作者:同济大学附属杨浦医院骨科 张世民
随着老龄化社会的到来,股骨转子间骨折已成为骨科医生面临的最严重公共卫生课题之一,是当今创伤骨科的研究热点。股骨转子间骨折以手术内固定治疗为主,但术后失败和效果不佳的发生率并不低。骨折治疗的三大原则是复位、固定与功能锻炼,其中充分可靠的骨折复位是采取一切后续治疗措施的前提。近年来在股骨转子间骨折的稳定性重建方面有不少新认识和新进展,本文将对此作一概括总结与分析评论。
股骨转子间骨折的稳定性重建
股骨转子间骨折的稳定性重建,是指骨折在充足复位和使用现代内固定器械(特指固定角度的滑动加压内固定系统)可靠把持之后,具有承担生理负荷(即下肢负重)而不会失败的能力。1980年Kaufer提出,股骨转子间骨折经复位内固定之后,骨与内植物的整体稳定性由下列5个因素决定:骨折类型(粉碎程度),骨骼质量(骨质疏松程度),骨折复位质量,内固定方式选择(髓内、髓外,滑动、锁定),内固定物安放位置(股骨头内植物尖顶距或股距尖顶距)。其中前2个因素是损伤和患者本身条件决定的,医生无法改变;而后3个因素是医生能够掌控且应努力追求完美的,直接与术后稳定性重建的质量相关。
稳定性的理念贯穿于股骨转子间骨折治疗的全过程,是防止内固定失败、获得优良功能效果的关键。在术前准备阶段,从影像学上区别出骨折的稳定和不稳定类型,是决定采取何种内固定方法的前提条件。手术过程中,应尽力获得骨折的稳定性复位,包括解剖复位和可接受的功能性复位(充足复位)。术中将内固定物安放在优良的位置,通过器械的收紧加压,获得骨折内固定后的即刻初始稳定。术后通过头颈骨块沿着拉力螺钉或螺旋刀片轴向的有限滑动(称为望远镜效应),进一步达到头颈骨块与股骨干的接触嵌压,获得骨折内固定后的二次稳定。通过术中初始稳定和术后二次稳定,经股骨头传导的体质量负荷分布在患者自身骨皮质和金属内植物之间,二者共同维持着骨折内固定后的整体结构稳定性,以达到使患者早期离床、下地负重的目的。
股骨转子间的结构特点与力学特性
股骨转子间在解剖上属于股骨颈干骺端的交汇转换区,近侧起自髋关节囊外的股骨颈基底,远侧至小转子下缘股骨干髓腔起始处。其解剖特点包括:①近侧的股骨颈较细小,全部是坚硬的皮质骨;远侧的转子部较粗大,皮质骨薄弱而松质骨丰富。即骨折的远近两端粗细不对等、软硬不对等。②由于颈干角、前倾角和扭转角的存在,导致重力负荷偏心传导,使股骨近端具有天然的内翻不稳定倾向。③小转子是后内侧一个大块的圆锥形松质骨突起,有髂腰肌附着,小转子本身不承担负重功能,单纯的小转子骨折分离不影响骨折复位后的载荷稳定性。④股骨距位于颈干交界处,是转子部髓腔松质骨内的密集垂直骨板,上极与股骨颈的后外侧皮质相连续,下极与小转子下方的股骨干后外侧皮质相衔接。股骨距的存在弥补了转子部由于小转子向后内侧突起所造成的应力传导缺陷,形成了完整的管状皮质骨负重结构。转子间骨折中股骨距是否被破坏,决定了骨折是否具有内在稳定性。⑤在不稳定型股骨转子间骨折,后内侧的小转子往往连带股骨距一起分离移位,形成小转子股骨距骨块,致使转子间骨折失去了后内侧皮质对位和相互砥住的基础。⑥大转子属于松质骨结构,主要为髋外展肌群提供附着点,不参与负重功能。大转子骨折移位主要影响外展肌的着力点及其力臂,并不影响转子间骨折内侧负重弓的重建与内固定后的稳定性。⑦股骨转子区的前内侧皮质相对厚实,且多为简单的骨折线,很少粉碎,该部分皮质骨对位之后相互砥住,具有传导负荷的能力。⑧外侧壁或股骨近端外侧皮质是Gotfried于2004年提出的外科概念,位于大转子与股骨干之间,是头颈骨块内植物打入部位的股骨近端外侧皮质。外侧壁完全骨折,意味着同时伴有延伸至前侧皮质的损害(前壁骨折),即股骨干近端的前壁和外侧壁同时丧失了对头颈骨块的支持作用。