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9年实践 | 双平面双支撑螺钉固定技巧及要点

 西安国康马YH 2019-08-31


摘     要

股骨颈骨折内固定治疗并发症的发生率较高。双平面双支撑螺钉固定技术(Biplane Double-Supported screw Fixation, BDSF),主要是将进钉点远移贴近更厚的干骺端皮质,以提高横梁和骨皮质的支撑强度。三枚螺钉主要分布在2个平面,能够将轴向负荷转移到骨皮质,有效对抗前后的弯曲应力,提高骨折固定的稳定性。生物力学研究发现,BDSF固定技术最有效的是位于远端的螺钉,能够为下方和后方骨皮质提供有效的支撑。BDSF固定可以获得稳定的后外侧支撑,对于年龄>55岁的患者,有助于患者术后即刻负重。本文总结了9年多的临床实践和经验,主要介绍BDSF固定技术的手术技巧和术中的注意要点。

研究背景

股骨颈骨折临床治疗方式多种多样,尚无统一定论。目前最常用的是多枚平行空心钉固定,但是术后并发症发生率较高且患者功能恢复较差。最近比较流行的双平面双支撑螺钉固定技术(BDSF)为股骨颈骨折的治疗提供了一种新的方法。根据生物力学研究发现,该技术能够显著提高股骨颈骨折空心螺钉固定的稳定性。与传统的多枚平行螺钉固定(Conventional parallel screw fixation, CFIX)技术相比,BDSF能够显著提高轴向固定强度(44%),且骨折愈合率高达96.6%。双平面螺钉固定时远端螺钉与骨干轴线的夹角较大,提高了横梁和骨皮质的支撑强度(三枚螺钉的进钉点和螺钉位置见图1所示)。三枚螺钉分别提供内侧、外侧和后侧三个支撑点,能够提高固定强度和稳定性。尤其适用于>55岁股骨颈骨折的老年患者,有助于患者术后早期负重和功能锻炼。

图1所示。双平面双支撑螺钉固定技术(BDSF)的示意图。A.前后位;B.侧位。采用双平面固定的原理,将远端螺钉(红色)置于远端斜行平面,中间螺钉(蓝色)和近端螺钉(灰色)置于前侧同一平面。远端螺钉和中间螺钉再冠状面与骨皮质的夹角分别为150°-165°和130°- 135°。每枚螺钉尽量贴近2个支撑点:内侧支撑点位于远端股骨颈皮质,外侧支撑点位于螺钉和外侧干骺端骨皮质的交界处,远端螺钉提供额外的第三个支撑点,位于后侧股骨颈皮质。如图所示,支撑点以三角形表示。远端螺钉的投影与其他两枚螺钉的投影相互交叉。

手术适应症和禁忌症

目前的临床研究表明,对于大多数老年移位型股骨颈骨折患者多选择关节置换治疗。对于粉碎性或Pauwels III型股骨颈骨折,则是多枚平行螺钉固定的相对禁忌症。对于>65岁的老年患者,通常考虑行关节置换。而BDSF固定技术对于Garden I-IV型股骨颈骨折均适用(见表1所示)。

表1 双平面双支撑螺钉固定治疗股骨颈骨折的适应症及禁忌证

指征

可能的指征

禁忌症

无移位骨折(Garden I- II型)

功能要求较高,且不适合行关节置换的患者(年龄>65岁)

移位型股骨颈骨折(年龄>55±5岁)

移位骨折( (Garden III-IV型)年龄<65岁

中等或功能要求较低,且不适合行关节置换的患者

内固定失败的患者(年龄>55±5岁)


无法活动或卧床,且功能要求较低,不适合进行关节置换的患者

伴有股骨头骨折(年龄>65岁)



伴有影响髋关节功能的疾病(如病理性骨折、Paget病、代谢性骨病、类风湿关节炎、髋关节炎、骨坏死等)

