髖部三角穩(wěn)定重建理論指導(dǎo)構(gòu)建髖部骨折治療體系2

最新：髓部三角穩(wěn)定重建理論指導(dǎo)構(gòu)建髓部骨折治療體系（全文）隨著人老齡化的日益嚴(yán)重，老年骨質(zhì)疏松引起的髓部骨折人數(shù)逐年上升，預(yù)計2050年全球髓部骨折患者將達(dá)到630萬。由于老年髓部骨折患者常合并多種內(nèi)科疾病，長期臥床可導(dǎo)致心力衰竭、墜積性肺炎、尿道感染等并發(fā)癥，因此可危及患者生命。因此，盡早手術(shù)內(nèi)固定治療實現(xiàn)患者早日下地成為治療的首選。然而，目前髓部骨折內(nèi)固定術(shù)后失敗率仍居高不下，其相關(guān)并發(fā)癥所致的1年內(nèi)病死率達(dá)36%。因此，急需完善髓部力學(xué)結(jié)構(gòu)認(rèn)知，改善相關(guān)內(nèi)固定設(shè)計和手術(shù)治療理念，確保髓部骨折手術(shù)成功，進(jìn)而促進(jìn)患者早日下地。01髓部力學(xué)的認(rèn)知歷程髓部力學(xué)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知經(jīng)歷了一個緩慢的演變過程：Ward將髓部結(jié)構(gòu)類比為路燈支架結(jié)構(gòu)。之后，有人將髓部結(jié)構(gòu)與Fairbairncrane結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，提出髓部呈懸臂梁樣力學(xué)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)圖形靜力學(xué)與比例結(jié)構(gòu)相結(jié)合的規(guī)則繪制了應(yīng)力曲線。Koch對髓部的應(yīng)力分布特征進(jìn)行了全面的理論分析和安全系數(shù)估計，認(rèn)為髓部應(yīng)力分布與懸臂梁結(jié)構(gòu)相似°Frost提出骨組織中存在力學(xué)調(diào)控穩(wěn)態(tài)機(jī)制，懸臂梁樣結(jié)構(gòu)是髓部骨組織力學(xué)調(diào)控后的產(chǎn)物。至此，懸臂梁結(jié)構(gòu)作為髓部標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于指導(dǎo)髓部骨折內(nèi)固定的研制和治療理念的完善（圖1）。圖1骨折內(nèi)固定的研制和治療理念的完善A.髓部結(jié)構(gòu)和路燈類比；B.懸臂梁形態(tài)的費爾貝恩起重機(jī)及Culmann的力學(xué)分析圖；C.對髓部的應(yīng)力分布特征分析和安全系數(shù)估計02基于髓部力學(xué)的骨折治療方式演變1、轉(zhuǎn)子間骨折的治療：基于髓部懸臂梁樣力學(xué)結(jié)構(gòu)，角鋼板等髓外固定系統(tǒng)得到研制并應(yīng)用于轉(zhuǎn)子間骨折治療。同時，內(nèi)側(cè)壁在髓部力學(xué)穩(wěn)定中的作用被重點強(qiáng)調(diào)。然而，隨著對髓部力學(xué)的逐步認(rèn)識，人們發(fā)現(xiàn)角鋼板等髓外固定器械為偏心樣設(shè)計，具有較大偏心力矩，與髓部力學(xué)結(jié)構(gòu)不匹配，導(dǎo)致髓內(nèi)翻、頭釘切出等器械相關(guān)并發(fā)癥頻發(fā)。此后，低偏心力矩的髓內(nèi)固定系統(tǒng)成為研發(fā)重點，以Gammer釘、PFNA和Intertan等為代表的髓內(nèi)釘被廣泛應(yīng)用于臨床。Gotfried提出股骨外側(cè)壁的概念，強(qiáng)調(diào)了外側(cè)壁對于髓部力學(xué)穩(wěn)定的重要作用。此后，內(nèi)固定設(shè)計的改良和轉(zhuǎn)子間骨折治療理念的完善在一定程度上提高了治療效果。然而，臨床上發(fā)現(xiàn)內(nèi)固定相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率仍高達(dá)20.5%。2、股骨頸骨折治療：股骨頸骨折根據(jù)年齡的不同，采取不同的治療策略。