自控微动带锁髓内钉在股骨干骨折中的应用.pdf

Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery,June 2008,Vol.22,No.6696自控微动带锁髓内钉在股骨干骨折中的应用张宏军 刘又文 高书图 杜志谦【摘 要】目的 为降低带锁髓内钉治疗股骨干骨折延迟愈合和不愈合的发生率，自行设计自控微动带锁髓内钉（auto-control micro-motion intramedullary locking nail，AMLN）并临床应用，观察其临床治疗效果。方法 AMLN 的远、近端钉体由微动锁定装置连接，其齿状结构可保证骨折间隙有 1.0 1.5 mm 轴向微动，使骨折端早期以及整个骨折愈合过程中始终存在生理性应力刺激与传导。2003 年 12 月2006 年 5 月，临床应用 AMLN 治疗股骨干骨折 32 例。男 21 例，女 11 例；年龄 20 43 岁，平均 31.2 岁。致伤原因：摔伤 3 例，砸伤 1 例，车祸伤 28 例。左侧 13 例，右侧 19 例。新鲜骨折 29 例，含股骨干上、中、下部位的横形、短斜形、螺旋形及粉碎性、型骨折；陈旧性骨折不愈合 3 例。新鲜骨折采用闭合植入 AMLN 固定治疗，陈旧性骨折采用开放自体植骨顺行植入 AMLN 治疗。结果 32 例获随访 8 22个月，平均 11.5 个月。X 线片示骨折愈合时间为 4.0 7.5 个月，平均 5.1 个月。患者无髓内钉断裂发生。1 例粉碎性骨折患者钉体有轻度弯曲畸形，2 例进针点轻度不适。按 Klemm 功能恢复分级标准：优 26 例，良 5 例，可 1 例，优良率96.88%。结论 AMLN 设计合理，具有临床应用简便、骨折愈合快的优点，是治疗股骨干骨折的有效方法之一。【关键词】股骨干骨折 轴向微动 自控微动带锁髓内钉中图分类号：R683.42 R687.33 文献标志码：AAPPLICATION OF AUTO-CONTROL MICRO-MOTION INTRAMEDULLARY LOCKING NAIL IN THE TREATMENT OF FEMORAL SHAFT FRACTURES/ZHANG Hongjun,LIU Youwen,GAO Shutu,DU Zhiqian.Luoyang Orthopaedic Hospital,Luoyang Henan,471002,P.R.China.Corresponding author:ZHANG Hongjun,E-mail:【Abstract】Objective The auto-control micro-motion intramedullary locking nail(AMLN)is designed,to reduce the incidence of delayed union and non-union of femoral shaft fractures fixed by interlocking intramedullary nails,and to observe the clinical effect of self-design AMLN in the treatment of femoral shaft fractures.Methods The distal and promixal nails were connected by the micro-motion locking structure,which could cause 1.0-1.5 mm axial micro-motion between fracture gaps.It could produce physical stimulus and conduction between fracture gaps in the course of fracture union.From December 2003 to May 2006,32 cases of femoral shaft fractures were treated with AMLN,including 21 males and 11 females with the average age of 31.2 years(ranging from 20 years to 43 years).The trauma resulted from fall wounds in 3 cases,crash injuries in 1 case and car accidents in 28 cases.Twenty-nine cases were fresh fractures in different parts of the femoral shaft with transverse,oblique,spiral and comminuted fractures of type I,II,III and IV.Three cases were old non-union fractures.The fresh fractures were treated by closed AMLN