引用本文: 李海丰, 王华, 张英琪, 周家钤, 袁峰. 头髓钉治疗高龄股骨转子间骨折的尖顶距与螺旋刀片移位的关系. 中国修复重建外科杂志, 2019, 33(10): 1234-1238. doi: 10.7507/1002-1892.201904125 复制
对于老年股骨转子间骨折的治疗,尽早手术内固定,使骨折复位并获得坚强固定,有利于早期恢复下肢负重功能,预防卧床并发症的发生[1]。内固定无论采用钉板系统还是髓内钉系统,头颈螺钉(包括拉力螺钉和螺旋刀片)移位是导致内固定失败最常见的原因[2-3]。为了判断头颈螺钉在股骨头内的位置和预测螺钉发生移位的风险,Baumgaertner 等[4]于 1995 年首次提出尖顶距(tip apex distance,TAD)的概念,拉力螺钉 TAD 应<25 mm 的观点也为多数学者接受。
股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)是固定股骨转子间骨折的一种新型头髓钉[5],它将头颈骨块的固定方式由拉力螺钉改为 1 枚螺旋刀片,通过敲击“挤入”股骨头。PFNA 的螺旋刀片与拉力螺钉的设计、工作原理不同,关于螺旋刀片的 TAD 值,研究者们有不同见解。本研究回顾分析 2015 年 6 月—2018 年 6 月采用 PFNA 治疗的高龄股骨转子间骨折患者临床资料,研究 TAD 值与术后发生螺旋刀片移位并发症的关系。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准:① 年龄≥80 岁;② 新鲜闭合性股骨转子间骨折;③ 采用 PFNA 内固定治疗;④ 随访时间 4 个月以上,影像学资料完整。排除标准:① 病理性骨折;② 患侧髋部既往有骨折、手术史。2015 年 6 月—2018 年 6 月共 87 例患者符合选择标准纳入研究。
1.2 一般资料
本组男 32 例,女 55 例;年龄 80~101 岁,平均 84.7 岁。均为低能量损伤所致单侧股骨转子间骨折,其中左侧 39 例,右侧 48 例。根据国际内固定研究协会/美国骨创伤协会(AO/OTA)分型[6]:31-A1 型 33 例,31-A2 型 35 例,31-A3 型 19 例。受伤至手术时间 1~16 d,平均 3.7 d。
1.3 手术方法及术后康复锻炼
手术均由高年资主治以上级别医师实施,于牵引手术床上行骨折复位 PFNA 内固定。内固定物选择根据患者要求,使用 PFNA-Ⅱ(Synthes 公司,美国)41 例,股骨近端螺旋刀片式髓内钉(常州康辉医疗器械有限公司)32 例,股骨带锁髓内钉(大博医疗科技股份有限公司)14 例。根据术中透视按 Baumgaertner 法[4]判断骨折复位质量:优 17 例,良 48 例,可接受 22 例。螺旋刀片目标位置:正位透视位于股骨头颈轴线正中或偏下,侧位位于正中;理想 TAD 值为 15~20 mm。术后第 1 天即开始下肢肌肉等长收缩锻炼,术后 4~6 周开始部分负重。
1.4 术后随访指标
术后即刻摄髋关节正侧位X线片,采用 UniWebVersion4.0 图像系统,按 Baumgaertner 等[4]的方法测量 TAD,以螺旋刀片刀头直径为参照,校正放大率。螺旋刀片刀头直径分别为:PFNA-Ⅱ 10.3 mm,股骨近端螺旋刀片式髓内钉 10.3 mm,股骨带锁髓内钉 10.5 mm。根据 TAD 值大小将患者分为 A 组(TAD<20 mm)和 B 组(TAD>20 mm)。术后 1、3、6、12 个月随访,通过 X 线片或 CT 检查观察两组患者骨折愈合情况或螺旋刀片移位等内固定失败发生情况,根据张世民[7]的术后稳定性评分系统评价发生内固定失败患者骨折内固定术后的稳定性。
