞河醫院，北京 通州區 101149)

股骨近端防旋髓內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研究*

郭 濤，張亞奎，張星火，岳 穎，曾紀州

(首都醫科大學附屬北京潞河醫院，北京 通州區 101149)

摘 要:目的:分析股骨近端防旋髓內釘(PFNA)與股骨近端解剖型鎖定鋼板(ALP)內固定治療股骨粗隆間骨折的生物力學作用。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，根據手術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釘固定術和股骨近端解剖型鎖定鋼板內固定術。觀察并比較兩組患者的術中出血量、手術時間、骨折愈合時間以及髖關節功能Harris的評分變化，并分析兩種內固定方法的生物力學作用。結果:PFNA組手術時間、術中出血量、骨折愈合時間均少于ALP組，且PFNA組并發癥的發生率低于ALP組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。PFNA組軸向抗壓剛度、破壞載荷均大于ALP組，而扭轉剛度小于ALP組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。結論:PFNA用于股骨粗隆間骨折具有更顯著的臨床效果，發揮更好的生物力學作用，具有重要的應用推廣價值。

關鍵詞:骨近端防旋髓內釘； 股骨近端解剖型鎖定鋼板； 股骨粗隆間骨折； 生物力學

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，多數是由意外傷害、骨質疏松等引起的骨關節系統疾病[1]。目前，不穩定型股骨粗隆間骨折的治療方案較多，其中非手術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、肺部感染等并發癥的發生風險，而手術治療能夠提供內固定支撐，促進關節功能恢復，但由于股骨粗隆間的解剖結構復雜，力學特征顯著，因此手術可能出現內固定不穩、移位等，最終導致內固定失敗[2，3]。因此，選擇安全性高、生物力學功能強的內固定方法對于提高手術效果具有重要意義。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釘(Proximal femoral nail anti rotation，PFNA)是目前臨床應用較廣泛的內固定物[4，5]。但是目前關于這兩種內固定物的生物力學研究較少，因此我們進行了相關試驗，現將結果報告如下:

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；排除合并關節炎、凝血功能障礙、嚴重心肝腎功能疾病等具有手術禁忌癥患者。根據手術方法不同將患者分為兩組，分別采用股骨近端防旋髓內釘固定術(PFNA組)與股骨近端解剖型鎖定鋼板內固定術(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，差異無統計學意義(P＞0. 05)，具有可比性。

1.2手術方法

1.2.1股骨近端防旋髓內釘內固定術(PFNA組):患者取平臥位，全身麻醉，在C臂X光機透視下進行復位骨折。在大粗隆最高點外翻6度鉆開骨皮質，置入定位導針，沿導針擴髓，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固定術(ALP組):患者取仰臥位，全身麻醉，在大腿近端外側切口行骨折復位，用解剖鋼板和克氏針固定股骨干外側和股骨大粗隆，確定頸干角和前傾角，采用克氏針鉆入，以3枚松質骨螺釘鉆入股骨頭頸內，取出克氏針，然后用皮質骨螺釘固定骨折遠端。

1.2.3術后處理:兩組患者術后24～48h拔除引流管。適當給予止痛、抗菌藥物治療，預防感染；給予抗生素治療，預防靜脈血栓形成。根據患者骨折類型、骨質疏松情況等決定下地負重時間，拍片復查，骨折愈合后完全行走。

1.3觀察指標:觀察并比較兩組患者的術中出血量、手術時間、骨折愈合時間；采用Harris評分法評估髖關節功能:①Harris評分≥90分、髖關節屈曲正常、無跛行評為“優”；②80分≤Harris評分＜90分、髖關節屈曲略受限、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”。優良率= (優+良) /總例數×100%。

