生物可吸收材料內固定技術在掌骨骨折治療中的應用進展

王巖，常文凱

(1山西醫科大學，太原 030001；2山西醫科大學附屬第二醫院)

掌骨骨折占全身骨折的10%，占手部骨折的18%～44%[1,2]。對于嚴重不穩定型骨折患者，需行切開復位內固定術治療[3,4]。以往金屬材料植入物在掌骨骨折的治療中占主要地位，但術后并發癥為32%～36%，并且存在應力遮擋、影響小兒骨生長、影響核磁成像以及需行二次手術取出等缺點[5]。可吸收材料自20世紀60年代開始探索，80年代Rokkanen首先將此技術應用于臨床，并取得良好結果[6]，90年代開始用于掌骨骨折治療[7～9]。骨科臨床運用最廣泛、技術最成熟的可吸收材料是聚酯家族中的聚α-羥基酸聚合物。第一代可吸收材料是聚乙醇酸(PGA)，由于其在體內降解速度及材料強度丟失過快，常導致高達8%的異物反應出現，單純的PGA材料目前已被淘汰[10]。第二代產品是聚乳酸(PLA)或PLA與PGA的共聚物，PLA包括左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)兩種異構體。兩種異構體的合成比例決定了共聚物的強度、剛度及降解所需時間等性質。第二代生物可吸收材料由于延長了降解時間，所以并發癥出現概率隨之降低但在材料強度、柔韌性方面仍有所欠缺，尤其缺乏骨生物活性。其在降解時周圍被纖維結締組織包裹，與骨組織的生物相容性及傳導性較差[10]。第三代產品將可吸收聚酯類材料與三亞甲基碳酸酯(TMC)、羥基磷灰石(HA)及其他各種礦物質纖維結合形成共聚物，在強度、柔韌性、生物相容性、骨傳導性等方面有所改善[11～13]。隨著材料的更新換代，可吸收材料的力學強度、降解速率已能夠滿足對骨折復位后的固定強度要求并降低術后并發癥的出現概率，因而受到更多醫生的青睞。在治療掌骨骨折時，可吸收內植入物主要包括可吸收針棒技術和可吸收釘板技術兩大類。而根據術中使用方法的不同可吸收針棒技術又可分為垂直骨折線固定技術和髓內固定技術?，F將生物可吸收材料內固定技術在掌骨骨折治療中的應用進展情況綜述如下。

1 可吸收針棒技術的應用

可吸收針棒是克氏針的一種替代產品，也是最早用于掌骨骨折治療的可吸收材料形式。采用克氏針固定時手術切口相對較小，操作簡單，對骨折部位血供干擾小，費用低廉，但往往需將克氏針留置在皮膚以外，容易刺激周圍軟組織，有針道感染、肌腱刺激等風險，與骨質不匹配的彈性彎曲模量易導致周圍骨質溶解，出現松動滑脫、固定不牢固，且不易控制旋轉，對斷端間無加壓作用，常需穿關節固定[4,14]。經過自身增強技術制成的可吸收針棒，軸向強度與克氏針相似，彎曲模量更接近皮質骨的強度，植入體內后能避免過多應力遮擋導致周圍骨質吸收，始終保持較高的初始植入強度[15]?？晌蔗槹舻谋砻嬖O計相對粗糙，植入體內一段時間后，由于內部特殊分子排列，經初始水解后常出現徑向膨脹、縱向收縮現象，這導致其對骨質的把持力高于克氏針，一定程度上對骨折斷端間提供加壓作用[15]。有研究證明，可吸收針棒的拔出強度明顯高于克氏針[16]。 可吸收材料常見的并發癥有植入區域的局部疼痛、腫脹、紅斑形成、滑膜反應、無菌液體積聚、無菌竇道形成、傷口感染、固定失敗等。文獻[13,14]報道，可吸收材料相關并發癥概率可高達10%，但主要以第一代PGA材料為主。此后隨著多種復合材料的發展，術后并發癥隨之降低，可吸收針棒術后并發癥的文獻幾乎未見報道。影響可吸收材料降解的因素一方面與材料本身因素有關，如材料化學組成成分、單體分子量、結晶程度、體積表面積等。另一方面與植入部位密切相關，肌肉軟組織覆蓋較多、血供充分的區域材料降解可能更完全[17]?？晌詹尼槹艏夹g體積、表面積相對較小，植入部位以髓腔內為主，血供充分，因而術后并發癥相對較少。