外侧壁反映了前壁的状况,外侧壁首先通过前壁(更重要)发挥力学作用。在打入滑动型内固定之后,在头颈骨块向外滑动的过程中,首先应该获得前内侧皮质的支撑砥着;如果前内侧皮质没有砥住,则头颈骨块将继续后退,获得髓腔中金属主杆的阻挡支撑(髓内固定),或继续向外直至获得外侧壁的皮质支撑(髓外固定);如果采用滑动髋螺钉固定且伴发外侧壁破裂,则头颈骨块将完全丧失股骨干的皮质支撑,术后出现过度滑动而失败的风险将显著增加。⑨后方的转子间嵴,是突出于负重力线之外的松质骨突起,上连大转子,下接小转子,中部有股方肌附着。转子间嵴骨块的分离移位并不影响负重力线的重建,对内固定的稳定性没有影响。⑩髋股部肌肉强大,静息状态下的收缩力量也十分可观。比如,卧床状态下的直腿抬高,髋部的受力达到体质量的1.5倍。因此,无论从结构的几何学特点还是力学的传导机制上看,股骨转子间骨折均具有先天的不稳定性,包括轴向不稳定(滑动)、横向不稳定(剪切)和旋转不稳定,最容易发生的畸形是股骨颈短缩和颈干角减小(内翻)。
稳定型骨折与不稳定型骨折
转子间骨折破坏了股骨近端压力骨小梁与张力骨小梁的交汇区,导致转子间薄弱的皮质骨和松质骨及其附着肌肉的分离移位。在骨折复位固定之后,这些骨块将承受多平面的力量,但最主要的是头颈骨块与股骨干之间的重力传导。承受压力的内侧弓皮质完整与否,或是否能够通过骨折复位而获得重建,对股骨转子间骨折内固定后的稳定性有重要影响。早在1949年,Evans在其分类系统中就认识到内侧皮质相互对合砥住的重要性。内侧皮质相互接触砥住之后,即具有承受、传导负荷的能力,能够与内固定物一起,分担经股骨头传导的负载。
稳定型骨折是指后内侧皮质仅有1处骨折,并且在复位和固定之后,能够承担生理性压力负荷而不再移位。稳定型骨折均为简单的骨折,包括国际内固定研究协会/美国骨创伤协会(AO/OTA)2018版分类中A1型骨折的3个亚型,其中A1.2型是二部分骨折,仅有头颈骨块和骨干骨块(即2007版的3个A1亚型),A1.3型为增加了小转子骨块的三部分骨折(即原A2.1型)。如果股骨距(小转子骨折块)受累,则骨折至少在冠状面上是不稳定的,此时特别强调通过复位技术使内侧皮质相互砥住,重建骨骼本身的力学传导能力,才能分担内固定物所承受的负荷压力。
不稳定型骨折是AO/OTA分类的A2.2、A2.3以及A3型骨折,包括大转子移位骨折、转子间多个骨折块(粉碎)、前壁皮质粉碎、外侧壁骨折(原发、继发)、转子间反斜骨折、转子间横向骨折、延伸至转子下的骨折,以及内固定前复位失败的骨折。这些骨折类型或者由于太过粉碎,或者破坏了主要负重力线,或者由于粗细差别太过悬殊而容易出现旋转(颈基部骨折,亦称高位转子间骨折)。尽管经过复位和固定,骨折依然会由于轴向负荷的作用导致前内侧皮质失去接触,丧失分担压力负荷的能力,进而产生移位塌陷和内翻,内固定整体结构稳定性下降,容易出现力学失败。
稳定性复位与不稳定性复位
骨折的复位质量是影响内固定治疗效果的最重要前提因素。骨折复位质量的优劣,往往决定了后续的内固定质量(内固定位置),甚至最终的治疗结果。骨折复位不够,将有可能导致一系列后续并发症,从打入股骨头内的拉力螺钉位置不正确,到内固定系统的力学稳定性失败等。对移位的股骨转子间骨折,通过闭合手法操作,很少能够获得真正的解剖学复位。因此,描述转子间骨折的复位质量,通常采用稳定复位、满意复位、充分复位、可接受复位和不稳定复位、不满意复位、复位不足、不可接受复位等概念。所谓稳定复位,就是骨折在复位和使用现代内固定器械(指固定角度的滑动加压类器械)把持之后,能够有承担生理负荷(即负重)的能力,或承担生理性压力负荷而不再移位。也就是说,术后接受头颈骨块沿着内固定器械轴向的有限滑动(望远镜效应),即通过有限的可控的股骨颈短缩,使头颈骨块与股骨干相互接触、嵌紧、坐实,促进骨折端的稳定和愈合,即接受骨折的功能复位。