骨折复位技术

解剖复位是实现稳定固定,促进血运重建和骨折愈合的关键。通常选择在手术室闭合复位:健侧肢体外展,将C臂置于骨盆会阴部位,适当纵向牵引和内旋患侧肢体,直至完成骨折复位,并在前后位、侧位和45°位C臂透视下,确定骨折复位良好。如有必要,可能需要外展或内收,恢复股骨颈干(caputcollum-diaphyseal, CCD)角。如果骨折复位失败,可以尝试Lead better闭合复位技术。对于罕见的伴有股骨头外侧脱位的移位型骨折,建议采用牵引、外展外旋,然后放松牵引、再内旋和内收的方法进行复位,也称为TAERIA复位技术。如果闭合复位失败,对于<65岁的患者应该采用Watson-Jones入路或改良的Smith-Petersen入路进行切开复位,对于>65岁的患者则应该选择关节置换治疗。

骨折复位评估

满意的复位是骨折良好固定的前提。固定前,需要对骨折复位进行全面的评估。包括:前后位、侧位和45°位透视。对于已经恢复了骨皮质的连续性,而伴有轻度股骨头外翻时是可以接受的。但是当内外翻超过10°时,则需要重新调整复位。大多数情况下,可以通过牵引、内旋、外展或内收获得解剖复位。特殊情况下,可以根据骨折断端的形状、轴向旋转移位的程度以及判断是否得到纠正和复位。Leadbetter闭合复位技术(患侧髋关节和膝关节屈曲90°,沿患肢股骨轴线牵引,再将患肢内旋并轻度屈曲,借助股骨头圆韧带的张力辅助复位)可以纠正大多数的旋转移位。

手术技术

1)内固定的选择

术中内固定通常选择三枚7.3 mm的自攻半螺纹空心螺钉(32mm),根据术中情况,也可以选择2.8 mm的空心螺钉。

2)手术入路的选择

采用髋关节外侧直切口,由大转子下缘向远端切开6-10cm。沿外侧入路逐层分离,显露外侧骨干。

3)导针的定位和置入

①根据股骨大小和CCD的角度,首先置入中间螺钉的导针。于大转子下缘3-4cm,侧位股骨外侧皮质后缘1/3处作为入钉点。导针方向与股骨干轴线成130°-135°。从后下向前上方向置入导针,以保证前后位片上导针位于近端3/4-远端1/4之间的区域,侧位片上导针位于前1/4-后3/4之间的区域(见图2所示)。

图2所示。置入中间螺钉的导针。A. 前后位透视。B. 侧位透视。股骨颈支撑点(红色三角形表示)。

②然后,置入近端螺钉的导针。在中间螺钉导针近端1.5-2.0 cm处,贴近大转子起始部,平行中间螺钉的导针置入。侧位片上导针位于前1/4-后3/4区域,前后位片上导针位于近端1/3-远端2/3之间的区域(见图3所示)。

图3所示。三根导针的位置。A. 前后位透视。B. 侧位透视。股骨颈支撑点(红色三角形表示)。

③最后,置入远端螺钉的导针。根据股骨和CCD角大小,在外侧股骨干中线,大转子下缘4-7cm或距中间螺钉导针2-4cm处作为入钉点,剥离软组织,侧位片导针位于股骨颈前后缘1/3,导针与股骨干轴线呈150°-165°。从前下向后上置入导针,让其贴近股骨颈远端的皮质(股骨距部位)。侧位上导针要进入股骨头背侧1/3贴近后方股骨颈皮质。正位片上,导针的尖端位于软骨下的长度,控制在距离近端1/4-远端3/4之间的区域(见图3所示)。

