切开复位锁定钢板固定治疗肱骨近端骨折术中内侧柱支撑螺钉数目的生物力学研究及对患者临床恢复影响

丁广江，张腾，李培坤，杨娜，江起庭

（1.江苏省徐州市贾汪区人民医院，江苏 徐州 221011；2.江苏省南京江北医院骨科中心，江苏 南京 210000）

肱骨近端骨折是因直接或间接暴力所致的常见上肢骨折，切开复位锁定钢板固定是其常见手术方式，但该手术术后存在内固定失败风险，可直接造成复位丢失，影响临床治疗效果。内侧柱支撑缺失是导致术后内固定失败的重要因素，临床通常采取内侧骨皮质复位或应用内侧支撑螺钉来支撑内侧柱，前者虽生物力学性能更好，但对于存在骨折疏松、骨缺损或粉碎性骨折者，难以复位内侧骨皮质，此时采用内侧支撑螺钉建立内侧柱支撑成为主要方式[1]。但当前临床对于内侧柱支撑螺钉使用数目并无统一标准，过少可能导致生物力学性能不佳，过多可能导致术后并发症发生，因此探索合适的内侧柱支撑螺钉数目对该类手术具有指导意义[2]。本研究通过探究内侧柱支撑螺钉数目对切开复位锁定钢板固定治疗肱骨近端骨折的生物力学性能，并以患者临床疗效进行验证，旨在更好指导肱骨近端骨折的临床治疗。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 生物力学实验选择40 个人工合成右侧肱骨（上海捷迈医疗国际贸易有限公司提供），建立肱骨近端骨折（沿外科颈下10 mm 左右锯成两部分，保留外侧大结节部1/3 周径皮质）模型，均采用肱骨近端锁定钢板及配套螺钉（苏州市康力骨科器械有限公司提供）固定，随机分成4组，各10 例，其中a 组无内侧支撑螺钉，b 组、c 组、d 组分别选择1 枚、2 枚、3 枚内侧支撑螺钉支撑。

1.1.2 临床研究选取2016 年1 月—2021 年6 月160 例肱骨近端骨折患者，纳入标准：经外伤史、影像学检查明确单侧肱骨近端骨折；骨折Neer 分型合并完全移位、内侧粉碎的Ⅱ型骨折、Ⅲ型或Ⅳ型骨折；行切开复位锁定钢板固定；年龄≥18岁；治疗依从性好；随访时间≥6 个月。排除标准：合并其他部位严重创伤；存在严重神经、血管损伤；既往慢性关节炎、患肢手术病史；精神、认知障碍；随访或依从性差。采用随机信封法将患者分为A、B、C、D 四组，各40 例。4 组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。本研究经医院伦理委员会批准，患者及家属均知情同意。

表1 四组患者一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 生物力学实验4 组复位固定及钢板放置均模拟临床治疗所采用方式，复位满意后将合适锁定钢板放置在大结节顶点下5～10 mm、结节间沟外侧5 mm 左右，螺钉置入采用统一方式，肱骨干均选择1 枚皮质骨螺钉、3 枚锁定螺钉固定；a 组无支撑螺钉重建肱骨近端内侧柱支撑，b～d 组选择合适支撑螺钉置入孔，分别采用1、2、3 枚锁定螺钉自肱骨头内下方软骨下骨置入，重建肱骨近端内侧柱支撑。采用义齿基托树脂固定标本，置于生物力学试验机，轴向压缩测试：将标本竖置，向肱骨头颈部施加垂直向下压力，最大位移0.5 mm，速率5 mm/min，预负荷50 N，重复3 次记录每次最大负荷取平均值，并根据加载数据将每次加载曲线绘出，计算抗压刚度。剪切力压缩测试：将标本外展20°，模拟拄拐时肱骨近端所承受的应力增加情况，并通过义齿基托树脂固定，于肱骨头顶部向下施加垂直压力，最大位移1 mm，速率5 mm/min，预负荷50 N，重复3 次记录每次最大负荷、计算抗压刚度，取各自平均值；抗扭测试：选择圆壁均匀分布3 个直径4 mm 圆孔的圆柱形夹具，应用3 枚直径4 mm、长3 cm 半螺纹螺钉穿过圆孔，将标本固定，螺钉置入深度2 cm 左右，速率12°/min，最大扭角5°，预负荷0 N·m，重复3 次，记录每次最大扭矩、计算抗扭刚度，取各自平均值。

