逆行髋臼前柱拉力螺钉内固定的生物力学研究及意义

李树锋,吕红伟,陈 猛,张文强,彭大勇

(山东大学附属山东省千佛山医院,济南 250014)

逆行髋臼前柱拉力螺钉技术治疗髋臼前柱骨折具有手术创伤小、固定可靠、便于操作、螺钉易取出等特点,但是由于髋臼前柱呈不规则弧形,且周围解剖结构复杂,虽然有学者[1,2]设计过此实验,但都存在一定缺陷,因此临床应用并不广泛。为此,2007年 10月 ～2009年 10月,我们对髋臼前柱骨折标本用新的置钉方法行逆行髋臼前柱拉力螺钉内固定术,评价其生物力学结果并探讨其临床应用效果。

1 材料与方法

1.1 标本制作 选取成人干燥髋骨标本10对,男5对,女 5对。

1.2 实验方法

1.2.1 髋臼前柱截面的制备 ①耻骨部：耻骨上支为耻骨体部向前内下方延伸而成,其基底粗大肥厚,呈三棱柱状,向内下方逐渐变细,逐渐变为扁平状,其外形极不规则。垂直于耻骨上支取两截面,第 1截面位于耻骨上支远端最扁处,距耻骨结节平均为0.8 cm,此截面呈扁平状;第2截面位于耻骨上支由三棱柱状向扁平状移行处,此处截面距髂耻隆起平均为1.5 cm,为三棱柱的“尖部”。②髋臼部：呈弧形。取 5截面,4等分。第 1截面位于髋臼下缘,第5截面位于髋臼上缘,两截面均与髋臼相切,第 2、3、4截面平分 1、5截面,所有截面均沿与髋臼前柱表面和方形区垂直的方向锯断前、后柱,制备 5个截面,截面间厚度平均为0.97 cm。

1.2.2 髋臼轴心及直径的确定 ①耻骨部：用圆盘法测定,当圆盘恰与耻骨上支截面的骨皮质内缘相切时,该圆盘的直径即为此耻骨上支截面的直径,圆盘的圆心即为此截面的圆心,第 1截面直径为 d1,第 2截面直径为 d2。所有标本结果均是 d1＜d2。因此,较小直径 d1即为耻骨螺钉直径的最大限值。②髋臼部：用圆盘法测定,髋臼部截面前方为髋臼前柱表面,外侧为髋臼软骨,内侧为髋臼方形区,近似呈三角形,当圆盘恰与骨皮质内缘相切时,该圆盘的圆心即为此截面前柱的轴心,该圆盘的直径即为此截面的直径,分别用 D1、D2、D3、D4、D5表示,在所有标本中均为第 4截面直径 D4最小。该系列截面中直径 D4即为髋臼螺钉直径的最大限值。

1.2.3 拉力螺钉进针点及长度的确定 ①耻骨部：用直径2.5mm的克氏针由第2截面的圆心顺行打入,使其方向平行于耻骨上支内侧面,并通过第 1截面的圆心,再继续顺行打出耻骨上支,其出针点为P1,将第 2截面解剖复位,再将该克氏针逆行打入,其出针点为 P2,测量其在耻骨上支内全程的长度P1P2,该长度即为耻骨螺钉的最大长度。P1为耻骨螺钉的进针点,恰位于耻骨梳中点下方,进针点 P1距耻骨梳中点(A)的距离PA作为耻骨螺钉进针点的标志。②髋臼部：将系列髋臼前柱截面解剖复位后,发现髋臼前柱轴心不在一条直线上,选取直径最小的第 4截面,该截面位于髋臼前上方,将该截面及其上方的第 5截面解剖复位,用直径 2.5 mm的克氏针由该前柱截面的圆心逆行打入,其方向恰与髋臼边缘相切,与此区的前柱表面平行,该克氏针自髂骨后外侧穿出,穿出点为 P4,将该最小截面下方的系列截面解剖复位,克氏针顺行打入前柱,由耻骨上支前外侧穿出,穿出点为 P3,测量克氏针在骨皮质内的长度 P3P4,该长度即为髋臼螺钉的长度,穿出点 P3即为髋臼螺钉的进针点,其位于耻骨上支前缘闭孔脊上,P3距耻骨结节(B)的距离PB作为髋臼螺钉进针点位置的标志。

1.3 统计学方法 采用SPSS11.0统计软件。数据以±s表示,行配对t检验。α=0.05。

2 实验结果

左、右两侧髋臼测量数据比较,P均 ＞0.05,故将双侧数据合并后进行均数分析。耻骨螺钉进针点位于耻骨脊中点下方(8.6±0.5)mm处,螺钉长(70.2±6.3)mm,直径(8.1±0.4)mm;髋臼螺钉进针点位于耻骨前缘闭孔脊上,距耻骨结节处(25.5 ±2.0)mm,螺钉长(86.8±5.0)mm,直径(9.8± 0.8)mm。

