【原】动态锁定—远皮质锁定及活动钢板

butcher007 2020-03-20

展开全文

锁定钢板的缺陷及动态锁定理念的诞生

自上世纪50年代（1950s）中期开始引入AO原则以来，骨折的“坚强内固定”逐渐被广泛接受，并获得良好的固定效果。

相对第一代普通钢板，锁定钢板（第二代钢板），从最早发明到现在的广泛使用已有15年以上的历史了，其优点在于可获得骨折的坚强固定和绝对稳定。

锁定钢板（locking plate,LP)一般适用于骨量较差的骨折、关节周围骨折及假体周围骨折[Giannoudis PV 2017]。

但LP在临床广泛应用中发现如下几个缺陷[kanakris NK 2010]：

（1）LP对骨折提供的是一种比较僵硬的稳定（rigid stabilization）,而能够促进骨折愈合的生物固定、二期愈合需要的是弹性固定（flexible fixation）以刺激骨折块间的骨痂形成。

（2）锁定螺钉形成的角稳定导致应力分布不均，由此易导致末端螺钉处形成应力性骨折。

（3）应力遮挡导致钢板下骨质吸收。

锁定钢板、角度固定螺钉

锁定钢板系统由于使骨折块间缺乏微动而显得“过于稳定”、“刚度过大”，往往导致骨折延迟或不愈合，内固定失败[kanakris NK 2010; Henderson CE 2011]。

增加工作距离、结合使用非锁定螺钉等方法虽然可适当降低刚度、增加弹性，但由LP系统钢板应变折弯所形成的骨折端微动往往是非对称性的、所形成的骨痂量也是非对称性的，在钢板近侧皮质所形成的骨痂量较少。

针对锁定钢板的优缺点，系统何既保留锁定钢板的稳定特点、又能使骨折端保留利于骨痂形成的均匀微动？近期，有学者们研究设计出两种能够满足上述条件的动态锁定系统——远皮质锁定（Far-cortical locking，FCL）和活动钢板（Active plate，AP系统），介绍如下。

LP\FCL\AP系统

远皮质锁定系统

远皮质锁定（Far Cortical Locking ，FCL）理念最早于2005年由骨学会（Orthopaedic Research Association）提出 [ Bottlang M,2011]。

FCL系统示意图

FCL设计理念： FCL是远侧皮质的单皮质锁定，螺钉干部直径较细，当螺钉在钢板孔和远侧皮质锁定后，允许直径较细的螺钉干部在近侧皮质孔内发生弹性弯曲而实现可控制的动态锁定（'controlled dynamisation' ）。

加载轴向应力时，FCL的动态锁定螺钉可通过形变整体微动产生骨折块间的微动，由于近端皮质并未把持，所以骨折断端处，钢板近侧和钢板远侧的微动基本相同（平行微动），产生对称愈合的骨痂，有利于骨折的二期愈合。

FCL系统平行微动的弹性固定示意图

与锁定钢板系统相比，FCL系统的初始刚度在轴向压缩中降低了88%，扭转降低了58%，弯曲降低了29% 。在高应力状态下，FCL刚度在压缩、扭转和弯曲中分别增加22%、20%和18%，结果对比有显著性差异(p < 0.001)[JBJS-Am. 2009 ; 91(8): 1985–1994 ]。

在非骨质疏松性骨干骨折固定中，与锁定钢板(LP)系统比较，FCL系统在轴向压缩中的强度低7%；在扭转和弯曲中高54%和21%。[JBJS-Am. 2009 ; 91(8): 1985–1994 ]。

由上可见，FCL系统可使锁定内固定系统的刚度下降，但固定强度与传统的锁定钢板系统（LP）相当。其作用原理类似于外固定架。

FCL与LP对骨痂形成的对比研究

一项LP与FCL系统对骨折愈合的对比研究发现，实验性羊胫骨骨折模型（3mm间隙）固定9周时骨折端形成均匀、对称的骨痂，骨痂定量分析较LP多44%，且近、远侧皮质处骨量相当；而LP固定组所形成的骨痂为非对称性，近皮质处较远皮质处少49%(如下图)。

[J Orthop Trauma. 2011 February ; 25(Suppl 1): S21–S28.]。

活动钢板系统

活动钢板（active plating，AP）的设计是在各钢板孔的内藏式硅垫套内又增加了可滑动的锁定元件。这种弹性悬架式钢板孔的设计不仅能够提供坚强的固定，还可允许骨折块间产生可控制的微动[Bottlang M 2016]。

AP与LP钢板孔的设计差异

与标准锁定钢板（LP）系统相比，AP系统的降低了89%；在轴向700N的压应力下，AP可诱导1.0-1.2mm的骨折块间对称性微动，而LP仅产生<0.2 mm的非对称性微动。

AP与LP对骨痂形成的影响

AP组在术后第3-9周的每一个时间点上，骨痂形成明显多于LP组(p < 0.001)；6周，所有的LP组骨痂都达到了完全桥接，但的LP组中只有50%达到了骨痂的完全桥接（如下图）。

CT断层扫描及三维重建可见，AP较LP在骨痂形成量及桥接方面存在明显差异（如下图）。

AP内固定失败模型

固定失败模型显示，AP固定标本的骨折发生在骨折线远或近段的螺旋形骨折；而LP固定标本的再骨折部分或全部通过原骨折间隙（如下图）。

讨论

FCL系统的主要原理是在内固定方法中实现类似于外固定架生物力学性质的骨折愈合。FCL促进骨愈合的生物力学特征包括弹性固定、应力分布均匀、进行性的强度增加、平行的骨折间隙微动。所有这些特征都因螺钉的弹性干部(一个较小直径的螺钉干部可在近侧皮质孔内发生弹性弯曲)，同时又具有角度稳定的锁定结构[Bottlang M 2011]。锁定钢板在末端锁定螺钉的部位容易出现应力性骨折的风险，尤其在角稳定锁定钢板在骨质疏松性骨折的固定病例中更易出现，而这一并发症是不会出现在FCL系统中的。FCL螺钉也表现出进行性强度增加的特性。当应力增加时，FLC螺钉具有弹性形变的弯曲能力，这为骨皮质提供了进一步的力量。当FCL螺钉干部发生悬臂样s形弯曲时，该系统可为骨折块间提供几乎平行的微动[Bottlang M 2009;2010 ]。活动钢板（AP）可以减少锁定钢板的刚度,并产生对称的轴向微动，从而刺激骨折端形成大量骨痂，加快骨折愈合时间和愈合强度[Bottlang M 2016]。

主要参考文献

1. Bottlang M. et al..Far cortical locking can improve healing of fractures stabilized with locking plates. J Bone Joint Surg Am.2010. July 7;92(7):1652-60.

2.Bottlang.et al.Far Cortical Locking Can Reduce Stiffness of Locked Plating Constructs While Retaining Construct Strength.The Journal of Bone & Joint Surgery.2009; 91(8):1985–1994.

3. Bottlang M,et al.Dynamic Stabilization with Active Locking Plates Delivers Faster, Stronger, and More Symmetric Fracture-Healing.The Journal of Bone and Joint Surgery. 2016;98(6):466–474.

4.Giannoudis PV.et al.Far cortical locking and active plating concepts: New revolutions of fracture fixation in the waiting?.Injury. 2017;48(12):2615-2618.