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异体腓骨移植还具有诱导成骨和二次改塑的能力

2021-01-22 04:22 作者:优发国际app官网 点击:

  肱骨近端骨折是老年人群最常见的损伤之一,随着社会人口老龄化,肱骨近端骨折发生率日益上升。肱骨近端骨折中约20%为移位明显的不稳定骨折。切开复位内固定是治疗肱骨近端不稳定骨折的主要方法,以肱骨近端锁定内固定系统(PHILOS)为代表的锁定钢板具有成角稳定、解剖设计等优点,是目前首选的固定材料。但临床研究发现手术治疗的并发症高达50%,包括肱骨头缺血坏死、骨折不愈合或畸形愈合、螺钉切出等。骨折严重粉碎、骨质疏松和内侧支撑不足是并发症的主要危险因素,增强肱骨近端骨内支撑有助于提高手术治疗稳定和防止并发症。肱骨距螺钉、骨水泥填充、异体骨支撑、可膨胀钛网以及特殊钢板等都是目前最常用的肱骨近端骨折增强内固定手段。笔者拟对该方面的研究进展做一综述。

  肱骨近端内侧支撑又称肱骨距,是指肱骨头内下方解剖颈至外科颈弯曲处的一段致密骨质,具有支撑肱骨头、防止其内翻塌陷的作用。肱骨距位于肱骨近端的内侧铰链位置,是旋肱前后血管从腋动脉向肱骨头走行的区域,铰链的完整有助于维持肱骨头的血供。Hertel研究证明,肱骨距移位超过2mm可牵拉血管,超过3mm骨膜可发生撕裂,从而影响肱骨头的血液供应。因此,肱骨近端骨折后恢复肱骨距的完整,不仅具有生物力学意义,对于促进骨折愈合、防止肱骨头缺血坏死也具有重要的临床价值。

  经钢板从肱骨近端的外侧向肱骨距置入的螺钉被称为肱骨距螺钉,理论上可以支撑肱骨头,防止头颈内翻。Garder等认为肱骨近端骨折需满足以下条件才稳定:(1)内侧柱完好无损、解剖复位且非粉碎性骨折;(2)稳定型骨折,骨折线处骨干端插入肱骨头;(3)肱骨距螺钉的钉尖距软骨下骨5mm内。对于肱骨距螺钉,临床报道均认为其具有良好的治疗意义。Zhang等对72例肱骨近端骨折患者进行手术治疗,术后随访30.8个月。结果显示使用内侧支撑螺钉患者的Constant评分显著高于未使用患者,且未使用内侧支撑螺钉患者的内固定失败率也要高于使用内侧支撑螺钉患者(23.1%vs.3.4%,P=0.036)。认为使用内侧支撑螺钉可加强肱骨近端骨折锁定钢板的机械稳定性,对于复杂性肱骨近端骨折尤为重要,在内侧支撑螺钉的辅助下,内固定维持复位的时间更长。与临床报道相反,生物力学研究则认为肱骨距螺钉无特殊稳定意义。Katthagen等通过标本实验发现,肱骨距螺钉并不能增加肱骨近端骨折模型的稳定性,只有将肱骨距螺钉与异体骨联合使用,模型的刚度和抗失败负荷才显著增加。Bai等对12对肱骨近端骨折模型采用肱骨距螺钉固定,发现对于内侧皮质完整的骨折模型,肱骨距螺钉无增强固定的作用;同时,不管内侧皮质是否完整,肱骨距螺钉皆无抗内翻畸形的作用。

  肱骨距螺钉的位置对骨折的稳定也有重要影响。Mehta等按照螺钉与骨折间隙的位置,可以将其分为近侧固定(螺钉位于骨折端近侧)、中间固定(螺钉穿过骨折端)和远侧固定(螺钉位于骨折远端),通过标本实验发现,近侧螺钉固定时模型的强度小于远侧螺钉和中间螺钉固定,后两者具有类似的结构强度,是骨折治疗是的理想位置。肱骨距螺钉临床报道和生物力研究的差异可能与骨折类型有关。生物力学研究中所建立的骨折模型均为简单的二部分骨折,模型受力也只是简单的垂直加载,这种情况下肱骨距螺钉的意义可能会被弱化。在临床治疗中,肱骨距螺钉作为最简单的增强肱骨内侧支撑的手段,应被推荐使用。