1.2.2 手术方法患者行臂丛神经麻醉或全麻后取平卧位，垫高患肩；选择胸大肌三角肌间隙入路，先将骨折部血肿清除，确定肱二头肌腱长头腱、大小结节和结节间沟等骨性标志，行骨折解剖复位，现将颈下内侧复位并以此为支点将肱骨头复位，复位满意时，应用克氏针临时固定，并经C 臂机确定复位良好；将合适锁定钢板放置在大结节顶点下5～10 mm、结节间沟外侧5 mm 左右，远折端、近端分别采用1 枚皮质骨螺钉、2 枚锁定螺钉将钢板固定在肱骨外侧，C 臂透视机再次确定复位和钢板位置，满意后于骨折近端加用3 枚锁定螺钉；A 组患者均不考虑内侧支撑螺钉应用，B 组、C 组、D组患者分别于近端置入1、2、3 枚内侧支撑螺钉重建内侧柱支撑；所有患者远端均加用2 枚皮质锁定螺钉固定；再次经X 线确认螺钉位置良好，逐层缝合伤口、放置引流管；术后常规予以患肢保护、行康复锻炼。

1.3 观察指标

①生物力学实验结果：比较4组模型轴向压缩测试、剪切力测试最大载荷及抗压刚度，抗扭测试最大扭矩及抗扭刚度。②骨折愈合及肱骨头高度丢失情况：所有患者术后进行至少6 个月随访，记录4组患者骨折愈合时间，愈合标准：患者骨折部位为压痛、沿肢体纵轴无叩击痛，抬高、扭转患肢无不适感、骨折处无反常活动，X 线提示骨折线模糊、见连续性骨痂通过骨折线，连续观察2 周骨折处无变形；另比较4组肱骨头高度丢失值（以术后即刻与术后6 个月肱骨头高度差值为准），肱骨头高度测量采用X 线片检查，于肩关节正位X 线片上作2 条与肱骨干纵轴垂直的平行线，1 条在肱骨头顶点水平，1 条在钢板上缘水平，两线之间距离即是肱骨头高度。③功能评分：于术后1、3、6 个月，采用肩关节Constant-Murley评分表[3]评价患者功能恢复情况，该评分表包括疼痛（0～15 分）、日常生活活动（0～20 分）、主动活动范围（0～40 分）、肌力（0～25 分）四大部分，得分越高，表明患者功能越好。④并发症：记录四组术后并发症发生情况。

1.4 统计方法

采用SPSS 17.0 统计学软件包，符号正态分布计量资料用（±s）表示，多组间比较行单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t 检验；计数资料用[n（%）]表示，行χ2检验或Fisher 精确概率法，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 4 组生物力学实验结果比较

4 组轴向压缩测试最大载荷及抗压刚度、剪切力测试最大载荷及抗压刚度、抗扭测试最大扭矩及抗扭刚度比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），且上述指标均为d 组＞c 组＞b 组＞a 组，见表2。

表2 4 组生物力学实验结果比较（±s）

表2 4 组生物力学实验结果比较（±s）

注：与a 组比较，aP＜0.05；与b 组比较，bP＜0.05；与c 组比较，cP＜0.05

轴向压缩测试（位移0.5 mm） 剪切力测试（位移1 mm） 抗扭测试（扭转角度5°）最大载荷（N）组别 例数 抗扭刚度（N·m/°）a 组 10 131.85±18.64 147.61±31.44 189.88±26.31 140.27±19.32 7.66±0.42 1.54±0.15 b 组 10 （142.57±16.43）a （172.72±34.83）a （203.12±19.64）a （156.42±24.58）a （8.15±0.54）a （1.63±0.13）a c 组 10 （156.63±24.59）ab （204.82±37.18）ab （218.64±21.57）ab （178.65±21.34）ab （8.71±0.44）ab （1.74±0.12）ab d 组 10 （171.82±23.64）abc（231.94±42.52）abc （239.45±29.84）abc （192.51±29.46）abc （9.14±0.32）abc （1.89±0.11）abc F 值 6.758 10.069 7.470 9.347 21.866 13.799 P 值 0.001 ＜0.001 0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001抗压刚度（N/mm）最大载荷（N）抗压刚度（N/mm）最大扭矩（N·m）

2.2 4 组骨折愈合时间及肱骨头高度丢失值比较

4 组骨折愈合时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05），但4 组肱骨头高度丢失值比较，差异有统计学意义（P＜0.05），且A 组＞B 组＞C 组＞D 组，见表3。