fixation,while the old fractures were treated by open AMLN nails after routine implantation of self bone.Results All the 32 cases were followed up for the average time of 11.5 months(rangeing from 8 months to 22 months).The X-ray films showed the fractures were healed 4.0 to 7.5 months after the operation,with the mean time of 5.1 months,and no break of the nail happened.One nail mildly bent in the comminuted fracture,and 2 patients felt slightly unwell at the needling point.According to the Klemm criterion for function,26 cases were excellent,5 good,1 fair,and the choiceness rate was 96.88%.Conclusion With a suitable design,AMLN is easy to perform and helpful to quicken fracture union,and it is effective to treat femoral shaft fractures.【Key words】Femoral shaft fracture Axial micro-motion Auto-control micro-motion intramedullary locking nail股骨干骨折临床多选用带锁髓内钉内固定治疗，但静态固定状态下骨折延迟愈合和不愈合发生率较高1-4。为减少该并发症，我们自行设计了一种自控微动带锁髓内钉（auto-control micro-motion intramedul-lary locking nail，AMLN；专利号：ZL00114521.5），该钉的自控微动装置可使骨折端早期通过轴向生理性应作者单位：洛阳正骨医院（河南洛阳，471002）通讯作者：张宏军，主治医师，研究方向：创伤骨科，E-mail:zd-力。经生物力学测试，其应力保护率较 GK 钉明显降低5。2003 年 12 月 2006 年 5 月，我们临床应用该钉治疗各种类型的股骨干骨折 32 例，疗效满意，报告如下。1 AMLN 的研制1.1 AMLN 的设计AMLN 由远、近端钉体、挡片和封套组成，远、近端钉体由其微动锁定装置连接。挡片插入二者连接中国修复重建外科杂志2008年6月第22卷第6期697缺口，外加封套定位连接（图 1）。当远、近端钉体开始连接组合时，其移动间距保持约 10 mm。AMLN 植入股骨干内，锁钉固定骨折的远、近端，使其成为一复合体。微动装置随肌肉收缩或负重，使骨折远、近端向中线滑行移动，微动装置的齿状结构保证骨折间隙有1.0 1.5 mm 轴向微动，使骨折端在早期以及骨折愈合过程中始终存在生理性应力刺激与传导，促进骨折愈合。图 1 AMLN 的结构图Fig.1 The structure of the AMLN 1.2 手术器械近端瞄准器部分：包括近端瞄准器及 AMLN 移动间距的控制系统，根据骨折类型不同，钉子打入时调整 AMLN 的移动间距。远端瞄准器部分：包括远端瞄准器及长度角度控制器。钉子打入时调整长度角度控制器，使其与 AMLN 的移动间距相适应，以利于远端钉子打入。附件部分：主要有打拔器、髓腔扩大器、开口器、专用螺钉及螺钉拧入器等组成（图 2）。1.3 AMLN 固定方式术前根据正侧位 X 线片对骨折类型及稳定性进行评估，以确定 AMLN 的固定方式。稳定型骨折：对于横形骨折、短斜形骨折，AMLN 钉体组合第 1 次锁定后按带锁髓内钉的操作方法常规植入髓腔内，应用锁钉固定骨折远、近端后，使远、近端钉体间距保持约 10 mm，术后随肌肉收缩使两骨折端向中线滑动，保持骨折间隙有应力刺激与传导。不稳定型骨折：对于粉碎性骨折、螺旋形骨折，早期不能通过骨干传递负载，可使 AMLN 微动装置内的远、近端连接结构完全重叠，进行最后锁定，即不使用 AMLN 的控制性轴向微动作用。如切开复位，采用其他辅助技术将不稳定型骨折变为稳定型骨折后，可按稳定型骨折常规操作进行。骨折不愈合：一般需切开复位，打通髓腔，植骨或不植骨，一般按稳定型骨折的植钉原则进行。2 临床资料2.1一般资料 本组男 21 例，女 11 例；年龄 20 43 岁，平均31.2 岁。致伤原因：摔伤 3 例，砸伤 1 例，车祸伤 28 例。左侧 13 例，右侧 19 例。均为闭合性损伤。其中合并上肢骨折 11 例，胫骨骨折 8 例。新鲜骨折 29 例，其中稳定型骨折 17 例，不稳定型骨折 12 例；受伤至手术时间 7 14 d；其中 2 例合并脾破裂者于外院行切除术后 7、10 d 转入我院治疗。