需要注意的是:各导针与外侧股骨干的距离应该在股骨头直径的1/5和1/3之间的区域。进钉点位置的选择对于随后置入螺钉至关重要。

4)螺钉置入

测量空心螺钉的长度,沿中间螺钉的导针,使用5.0mm直径的空心钻沿导针进行钻孔和测深。然后用7.3 mm空心钻头扩大入钉点的外侧骨皮质。置入中间螺钉和近端螺钉,与骨折线垂直方向置入,以实现对骨折断端的加压固定(见图4所示)。放松下肢的牵引,轻轻锤击下肢让骨折端皮质贴紧。每次敲击后,检查螺钉是否有松动,如果发现松动需要及时拧紧螺钉。置入远端螺钉前需要使用5mm的空心钻沿着导针进行钻孔,再用7.3 mm空心钻头扩大入钉点的外侧皮质,最后置入远端螺钉(见图4所示)。术中注意,螺钉近端距离软骨下的长度要控制在5mm以内,从侧位片看,没有螺钉位于股骨颈中心区域。根据临床经验,术中透视的时间为0.25±0.05分钟,平均的手术时间为39±9分钟。置钉完成后,常规缝合阔筋膜、皮下组织和皮肤。

图4所示。三枚空心螺钉的位置。A. 前后位透视。B. 侧位透视。

5)术后护理

对于>55岁的患者,建议手术后立即进行负重功能锻炼,活动程度不受任何限制。对于年龄<55岁的患者,建议术后8周进行部分负重(30公斤)锻炼,因为年轻患者的骨密度较高,可能会影响骨折复位的稳定性。

术中注意要点

1)螺钉入钉点的选择

远端螺钉的入钉点有时太靠后(位于外侧骨皮质前缘1/3),可能会增加股骨前倾的风险(见图5所示)。通常情况下,螺钉入钉点应当位于外侧股骨干的中线位置。

图5所示。远端螺钉的入钉点应该位于外侧骨皮质的中线。该患者的外侧位X线片显示前倾增加。A.远端导针入钉点位于外侧骨皮质前1/3,导针的位置被股骨颈前侧骨皮质阻挡。如果术中导针触及股骨颈后方皮质,则表明导针的位置偏后。B.术中改变导针的入钉点,使导针偏外以触及股骨颈后方皮质,导针位于股骨头后1/4和前3/4之间的区域。注意X线可见两种不同的入钉点,导针与股骨颈前方的骨皮质的距离也不同(红线所示)。

2)两个螺钉支撑点间的距离

在CCD角度正常的情况下,如果中间螺钉的导针和近端螺钉的导针与股骨干轴线的角度>135°。那么前后位X线会发现中间螺钉会太靠近远端螺钉的支撑点。这种情况下可能会导致两枚螺钉互相干扰,置钉过程中可能会发生螺钉的断裂。因此需要重新置入中间和近端螺钉的导针,确保其与股骨干轴线呈大约130°(见图6所示)。中间螺钉和远端螺钉的距离控制在10-20mm。

图6所示。A.前后位X线片显示中间导针极度倾斜,导致股骨颈支撑点位于中线外侧,可能会干扰远端导针的置入。B.调整倾斜角度为为130°-135°,中间导针的支撑点移至股骨颈中线和弓形皮质的顶端,便于远端螺钉的置入(支撑点用三角形表示)。

3)导针的置入

切忌使用旧的或钝的导针。导针的尖端应当锐利,且直径应该>2.0mm(最好是2.8mm)。新的粗一些的导针能够以165°方向穿透骨皮质(即使骨密度较高)。而且粗一点的导针在置入过程中很少发生变向。