3 逆行髋臼前柱拉力螺钉内固定术的临床应用及结果

选择我院住院治疗的髋臼前柱骨折 17例,男12例,女 5例;年龄18～48岁,平均 36.4岁。均采用逆行髋臼前柱拉力螺钉内固定术治疗。①耻骨螺钉的置入：在耻骨嵴中点下方8.5mm处安放套管, X线透视下证实套管方向平行于患侧耻骨梳,从套管内打入直径2.0mm导针至骨折端。术前复位不满意者可沿导针拧入螺钉达到骨折断端处撬拔,辅以下肢牵引使骨折复位,复位后再将导针打向骨折远端(此过程要反复 X线透视,尤其闭孔斜位的透视)。确定导针位置良好后沿导针拧入直径6.5mm空心拉力螺钉。②髋臼螺钉的置入：其进钉点位于耻骨上支前缘闭孔嵴上,距耻骨结节23.5 mm。由于闭孔嵴锐利,不易打入导针,可用咬骨钳开口,再用低速电钻从导针与弓状线平行的方向打入。

本组 17例共置入螺钉 18枚,其中耻骨支螺钉11枚,髋臼螺钉 7枚,1例双侧各置入耻骨螺钉 1枚。全部患者均获随访,随访时间为 6～12个月,平均 8个月。术后复查所有螺钉均位于前柱骨性结构内,无螺钉穿出及血管、神经损伤和断钉、螺钉松动、骨折再移位等并发症发生。

4 讨论

4.1 逆行拉力螺钉技术的优势及前人实验方法的局限性 生物力学研究显示髋臼前柱拉力螺钉和骨盆重建钢板在生物力学稳定性方面无显著性差异[3～5];逆行髋臼前柱拉力螺钉固定技术,具有手术创伤小,固定牢固,入针点位置表浅、标志明显,方向性好,便于操作,易取出等特点,特别是近年来发展起来的在C臂X线透视引导下的经皮拉力螺钉固定技术,可行小切口手术,不必显露髋臼前柱的复杂解剖,可在骨折最早期以最小的创伤复位、固定损伤的骨盆环,迅速降低骨盆容量,稳定血流动力学;同时保持骨盆的稳定,减轻骨折端微动时产生的疼痛,早期进行功能锻炼。但是髋臼前柱走行为不规则弧形,以前有学者[1,2]想应用一个标准操作实现对前柱各个骨折部位的固定,实验遇到困难,因此我们将实验分为耻骨部和髋臼部,解决了这一困难。

4.2 逆行髋臼前柱拉力螺钉内固定术的生物力学结果及意义 取成人新鲜带股骨近端的髋骨标本1对,分别建立髋臼前柱耻骨部、髋臼部骨折模型,采用上述置钉方法植入6.5 mm拉力螺钉,置于加压装置上加压,分别加压至 320 N和360 N时,髋臼前柱内侧缘出现3mm的裂缝状移位,这一结果与Simonian等[6]进行的重建钢板固定髋臼前柱骨折的负荷方面相似,能够完全满足临床中髋臼前柱骨折的固定需求。随着人们对骨盆生物力学的进一步了解,骨盆前环在骨盆稳定中的作用逐渐被人们认识,骨盆前环对骨盆的稳定占 40%,而在前环中前柱提供的力量是后柱的 2.75倍[7],这一结论对髋臼双柱骨折的处理有重要指导意义,多数学者选用前后柱双钢板这一手术方案,并认为其生物力学稳定性较强,但该方法需要采用前后联合入路,手术时间长、出血量大、手术风险大,且术后易位骨化、医源性神经损伤、切口感染等并发症发生率高。通过本研究笔者认为,对于髋臼双柱骨折在行后柱钢板内固定的同时,可行小切口逆行髋臼前柱拉力螺钉内固定术,可同时完成双柱固定,从而降低手术创伤、降低出血量、缩短手术时间。生物力学实验证明,对于髋臼双柱骨折,后柱钢板 +前柱拉力螺钉的固定强度大于前后柱双钢板的固定强度[8],这可能与拉力螺钉固定属于髓内固定,力矩小,抗折弯能力强有关。

4.3 术中置钉方法及注意事项 根据髋臼前柱解剖特点,我们将髋臼前柱拉力螺钉分为耻骨螺钉和髋臼螺钉,耻骨螺钉主要应用于固定耻骨上支骨折;髋臼螺钉主要应用于耻骨体、髂耻隆起及髋臼前部骨折。拉力螺钉置入的关键在于进针点的确定、进针方向的把握和螺钉直径及长度的选择。耻骨部螺钉和髋臼部螺钉的进针点分别选择耻骨脊和耻骨结节作为参照物,是由于该标志可在体表触及,且位置恒定。进针方向分别沿耻骨梳和弓状线方向,因骨皮质对钻头有导向作用,因此用低速电钻较安全,穿出骨皮质有落空感。实验测量的螺钉直径和长度明显大于以前的研究结果[1,2],这与我们进钉方向分别沿耻骨梳和弓状线有关,不像以前学者强调进钉方向应与矢状面、横断面以及冠状面之间的角度有关,而这些角度很难掌握。另外需注意应行进针点髂斜位的反复X线透视。

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