新鲜骨折部位及分型见表 1。陈旧性骨折不愈合 3 例，2 例为股骨干中 1/3 骨折（短斜形及横形各 1 例），外院行钢板内固定术后 14 个月不愈合；1 例为股骨干下 1/3 短斜形骨折，外院行带锁髓内钉固定术后 11 个月不愈合。2.2 手术方法新鲜骨折患者入院后均常规行胫骨结节牵引1周，牵引重量为体重的 1/7。其中 27 例采用闭合顺行穿钉；2 例粉碎性骨折采用切开复位顺行穿钉，骨折块以钢丝捆绑固定。3 例陈旧性骨折不愈合采用切开复位顺行穿钉，骨折处均行打通髓腔、切除硬化骨及自体髂骨植骨治疗。患者采用硬膜外麻醉，仰卧于骨折牵引床上，在大粗隆顶点作长 4 cm 的直切口，大粗隆顶点偏后侧梨状窝处为进钉点。C 臂 X 线机透视位置满意后，通过进钉点插入导针满意后扩髓，扩髓应从 8 mm 扩大器开始，每次增加 1 mm，将选择好的髓内钉顶端凹槽与近端瞄准器凸起对准，用锁钉栓柄将二者连接，自控微动装置与控制系统连接固定，将装配好的打拔器头部与控制系统相连，AMLN 弧度与股骨弧度对齐，将其送入已扩好的髓腔内，当进入 3/4 时用打拔器将剩余图2 配套手术器械 1：AMLN 2：长度角度控制器 3：远端瞄准器 4：近端瞄准器 5：移动间距的控制系统 6：打拔器 7：髓腔扩大器 8：专用螺钉 9：开口器 10：螺钉拧入器 11：专用扳手Fig.2 Operative instrument 1:AMLN 2:Long-angle control instrument 3:Distal gunsight instrument 4:Proximal gunsight instrument 5:Control system used for mobile space 6:In-out instrument 7:Enlarge medullary instrument 8:Special screw 9:Open instrument 10:Wrench screw instru-ment 11:Special wrench 123457687910117Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery,June 2008,Vol.22,No.6698部分打入髓腔。调整控制系统，AMLN 移动间距约为10 mm 时，将锁钉套管插入近端瞄准器套管内，用直径为 3.5 mm 的钻头钻孔，将选定的近端锁钉拧入骨骼内，使用瞄准器锁定远端锁钉。2.3术后处理 术后患者均未行外固定，第 2 天开始练习股四头肌等长收缩。1 周后使用 CPM 机练习关节功能。横形骨折、粉碎性骨折、型及骨折不愈合患者伤口拆线后可扶双拐部分负重。根据 X 线片骨痂生长情况及骨折部位症状（以无痛为原则）决定完全负重时间。螺旋形、粉碎性骨折、型，骨折端早期不能传递负载的不稳定性骨折患者术后扶双拐下床部分负重时间向后延长约 6 周，完全负重时间同上。2.4 结果本组 32 例获随访 8 22 个月，平均 11.5 个月。X 线片示骨折愈合时间为 4.0 7.5 个月，平均 5.1 个月（图 3）。其中 2 例粉碎性骨折切开复位钢丝固定患者，骨折愈合时间分别为 6 个月及 7.5 个月。3 例陈旧性骨折不愈合患者，骨折愈合时间分别为6.5、7.2及7.5个月。患者于术后 11 14 个月将髓内钉取出，平均11.9 个月。患者无髓内钉断裂发生。1 例粉碎性骨折患者钉体有轻度弯曲畸形，2 例进针点局部轻度不适。按 Klemm 功能恢复分级标准6：优 26 例，良 5 例，可1 例，优良率 96.88%。3讨论3.1 AMLN 实现了内固定状态下骨折间的微动许多研究表明，骨折段控制性微动可促进骨痂形成和钙化，加速骨折愈合7-10。骨折端接受细微运动，轴向位移为 1 2 mm 时，可视为骨折愈合的最佳力学环境10。国内外研究微动促进骨折愈合的方式多采用外固定支架或电刺激，而外固定支架在控制骨折端弯曲、剪切、扭转及旋转应力方面与带锁髓内钉相比还有一定差距，在产生微动的同时尚不能保证骨折端表 1 29 例新鲜骨折部位及类型Tab.1 The site and type of 29 cases fresh fracture骨折部位Fracture site横形骨折Transverse fracture短斜形骨折Oblique fracture 螺旋形骨折Spiral fracture粉碎性骨折 Comminuted fracture合计 Total股骨干上 1/3 Proximal 1/3 of the femur shaft311 1 1 7股骨干中 1/3 Middle 1/3 of the femur shaft72 1 1 1 2115 股骨干下 1/3Distal 1/3 of the femur shaft31 217合 计 Total1341433129图3 患者，男，46岁，左股骨干上1/3骨折X线片 a 术前 b 术后即刻 c 术后2周，骨折远近端移位嵌插，移动间距约1mm 1 d 术后16周，AMLN 移动间距消失，骨折部分愈合 e 术后 8 个月，骨折愈合 f 术后 12 个月取出 AMLN 钉Fig.3 The X-ray films of