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早期干预预防股骨颈骨折不愈合和头坏死的基础与临床研究

李智勇  
【摘要】:股骨颈骨折是一种临床常见的创伤,发病率约占全身骨折的3.58%,占髋部骨折的54%,好发于老年人群。随着世界人口老龄化的加剧,全世界股骨颈骨折的发病率一直呈逐年增加的趋势。据报道1990年全世界约有126万髋部骨折的病人,到2025年将会增加一倍,而到2050年全世界髋部骨折的病人将会达到450万。 20世纪之前股骨颈骨折以保守治疗为主,患者由于长期卧床往往死于坠积性肺炎、感染等各种合并症,而且骨折愈合率低。1931年Smith-petersen首创三翼钉固定法,采用切开复位内固定的方法治疗股骨颈骨折,使股骨颈骨折的治疗取得划时代的进步。骨折不愈合及股骨头坏死是股骨颈骨折的两大并发症,既往文献报道其发生率分别可高达10%-20%和10%-43%。近年来手术技巧及内固定技术较以往有了很大改进,然而骨折不愈合及股骨头坏死率如何变化目前尚缺乏大样本报道。 植骨是提高股骨颈骨折愈合率、降低股骨头坏死率的一种有效方法,已经应用于临床。目前临床上常用的植骨方法主要是带肌蒂的骨移植及带血管蒂的骨移植,但这两种方法创伤大、手术操作复杂,远期效果并不十分理想,不易在临床推广应用。相比之下,游离骨块移植治疗股骨颈骨折具有创伤小、手术简单等优点,但目前临床应用比较少,主要用于陈旧性股骨颈骨折及股骨颈骨折不愈合的治疗,尚未见大样本游离骨块移植治疗新鲜股骨颈骨折的报道。本研究拟对新鲜股骨颈骨折进行植骨早期干预,达到预防股骨颈骨折不愈合及股骨头坏死的目的。空心钉目前已经成为国际上治疗股骨颈骨折的首选方法。然而应用空心钉配合游离骨块植骨固定股骨颈骨折的生物力学稳定性如何?空心钉与游离骨块如何布局固定骨折才能获得最佳的生物力学稳定性?游离骨块植骨早期干预治疗新鲜股骨颈骨折疗效如何?目前尚未见报道,本研究将对以上几个问题进行探讨。 第一部分股骨颈骨折的临床流行病学分析 目的:探讨股骨颈骨折的临床流行病学特征。 方法:回顾性分析2003-2007年就诊的所有股骨颈骨折患者资料,将所有患者按年龄分为儿童组(16岁以下)、青壮年组(16~60岁)和老年组(60岁以上)。所有股骨颈骨折根据AO分型原则,分为31-B1型、31-B2型和31-B3型。对全部患者的性别、年龄、AO分型、致伤原因、治疗方式、随访结果等进行综合性分析。 结果:共统计股骨颈骨折2064例,男性971例,女性1093例。2003年356例,2004年381例,2005年397例,2006年454例,2007年476例。儿童组股骨颈骨折74例(3.59%),青壮年组979例(47.43%),老年组1011例(48.98%)。31-B1型960例(46.51%),31-B2型860例(41.67%),31-B3型244例(11.82%)。607例获随访,随访时间3~7年,平均4.3年。人工髋关节置换211例,包括半髋关节置换113例,全髋关节置换98例。内固定396例,包括空心钉351例,动力髋17例,伽玛钉固定9例,多根克氏针固定19例。351例获随访,均采用空心钉固定,随访时间3~7年,平均4.3年。12例(3.4%)发生骨折不愈合,54例(15.4%)发生股骨头缺血坏死。 结论:股骨颈骨折发病率逐年上升,老年人所占比例最高,青壮年男性比例高于女性,老年人女性高于男性。儿童组、青壮年组股骨颈骨折AO分型以31-B2型最多,而老年组以31-B1型最多。近年来随手术技巧及内固定器械的不断改进,骨折不愈合率较以往明显降低,但股骨头坏死率无显著下降。 第二部分空心钉、95°角植骨固定股骨颈骨折的生物力学研究 目的:比较应用3枚空心钉及髂骨块95°角植骨固定股骨颈骨折与单纯应用3枚空心钉固定股骨颈骨折的生物力学效果,为临床应用提供生物力学依据。 方法:选用10具经甲醛防腐处理的成年尸体标本,均为男性,年龄57~78岁,平均62岁。采用双能X-射线全身骨密度测量仪检测10对股骨近端标本的骨密度。将股骨及同侧髂前上棘处包括内外板的骨块从每具尸体标本取下,随机分入植骨组和对照组。