对正常的股骨近端而言,后内侧的小转子股骨距是最重要的压力负荷传导结构,是股骨转子间力学稳定的最重要部分。在骨折情况下,后内侧小转子骨块可以看成是近端头颈骨块与远端股骨干在转子区压力侧拐角交汇处的蝶形骨块。Xiong等对58例不稳定型转子间骨折(A2型)的3D-CT影像学研究发现,后内侧小转子骨块的纵径长平均为65.5mm(5~8CM);横径宽平均为52.5mm,占小转子中点平面股骨皮质周长的39%;小转子骨块向内侧壁延伸19mm,占内侧壁宽度(正常33.5mm)的56.5%(损伤比例);向后壁延伸33.5mm,占后壁宽度(正常41.7mm)的81.1%。生物力学试验研究特别强调后内侧小转子骨块复位的重要性,但复位固定小转子骨块在临床实践中却难以实现,主要有三大难点:①当前的骨折复位技术很难使小转子骨块获得真正的解剖复位,常用的捆扎固定技术仅是将其向缺损的部位收拢靠近,不能达到坚强固定(不像骨干的蝶形骨块),因此固定之后也不具备传导压力负荷的能力,对术后的早期稳定性帮助不大。②小转子骨块本身疏松,操作中容易碎裂,难以承受加压内固定。③对于身体衰弱的老年人,手术复位、固定后内侧小转子骨块费力耗时、出血多、风险大,往往得不偿失。因此,在后内侧股骨距小转子骨块分离移位且不再复位的情况下,我们提出前内侧皮质升级为最重要的负重结构,在转子间骨折的治疗中承担着主要的稳定性重建作用。实际上,此时也仅剩下前内侧皮质可供复位利用,以获得自身皮质骨的力学支撑。此时,承受压力性负荷的前内侧皮质能否通过骨折复位和内固定而获得重建(即皮质接触砥住,包括解剖对位和正性对位),就成为判断股骨转子间骨折复位后是否具有力学稳定性的最重要因素。
判断股骨转子间骨折的复位质量,强调的是力学对线(Garden指数)和皮质对位(4-5mm或1个皮质厚度),避免股骨干和/或头颈骨块出现大的旋转畸形。由于颈干角的存在,头颈骨块的滑动方向是斜向外下方的,因此获得头颈骨块与股骨干的皮质接触砥住,就必须强调皮质对位的方向性(正位影像的内外,侧位影像的前后)。2014年张世民等提出内侧皮质对位的3个类型:①正性对位:在正位影像上,头颈骨块内侧皮质居于股骨干内侧皮质的内上方(髓腔外,皮质外嵌)1个皮质厚度之内(4~5mm),头颈骨块滑动后能够获得股骨干内侧皮质的支撑砥着。②中性对位:头颈骨块与股骨干内侧皮质平齐。③负性对位:头颈骨块内侧皮质居于股骨干内侧皮质外上方(髓腔内,皮质内嵌),或沿内固定轴向(头髓钉多为130°)滑动后有陷落入髓腔内趋势;负性对位实际上是失去了股骨干内侧皮质的支撑砥着,属复位不良。见表1。需特别强调的是,术中透视下的内侧皮质平滑、中性对位并非真正的解剖对位,还包括了轻微的正性对位和负性对位,只是由于透视影像的分辨率不高而混杂在一起(2mm的皮质台阶辨别不清)。在术后头颈骨块滑动获得二次稳定的过程中,由于残存骨折间隙、头颈骨块滑动特点(阻力、方向、旋转、摆动、倾斜)和股骨干外旋等因素的影响,轻微的负性对位(透视影像看起来是平滑的中性对位)很容易演变为真正的负性对位,这就是临床病例对照研究中,中性对位组术后股骨颈长度和颈干角的改变较正性对位组丢失多的原因。