the 46-year-old man with proximal 1/3 of the femoral fracture a Before operation b The immediately after operation c Two weeks after operation,compact between fracture gaps,space was 1 mm 1 d Sixteen weeks after operation,the space between AMLN disappeared,partial fracture union e Eight months after operation,fracture union f Take-out of AMLN 12 months after operation abcdef中国修复重建外科杂志2008年6月第22卷第6期699稳定11，所以研究结果与临床实际应用还有一定差距。我们设计的 AMLN 齿状结构间距 0.8 1.2 mm，肌肉收缩或负重时，在控制骨折端弯曲、剪切、扭转及旋转有害应力的同时，可保证骨折间隙有约 1 mm 的轴向微动。使骨折端在骨折愈合过程中始终有生理性轴向应力刺激与传导，从而避免应力集中和应力遮挡。3.2 AMLN 固定符合骨折愈合的力学环境根据骨折治疗的生物力学观点，临床上首先需选择一种结构合理、固定可靠的器械，恢复骨组织的支架作用及力学特性12-13；其次是给骨折局部创造一个良好的生物力学环境，使关节、肌肉能早期活动，所产生的生理应力使骨组织能早期承受并传导，恢复骨骼肌肉系统平衡稳定作用，促进骨折愈合14-15。目前临床上应用的坚强内固定系列器材，包括加压钢板及带锁髓内钉等，虽然控制了骨折端弯剪扭旋有害应力，较好恢复了骨组织的力学特性，但应力遮挡问题没有解决，使骨组织内部结构与外部骨骼肌肉系统的平衡失调，不利于骨折修复16。而弹性内固定器械，包括梅花型髓内钉及矩形钉等，虽然允许骨折端早期有应力传导，但对骨折端的弯剪扭旋有害应力不易控制，多需外固定来弥补这一不足，反过来又控制了关节肌肉活动所产生的生理性应力17-18。我们设计的 AMLN 与 GK钉相比，其轴向强度高 6.7%，弯曲强度高 5.4%，剪切强度高 9.8%，扭转强度高 1.8%，应力遮挡效应比其小57%（P 0.01）5。通过对本组患者治疗效果观察，认为该钉具备了上述两类内固定器械的优点。通过恢复骨组织的内部结构，即恢复骨组织的支架作用及生物力学特性可使关节活动，肌肉收缩产生的弯剪扭旋应力得到控制。而生理性应力得到承受与传导。本组 32例骨折均愈合，优良率达 96.8%，表明骨折局部生理性应力传导与刺激的生物力学环境中，促进了骨折愈合。3.3 适应证及注意事项适应证：本钉属动态弹性内固定系统，由于安装了轴向微动装置，具有一定的加压功能，特别适合股骨干的横形、短斜形骨折及骨折不愈合，不适合于螺旋形、粉碎性等不稳定型骨折。术中需注意无论是否采用切开复位，均宜采用顺行穿钉。本组患者均采用顺行穿钉，且顺行穿钉必须顺股骨轴向，以免击穿股骨骨壁。综上所述，AMLN 固定可靠，手术操作简便，具有切口小、骨折愈合快以及并发症少等优点，具有较广阔的临床应用前景。4 参考文献1 雷志福,房安毓,罗斌,等.带锁髓内钉治疗股骨干骨折.中国修复重建外科杂志,2004,18(4):253.2 Lundy DW.Subtrochanteric femoral fractures.J Am Acad Orthop Surg,2007,15(11):663-671.3 Tan WJ,Kwan MK,Deepak AS,et al.Size of interlocking nails used in the treatment of diaphyseal femoral fractures.Med J Malaysia,2006,61 Suppl B:18-22.4 Tigani D,Fravisini M,Stagni C,et al.Interlocking nail for femoral shaft fractures:is dynamization always necessary?Int Orthop,2005,29(2):101-104.5 许纬洲,王宏鹤,王以进,等.自动加压带锁髓内钉治疗股骨干骨折的生物力学原理与临床应用.医用生物力学,2000,15(1):49-54.6 Klemm KW,Borner M.Interlocking nailing of complex fractures of the femur and tibia.Clin Orthop Relat Res,1986,(212):89-100.7 Goodship AE,Cunningham JL,Kenwright J.Strain rate and timing of stimulation in mechanical modulation of fracture healing.Clin Or-thop Relat Res,1998,(355 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