4)与股骨干轴线呈165°置入远端空心螺钉

术中置入远端螺钉需要适当的切开,并进行骨膜下剥离。多数情况下,插入远端螺钉的导针并不困难,且术中钻穿骨皮质大约需要15±5秒的时间(详见手术视频操作—http://links./JAAOS/A279)。然而,当骨皮质较厚时,可能很难将导针以倾斜的角度置入股骨颈的下方和后方。此时,当导针选择正确的入钉点后,侧方的骨皮质可以用5.0 mm的空心钻头沿导针钻孔。钻过外侧骨皮质后,导针就可以以适当的角度重新穿入皮质。外侧骨皮质钻孔后,可以用来做远端螺钉的进钉点。将导针调整好位置后,继续采用标准的BDSF固定技术,使用5.0mm的钻头沿着导针钻至软骨下骨,使用7.3mm的空心钻头扩大入钉点外侧的骨皮质,然后再置入远端螺钉。需要注意的是该种方法不作常规应用。当入钉点选择错误时,会导致螺钉固定位置不佳,一旦选择正确的位置,即使没有透视的指引,也可以很容易的将导针穿过骨皮质,进入股骨近端内侧面。具体的操作要点包括:首先,触摸股骨近端内侧面,判断股骨颈弧度,先将导针从前下向后上穿过股骨颈远端的皮质;然后,将导针抵住骨皮质,缓慢将导针置入股骨头。最后,可以通过前后位、45°位和侧位透视下确定导针置入的位置。

5)注意避免热损伤

术中钻孔置入导针的过程中,会产生较多的热量。尤其是用5.0mm的空心钻钻孔的过程中,产生的热量可能会导致周围组织发生坏死,术中需要将坏死的骨或软组织清除。

6)远端螺钉用来提高横梁的支撑强度,而不用作拉力螺钉。

BDSF技术中置入的远端螺钉不是作为拉力螺钉使用,而是用来提高横梁和骨皮质的支撑强度。在垂直应力下,可以对抗前屈应力。此外,由于远端螺钉的倾斜角度较大,当螺钉头端与外侧骨皮质接触后,如果远端螺钉拧的太紧,容易使螺钉发生移位。一旦发生这种情况,可以适当拧松半圈,以减小压力,同时又不会降低固定的稳定性。

7)侧位片观察没有螺钉位于股骨颈中心区域

三枚空心螺钉主要采用双平面支撑固定的原则,因此从侧位片观察,没有一枚螺钉固定于股骨颈的中心区域。中间区域置入螺钉阻碍其他螺钉的置入。

8)远端螺钉应始终置于后方,中间和近端螺钉应当位于前方。

术中从前下向后上置入的远端螺钉会与骨干轴线呈150°-165°,远端螺钉应置于股骨颈的后方。如果远端螺钉前倾,股骨颈正常的结构可能会阻碍中间和近端螺钉的置入。另一方面,如果中间螺钉和近端螺钉的置入位置偏后,就会大大降低内固定的稳定性。

结     果

采用多枚平行空心螺钉固定时,远端螺钉固定于股骨颈下方皮质,后方螺钉固定在股骨颈后方皮质,以达到最佳的固定强度。根据股骨的解剖结构,两个支撑点应当位于股骨颈中线的下方和后方,那么螺钉的进钉点就会位于大转子骨质较薄弱的区域,缺少有效的横梁(中间部位)支撑。因此,这种固定技术并发症的发生率高达46%,而且术后患者通常不能即刻负重。

BDSF固定技术最重要的是远端螺钉的置入。远端螺钉沿着股骨颈下方和后方皮质,与骨干轴线呈钝角置入。与传统的多枚平行空心螺钉固定相比,BDSF能够为股骨颈后下方提供额外有效的支撑。此外,三枚螺钉分布在2个平面上,螺钉头在股骨头内间隔10-20mm,能够将50%的轴向负荷转移到骨皮质。而且BDSF固定技术对于大多数的粉碎性骨折也能够提供有效的支撑固定(见表2所示)。BDSF固定技术能够提高固定强度,增加稳定性,可以抵消轴向、旋转和弯曲应力。相比之下,传统的多枚平行空心螺钉固定,当应力方向改变时,其固定的稳定性就会显著下降。BDSF螺钉与骨干轴线的夹角越大,其抵抗股骨颈内翻塌陷的能力就会越强,可以有效避免螺钉的切割。