1.1 垂直骨折線固定技術 可吸收針棒垂直骨折線固定技術治療掌骨骨折，已成為一種成熟的內固定技術。對于長斜形骨折或螺旋形骨折，清理、復位后以多枚合適克氏針垂直骨折線臨時固定，對于短斜形或橫形骨折采用交叉固定，隨后拔出其中一根，測量所需長度后選取相同直徑的可吸收針棒裁剪，所需長度較實際長度長2～3 mm，以專用的置入裝置將其敲入，依同樣方法替代其他克氏針，縫合骨膜、骨間肌筋膜避免外漏部分刺激肌腱。陳勇[18]等應用上述方法對29例(31處)掌骨長斜形和短斜型骨折進行垂直骨折線固定，術后隨訪7.6個月，所有患者均達骨性愈合，術后TAFS評分優良率達96.8%，與微型鋼板比較無統計學差異。對于螺旋形骨折或骨折線長度為掌骨寬度2倍以上的長斜形骨折，使用2～3枚可吸收針棒能將骨折固定牢固，術中被動屈曲患掌可見斷端間穩定，而對于短斜形骨折由于固定位置有限，單獨使用可吸收針棒往往不能保證斷端在被動活動時的穩定性，需以可吸收縫線輔助環扎固定。作者認為，可吸收針棒固定掌骨骨折能達到骨折內固定的要求，尤其適用于長斜形或螺旋形骨折，值得在臨床上推廣應用[18]；但作者強調，使用該方法固定時需要特別重視患者早期功能鍛煉，術后次日即指導患者主被動屈伸鍛煉，這能有效避免關節僵硬，斷端間的應力反而最小，且有助于提高患者預后功能。

可吸收針棒在技術上對于關節周圍和關節內骨折是有利的，因為它可以經關節固定而保持關節面平整[10,19]。Pelto-Vasenius等[20]利用可吸收針棒治療13例掌指骨骨折，其中12例為關節內骨折，術后隨訪時間平均4.1 a，除1例粉碎骨折復位丟失外，其余患者恢復良好。作者認為，這些結果至少與使用金屬植入物的研究相當，可吸收針棒能夠運用于固定關節內骨折。需要注意的是，掌骨相對其他部位的骨折通常較細小，能夠用來進行有利固定的位置不多，而可吸收針棒如果插入不當的話往往難以拔出進行下一次有效固定，因此必須嚴格設計手術固定方案。

絕大多數可吸收針棒對X線不顯影，這有利于術后骨愈合的評判，允許患者進行MRI相關檢查，但正因為其不顯影，若可吸收針棒置入關節內，如不仔細檢查往往影響關節活動及預后功能。雖然可通過將鉭標記物置入可吸收材料內進行平片顯影，但違背生物可吸收材料的初始目的。以未燒結的羥基磷灰石(HA)和PLLA等材料共聚生成的復合材料u-HA/PLLA[12]，在X線成像中能適當顯影，一定程度上避免了可吸收材料置入關節腔的可能。羥基磷灰石是人體骨骼中主要的無機成分，置入體內經分解后轉變為骨骼的一部分，具有一定的生物活性及骨傳導性，屬于第三代可吸收材料。