2018年张世民等进一步研究发现,内侧皮质的支撑砥住需要前侧皮质的平滑对位(中性)为其提供基础。侧位上如果股骨颈前侧皮质陷落在股骨干前侧皮质的后方(髓腔内,后倾下沉),则意味着其内侧皮质的对位范围最多不足1CM(内侧皮质前后宽度平均为33mm,减去小转子骨块在内侧壁的延伸19mm,再减去前侧皮质厚度4mm)。侧位的前侧皮质负性对位,不论正位的内侧皮质如何,均预示着最终的皮质支撑有极高的丢失率(6/7,85.7%)。因此,临床应追求前侧皮质的中性对位、内侧皮质的正性或中性对位,不接受正侧位任何一面的负性对位关系,滑动后才能最终获得前内侧皮质的可靠支撑。由于髂股韧带的束缚,前侧皮质很少能获得正性对位,侧位影像出现的正性皮质关系,往往是头颈骨块屈曲位旋转、前侧皮质上翘的结果。
正位的轻度外展复位(颈干角135~145°),首先使头颈骨块与股骨干的内侧皮质相互牵开,内固定完成后再沿130°轴线向外滑动,有以下3大优点:①有利于内侧皮质获得解剖或正性支撑对位而相互坐实;②通过减小负重偏距而缩小横向剪切分力,增加纵轴压缩分力,更有利于保护内固定;③外展使头颈骨块更加直立,能够弥补转子间骨折导致的下肢短缩。
临床上最不能接受的是骨折端的横向不稳定(皮质负性对位,即失去皮质骨的相互支撑),因为横向不稳定往往预示着骨折端的剪切,后果就是头颈骨块内翻、骨折不愈合、拉力螺钉切出、内固定物断裂、手术治疗失败。因此,重建稳定性,防止骨折愈合过程中的再次移位,尤其是横向剪切移位,对转子间骨折治疗的成功至关重要。
术中加压初始稳定与术后滑动二次稳定
股骨转子间骨折的手术内固定治疗已有近百年历史,固定角度的滑动加压仍是最基本的共识。可以说,没有滑动,就没有骨折端的接触嵌紧,就没有骨折的最终愈合,这也是锁定型内固定器械失败率较高的原因。骨块间的密切接触加压是骨折复位后稳定和加速愈合的前提。如何既保留骨块间的滑动加压,又限制其过度滑动,是防止内固定治疗失败的关键。头颈骨块与股骨干的密切接触,可通过头颈骨块沿着内植物所提供的轴线向外滑动来获得。滑动可通过两个途径来实现:一是术中利用器械进行骨块间收紧,属静态加压,获得即刻的初始稳定;二是术后通过大腿的肌肉收缩或负重挤压骨块,属动态加压,获得二次稳定。适当的、可控的滑动,有利于粉碎骨折块沿拉力螺钉(或螺旋刀片)的轴向(大多数侧板系统器械滑动轴为135°,髓内钉系统为130°)相互坐实,头颈骨块与股骨干前内侧皮质相互接触、砥住,达到前内侧皮质的支撑复位(平滑解剖对位或非解剖正性对位),最终获得骨折的“二次稳定”。
骨折复位后前内侧皮质的接触砥住越完善,头颈骨块达到支撑坐实的滑动距离就越短,骨折端的位置变化也就越轻微,二次稳定就能越早形成;同时,前内侧皮质支撑砥住分担了经股骨头传导的负荷力量,使内固定物承受的载荷负担减少,保护了内固定器械,降低失败率。如果头颈骨块沿内植物器械轴向的滑动启动之后,没有获得前内侧皮质的相互接触,则头颈骨块将继续向外,直至受到髓内钉主杆或股骨外侧壁(侧板系统内固定)的阻挡。超过10mm或股骨干直径1/3的过度滑动,将导致不可控的向外退缩或股骨干相对内移,骨折发生外移塌陷,意味着骨折有效复位的丢失。此时如果能早期发现,患者卧床休息、肢体制动、避免负重,骨折有可能最终愈合,但将显著延长其康复周期。由于颈干角与股骨颈长度减少,远侧的股骨干相对内移,造成肢体缩短和髋关节外展力矩缩短、骨盆平衡力丧失,最终的功能效果也显著为差。如果未能及时发现而继续负重活动,将导致拉力螺钉从股骨头内切出,或是侧板固定系统的钢板螺钉从股骨干上拔出断裂而治疗失败,需要再次进行翻修手术。头髓钉系统属中心固定,虽然对负重应力的抵抗较偏心固定的侧板系统为强,但如果骨折不能愈合,也终将导致器械的疲劳断裂。
如果器械的滑动机制在术后由于各种原因导致嵌塞而未能启动,或使用非滑动的锁定机制内固定,则在骨折端吸收、出现间隙之后,两侧皮质骨无相互接触而不能分担传导负荷,股骨头的载荷力量完全由内固定器械承担,发生器械并发症的风险将显著增加。