老年股骨頸骨折治療以關(guān)節(jié)置換為主，青壯年股骨頸骨折治療則以內(nèi)固定手術(shù)治療為主?；谒璨繎冶哿毫W(xué)結(jié)構(gòu)，空心加壓螺釘(cannulatedcompressionscrew，CCS)、動力髓螺釘固定系統(tǒng)(dynamichipscrew，DHS)、動力髁螺釘(dynamiccondylarscrew,DCS)及經(jīng)皮加壓鋼板固定系統(tǒng)(percutaneouscompressionplate，PCCP)等內(nèi)固定器械被研制并應(yīng)用于股骨頸骨折的臨床治療。同時，Gotfried等提出股骨頸骨折治療的陽性支撐與陰性支撐理念，強(qiáng)調(diào)髓部內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)有效恢復(fù)對髓部力學(xué)穩(wěn)定的重要性。內(nèi)固定形態(tài)和治療理念的改善在一定程度上提升了股骨頸骨折的治療效果。然而，現(xiàn)有內(nèi)固定器械在治療不穩(wěn)定型股骨頸骨折時，術(shù)后骨不連、股骨頭壞死、骨折端分離等并發(fā)癥仍時有發(fā)生，其發(fā)生率高達(dá)10%?30%。髓部力學(xué)認(rèn)知的進(jìn)步所引導(dǎo)的內(nèi)固定器械與治療理念的改善明顯提升了髓部骨折的手術(shù)治療效果，但術(shù)后失敗病例仍然頻發(fā)。因此，對于髓部力學(xué)的分析和認(rèn)知仍需完善。03髓部三角穩(wěn)定重建理論髓部的松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨分別承受15%?53%和47%?85%應(yīng)力載荷。然而，以往髓部力學(xué)的認(rèn)知主要基于松質(zhì)骨小梁的形態(tài)探索，缺乏對于皮質(zhì)骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)解析及人群范圍驗證，致使髓部力學(xué)認(rèn)知尚不完善?；诠堑男螒B(tài)結(jié)構(gòu)與功能相匹配的共識，Xu等解析大量髓部解剖形態(tài)參數(shù)，總結(jié)髓部骨結(jié)構(gòu)的走行規(guī)律，發(fā)現(xiàn)髓部的骨組織主要集中在內(nèi)、夕卜、上三個側(cè)壁，在空間中呈現(xiàn)三角形樣匯聚趨勢，且通過力學(xué)分析得到有效驗證。有研究構(gòu)建了髓部正位像骨量分布形態(tài)示量圖，展現(xiàn)了髓部骨結(jié)構(gòu)在力學(xué)優(yōu)勢平面的時空變化趨勢，并通過結(jié)構(gòu)力學(xué)計算推導(dǎo)出不同部位的力學(xué)負(fù)荷功能，量化了髓部三角形態(tài)的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，證實髓部三角形結(jié)構(gòu)是由兩張一壓、三力互相制約的模式所構(gòu)成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（圖2）：①內(nèi)側(cè)邊，承受壓應(yīng)力，形成髓部懸臂梁構(gòu)型的斜向支撐，極大地減少了結(jié)構(gòu)的彎曲應(yīng)力和撓度；如不完整將引起外側(cè)邊和上側(cè)邊彎矩顯著增加。②外側(cè)邊，承受張應(yīng)力，可有效阻擋生理載荷下股骨頸的滑動和偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)骨折端穩(wěn)定；如不完整將導(dǎo)致內(nèi)側(cè)邊彎矩顯著增加，甚至引起股骨頸骨折塊的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)。③上側(cè)邊，承受張應(yīng)力，連接內(nèi)側(cè)邊和外側(cè)邊，使得髓部內(nèi)、外側(cè)結(jié)構(gòu)共同抵抗生理載荷產(chǎn)生的彎矩；如不完整將顯著增加內(nèi)側(cè)邊的彎矩。