1.2 髓內固定技術 可吸收針棒是以髓內置入技術固定掌骨骨折。有文獻[21]認為，髓內固定技術在術后關節活動范圍更優于鋼板固定，有更少的肌腱刺激以及更低的感染發生率。最早的置入方法是清除斷端間血腫及纖維組織后，根據掌骨髓腔的粗細選擇合適直徑的鉆頭將近端掌骨擴髓，以相同直徑的可吸收棒插入髓腔，保留適度材料外露，通常距骨折線最少5 mm，再將遠端骨折端套入，并盡量不擴髓，碎骨片可填于缺損處，修復軟組織。胡韶楠等[9]使用該方法對7例掌指骨橫形或輕微斜型的骨折患者進行固定，術后隨訪3～6個月，所有骨折均獲得骨性愈合，術后關節活動在正常范圍。這種骨折兩端不同時擴髓的置入方式雖然一定程度上能提高骨折的防旋能力，增加復位的穩定性，但是給骨折復位增加難度，稍有偏差常致骨折斷端間臺階形成。而且所提供的防旋能力有限，不能滿足術后患者早期功能鍛煉的要求，常需較長時間的外固定輔助。

基于此，有學者采用暴露后適度游離遠近骨折端，屈曲掌指關節，視掌骨髓腔粗細，自骨折端向遠端置入一枚合適克氏針，穿出皮外，復位后克氏針逆向置入近端。測量所需長度后拔出克氏針，將直徑、長度合適的可吸收棒逆行回打置入髓腔，末端埋入關節面下2 mm。于骨折線遠近端5～10 mm掌骨干徑向鉆孔，鉆透單側骨皮質，并在棒表面制成一凹槽，各置入一枚合適可吸收螺釘，使螺釘牢固卡住可吸收棒的凹陷，從而形成防旋機制，最后將螺釘殘留于骨面以外的部分鋸掉，使骨面平整[22]。作者采用該方法對16例掌骨骨折患者進行固定，術后隨訪5～18月，骨折均愈合，末次隨訪采用TAM系統評價療效優12例，良2例，可2例。雖然該方法使復位變得相對簡單，而且能明顯加強防旋能力，但是對掌指關節面、伸肌裝置等造成醫源性損傷，有學者認為這種損傷面積較小，可通過“微骨折”原理使損傷的軟骨得到修復，不會導致創傷性關節炎影響關節活動[23]。然而，目前主流觀點仍認為創傷或手術所致的軟骨損傷很難自我修復，這種潛在的風險勢必影響患者的遠期療效。另一方面，由于第4、5掌骨髓腔較細，基于目前材料限制，很難有合適的可吸收螺釘與直徑2mm的可吸收棒形成配套的鎖定裝置，因而限制了這種方案在第4、5掌骨骨折中的應用。

另一種髓內置入方式規避了相關損傷風險，即第4～5掌骨彎曲髓內針固定，方法是以克氏針于骨折端兩側髓腔擴髓，于第4～5掌骨頭下的側方，掌指關節的近端，以相同直徑的鉆頭與掌骨髓腔成30°角向近側鉆孔，至鉆透一層皮質到達髓腔為止，復位后將合適可吸收棒置入。剪去殘留于孔外的可吸收棒，僅保留2～3 mm的殘端。利用彎曲成角的可吸收棒起到防旋作用，同時位于側方的殘端避免了對肌腱的直接刺激[24]。這種方案的抗折彎強度基本能夠滿足臨床內固定的需要，其生物力學測試得到相關實驗的證實[25]，但僅限于4、5掌骨的使用。作者使用該方案對5名患者9處骨折進行切開復位內固定，所有患者均達骨性愈合，無短縮、旋轉及成角畸形,無髓內溶解及軟組織腫脹變化，掌指關節活動范圍及手掌握力恢復均滿意。

由此可見，雖然可吸收材料掌骨髓內固定技術運用于臨床取得不錯結果，但以何種方式置入效果最佳，目前仍無定論，需要基礎實驗及臨床對比分析進一步研究證實。

2 可吸收釘板技術的應用

可吸收釘板是另一種用于掌骨骨折治療的可吸收材料形式。體外力學實驗證明，以自身增強技術制成的PLLA-PGA聚合板具有相當高的抗折彎能力以及抗扭轉能力，能夠用于一般掌骨骨折的治療[16]。Dumont等[26]對12例(14處)處掌骨干骨折患者進行固定治療，術后給與特殊夾板固定3周，隨訪6～26個月，除2例復位丟失，其中1例需再次手術治療外，其余患者術后患肢活動良好，且無骨質溶解及無菌竇道形成，表明生物可吸收接骨板治療掌骨干骨折是比較安全可靠的。

