骨水泥强化型PFNA对老年性股骨粗隆间骨折的生物力学研究

吴银生 许兵 王勇 余作取 王锋 李敏

随着老年性骨质疏松症发病率的增加，骨质疏松性骨折的发病率亦逐年上升，其中股骨粗隆间骨折（IFF）严重威胁老年人的生活，目前临床上首选手术治疗，而防旋股骨近端髓内钉（PFNA）技术是临床医师的首选方式，但由于内固定为金属材质，与骨质存在强度界面差异，生物相容性差等问题，影响PNFA技术的临床疗效［1-2］。随着骨水泥技术在关节置换、椎体成形等方面的应用，近年来也逐渐报道其在创伤骨科中的应用［3］。2016年12月至2017年4月作者通过实验研究，观察骨水泥强化型PFNA对老年性股骨粗隆间骨折的生物力学作用，为临床提供有力证据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备 浙江中医药大学解剖教研室提供国人老年完整股骨标本8具（福尔马林液保存），经观察及X线摄片均证实无骨质破坏和结构异常，并采用双多能X线检测骨密度（BMD）和T值明确为骨质疏松（见表1），随机分为对照组（PFNA组）和观察组（骨水泥强化型PFNA组），每组各4具；江苏康辉医疗器械有限公司提供同一型号PFNA内固定物8套（规格直径11mm、长度170mm，其中4套主钉带有侧孔），采用浙江省骨伤研究所生物力学室提供的美国英斯特朗5569型万能材料测试机进行测试实验。

表1 两组标本的骨密度值比较［g/cm2，（x±s）］

1.2 标本制作方法 所有股骨标本去除附着于股骨的软组织，用电锯沿着股骨粗隆间线斜行截断，将小粗隆及部分大粗隆去除，模拟AO31-A2.3型骨折，制作股骨粗隆间不稳定骨折模型，骨折线与水平线约成45°角；对照组行PFNA固定（见图1），观察组行PFNA主钉骨水泥强化（见图2），将制作好标本的股骨头与股骨髁垫于生物石膏垫上以便仪器加压进行测试。

图1 股骨粗隆间骨折PFNA固定

图2 股骨粗隆间骨折骨水泥强化型PFNA固定

1.3 测试方法及指标 所有标本用生理盐水浸湿，测试时取出标本1min后将股骨标本垂直置于万能材料测试机的上、下两卡具之间，模拟骨折术后患者负重的状态，保持颈干角及前倾角的角度，用游标卡尺读取并记录股骨粗隆间骨折端的间隔距离，然后进行压缩载荷实验，速率为40N/s，直至压缩曲线基本变为水平线，观察并读取股骨标本的最大载荷力，用高精度显光栅位移测微仪测量读取股骨粗隆间骨折端的压缩后间隔距离情况和骨折远、近端沿粗隆间的滑动位移情况，并继续进行压缩直至圧缩曲线接近零时记录标本的极限载荷力（见图3）。

图3 生物力学测试（压缩载荷实验）

1.4 统计学方法 采用SPSS17.0软件。最大载荷和骨折端压缩位移均以（x±s）表示，组间两两比较采用单因素方差分析（One-way ANOVA），组内的两两比较采用独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组股骨标本的承载力情况 观察组的最大载荷力大于对照组，但差异无统计学意义（P＞0.05）；观察组极限载荷力明显大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），表明骨水泥强化型PFNA治疗股骨粗隆间骨折不影响骨折端的负重力，但能够承受极限力更大，使骨折端更坚强。

表2 两组标本的股骨载荷力比较［n，（x±s）］

2.2 两组股骨标本的压缩位移情况 压缩前两组骨折端的间隔距离比较差异无统计学意义（P＞0.05）；压缩后观察组骨折端的间隔距离大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），且观察组骨折端间隔压缩位移和滑动位移均明显小于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05），表明骨水泥强化型PFNA治疗股骨粗隆间骨折能使骨折端更难被压缩和滑动，提高骨折端的稳定性，减少负重时的骨折端的微动。