所有近端股骨标本均用摆锯于股骨颈中部并垂直于股骨颈轴线锯断,造成骨折模型。解剖复位后,对照组采用3枚空心钉固定,植骨组采用3枚空心钉及游离髂骨块固定,髂骨块从大转子向股骨头前下方置入,与股骨干纵轴成95°角(与空心钉约成30°角),过骨折线约1.5cm。所有标本均进行扭转实验、垂直压缩实验、循环实验及最大垂直载荷实验。扭转实验中,给予股骨头垂直加载应力至10N后,以0.5°/S的速度将股骨头顺时针扭转5°,记录其扭转3°,5°时的扭矩。垂直压缩实验中,以20N/S的速度垂直向下给予股骨头加载应力至1000N,记录700N,1000N时生物力学机显示的位移数值。循环实验,以频率2HZ,给予股骨头加载700N的交变压应力,加载方式为正弦波加载,做1000个循环。最后以20N/s的速度对标本进行垂直加载应力,直至内固定失败,记录内固定失败时的应力。所有数据均应用SAS8.1统计软件进行统计学处理,采用配对t检验,P0.05为差异具有统计学意义。 结果:左侧股骨近端标本的骨密度为0.871±0.157g/cm2,右侧为0.889±0.134g/cm2,左、右侧标本的骨密度差异无统计学意义(p0.05)。循环实验前:扭转实验中股骨头顺时针扭转3°时植骨组及对照组的扭矩平均分别为10.440±1.529Nm和9.548±1.457Nm,扭转5°时平均分别为14.720±1.422Nm和14.115±1.384 Nm,两组比较差异均有统计学意义(所有p值均0.05);垂直压缩实验中,在700N、1000N的载荷下,植骨组的位移平均分别为0.323±0.021mm、0.417±0.013mm,对照组的位移平均分别为0.313±0.013mm、0.410±0.024mm,两组比较差异均无统计学意义(所有p值均0.05)。所有标本均成功完成了循环实验,无疲劳骨折、内固定失败出现。循环实验后:扭转实验中股骨头顺时针扭转3°时植骨组及对照组的扭矩平均分别为10.562±1.622Nm和10.018±1.355Nm,扭转5°时平均分别为14.468±1.430Nm和13.941±1.186Nm,两组比较差异均有统计学意义(所有p值均0.05);垂直压缩实验中,在700N、1000N的载荷下,植骨组的位移平均分别为0.263±0.019 mm、0.358±0.021 mm,对照组的位移平均分别为0.272±0.018mm、0.366±0.017mm,两组比较差异均无统计学意义(所有p值均0.05)。在最大载荷方面,植骨组的最大载荷平均为2582.8±353.7N,对照组平均为2474.9±252.7N,两组比较差异无统计学意义(P0.05)。 结论:植骨组的生物力学稳定性在抗扭转方面优于对照组,在抗压及极限载荷方面与对照组无差别。说明95°角植入游离髂骨块后,3枚空心钉固定股骨颈骨折的抗扭转能力增强,抗压能力及极限载荷能力无改变,生物力学稳定性没有降低。从生物力学的角度,3枚空心钉及髂骨块95°角植骨的手术方法可用于临床股骨颈骨折的治疗。 第三部分不同角度植骨固定股骨颈骨折的生物力学研究 目的:比较游离髂骨块127°角与95°角植骨固定股骨颈骨折的生物力学效果,探讨治疗股骨颈骨折最佳的植骨方式。 方法:选用9具经甲醛防腐处理的成年尸体标本,男性6例,女性3例,年龄47~73岁,平均67岁。采用双能X-射线全身骨密度测量仪检测9对股骨近端的骨密度,将股骨及同侧髂前上棘处包括内外板的骨块从每具尸体标本取下,随机分入127°角植骨组和95°角植骨组。所有股骨近端标本均用摆锯于股骨颈中部并垂直于股骨颈轴线锯断,造成骨折模型,解剖复位后采用3枚空心钉及髂骨块固定,其中127°角植骨组髂骨块位于3枚空心钉中间并与其平行,髂骨块与股骨干纵轴成127°角,95°角植骨组髂骨块与空心钉成30°角,与股骨干纵轴成95°角。所有标本空心钉均呈正等腰三角型分布,髂骨块均越过骨折线约1.5cm。所有标本均进行扭转实验、垂直压缩实验、循环实验及最大垂直载荷实验。扭转实验中,给予股骨头垂直加载应力至10N后,以0.5°/S的速度将股骨头顺时针扭转至5°,记录其扭转3°,5°时的扭矩。