股骨转子下骨折2种髓内固定系统的生物力学比较

边劲松

(沧州市人民医院 ， 河北 沧州 061000 )

股骨转子下骨折是指股骨小转子至股骨干峡部范围的骨折，是髋部骨折的一种特殊类型，约占髋部骨折的10%-15%[1]。保守治疗闭合牵引复位非常困难，易发生进行性髋内翻畸形，而且治疗时间长，卧床并发症多，早已经被淘汰，积极尽早手术治疗已经为大多数骨科医生达成临床共识[2]。上世纪60-70年代开始使用角钢板，DHS或DCS治疗股骨转子下骨折，但是对于内侧结构粉碎的转子下骨折内固定失效发生率常超过20%。G-K钉具有良好的生物力学特性，它的轴向失败负荷接近体质量的4倍，用G-K钉治疗低位的股骨转子下骨折已获得良好的结果。头状髓内钉系统优点有力学上负荷分担的原则，减小了内置物的应力[3]。大量的实验研究及临床病例随访表明髓内固定系统治疗股骨转子下骨折优于髓外内固定装置。为了易于比较，我们选用近端同为2枚锁钉固定的髓内固定系统进行生物力学测试对比。报告如下。

资料与方法

1 一般资料：随机采集防腐成人股骨标本8根(河北医科大学解剖教研室提供)。男3个，女5个；右边2个，左边6个。

2 方法

2.1 标本制备与分组：所有股骨标本从髋关节和膝关节处离断，尽量去除软组织。经X线摄片排除畸形、病理骨标本，应用Osteocore3-EXA型骨密度仪检测肱骨干下1/3处骨密度，排除骨质疏松。先将所有标本按照骨密度值从小到大编号1-8，然后按照区组随机化方法随机分为2组，每组各4具标本。A组骨密度为(0.70 ± 0.08)g/cm2，B组(0.71 ± 0.12)g/cm2。组间骨密度差异无统计学意义(P>0.05)。将所有股骨标本用双层塑料保鲜膜密封包裹，-20℃冷冻保存，于实验前24小时取出，室温下自然解冻。

2.2 建立模型：将股骨标本随机分成2组，于股骨小转子下3cm横行截断模拟AO32A3.1 型骨折，分别用配套器械植入普通股骨顺行髓内钉和股骨重建髓内钉，用自制夹具和牙托粉固定股骨远端，模拟单肢站立，使股骨长轴与垂线成25°。

2.3 生物力学实验：将各种骨折固定模型固定在长春试验机研究所生产的CSS-40020 生物力学材料试验机中，加载从 0-1200N，加载速率为1.40mm/min，同时安装千分表(北京北量机电工量具有限公司,精度 1mm%)，测定股骨在载荷作用下产生的水平位移和垂直纵向位移，正式试验前应预调加载3次 100N。

4 结果：(1)轴向压缩载荷实验。股骨顺行髓内钉与股骨重建髓内钉系统在AC32A3.1及AO32B2.1型骨折模型固定中，平均轴向位移和平均侧方位移通过统计学检验，无显著性差异。(2)载荷失效实验。在股骨标准髓内钉固定模型的平均失效负荷为2844N,股骨重建型髓内钉固定模型的平均失效负荷为3281N,两者统计学上存在显著性差异(P<0.05)。

讨 论

股骨转子下骨折的治疗对于骨科医生来说是一个挑战，因为该部位具有特殊的生物力学特性：高应力集中，坚硬的皮质骨特性，容易发生粉碎性骨折[5]。临床上采用的髓内钉系统较钉板系统能够提供更多的优势：髓内钉更靠近股骨中心，很好的实现了应力分担原则，而且髓内钉可以提供微创操作技术，较少干扰骨折断端血供。很多学者的多项生物力学研究及临床病例随访资料表明：股骨转子下骨折髓内钉治疗优于其他内固定装置[5]。目前临床上用来治疗股骨转子下骨折的髓内固定系统主要有2种，股骨标准髓内钉系统及头髓型髓内钉系统，两者使用时有何区别，经过文献检索，目前尚未发现有文献对2种髓内固定系统进行对比来指导临床选择。

股骨重建钉可以非常好的固定股骨转子下不稳定骨折，临床使用过程中我们也知道对于股骨重建钉在股骨头内放置2枚平行的螺钉存在潜在的困难，特别是股骨颈较为细小的患者，如何同时将2枚锁钉放置在最佳位置也存在着很大的困难。还有术中不容易获得拉力螺钉在股骨头及股骨颈内恰当的侧位影像，因为插入的髓内钉和所使用的器械挡住了视线，这就增加了拉力螺钉位置的不恰当及拉力螺钉脱出的风险[5-6]。此时我们是否可以用标准髓内钉来固定股骨转子下骨折。相对于头颈型髓内固定物，股骨顺行交锁髓内钉近端锁钉对拧入角度长短要求较为宽松，同时也可以明显减少手术时间，减少术中术者透视暴露时间，另一方面又无近端锁钉对股骨头的切割，避免了内固定失效，对于大小转子完整的转子下骨折，可实现确实可靠的近端交锁。股骨转子下骨折受力机制复杂，很难达到固定的稳定性，容易造成骨折延迟愈合不愈合及内固定失效等并发症。因此，衡量一种内固定方法是否有效，骨折内固定结构在载荷作用下抵抗股骨头下移的能力(刚度)是一个非常重要的指标[6-8]。通过我们的生物力学实验，表明2种髓内固定系统能够很好地维持患者在术后活动时的骨折稳定性，亦即能更好地保持骨折对位，给骨折愈合创造良好的条件。实际临床工作中不仅要求骨折固定后要有足够抵抗股骨头下移的能力，而且要求在受到较大外力时该结构不被破坏，即有较大的强度。骨折内固定结构强度的大小决定着患者术后功能锻炼的方式和时间。Rydell[15]分析得到人体在独立行走和床上活动时股骨上端承受的载荷分别为2450N和1400N(按人体平均体质量70kg计算)。在本实验中，股骨顺行髓内钉固定模型的平均失效负荷为2844N，股骨重建型髓内钉固定模型的平均失效负荷为3281N，均超过了Rydell的标准，因此我们认为2种内固定股骨转子下骨折后能够承担功能锻炼时的最大负荷，可以早期进行功能锻炼，有力于功能恢复。我们研究的主要局限性在于没有收集扭转数据。因为我们的生物力学机不能提供扭转的数据资料，因此我们的研究设计就没有包括测定扭转稳定性。然而，轴向应力是引起股骨转子下骨折内固定失效的主要应力，因此对我们的研究结果不会有太大的影响。由于实验条件限制，我们所使用的标本数量较小，我们只制作了2种骨折模型，实验结果可能存在一定程度的偏差，需要再增加标本数量进一步验证。另外这也影响了我们对于小转子不完整的骨折的对比研究。

通过对骨折内固定模型进行生物力学测试，2种髓内固定系统在股骨小转子完整的转子下骨折中断端稳定性方面无显著性差异，但是股骨重建型髓内钉较普通股骨顺行髓内钉更为坚强，而后者操作更简单易行。