1.4生物力學分析:利用計算機系統模擬單足站立體位，在額狀面上使股骨體內收15度，在矢狀面上使直徑股骨體垂直，同時保持內旋度數為5度～10度。然后利用生物力學測試儀進行如下試驗:①軸向壓縮試驗:調整加載的速度，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3次；②扭轉試驗:通過自制夾將股骨近端固定，單足站立位固定于萬能力學試驗機上，同時沿著力線的軸向進行水平扭轉，扭轉的方向為股骨外旋，調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3次；③軸向壓縮破壞試驗:調整加載的速度為5mm/ min，并從0N開始，進行連續動態的加載。若股骨再次骨折、內固定變形、螺釘穿透股骨頭或股骨頸，則認為內固定失敗。

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

2 結 果

2.1兩組患者的手術情況比較:PFNA組手術時間、術中出血量、骨折愈合時間均優于ALP組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。兩組患者術后均出現髖內翻、下肢深靜脈血栓、肺部感染以及內固定松動等并發癥，但PFNA組患者并發癥的發生率顯著低于ALP組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。兩組患者的手術優良率差異亦有統計學意義(P＞0.05)。見表1。

表1　兩組患者的手術效果比較

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

表2　兩種內固定方法的生物力學性能比較(±s)

表2　兩種內固定方法的生物力學性能比較(±s)

組別　例數　軸向壓縮(N/ mm)扭轉剛度(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，保守治療易發生肢體外旋、髖內翻、畸形、肌肉萎縮及骨質疏松等并發癥[6]。由于老年人群骨質疏松、骨強度下降，常導致內固定不穩定，手術效果難以讓人滿意[7]。因此，選擇合理的手術治療方案對患者預后具有重要臨床意義。

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

PFNA是在PFN基礎上開發的新型髓內固定系統，符合生物負重力線，可負擔大部分股骨近端、內側的負荷。PFNA作為股骨近端交鎖髓內釘具有穩定支撐和抗旋轉兩重作用，能夠使股骨頭內的骨質保持較好的錨和力，減少斷釘及釘尾處再骨折發生風險。有研究表明，PFNA能夠縮短手術時間、減少術中出血量，尤其適用于不穩定骨折和骨質疏松患者。本研究結果顯示，PFNA組和ALP組患者的手術優良率相當，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組手術時間、術中出血量、骨折愈合時間以及并發癥的發生率均顯著低于ALP組(P＜0. 05)；同時兩組患者的手術優良率無統計學差異(P＞0. 05)。結果說明，PFNA具有更高的手術安全性，這是因為PFNA避免了骨膜和軟組織的剝離，降低了手術創傷，減少了術中出血量。PFNA使用單枚螺旋刀片，對松質骨起到壓縮作用，骨量得以保留，因而增強了固定效果，具有較強的抗內翻畸形能力和抗旋轉穩定性。PFNA屬于軸心內固定，具有較好的抗內翻、抗旋轉功能，接觸面大、切割力小，骨量得到最大程度保留，且其微創理念的手術操作更有利于術后康復，而ALP屬于偏心內固定，通過釘板系統加壓、穩定、抗旋轉，使骨折端緊密結合，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釘大，能夠承受的屈服應力更多，遠端鎖釘的固定減少了旋轉應力，股骨頸螺旋形刀片的成角穩定性，和抗旋轉能力對周圍骨質的保持力較好，可以有效避免股骨頭皮質切割，具有更好的旋轉穩定性。本研究結果顯示，PFNA組的軸向抗壓剛度、破壞載荷大于ALP組，說明PFNA內固定的生物力學性能較好。我們分析原因是:粗隆下支撐作用下降，螺釘達到股骨頭內能夠與頭內的壓力骨小梁固定股骨頸頭部，增強抗旋轉能力，增大釘-骨道接觸面積，當內側皮質出現缺損時，應力主要通過髓內釘進行傳導，因此髓內固定具有更好的生物力學優勢。此外，本研究發現ALP組扭轉剛度大于PFNA組，這可能與骨折的遠近端距離有關，近端螺釘的成角具有穩定性，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.生物力學分析四種內固定治療股骨轉子下骨折的差異[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:北京市科學技術計劃課題，(編號:Z141100004914008)