1.5 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。计数资料比较采用 Fisher’s 确切概率法;检验水准 α=0.05。
2 结果
根据术后即刻 TAD 值,A 组 49 例,TAD 为 8.9~19.7 mm,平均 18.6 mm;B 组 38 例,TAD 为 20.1~41.4 mm,平均 27.7 mm。87 例患者均获随访,随访时间 4~28 个月,平均 11.7 个月。术后 3 例(均为 B 组患者)发生螺旋刀片切割移位导致内固定失败,其中 1 例向上切出股骨头,2 例向内穿透股骨头;余 84 例骨折均骨性愈合,未发生内固定物断裂、股骨干骨折等内固定相关并发症。A、B 组患者内固定失败发生率比较差异有统计学意义(P=0.049)。该 3 例内固定失败患者术中骨折复位质量按 Baumgaertner 标准均达到“可接受”程度;根据张世民[7]的术后稳定性评分系统评价,均达到中等稳定(5~6 分);均否认术后再次跌倒外伤史。见图 1、2。
3 讨论
股骨转子间骨折内固定术后头颈螺钉移位,是导致内固定失败的主要因素之一。头颈螺钉移位受骨折类型、骨骼质量、复位质量、内固定种类、安放位置及术后负重等多种因素的影响[8-9]。确定头颈螺钉在股骨头内的最佳位置,以减少其移位的发生,一直是学者们研究的热点。早期研究显示[10-11],螺钉在股骨头正位 X 线片的正中或正中偏下,侧位 X 线片的正中,可以降低螺钉切出股骨头的发生率。Baumgaertner 等[4]在 1995 年提出 TAD 的概念,首次以量化的数值判断头颈螺钉在股骨头内位置的优劣和预测螺钉移位的发生率。TAD 是指在术后即刻正侧位 X 线片上,拉力螺钉尖端至股骨头颈中轴线与股骨头关节面交界顶点的距离之和,以 mm 为单位并校正放大率。Baumgaertner 等[12]认为 TAD 过大是发生螺钉切出股骨头的重要因素,TAD<25 mm 能避免拉力螺钉切出。Pervez 等[13]在 2004 年的回顾性研究中提出,与骨折复位程度、螺钉位置相比,TAD 是预测拉力螺钉切出最重要的因素,TAD<20 mm 可减少螺钉切出。Hsueh 等[14]在 2010 年报道,TAD<15 mm 的患者无螺钉切出发生。目前多数学者认为拉力螺钉的 TAD 上限为 25 mm[3, 11-12],在不损伤软骨下骨血运的前提下,螺钉植入较深为好。
PFNA 是近年出现的新型髓内固定系统,用 1 枚螺旋刀片代替拉力螺钉固定头颈部骨块,直接打入头颈部,减少了松质骨丢失,提高了抗旋转和抗内翻能力,更适合骨质疏松患者。螺旋刀片在股骨头内的移位有两种形式[15]:向上切出和向内穿透。很多力学试验和临床研究发现[16-17],螺旋刀片向上切出股骨头的发生率较低,更易于向内穿透股骨头,不同学者报道的发生率在 1.3%~6.3%。探讨 TAD 大小的目的,是为了在股骨头内将内植物打入骨小梁最密集的区域,提供内植物与骨的最强锚合力,即打入股骨头的正中且深。TAD 增大会增加螺旋刀片移位风险已成为共识,但螺旋刀片的 TAD 是否也与螺钉一样越小越好,并以 25 mm 为上限,目前存在争议。