垂直压缩实验中,以20N/S的速度垂直向下给予股骨头加载应力至1000N,记录700N,1000N时生物力学机显示的位移数值。循环实验时,以频率2HZ,给予股骨头加载700N的交变压应力,加载方式为正弦波加载,做1000个循环。最后以20N/s的速度对标本加载垂直向下的应力,直至内固定失败,记录内固定失败时的应力。所有数据均采用SAS8.1统计软件进行统计学处理,采用配对t检验,P0.05认为差异具有统计学意义。 结果:左、右侧股骨近端标本的骨密度平均分别为0.794±0.073g/cm2、0.803±0.082g/cm2,差异无统计学意义(p0.05)。循环实验前:扭转实验中股骨头扭转3°和5°时,95°角植骨组的扭矩平均分别为9.914±1.658Nm和14.027±1.780Nm,127°角植骨组平均分别为8.716±1.731Nm、12.490±1.744Nm,两者比较差异均有统计学意义(所有p值均0.05);垂直压缩实验中在700N和1000N的载荷下,95°角植骨组股骨头的位移平均分别为0.364±0.046mm、0.444±0.050mm,127°角植骨组平均分别为0.522±0.064mm、0.675±0.063mm,差异均有统计学意义(所有p值均0.05)。所有标本均成功完成了循环实验,无疲劳骨折、内固定失败出现。循环实验后:扭转实验中股骨头扭转3°和5°时,95°角植骨组的扭矩平均分别为9.561±1.913Nm、13.205±2.111Nm,127°角植骨组组平均分别为7.936±1.547Nm、11.173±1.653Nm,两者比较差异均有统计学意义(所有p值均0.05);垂直压缩实验中在700N和1000N的载荷下,95°角植骨组股骨头的位移平均分别为0.315±0.049mm、0.398±0.051mm,127°角植骨组平均分别为0.606±0.049mm,0.732±0.071mm,两者比较差异有统计学意义(所有p值均0.05)。极限载荷试验中,95°角植骨组的极限载荷平均为2360.811±204.340N,127°角植骨组为2112.689±186.913N,差异有统计学意义(P0.05)。 结论:95°角植骨组的生物力学稳定性在抗扭转、抗压及极限载荷方面均优于127°角植骨组。从生物力学的角度,采用3枚空心钉固定股骨颈骨折时,95°角植骨稳定性最佳,本实验结果为临床上治疗股骨颈骨折最佳的植骨方式提供了生物力学依据。 第四部分植骨治疗新鲜股骨颈骨折的临床观察 目的:探讨应用闭合复位、游离髂骨块不同角度植骨、空心钉固定治疗新鲜股骨颈骨折的的临床疗效。 方法:自2008年12月至2010年2月应用闭合复位、游离髂骨块不同角度植骨、空心钉固定的方法治疗新鲜股骨颈骨折121例,男64例,女57例;年龄21~86岁,平均55.5岁;左侧67例,右侧54例。根据Garden分型:Ⅱ型21例,Ⅲ型64例,Ⅳ型36例;根据解剖部位分型:头下型53例,经颈型63例,基底型5例。伤后致手术的时间为1~14d,平均4d。采用游离髂骨块127°角植骨、空心钉固定85例,95°角植骨、空心钉固定36例。 结果:所有骨折复位均达Garden对线指数Ⅰ级或者Ⅱ级;手术时间45~100min,平均65min;术中出血量70~255mL,平均105mL;本组无死亡病例,发生早期并发症2例,包括伤口局部血肿1例,下肢静脉血栓1例;所有患者均获随访,时间12~26个月,平均16.9个月。骨折全部愈合(100%),6例(5%)发生股骨头缺血坏死,其中1例采用髂骨块95°角植骨,5例采用127°角植骨,最早出现股骨头坏死的时间是12个月,最晚26个月。全部患者在随访期内未发现骨折二次移位及螺钉松动、断裂、弯曲等现象,Harris髋关节评分46.3~100分,平均88.2分。 结论:采用闭合复位、游离髂骨块不同角度植骨、空心钉固定治疗股骨颈骨折具有手术操作简单、创伤小等优点,由于一期植骨,不但稳定性好,而且提高了骨折愈合率,并能有效预防远期股骨头坏死,为临床治疗股骨颈骨折提供了一种可供选择的有效方法。


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