同時，基于366例髓部結(jié)構(gòu)參數(shù)，對髓部的三角形結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化分析和權(quán)重分配，證實該結(jié)構(gòu)的同時存在可實現(xiàn)髓部彎矩的有效分散和平衡，降低彎矩載荷，任何一個側(cè)壁斷裂，都會相繼引起三角結(jié)構(gòu)的坍塌，導(dǎo)致力學(xué)失效。之后，通過系列失敗病例的研究，發(fā)現(xiàn)各失敗病例中構(gòu)成髓部三角形態(tài)的內(nèi)、^卜、上3個側(cè)壁的結(jié)構(gòu)完整性均未實現(xiàn)手術(shù)重建，從而引起髓部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，導(dǎo)致骨折固定治療失敗。上旭壁；抗悵應(yīng)力，抗旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Ai上旭壁；抗悵應(yīng)力，抗旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Ai二|,xx日卜丁廣.、XsinO!-Jj.x.ijnfa"st-vmft-y,x貨Hfl-jB)]外側(cè)甌抗麟.應(yīng)力.阻擋保護(hù)結(jié)構(gòu)?W—PX[/.贏點CK-j3）—J'jXfEAN。]圖2髓部三角穩(wěn)定原理示意：兩張一壓、三力互相制約的力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)通過髓部結(jié)構(gòu)學(xué)分析、功能學(xué)分析和臨床研究分析，髓部的力學(xué)結(jié)構(gòu)呈三角形分布得到了理論和實踐證實，該結(jié)構(gòu)奠定了髓部力學(xué)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。據(jù)此提出了髖部三角穩(wěn)定重建理論，強(qiáng)調(diào)三角穩(wěn)定結(jié)構(gòu)同時重建是獲得堅強(qiáng)力學(xué)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，是滿足術(shù)后患者下地行走的結(jié)構(gòu)前提，并以此指導(dǎo)髓部骨折治療新體系的構(gòu)建。04基于髓部三角穩(wěn)定重建理論的髓部骨折治療體系基于髓部三角穩(wěn)定重建理論，提出的髓部骨折的治療原則是同時實現(xiàn)髓部三側(cè)邊的重建，通過降低內(nèi)固定構(gòu)件的內(nèi)部應(yīng)力（應(yīng)變），避免內(nèi)固定的失效，并維持骨折端穩(wěn)定?；诖?，有研究設(shè)計了治療髓部骨折的新型內(nèi)固定器材，并提出相應(yīng)治療策略。針對股骨轉(zhuǎn)子間骨折治療，Li等設(shè)計了三角形態(tài)的支撐髓內(nèi)釘；其中內(nèi)側(cè)支撐釘實現(xiàn)髓部內(nèi)側(cè)壁的重建，上方的頭釘實現(xiàn)上側(cè)壁的重建，主釘實現(xiàn)髓部外側(cè)壁的重建。力學(xué)分析證實，三角穩(wěn)定重建理論指導(dǎo)設(shè)計的髓內(nèi)釘，相較于DHS，力學(xué)強(qiáng)度提升5倍。與PFNA相比，軸向剛度提升52%，極限載荷提升26.3%，扭轉(zhuǎn)剛度提升182%。該新型內(nèi)固定器械拓寬了手術(shù)適應(yīng)證，可以有效降低手術(shù)失敗率。針對股骨頸骨折治療，Chen等設(shè)計的三角穩(wěn)定固定系統(tǒng)包括髓部外側(cè)鎖定鋼板、髓部解剖型內(nèi)側(cè)支撐鋼板及配套的鎖定螺釘。髓部外側(cè)鎖定鋼板實現(xiàn)髓部三角形態(tài)上側(cè)邊和外側(cè)邊的結(jié)構(gòu)重建，解剖型內(nèi)側(cè)支撐鋼板實現(xiàn)三角形態(tài)內(nèi)側(cè)邊的結(jié)構(gòu)重建。該固定系統(tǒng)形成股骨頸骨折治療后生理載荷下的低彎矩、自平衡的應(yīng)力分布，實現(xiàn)骨折端和內(nèi)固定的平衡穩(wěn)定。該技術(shù)體系應(yīng)用于30例股骨頸骨折術(shù)后骨不連患者。在12?60個月的隨訪過程中，所有患者均實現(xiàn)骨折愈合。最終患者VAS評分為（0.7±0.9）分，Harri