有学者认为,螺旋刀片易于向内穿透股骨头,因此螺旋刀片的 TAD 应大于拉力螺钉的 TAD。Frei 等[18]认为,适当增大螺旋刀片尖端至关节面的距离(至少 1 cm),可以降低螺旋刀片穿透的发生率。Zhou 等[19]回顾分析了 6 篇文献,建议螺旋刀片的 TAD 在 20~25 mm 较好。Nikoloski 等[20]认为 TAD<25 mm 的标准不适用于 PFNA 螺旋刀片,认为 TAD<20 mm 有增大螺旋刀片向内穿透的风险,而 TAD>30 mm 又增加了向上切出的风险,建议应在 20~30 mm 范围内。但 Stern 等[21]在 2011 年的一项前瞻性临床研究中,对比研究了螺旋刀片与拉力螺钉固定 60 岁以上股骨转子间骨折患者的疗效,发现这两种头颈螺钉术后 TAD 及螺钉移位的发生率相似,而且两组发生移位的患者 TAD 无显著差异,均>25 mm,平均约 29 mm;无移位患者的 TAD 平均约 21 mm。Li 等[22]在 2015 年的荟萃分析中报道,虽然螺旋刀片的切出率比螺钉低,但两组发生切出患者的 TAD 相似。
1980 年 Kaufer[23]提出影响股骨转子间骨折手术疗效的 5 个关键因素,包括骨骼质量、骨折类型、复位程度、内固定物种类和内固定物安放位置,TAD 是医生可控的、影响内固定术后疗效的关键因素之一。目前检索到 TAD 影响螺旋刀片移位的文献[20-21, 24]虽然都以老年患者(平均年龄 63~82 岁)为主,但年龄跨度较大(27~103 岁),尚未发现针对高龄患者这一特定群体的报道。本研究以 80 岁以上高龄患者为对象,回顾研究了 TAD 与螺旋刀片切割移位的关系。
本研究虽然未定量测量每例患者的骨密度,但 80 岁以上患者是一个明显骨质疏松的群体。我们手术中发现,固定头颈骨块时即使不预先扩大头颈部髓腔,也可以较容易地把螺旋刀片打入股骨头较深的位置。在以松质骨为主的转子部,Ward 三角的骨量最少,负重区软骨下骨密度最高。螺旋刀片越接近软骨下骨,接触到的骨质越多,初始强度越高。为了获得较高的初始强度,我们将这些高龄患者螺旋刀片的理想 TAD 值设定小于文献建议的 20 mm[19-20]。以 TAD 20 mm 为分界,可以看成正侧位各 10 mm,容易记忆,同时以螺旋刀片的直径(≈10 mm)为参考,在术中容易目测判断估计。
本研究结果显示,TAD<20 mm 组未发生螺旋刀片向上切出及向内穿透股骨头的情况,平均 TAD 为 18.6 mm。TAD>20 mm 组共发生 3 例螺旋刀片移位,其中 1 例向上切出(TAD 为 28.1 mm),2 例向内穿透(TAD 分别为 23.7、32.9 mm)。发生螺旋刀片移位的患者复位质量都达到 Baumgaertner 骨折复位标准的可接受程度,因此我们认为导致这两组螺旋刀片移位发生率不同的主要原因是 TAD 的不同。此结果进一步验证了 Stern 等[21]和 Li 等[22]的观点,在不损伤软骨下骨血运的前提下,螺旋刀片也应保持较小的 TAD 值。由于骨质疏松,对 80 岁以上的高龄患者,我们推荐 TAD 为 15~20 mm。
本研究内固定失败率并不高,我们分析原因,一方面是较小 TAD 的螺旋刀片提供了较好的初始稳定性;另一方面,高龄患者的术后康复比较保守,下床负重时间较晚,也在一定程度上降低了内固定失败风险。
综上述,以螺旋刀片型头髓钉治疗股骨转子间骨折,对骨质疏松明显的高龄患者,在不损伤软骨下骨血运前提下,保持螺旋刀片较小的 TAD(15~20 mm),可以提高初始稳定性,并不增加螺旋刀片切出或穿透股骨头的风险。但本研究存在以下不足:① 由于关节退变或内科基础疾病,部分患者受伤前患髋功能已经不佳,因此未将髋关节功能纳入考核指标;② 还需要通过骨质疏松模型进行生物力学试验,进一步验证不同 TAD 对螺旋刀片稳定性的影响。
作者贡献:李海丰负责科研设计、实施、文章撰写;王华负责数据收集整理;张英琪负责统计分析;周家钤、袁峰负责临床病例资料收集整理。