  骨水泥填充是骨质疏松性骨折最常用的方法。将糊状的骨水泥注入松质骨,在人体内环境作用下,迅速硬化成固态,可以有效增加局部骨质强度。PMMA是目前临床常用的骨水泥,具有良好的生物力学特性,但存在固化时发热、不降解、无生物相容性及单体毒性作用等缺陷,应用受到较大限制。磷酸钙骨水泥(CPC)具有骨诱导生物活性和可降解性,自1985年问世以来受到广泛关注,是目前应用最广泛的骨增强固定材料。Kwon等在2002年首次对CPC增强固定治疗肱骨近端骨折的可行性进行生物力学研究,作者将18对肱骨近端骨折标本采用三叶草钢板、角稳定钢板和克氏针固定,并进行CPC增强,发现CPC可以显著提高固定模型的稳定性,最高达240%,即使是存在严重骨质疏松的模型,CPC增强后的稳定性也超过骨质正常模型。对于锁定钢板,CPC也有非常明显的增加稳定效果。在另外一项标本实验中,CPC增强锁定钢板固定模型的失败载荷为(1936±609)N,非增强模型为(1373±590)N,差异有显著意义。

  CPC增强固定的优越性在临床治疗中也得到了证明。Matsuda等在1999年首次报道采用钢板联合骨水泥增强固定治疗5例肱骨近端严重骨质疏松性骨折,患者平均年龄81岁。术后9周骨折愈合,术后1年未发现治疗失败。Egol等对92例肱骨近端骨折患者采用手术治疗,固定方法包括钢板联合松质骨、钢板联合CPC以及单纯钢板。随访1年发现,采用CPC增强固定的患者无一例发生骨折畸形愈合和螺钉切出,松质骨增强组螺钉切出率为14%,单侧钢板固定为19%。据此,认为对于严重肱骨近端骨折,CPC增强固定应作为常规治疗手段。尽管骨水泥增强固定具有较好的生物力学和临床效果,但目前并没有足够的临床证据指出骨水泥增强固定应作为常规治疗手段。另外,骨水泥的注入位置也存在争论,有学者认为只有当螺钉打向肱骨前侧骨密度较低部位时需采用骨水泥加强固定,其它情况下只将骨水泥打至肱骨头中间部位即可。关于骨水泥注入哪些部位可增加内固定的稳定性,仍需要生物力学研究的进一步证明。

  骨移植是治疗结构性骨缺损的有效手段。自体髂骨是骨移植的金标准,但存在来源有限、材料强度不足、取骨区疼痛和增加患者痛苦等缺陷。由于异体腓骨具有与肱骨近端髓腔有类似的解剖形态;皮质骨具有较高的强度;能稳定骨折端并重建肱骨近端的连续性的优点,是重建肱骨近端内侧支撑的理想材料。异体腓骨支撑治疗肱骨近端骨折由Gardner在2008年首次报道,他将一段6~8cm的异体腓骨,经骨折端置于肱骨近端髓腔内,保持腓骨近端位于解剖颈上方2~3cm处。通过钢板置入1~2枚挤压螺钉,将腓骨尽推向内侧,尽量靠近内侧皮质,实现内侧支撑。一旦透视证明骨折解剖复位,即打满所有锁定螺钉,对骨折进行有效固定。作者采用该方法治疗7例肱骨近端粉碎性骨折,均获得愈合,且无并发症发生。其后诸多临床研究均证明了腓骨支撑对于肱骨近端严重粉碎性骨折的治疗优势。