表3 4 组骨折愈合时间及肱骨头高度丢失值比较（±s）

表3 4 组骨折愈合时间及肱骨头高度丢失值比较（±s）

注：与A 组比较，aP＜0.05；与B 组比较，bP＜0.05；与C 组比较，cP＜0.05

肱骨头高度丢失值（mm）A 组 40 14.35±2.42 6.18±2.04 B 组 40 14.51±3.27 （4.85±1.72）a C 组 40 15.08±3.36 （2.31±0.52）ab D 组 40 15.27±3.04 （1.65±0.47）abc F 值 0.843 95.286 P 值 0.472 ＜0.001组别 例数 骨折愈合时间（周）

2.3 4 组不同时间点功能恢复情况比较

4 组术后肩关节Constant-Murley 评分均上升，差异有统计学意义（P＜0.05），且术后6 个月＞术后3 个月＞术后1 个月；4 组术后1 个月、3 个 月、6 个 月 肩 关 节Constant-Murley 评 分 比较，差异有统计学意义（P＜0.05），且C 组＞B 组＞A 组，D 组＞B 组＞A 组；但C 组与D 组各时间点肩关节Constant-Murley 评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表4。

表4 4 组术后不同时间点肩关节Constant-Murley 评分比较[（±s），分]

表4 4 组术后不同时间点肩关节Constant-Murley 评分比较[（±s），分]

注：与术后1 个月比较，*P＜0.05；与术后3 个月比较，#P＜0.05；与A 组比较，aP＜0.05；与B 组比较，bP＜0.05；与C 组比较，cP＜0.05

组别 例数 术后1 个月 术后3 个月 术后6 个月 F P A 组 40 （38.72±5.45） （57.37±5.42）* （64.75±8.26）*# 169.645 ＜0.001 B 组 40 （42.38±5.07）a （65.15±6.28）*a （73.19±9.04）*#a 208.678 ＜0.001 C 组 40 （51.91±9.08）ab （71.06±7.92）*ab （81.52±8.35）*#ab 125.911 ＜0.001 D 组 40 （52.34±8.76）ab （72.38±8.05）*ab （82.69±9.98）*#ab 118.522 ＜0.001 F 值 34.986 38.177 34.884 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 4 组术后并发症发生情况比较

A 组术后出现2 例锁定螺钉松动，经保守治疗（适当制动、避免负重）能达到骨性愈合；3 例螺钉穿出肱骨头，给予手术更换螺钉；1 例存在一定内翻畸形愈合，未进一步矫正，并发症总发生率15.00%（6/40）。B 组出现2 例螺钉穿出肱骨头，后经手术取出，并发症发生率5.00%（2/40），其余未见明显并发症。C 组1 例螺钉穿出肱骨头，后经手术取出；2 例骨折延迟愈合，嘱患者适当制动、避免负重，以观后效，并发症发生率7.50%（3/40）。D 组出现3 例骨折延迟愈合，进行保守观察；1 例发生浅表皮肤感染，常规清洗换药能愈合，并发症总发生率10.00%（4/40）。A 组、D 组并发症发生率略高于B 组、C 组，但差异无统计学意义（χ2=2.575，P＞0.05）。

3 讨论

3.1 肱骨近端骨折中重建内侧柱支撑必要性及方法

肱骨近端骨折占全身骨折的4%～5%，临床对于移位不稳定及粉碎性肱骨近端骨折者，多采取切开复位锁定钢板固定治疗，该固定方法具有创伤小、成角固定、可保护骨膜血供、稳定性好、支持早期康复锻炼等优势，但内固定失败报道也数见不鲜[4]。其主要原因在于[5]：一方面，肱骨近端周围血管解剖结构使得内侧无法使用支撑钢板，锁定钢板只能放置肱骨外侧，对内侧无法提供支撑，而单纯应用锁定螺钉进行肱骨头支撑、对抗内翻移位垂直应力作用不明；另一方面，肱骨头内侧松质骨密度、厚度在肱骨头骨量中最强，当内侧柱无有效支撑时，整个内固定系统在抵抗肩袖收缩时可产生强大内翻应力作用于锁定螺钉尖端，可使螺钉松动、穿出关节面，造成肱骨头内翻畸形，最终造成内固定失败。而重建肱骨近端内侧柱支撑可让肱骨头得到有效支撑、提高固定稳定性，并降低螺钉和骨质接触面应力，同时分担部分内翻应力，进而避免术后肱骨头内翻、塌陷，降低内固定失败风险，因此重建肱骨近端内侧柱支撑十分重要[6]。通常重建内侧柱支撑有以下几种方式：①于肱骨近端髓内置入异体腓骨；②于肱骨近端填充骨水泥；③复位内侧骨皮质；④采用内侧柱支撑螺钉。相比之下，异体腓骨条置入价格昂贵、存在一定感染风险；骨水泥填充操作麻烦、有一定风险性；而复位内侧骨皮质与采用内侧柱支撑螺钉操作更为方便、有效，因此临床应用更多，但内侧骨皮质复位对于存在骨折疏松、骨缺损、粉碎性骨折时难以实现，故采用内侧柱支撑螺钉成为主要方式[7]。郭秀武等[8]研究指出，对应锁定钢板治疗的肱骨近端骨折患者，内侧柱采用螺钉支撑较未采用螺钉支撑固定效果更好、术后功能恢复更好、术后并发症更少，但该研究并未对螺钉应用数目进行分析。也有研究分析了内侧柱支撑螺钉数与锁定钢板治疗肱骨近端骨折疗效，发现采用3 枚支撑螺钉在减少肱骨丢失高度、促进功能恢复方面效果更好，但缺乏生物力学证据[9]。为此，本研究综合分析不同数量内侧支撑螺钉的生物力学及临床疗效。