利益冲突:所有作者声明,在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。
对于老年股骨转子间骨折的治疗,尽早手术内固定,使骨折复位并获得坚强固定,有利于早期恢复下肢负重功能,预防卧床并发症的发生[1]。内固定无论采用钉板系统还是髓内钉系统,头颈螺钉(包括拉力螺钉和螺旋刀片)移位是导致内固定失败最常见的原因[2-3]。为了判断头颈螺钉在股骨头内的位置和预测螺钉发生移位的风险,Baumgaertner 等[4]于 1995 年首次提出尖顶距(tip apex distance,TAD)的概念,拉力螺钉 TAD 应<25 mm 的观点也为多数学者接受。
股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)是固定股骨转子间骨折的一种新型头髓钉[5],它将头颈骨块的固定方式由拉力螺钉改为 1 枚螺旋刀片,通过敲击“挤入”股骨头。PFNA 的螺旋刀片与拉力螺钉的设计、工作原理不同,关于螺旋刀片的 TAD 值,研究者们有不同见解。本研究回顾分析 2015 年 6 月—2018 年 6 月采用 PFNA 治疗的高龄股骨转子间骨折患者临床资料,研究 TAD 值与术后发生螺旋刀片移位并发症的关系。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准:① 年龄≥80 岁;② 新鲜闭合性股骨转子间骨折;③ 采用 PFNA 内固定治疗;④ 随访时间 4 个月以上,影像学资料完整。排除标准:① 病理性骨折;② 患侧髋部既往有骨折、手术史。2015 年 6 月—2018 年 6 月共 87 例患者符合选择标准纳入研究。
1.2 一般资料
本组男 32 例,女 55 例;年龄 80~101 岁,平均 84.7 岁。均为低能量损伤所致单侧股骨转子间骨折,其中左侧 39 例,右侧 48 例。根据国际内固定研究协会/美国骨创伤协会(AO/OTA)分型[6]:31-A1 型 33 例,31-A2 型 35 例,31-A3 型 19 例。受伤至手术时间 1~16 d,平均 3.7 d。
1.3 手术方法及术后康复锻炼
手术均由高年资主治以上级别医师实施,于牵引手术床上行骨折复位 PFNA 内固定。内固定物选择根据患者要求,使用 PFNA-Ⅱ(Synthes 公司,美国)41 例,股骨近端螺旋刀片式髓内钉(常州康辉医疗器械有限公司)32 例,股骨带锁髓内钉(大博医疗科技股份有限公司)14 例。根据术中透视按 Baumgaertner 法[4]判断骨折复位质量:优 17 例,良 48 例,可接受 22 例。螺旋刀片目标位置:正位透视位于股骨头颈轴线正中或偏下,侧位位于正中;理想 TAD 值为 15~20 mm。术后第 1 天即开始下肢肌肉等长收缩锻炼,术后 4~6 周开始部分负重。
1.4 术后随访指标
术后即刻摄髋关节正侧位X线片,采用 UniWebVersion4.0 图像系统,按 Baumgaertner 等[4]的方法测量 TAD,以螺旋刀片刀头直径为参照,校正放大率。螺旋刀片刀头直径分别为:PFNA-Ⅱ 10.3 mm,股骨近端螺旋刀片式髓内钉 10.3 mm,股骨带锁髓内钉 10.5 mm。根据 TAD 值大小将患者分为 A 组(TAD<20 mm)和 B 组(TAD>20 mm)。术后 1、3、6、12 个月随访,通过 X 线片或 CT 检查观察两组患者骨折愈合情况或螺旋刀片移位等内固定失败发生情况,根据张世民[7]的术后稳定性评分系统评价发生内固定失败患者骨折内固定术后的稳定性。