  Neviser等采用腓骨支撑治疗31例70岁以上的老年患者,术后仅有1例内翻,无螺钉切出发生,充分证明了腓骨支撑的临床意义。生物力学研究也认为腓骨支撑治疗肱骨近端骨折可以显著提高稳定性。Osterhoff等通过标本实验测试钢板固定联系腓骨支撑治疗肱骨近端骨折的生物力学特征,发现腓骨支撑可以将模型位移降低5倍,骨折块位移降低2倍,残留畸形降低2倍;采用腓骨支撑的模型,无一例发生螺钉切出或固定失败。腓骨支撑也可以增加肱骨抵疲劳能力。Chow等通过标本研究发现,腓骨支撑肱骨模型的极限载荷评价为25000次,单纯钢板固定模型的载荷仅为6604次,两种存在显著性差异。Hsiao等将10具肱骨近端骨折标本分为两组,一组采用锁定钢板固定,另一组在钢板固定的基础上,髓腔内置入12cm长、1cm宽的异体皮质骨条,两组模型施加6000次10~450N的循环载荷。研究发现增强固定组的位移为(3.10±0.75)mm,非增强组为(1.7±0.65)mm,差异有显著性;且增强组模型的最大失败载荷为非增强组的2倍。异体腓骨移植还具有诱导成骨和二次改塑的能力,皮质骨具有足够的强度,最终可以与自体骨长为一体。不足之处在于来源有限,且价格昂贵,并有一定的感染率。因此,寻找更为理想的肱骨近端支撑材料,便成为临床和生物材料专家共同研究的问题。

  可膨胀钛网(PHCage)是一种新型的肱骨近端髓内支撑装置,由美国Conventus公司在2015年研发。PHcage由镍钛合金制成,以细圆柱状保存,使用非常方便。与钢板联合使用时,经钢板向肱骨头钻一个直径8mm的孔,适当扩大髓内空间,即可经孔置入cage。植入骨内后,cage自动膨开为纺锤形网状结构,直径变为原先的1~3倍,网面锁住肱骨内部骨质。镍钛合金强度大,可以填充缺损,稳定骨折端,并支撑关节面和内侧柱,有利于骨折愈合。网孔直径较大,螺钉可以穿过钛网,与肱骨近端形成一个框架式结构,进一步增加了固定的稳定性。PHcage已在临床上得到初步应用。Macy等对1例70岁的陈旧性肱骨近端骨折患者采用PHcage联合钢板固定,术后半年随访时骨折解剖位置完全愈合,且无缺血性坏死发生。

  daVinciCage是一款由意大利学者设计的专门用于肱骨近端骨内填充的装置,材料为钛合金制成。该装置两块三角形薄片经连接杆连在一起,内部空隙可以填充自体骨或异体骨。三角薄片上分布大小不一的圆孔,可以穿过缝线或螺钉,并固定于肱骨近端。为适应不同患者的需要,daVinciCage具有5种规格可灵活选用。Russo等自2005年起,将该装置用于临床,至2010年已治疗81例患者,优良率为94%,1例患者因感染而取出cage。作者认为daVinciCage具有良好的复位和固定效果。但目前关于daVinciCage的报道均由研发者提供,该装置的可行性仍需进一步确认。

  APTUS肱骨近端钢板是一款由瑞士Medartis公司开发的肱骨近端专用钢板。与PHILOS钢板采用螺钉固定不同,APTUS钢板带有一片三角形的螺旋叶片,该叶片通过2枚螺钉固定于钢板,方向朝向肱骨距,可以提供良好的内侧支撑。叶片上带有两个圆孔,可以穿过3.5mm直径的螺钉,通过钢板、叶片和螺钉的连接,将肱骨近端骨折固定为一个整体,可以有效的提高固定强度。Beirer等利用该钢板治疗12例肱骨近端骨折患者,术后随访1年,无肱骨头内翻发生,且肱骨头关节面与螺旋叶片的距离无明显变化。作者认为,APTUS钢板是一种有效的治疗肱骨近端骨折的固定材料。与其它新型固定装置类似,APTUS钢板的有效性也需要临床研究的进一步确认。

  肱骨近端严重骨折常存在不同程度的支撑缺损,肱骨距螺钉、骨水泥增强、异体骨支撑、可膨胀钛网以及特殊内固定材料等增强固定方法的应用,大大提高了肱骨近端骨折治疗的稳定性和临床疗效。但不同增强固定方法的稳定性和远期临床疗效,仍需要生物力学的进一步研究和临床资料的积累。随着数字技术、组织工程和术前辅助手术设计的进步,依据骨缺损程度进行精准修复,从而最大限度的提高骨折治疗稳定,必将给肱骨近端严重骨折的治疗带来新的突破。

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