动力髋螺钉螺旋刀片固定用于股骨颈骨折的抗压和防旋能力

吴军，杨成伟，朱六龙，陈亮

（1.杭州医学院附属临安区人民医院 骨科，浙江 杭州 311300；2.杭州市第一人民医院 骨科，浙江 杭州 310006）

股骨颈骨折为中老年常见骨折，随人口老龄化的发展，其发病率日益增高[1]。受股骨颈、股骨头解剖及血供特点的影响，术后骨折不愈合及股骨头缺血性坏死的发生率仍较高[2]，内固定方案无法获得良好的生物力学特性。随对该类骨折研究的深入，用于治疗的内固定材料及相关技术不断发展，该类骨折的疗效也显著提升[3]。目前临床上常用的内固定方式有：空心加压螺钉（cannulated compression screw，CCS）、动力髋螺钉（dynamic hip screw，DHS）以及动力髋螺钉螺旋刀片（dynamic hip screw-blade，DHS-B）固定。CCS或DHS分别有支持力弱，易切割、退钉和抗旋性差等弱点。DHS-B是最近几年出现的用于股骨颈骨折的新的内置物，它以螺旋刀片代替传统DHS头钉，并结合锁定加压动力髋接骨板制成，具有传统DHS生物力学优势及多枚CCS抗旋性好的双重优点，在临床上应用越来越广泛。本研究以CCS为对照通过尸体标本进行生物力学对照研究，旨在探讨DHS-B的优势。

1 材料和方法

1.1 材料 防腐成人尸体标本4具，均由杭州医学院解剖教研室提供。男2具、女2具，经4%中性分别浸泡171、189、203、223 d，死亡年龄分别为58、63、66、74岁。参阅尸体资料，并经CT及X线诊断，股骨无风湿、结核、关节炎、肿瘤等病理情况。设备：DHS-B、CCS及配套工具由上海强生公司提供；BX120-1AA电阻应变计及配套端由台州黄岩公司提供；CCS0-44100万能试验机及ND-500扭转试验机由长春试验机有限责任公司提供；静态电阻应变仪由南京华东电子科技有限公司提供。本研究经本院伦理委员会批准。

1.2 骨折模型制备 ①取两侧8个股骨标本，随机分为2组，观察组（A组）采用DHS-B固定，对照组（B组）采用3枚CCS固定。保证2组均有左侧和右侧股骨各2个，每具尸体两侧股骨属于不同组。标本在不用时，以0.9%氯化钠溶液浸泡的纱布包裹，并置于-20 ℃环境保存，应用时提前室温静置6～12 h；②于股骨颈中部经Pauwells角70°锯断，造成内收型不稳定股骨颈骨折标本；③解剖复位后分别进行DHS-B固定和CCS固定。

1.3 生物力学检测 ①模拟人单足站立时股骨干位置设计测试体位，股骨干直立，与垂直纵轴呈15°夹角；股骨远端以自凝牙托粉为材料制备稳定底座，大小9.0 cm×6.0 cm，在底座尚未固化时将股骨远端垂直插入，调整位置，固化备用。②贴应变片：共7个应变片位点，A点位于骨折线下方0.5 cm， B点位于股骨外侧大转子下，C点位于内侧小转子水平位置，D点位于外侧大转子下5 cm，E点位于D点对侧水平处，F点位于外侧大转子下10 cm，G点位于F点对侧水平处。③轴向加载实验：标本置于万能试验机，调整体位，先以300 N预加载消除股松弛等影响；然后卸载，以1 000 N·min-1的速度加载，直至500 N，统计股骨内外侧应变值、股骨下沉位移。④扭转实验：将标本中下1/3锯断，置入扭转试验机，取股骨头向前扭转方向，最大扭转角为6.5°，以 1.5°/min的速度扭转，记录扭转至6°时扭矩。⑤承压实验：采用相同方案浇筑牙托粉基座，然后将标本牢靠固定在万能试验机上，以1.5 mm/s的速度轴向加压，直到内固定结构或股骨机构破坏，测出极限载荷。

1.4 统计学处理方法 采用SPSS19.0软件进行统计学分析。计量资料以±s表示，所有计量资料符合正态分布，2组间比较用t检验进行分析；计数资料比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组轴向载荷试验比较 所有标本在预设载荷下均稳定，且在弹性范围内载荷-应变呈较好的线性关系，卸载后股骨头能恢复原状。载荷为500 N 时，观察组A～G点应变值均明显低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。2组标本股骨头位移差异无统计学意义（t=-0.289，P=0.773）。