1.5 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。计数资料比较采用 Fisher’s 确切概率法;检验水准 α=0.05。
2 结果
根据术后即刻 TAD 值,A 组 49 例,TAD 为 8.9~19.7 mm,平均 18.6 mm;B 组 38 例,TAD 为 20.1~41.4 mm,平均 27.7 mm。87 例患者均获随访,随访时间 4~28 个月,平均 11.7 个月。术后 3 例(均为 B 组患者)发生螺旋刀片切割移位导致内固定失败,其中 1 例向上切出股骨头,2 例向内穿透股骨头;余 84 例骨折均骨性愈合,未发生内固定物断裂、股骨干骨折等内固定相关并发症。A、B 组患者内固定失败发生率比较差异有统计学意义(P=0.049)。该 3 例内固定失败患者术中骨折复位质量按 Baumgaertner 标准均达到“可接受”程度;根据张世民[7]的术后稳定性评分系统评价,均达到中等稳定(5~6 分);均否认术后再次跌倒外伤史。见图 1、2。
3 讨论
股骨转子间骨折内固定术后头颈螺钉移位,是导致内固定失败的主要因素之一。头颈螺钉移位受骨折类型、骨骼质量、复位质量、内固定种类、安放位置及术后负重等多种因素的影响[8-9]。确定头颈螺钉在股骨头内的最佳位置,以减少其移位的发生,一直是学者们研究的热点。早期研究显示[10-11],螺钉在股骨头正位 X 线片的正中或正中偏下,侧位 X 线片的正中,可以降低螺钉切出股骨头的发生率。Baumgaertner 等[4]在 1995 年提出 TAD 的概念,首次以量化的数值判断头颈螺钉在股骨头内位置的优劣和预测螺钉移位的发生率。TAD 是指在术后即刻正侧位 X 线片上,拉力螺钉尖端至股骨头颈中轴线与股骨头关节面交界顶点的距离之和,以 mm 为单位并校正放大率。Baumgaertner 等[12]认为 TAD 过大是发生螺钉切出股骨头的重要因素,TAD<25 mm 能避免拉力螺钉切出。Pervez 等[13]在 2004 年的回顾性研究中提出,与骨折复位程度、螺钉位置相比,TAD 是预测拉力螺钉切出最重要的因素,TAD<20 mm 可减少螺钉切出。Hsueh 等[14]在 2010 年报道,TAD<15 mm 的患者无螺钉切出发生。目前多数学者认为拉力螺钉的 TAD 上限为 25 mm[3, 11-12],在不损伤软骨下骨血运的前提下,螺钉植入较深为好。
PFNA 是近年出现的新型髓内固定系统,用 1 枚螺旋刀片代替拉力螺钉固定头颈部骨块,直接打入头颈部,减少了松质骨丢失,提高了抗旋转和抗内翻能力,更适合骨质疏松患者。螺旋刀片在股骨头内的移位有两种形式[15]:向上切出和向内穿透。很多力学试验和临床研究发现[16-17],螺旋刀片向上切出股骨头的发生率较低,更易于向内穿透股骨头,不同学者报道的发生率在 1.3%~6.3%。探讨 TAD 大小的目的,是为了在股骨头内将内植物打入骨小梁最密集的区域,提供内植物与骨的最强锚合力,即打入股骨头的正中且深。TAD 增大会增加螺旋刀片移位风险已成为共识,但螺旋刀片的 TAD 是否也与螺钉一样越小越好,并以 25 mm 为上限,目前存在争议。