表3 两组标本的压缩位移情况比较［mm，（x±s）］

3 讨论

IFF是指发生于股骨颈基底部至小粗隆水平间的骨折，多见于老年人，属于关节囊外骨折，随着人口老龄化，我国的股骨粗隆间骨折的发生率已呈明显上升趋势，约占老年髋部骨折＞10%，由于骨折后患者长期卧床将引起骨量再次快速丢失，导致或加重骨质疏松，使骨折延迟愈合或不愈合及其他部位发生骨折的风险增加，且由于老年人本身机能低下，易伴发其他器官或系统疾病，也有统计研究发现骨折发生后患者致残率如髋内翻及术后1年内致死率均较高。因此为减少卧床时间、减少髋内翻畸形、提高生活质量，手术治疗已成为国内外公认的首选治疗方法［4-5］。

手术治疗IFF的关键原则是坚强内固定，使患者早期负重活动，减少并发症的发生。PFNA更符合现代医学模式需求，是一种安全有效的治疗股骨转子间骨折的髓内固定系统，该系统能够坚强固定骨折，提高骨折端的稳定性，且定位准确、操作简便、手术时间短、出血量少、术后并发症少，能使患者早期下床活动，避免长期卧床的并发症及原有内科疾病的加重，PFNA不仅符合AO坚强固定的理念，其生物力学稳定坚强，也可早期下地行走，体现BO和微创外科的精髓，对于老年患者股骨粗隆间骨折而言是一种理想的治疗方法［6-8］，目前已成为临床治疗老年股骨粗隆间骨折的首选方式。

本研究采用骨水泥强化型PFNA，其将股骨近端髓内钉头钉位置设计多个侧孔，能够使骨水泥渗透进入股骨头中，起到加强稳定的作用。操作时在X线荧屏监测下微创复位固定股骨近端骨折，头钉置入位置准确后，将骨水泥注入头钉并从侧孔中向骨松质内弥散，待骨水泥硬化后，形成骨组织-骨水泥-金属钉三位一体的整体结构，减少金属直接与骨组织接触而形成的强度界面差异，从而减少头钉在骨组织内的切割效应。同时，此整体结构可以有效的防止头钉与骨结构之间产生的旋转应力而移位，从而增加内固定的稳定性。鉴于此通过本生物力学实验研究发现骨水泥强化型PFNA组标本的最大载荷力和极限载荷力有所增大，但最大载荷力与对照组比较无明显差异，而极限载荷力与对照组比较具有统计学意义，表明骨水泥强化型PFNA不影响术后的最大承载力，且能够增加极限承载力，使骨折端更坚固，负重时更安全；且发现骨水泥强化型PFNA组标本的骨折端的压缩位移和滑动位移明显小于对照组，可见负重时观察组的骨折端微动较少，表明骨水泥强化型PFNA能够明显的提高骨折端的稳定性，有利于术后早期负重及锻炼。

因此通过本生物力学研究可以发现骨水泥强化型PFNA治疗老年性股骨粗隆间骨折不影响负重力，还能够使骨折端更坚强，提高骨折端的稳定性，减少骨折端的微动，利于早期负重及锻炼。但本研究着重于对生物力学的研究，而对于骨水泥注入后对于骨折端的愈合及远期疗效等尚未进行观察，这将有待于进一步的研究。

［1］ 吴银生,许兵,余作取,等. 股骨外侧壁在股骨粗隆间骨折的髓内与髓外固定中的生物力学研究. 中国骨伤,2017,30(3):247～251.［2］ Mingo-Robinet J, Torres-Torres M. Comparative study of the second and third generation of gamma nail for trochanteric fractures:review of 218 cases. J Orthop Trauma. 2015 Mar,29(3):e85-90

［3］ Kammerlander C, Gebhard F. Standardised cement augmentation of the PFNA using a perforated blade: A new technique and preliminary clinical results. A prospective multicentre trial. Injury.2011 Dec,42(12):1484-90.

［4］ 许关富,万云华,徐超平. PFNA 治疗高龄股骨粗隆间骨折. 浙江创伤外科,2013,18(1):66-67.

［5］ 余作取,许兵,戴寿旺,等.股骨外侧壁在股骨粗隆间骨折钢板内固定中的生物力学研究.浙江创伤外科,2015,20(6):1055-1057.

［6］ 蒋梁华,李晓林.股骨粗隆间骨折内固定治疗的研究进展.2012,18(2):143-147

［7］ 郑伟平.闭合复位髓内钉微创固定治疗股骨粗隆间骨折.浙江创伤外科,2015,20(5):1015-1016.

［8］ 余作取,许兵,戴寿旺,等.股骨外侧壁在股骨粗隆间骨折内固定中的生物力学研究.浙江临床医学,2016,18(1):16-18.