擁有適當強度的可吸收釘板置入體內后，隨著時間的推移，自身強度降低，同時將應力逐漸轉移到骨折斷端，一定程度上促進了骨折早期愈合，避免了金屬鋼板應力遮擋造成的骨量減少、骨質疏松等癥狀[26]。但與金屬板相比，相同規格的可吸釘收板往往偏厚，用以彌補強度較弱的缺點。若將可吸收釘板置于掌骨背側，一方面這種偏厚的缺陷能明顯限制肌腱滑動，增加肌腱斷裂的可能性；另一方面，滑動的肌腱反過來會刺激可吸收材料致使其過早降解，從而使強度丟失早于預期，固定失敗的可能大大增加。因而，有學者建議將可吸收板置于掌骨側方、骨間肌的下方，即便這種方式一定程度上增加了手術操作的難度[27]，而且有悖于生物力學的要求。以u-HA/PLLA共聚物制成的可吸收板各方面性能明顯優于傳統可吸收板，其厚度僅為0.7 mm，當以半管狀形式治療掌骨骨折時，其所表現出的彎曲強度、剛度、抗扭轉能力都高于2mm金屬鈦板系統[12]，這使得新型可吸收板能夠置于掌骨背側，符合生物力學的要求，能取得更加滿意的固定結果以允許術后早期功能鍛煉，而且對肌腱的刺激影響更小。但是以半管狀形式固定的接骨板寬度明顯大于其他材料，術中對骨膜的剝離更多，術后骨不愈合的風險也較高。目前，可吸收板尚不能完全取代金屬鋼板用來治療掌骨骨折，僅用于掌骨干橫形、短斜形等相對簡單的骨折，而對于缺乏掌側骨皮質支撐的嚴重粉碎形骨折，金屬鋼板仍是外科醫生的首選方案。

最近幾年有關接骨板術后的并發癥再次引起學者關注。Lionelli等[28]于2002年報道了第1例PLA-PGA可吸收釘板治療掌骨骨折后固定失敗的個案，二次手術時發現螺釘的固定位置尚可，但可吸收板已分解碎裂，認為PLA-PGA板的材料強度、剛度有待提高，并且必須考慮患者的依從性。Givissis等[17]用PLDLLA/TMC共聚物制成的可吸收板對10例(12處)掌骨骨折患者進行治療，術后平均隨訪45.7個月，所有患者均達骨性愈合，但其中6例出現不同程度的異物反應，2例一過性腫脹經保守治療后好轉，4例需二次手術取出殘留碎片(病檢結果證實為異物反應)。作者認為，該型可吸收材料不能降低異物反應的發生率，僅僅是將異物反應的發生時間較先前材料有所推遲，一定程度上達不到避免二次手術取出的目的。Choi等[29]報道了使用可吸收板治療掌骨骨折患者術后1 a植入區域出現腫脹包塊的個案，術后病檢結果診斷為異物肉芽腫。作者建議使用可吸收材料治療掌骨骨折，如術后出現腫物包塊，需考慮異物肉芽腫的可能。由此可見，可吸收材料術后相關并發癥問題仍值得研究關注。目前，關于可吸收材料術后異物反應等并發癥的報道主要以小樣本臨床研究及個案報道為主，缺乏系統權威的大樣本數據對照研究，需要更多高質量的研究來證明其臨床應用的安全性。

綜上所述，可吸收材料經逐代發展目前在材料強度、剛度、吸收時間等方面已得到較大改進，其應用于掌骨骨折的治療形式也更加全面多元，包括可吸收針棒、螺釘、接骨板等?？晌蔗槹舸怪惫钦劬€固定技術能治療掌骨關節內骨折、掌骨干長斜形、螺旋形骨折；髓內固定技術和可吸收釘板能夠治療掌骨干中段橫形、短斜形骨折；可吸收釘板系統還可治療存在較大骨塊的簡單粉碎骨折。