有学者认为,螺旋刀片易于向内穿透股骨头,因此螺旋刀片的 TAD 应大于拉力螺钉的 TAD。Frei 等[18]认为,适当增大螺旋刀片尖端至关节面的距离(至少 1 cm),可以降低螺旋刀片穿透的发生率。Zhou 等[19]回顾分析了 6 篇文献,建议螺旋刀片的 TAD 在 20~25 mm 较好。Nikoloski 等[20]认为 TAD<25 mm 的标准不适用于 PFNA 螺旋刀片,认为 TAD<20 mm 有增大螺旋刀片向内穿透的风险,而 TAD>30 mm 又增加了向上切出的风险,建议应在 20~30 mm 范围内。但 Stern 等[21]在 2011 年的一项前瞻性临床研究中,对比研究了螺旋刀片与拉力螺钉固定 60 岁以上股骨转子间骨折患者的疗效,发现这两种头颈螺钉术后 TAD 及螺钉移位的发生率相似,而且两组发生移位的患者 TAD 无显著差异,均>25 mm,平均约 29 mm;无移位患者的 TAD 平均约 21 mm。Li 等[22]在 2015 年的荟萃分析中报道,虽然螺旋刀片的切出率比螺钉低,但两组发生切出患者的 TAD 相似。
1980 年 Kaufer[23]提出影响股骨转子间骨折手术疗效的 5 个关键因素,包括骨骼质量、骨折类型、复位程度、内固定物种类和内固定物安放位置,TAD 是医生可控的、影响内固定术后疗效的关键因素之一。目前检索到 TAD 影响螺旋刀片移位的文献[20-21, 24]虽然都以老年患者(平均年龄 63~82 岁)为主,但年龄跨度较大(27~103 岁),尚未发现针对高龄患者这一特定群体的报道。本研究以 80 岁以上高龄患者为对象,回顾研究了 TAD 与螺旋刀片切割移位的关系。
本研究虽然未定量测量每例患者的骨密度,但 80 岁以上患者是一个明显骨质疏松的群体。我们手术中发现,固定头颈骨块时即使不预先扩大头颈部髓腔,也可以较容易地把螺旋刀片打入股骨头较深的位置。在以松质骨为主的转子部,Ward 三角的骨量最少,负重区软骨下骨密度最高。螺旋刀片越接近软骨下骨,接触到的骨质越多,初始强度越高。为了获得较高的初始强度,我们将这些高龄患者螺旋刀片的理想 TAD 值设定小于文献建议的 20 mm[19-20]。以 TAD 20 mm 为分界,可以看成正侧位各 10 mm,容易记忆,同时以螺旋刀片的直径(≈10 mm)为参考,在术中容易目测判断估计。
本研究结果显示,TAD<20 mm 组未发生螺旋刀片向上切出及向内穿透股骨头的情况,平均 TAD 为 18.6 mm。TAD>20 mm 组共发生 3 例螺旋刀片移位,其中 1 例向上切出(TAD 为 28.1 mm),2 例向内穿透(TAD 分别为 23.7、32.9 mm)。发生螺旋刀片移位的患者复位质量都达到 Baumgaertner 骨折复位标准的可接受程度,因此我们认为导致这两组螺旋刀片移位发生率不同的主要原因是 TAD 的不同。此结果进一步验证了 Stern 等[21]和 Li 等[22]的观点,在不损伤软骨下骨血运的前提下,螺旋刀片也应保持较小的 TAD 值。由于骨质疏松,对 80 岁以上的高龄患者,我们推荐 TAD 为 15~20 mm。
本研究内固定失败率并不高,我们分析原因,一方面是较小 TAD 的螺旋刀片提供了较好的初始稳定性;另一方面,高龄患者的术后康复比较保守,下床负重时间较晚,也在一定程度上降低了内固定失败风险。
综上述,以螺旋刀片型头髓钉治疗股骨转子间骨折,对骨质疏松明显的高龄患者,在不损伤软骨下骨血运前提下,保持螺旋刀片较小的 TAD(15~20 mm),可以提高初始稳定性,并不增加螺旋刀片切出或穿透股骨头的风险。但本研究存在以下不足:① 由于关节退变或内科基础疾病,部分患者受伤前患髋功能已经不佳,因此未将髋关节功能纳入考核指标;② 还需要通过骨质疏松模型进行生物力学试验,进一步验证不同 TAD 对螺旋刀片稳定性的影响。
作者贡献:李海丰负责科研设计、实施、文章撰写;王华负责数据收集整理;张英琪负责统计分析;周家钤、袁峰负责临床病例资料收集整理。
利益冲突:所有作者声明,在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。