3.2 内侧支撑螺钉数量的生物力学实验

本研究通过生物力学实验发现，四组轴向压缩测试最大载荷及抗压刚度、剪切力测试最大载荷及抗压刚度、抗扭测试最大扭矩及抗扭刚度比较，差异有统计学意义（P＜0.05），且d 组＞c 组＞b 组＞a 组。其中a 组在轴向压缩测试、剪切力测试、抗扭测试中最大载荷及抗压刚度均最低，这与肱骨近端骨折后内侧柱区域骨质缺损有关，提示若不置入螺钉进行有效重建，其固定后承受的抗轴向、抗剪切力、抗扭转能力均下降；d 组＞c 组＞b 组，说明随着螺钉数目增加，能获得更好的生物力学性能，考虑与内侧支撑螺钉能拮抗内翻应力、减少复位丢失、维持复位后固定稳定性有关。不过在实际操作中，螺钉置入也并非越多越好，这是因为受解剖结构及锁定钢板放置位置限制，螺钉置入数量本身有限，通常未超过3 枚；且操作关键在于置入正确位置，并协调其与钢板型号、固定位置关系[10]。一般锁定钢板放置在大结节顶点下5～10 mm、结节间沟外侧5 mm 左右，以免过高造成肩峰下撞击征，过低降低钢板及螺钉固定作用，支撑螺钉置入则一般在钢板固定正确基础上，向内侧支撑孔自内下象限到软骨下斜行置入固定肱骨近端骨折块[11]。

3.3 内侧支撑螺钉数量与临床疗效关系

本研究结果显示，四组骨折愈合时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05），说明支撑螺钉置入数量对患者骨折愈合时间影响不大。四组肱骨头高度丢失值比较，差异有统计学意义（P＜0.05），表现为螺钉数量增多，肱骨头高度丢失减少，这可能因为多枚螺钉能维持更好的骨折复位，增强固定稳定性，同时可分担部分内翻应力，降低术后肱骨头内翻、塌陷等风险，故予以内侧支撑螺钉能减少肱骨头高度丢失。本研究4 组术后1、3、6 个月肩关节Constant-Murley 评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05），且C 组、D 组优于B 组、A 组，说明2～3 枚螺钉固定即可更好促进患者肩关节功能恢复，分析原因可能为2～3 枚螺钉在维持复位稳定性、减少肱骨头高度丢失方面效果更好，能更好维持肩关节结构良好，故对肩关节功能恢复有积极意义；但C 组与D 组各时间点肩关节Constant-Murley 评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），可能因为3 枚支撑螺钉虽在复位维持上较2 枚螺钉更佳，但轻度肱骨高度丢失可能对肩关节功能恢复影响并不突出，这与贺世集等[12]报道相似。本研究中4 组术后并发症总发生率比较，差异无统计学意义，但相较之下，无支撑螺钉比3 枚支撑螺钉者并发症风险略高，可能与无螺钉置入可增加内翻畸形愈合、锁定螺钉松动发生率，而支撑螺钉数量较多时，对骨折近端血运等产生一定影响，进而影响了其正常愈合，故临床中应加强相关监测。

综上所述，对切开复位锁定钢板固定治疗肱骨近端骨折术中予以2～3 枚支撑螺钉置入重建内侧柱支撑，可获得良好生物力学性能、维持良好骨折复位，利于患者肩关节功能恢复，临床可根据实际需求置入相应支撑螺钉数，让患者获得更好的治疗效果。