股骨颈骨折内固定治疗的生物力学研究进展.ppt

股骨颈骨折内固定治疗的生物力学研究进展,天津骨科医院,,股骨颈骨折具有一些明显的特点：（1）患者多为老年人，部分患者在伤前即可能患有高血压、心脏病、糖尿病或偏瘫等疾患。（2）伤后常期卧床易发生肺炎、褥疮和静脉炎等合并症。其死亡例较一般骨折者为高。（3）由于解剖的特点，骨折部位常承受较大的剪式应力，影响效果和不愈合。不愈合率约为10％－20％。骨折血供阻断，不仅影响骨折愈合，且可能发生股骨头坏死，坏死率为20％－40％。,骨颈的生物力学,股骨颈的正常功能主要是承受弯力和弯矩，股骨颈在载荷下外上方为张应力，内下方为压应力。为适合人类直立行走，股骨上形成了典型的力学体系，其骨小梁的分布极其合理（Wolff定律）。,,根据“骨的功能性适应”原理，为适应这两种不同形式的载荷，骨小梁形成两种不同形式的排列，即内下方的压力骨小梁系统和外上方的张力骨小梁系统，前者始自股骨干上端内侧皮质，向股骨颈内侧做放射状分布，最后终止于股骨头软骨下方；后者始自股骨干外侧皮质，沿股骨颈外侧上行，与内侧骨小梁交叉，止于股骨头内下侧1/4处软骨下方。,,两种骨小梁系统在交叉的中心形成一个三角形脆弱区域，称为“Ward三角”。股骨干上端内后侧很多致密的骨小梁结合成相当致密的一块骨板，通过小粗隆到达股骨颈下方，为股骨距，此结构可加强干颈间的连接与支持，从力学角度看，相当于起重机的力臂。,,股骨上端有薄厚不均的皮质包裹，股骨颈上侧的皮质骨为薄壳，越近股骨颈下侧越厚；大粗隆下方股骨干外侧皮质薄，向下逐渐曾厚。皮质与两个骨小梁系统共同组成一个复杂的多级生物桁架，桁架是梁的最合理结构，它可以以最少的材料发挥最大的机械强度，符合股骨颈的生理特性。,内固定治疗方法的生物力学分析,自从Langenback（1950）首创内固定治疗股骨颈骨折，至今已有近百种内固定器械相继应用。股骨颈骨折内固定器的种类虽然很多，但主要可归纳为三类：,单钉固定类,此类固定器可分为无螺纹钉类和加压螺纹钉类两种。无螺纹单钉类以三翼钉为代表，是治疗股骨颈骨折的一种传统方法，它具有较强的抗压抗张能力。,,使用此钉固定，从生物力学角度分析，应使之与股骨颈纵轴成20º角左右的方向，由外下向内上紧贴着股骨距进入。这样可使断端获得较大的压应力与较小的剪切力，对加速愈合有利。但使用此方法，内固定过程中需要进行锤击和大粗隆冲击，有可能损伤股骨头血供。,,另外，此钉无螺纹，又不能有效地抗旋转，故载荷时易导致骨折断端的分离和影响血供，不能有效的加压稳定作用。三翼钉固定强度、刚度虽大，但对血运破坏严重，应力遮挡大，影响骨折的愈合。胡清潭认为：三翼钉击入时对周围骨质损伤大，且两侧迅速受压缩或翼刃切割，是导致手术后松动的根源。此外，它没有加压作用，击入时反会造成骨折线分离，易引起骨不连,,加压螺纹钉类最常用的为AO松质骨螺丝钉。该钉一般直径粗、螺纹深、抓持力强，有助于早期负重，其抗压、抗张程度均较好。随着螺纹的旋进，增加了骨折端的压力使之更紧密的对位而促进愈合。螺纹部通过骨折线后，能使骨折断端靠拢，挤压达到一个嵌插稳定的位置，使骨折两端接触面积大，抗剪力好。,,从手术操作看，螺丝钉是钻孔拧入，并非锤入，避免了骨折断端的间接分离，当术后骨折断端吸收而产生间隙时，钉的无纹部分可向外滑动，使间隙消失，保持骨折断端的紧密接触。但是，此类固定器为单一固定，不能有效地抗旋转[10]。加之直径粗、创伤大，可能损伤股骨头残存血供。,多针固定类,多针固定的数量不等，一般以三枚为多。在进针方向上，多数学者主张低角度进针（针与上方股骨干成135°－150°），这样有利于骨折断端加压且增加抗剪力。多针固定布局合理，不少人认为其内固定比其它形式内固定强，而且操作方便，可以不做切口，经皮穿针，减少损伤和感染机会,,多针固定在抗分离上比加压钉、三翼钉差，但在抗错位、抗旋转强度上则较好，综合上来，多针固定为较好的方法。但是，针的直径细，又无螺纹把持，不能较大的载荷；且多针固定各自独立，易于游移。,,随着生物力学的发展，多枚加压螺纹钉内固定祢补改善了多针固定的不足。多枚加压螺纹钉对骨折断端起到强大的加压作用，使骨折断端嵌插紧密，很有利于骨折的愈合。80年，Ao学会研究出的空心加压螺纹钉更使骨折的愈合率明显提高。,钉板结合类,此类装置由固定钉与一带柄的套筒两部分组成，固定钉可在套筒内滑动，当骨折有吸收时，钉则向套筒内滑动缩短，以保持骨折端的紧密接触，且术后早期负重可使骨折端更紧密的嵌插，有利于愈合。,,广泛应用的有Richard钉、DHS等。在使用此种装置时，必须注意套筒的长度不能超过骨折线，并有足够的滑行余地，否则会阻止骨折端的嵌插；亦需注意钉端勿穿透软骨下致密层。,,钉板结合类内固定器虽然抗压、抗张程度较好，但该钉为单一固定，抗扭转较差，同时创伤也大，有可能损伤股骨头残存血供。Gurtler认为Richard钉的致命缺点在于它无抗旋转功能。,小结,早期良好的复位和坚强的内固定，是治疗股骨颈骨折所公认的关键。在Kofoed]随访报告中复位质量愈合者有98%，而质量复位差不愈者有54%。,,股骨颈骨折内固定必须满足三方面要求：（1）抵抗加于骨折线上的剪力；（2）抵抗其弯应力；（3）容许加于轴心上的压力。临床上内固定器的选择，除了考虑内固定器本身的刚度或强度，安放位置，角度或布局外，还应注意其体积大小与直径粗细对股骨头血运的影响。血运破坏大，易引起骨不连，甚至股骨头坏死。,,股骨颈骨折是一种较难愈合的骨折，有关其治疗还有很多工作有待研究和探索。三针呈倒等腰三角形立体植入股骨颈内，与股骨的主应力方向一置，在股骨颈中各起着相同的负重作用，符合生物力学规律，对股骨血运破坏小，为目前为止最好的固定方法。,,总之，重视早期复位质量，选择适当的坚强的内固定及局部血管的早期恢复是治疗股骨颈骨折的基本原则和要求。,