内固定术后的稳定性判断
转子间骨折经复位和内固定器械连接之后,由股骨头承载的负荷力量通过骨与骨的直接皮质接触和骨与器械的间接接触,主要经3个着力点传导至股骨干:①股骨头内的拉力螺钉或螺旋刀片与骨小梁的锚合,这与骨小梁的密度和器械的打入部位有关;②前内下角的前内侧皮质接触支撑,这与骨折的复位质量有关;③外上角的头颈骨块与外侧壁接触,这与入钉点和外侧壁的损伤程度有关。远侧的交锁螺钉(螺栓)往往仅起抗旋转稳定的作用,很少直接承担轴向负荷力量。
Lee等在2013年提出了股骨转子间骨折髓内钉术后的稳定性评分方法,包括3类7个项目共8分,作者特别给“后内侧皮质接触”这一指标赋予2分,其他6项指标均为1分。这在目前常规不作后内侧小转子骨块复位固定的情况下,并不合适。我们提出新的术后稳定性评分标准,包括复位质量(4分)、手术技术(2分)、内固定选择(髓内钉,1分),术后外侧壁完整性(1分)。该标准特别强调了前内侧皮质对位(2分)的重要性,术后评分达到6分及以上者,稳定性均属优良。其实,在取得良好力线的基础上,只要获得了前内侧皮质的相互砥住和支撑,并用内固定器械将其维持住,骨折就获得了术后稳定性,就有承担体质量、传递载荷的能力。
早期下地站立与负重行走
老年股骨转子间骨折手术治疗的最重要目的之一就是早期离床,避免卧床带来的一系列并发症。股骨转子间骨折经充分复位和内固定器材牢靠把持之后,整体稳定性中最薄弱的仍是患者的骨骼,而不是金属内固定器械。患者的骨质疏松骨骼在骨折后并无明显的质量改变,理论上应与骨折前一样,是能够承担体质量负荷的。因此,如果骨折获得了充足的复位和高质量的内固定,术后稳定性评分达到优秀等级,早期下地负重、站立行走,并不会增加内固定的失败率。
股骨转子间骨折内固定失效或失败的发生率在早期曾高达16.5%,目前多在1%~5%之间,通常是内植物从股骨头切出、穿透、疲劳断裂等,其中拉力螺钉从股骨头的切出约占全部并发症的3/4,失败者常为多种机制并存。目前,内植物的工厂制造均有严格的质控,而失败往往都是骨折太过粉碎(如A2.3型)、骨骼质量太差(对内植物的把持力)、手术质量不高(骨折复位、内植物位置)等导致的骨折不愈合所致。
我国患者的内植物失败率似乎低于国外报道,分析其原因并不是我们的手术技术高超、使用器材优越,而是归功于中国传统文化对伤病的治疗理念,即“三分治七分养”,关键是患者内固定术后卧床时间较长、下地负重较晚的原因。这种术后极度保守、追求绝对安全的观点,与现代医学强调的内固定术后早期活动,“今天手术,明天下地”的强化康复理念并不符合,实际上是延误了患者的康复进程。
我国的文化理念、医患关系、医疗水平、孝心关爱等与欧美发达国家不同,我们不应该直接照搬国外的经验,需要与我国现实的具体情况相结合,“安全与效率”并重,走中国特色的医疗道路。针对老年髋部转子间骨折,我们可以将内固定术后稳定性评分、患者的身体条件及其自身意愿结合起来,首先对那些术后稳定性评分达到优秀等级(7~8分)、身体条件较好(体力、智力)、患者本人愿意、有家属陪同的老年人纳入强化康复流程,争取在1周甚或3~5d内起床下地,站立行走,快速恢复到术前的功能状态,取得更好的治疗效果。
综上述,老年股骨转子间骨折的内固定治疗在近20年来取得了明显的进步,尖顶距、外侧壁、皮质支撑等理念的提出,加深了对骨折稳定性重建的认识;头髓钉器械的改进及广泛使用,提高了取得骨折稳定性重建的技术能力。在不久的将来,股骨转子间骨折的内固定治疗效果必将迈上新的台阶。
来源:中国修复重建外科杂志2019年10月第33卷第10期
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