最近的生物力学研究将BDSF与CFIX进行了比较。研究表明,在7°和16°倾斜角度下,BDSF的轴向固定强度较CFIX提高了大约44%(BDSF为0.93±0.10 kN/mm,而CFIX为0.53±0.06 kN/mm)。CFIX的生物力学缺陷表现为7°倾斜角度下,垂直应力会使固定强度降低38%(16°时为0.85 kN/mm, 而7°时为0.53 kN/mm)。相反,BDSF的稳定性和固定强度在两种倾斜角度下均保持相似。而且作者发现BDSF的固定强度在7°倾斜角下甚至高于16°时的固定强度。但是两种倾斜角度下BDSF的稳定性相近,可能与BDSF远端螺钉的固定有关。当提高垂直方向的轴向负荷,相应的会增加剪切应力,此时CFIX的固定稳定性就会有所下降。从机械强度方面分析, BDSF中间和远端的的螺钉固定与CFIX螺钉的固定强度相当,并且螺钉的位置和功能也基本相似。但是,与CFIX不同的是,BDSF固定有两个不同倾斜角度的支撑螺钉固定。当增加轴向负荷时,BDSF中间螺钉的承载能力会有所降低(CFIX螺钉也会出现类似的情况),但是远端的螺钉能够提供后方皮质支撑,将轴向负荷转移到骨皮质,从而提高了螺钉的承载能力,有助于维持固定的稳定性。

目前的临床研究也表明,BDSF具有更好的稳定性,并且BDSF骨不连的发生率较低也较CFIX低(3.4% vs 5%),提高了骨折愈合率(96.6% vs 95%)。当选择CFIX固定时,有学者建议不应该将空心螺钉置于小转子的外侧骨皮质,这样可以减少转子下骨折的发生风险。三枚空心螺钉呈130°,且间距<7mm,可能会导致应力集中和固定失败。与CFIX相比,BDSF固定中螺钉头在股骨头内的间隔约为20-40mm,可以有效减少应力集中,降低转子下骨折的发生风险。此外,远端螺钉可以提供横向支撑和内侧支撑,能够进一步较少外侧骨皮质的应力(与CFIX相比,应力较少约42%)。老年人跌倒导致股骨转子下骨折的发生率约为0.3%,常规内固定再骨折的发生率约为2.4%。过去10年,在作者医院大约有500例患者接受了BDSF固定治疗,而且5年的临床随访结果表明:跌倒导致股骨转子下再次骨折率约为0.4%,未出现医源性骨折。骨皮质上钻孔后,无论是在转子或转子下区域,应力均有可能增加。因此,多枚螺钉置入可能会增加转子下区域的应力,从而增加再次骨折的发生风险。因此作者认为,BDSF比CFIX能够显著降低股骨转子下骨折的发生风险。BDSF固定技术可以提高横梁和骨皮质的支撑强度,提高股骨颈骨折固定的稳定性,并且易于掌握;临床学习曲线较短,有效降低固定失败和转子下骨折等并发症的发生风险。

表2. BDSF固定的优势和陷阱

优势

陷阱

老年患者术后可以即刻负重

(年龄>55岁)

需要有经验的医生操作

提高了骨折愈合率

螺钉进钉点选择非常关键

为后方粉碎性骨折提供有效固定

螺钉与骨干轴线的夹角非常关键

提高了支撑强度和固定强度

内固定双平面的选择非常重要

能够抗内翻塌陷

骨皮质支撑非常重要

抗弯曲和扭转性增加

远端螺钉导针穿透骨皮质时的技巧

双平面固定

与CFIX相比,BDSF尚无明显缺点

适用于转子下骨折的固定


能够获得骨皮质的支撑


本文仅代表作者个人观点,不代表骨今中外官方立场。希望大家理性判断,有针对性地应用。


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