2.2 2组扭转试验比较 扭转6°时，2组扭矩差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

2.3 2组轴向极限载荷比较 A组极限载荷明显高于B组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

3 讨论

DHS-B与CCS均是治疗股骨颈骨折的可靠方案，蔡延禄等[4]以CCS系统治疗65例股骨颈骨折患者，仅出现7例股骨头坏死；另有研究[5-6]指出DHS-B系统是DHS系统的有效改进，能够进一步减少并发症、提升疗效。虽然DHS-B与CCS均有一定应用价值，但直接探讨DHS-B生物力学的研究尚少。

表1 500 N载荷下2组A～G点应变值对比（每组n=4，微应变

表1 500 N载荷下2组A～G点应变值对比（每组n=4，微应变

组别 A点 B点 C点 D点 E点 F点 G点A组 -50.50±15.70 156.00±10.30 -199.75±10.24 142.50± 6.45 -296.50± 7.00 177.25±9.36 -274.00±12.99 B组 50.75±10.31 214.50±22.65 -248.85±31.51 215.25±16.68 -345.25±29.58 210.50±12.48 -321.50±25.01 t 10.51 9.899 5.487 11.2 3.734 26.94 9.459 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

表2 6°扭转角度下2组扭矩对比（N·m）

表3 2组轴向极限载荷对比（N）

本研究显示DHS-B具有良好的生物力学效能，在抗压方面明显优于CCS系统。本研究选择以Pauwells 角为70°的方向进行截骨，优点是该骨折角度为常见股骨颈骨折角度，为不稳定型骨折，而在轴向加压时尽可能模拟人体单足站立时股骨干与身体纵轴的交角，因此结论有一定可靠性。纵向加压时，无标本丧失稳定，且载荷-应变呈良好的线性关系，在卸载后股骨能恢复正常形状，说明测试在生理载荷内，结果可靠。纵向加压时A组A点应变值为负，而B组为正，说明观察组骨折端受到正压力，因此对骨折断端有动力加压作用。DHS-B的滑动套筒能够保证骨折端在术后持续受到正压，在此作用下有利于骨折愈合，这与李智浩等[7]报道结果相符。其他点对比，A组应变均明显轻于B组，说明A组内固定方案能更好地传递载荷，从而强化股骨对抗外侧拉应力和内侧压应力的作用，因此其固定越牢固，这与段文江等[8]报道相符。CCS应变更大则说明应力较集中，容易出现内固定松动、继发性骨折等，章年年等[9]报道显示CCS内固定下，37例患者中6例退钉等不良事件，也提示其局限性。由于DHS-B能够有效传递并分散载荷，避免应力集中，因此A组最大承重明显好于B组。在6°扭转作用下，2组扭矩无明显差异，提示2种方案均有较可靠的防旋能力，其中CCS的防旋能力主要来源于其稳定的三角形结构；DHS-B的防旋能力则来源于螺旋刀片结构牢固把持股骨头，张辉等[10]研究也显示此类内固定系统具有较好的固定可靠性。

多枚CCS固定股骨颈骨折可使骨折端可获得良好的加压力，且具有固定强度高、抗扭转能力强、手术操作简便、手术创伤小等优点，而获得广泛应用[11]。但CCS固定的支持作用较差，对于严重粉碎骨折，有继发骨折移位及髋内翻的危险，且易发生松动、切割、切出甚至折断，临床试验证实在Pauwels III型骨折时应用CCS固定生物力学性能差，失败率高，不宜使用[12-13]。

DHS-B是以螺旋刀片代替传统DHS头钉，并结合锁定加压动力髋接骨板制成。国内外大量报道及研究证实，DHS-B具有传统DHS生物力学优势及多枚CCS抗旋性好的双重优点，生物力学性能优良，支持力强，固定牢固，有更好的术后负重效能；螺旋刀片能牢固把持股骨头，填压骨质的同时提高内置物的锚合力，可持续对骨折端加压[14]，国内已有报道，应用DHS-B治疗股骨颈骨折取得了良好的效果[15]。

本研究以CCS内固定系统为对照，从生物力学角度证实DHS-B固定优于CCS治疗股骨颈骨折，具备更高的抗压能力。但受样本量影响，本研究仅纳入4具尸体、8个股骨头标本，虽然已排除病变的影响，但仍可能因样本量过少造成偏倚；同时骨折模型局限，难以反映所有类型股骨颈骨折特点。