唐佩福，籃 霞

解放軍總醫(yī)院骨科，北京 100853

隨著社會工業(yè)化程度的進展及交通運輸業(yè)的發(fā)達，骨折發(fā)生率逐年上升，對于骨折進行鋼板螺釘內(nèi)固定手術(shù)治療是目前創(chuàng)傷外科最常見的一種治療方式。眾所周知，骨折固定內(nèi)植物的剛度是影響骨塊之間相對活動的主要因素[1，2]。如果鋼板螺釘橋接固定裝置的剛度過大，則骨折間隙的低應(yīng)變環(huán)境就不能對骨痂形成產(chǎn)生適度的力學(xué)刺激，此時就可能發(fā)生骨折不愈合或延遲愈合。為了減少鎖定鋼板的剛度，促進骨斷端的骨痂形成，研究者在傳統(tǒng)鎖釘螺釘?shù)幕A(chǔ)上進行了很多探索[3-5]。本文介紹一種可降低鎖定鋼板結(jié)構(gòu)剛度的新型螺釘即遠側(cè)皮質(zhì)鎖定螺釘(FCL，far cortical locking screw)，其滿足了維持鎖定鋼板結(jié)構(gòu)的強度，減少剛度，并使骨折間隙平行移動，從而促進骨折的二期愈合。現(xiàn)將其臨床應(yīng)用研究綜述如下。

1 普通鎖定鋼板剛度過大抑制骨痂生成

簡單骨折可以通過傳統(tǒng)的加壓鋼板對骨折塊進行預(yù)加壓，從而獲得絕對穩(wěn)定，使其斷端在生理負荷下不產(chǎn)生活動，應(yīng)變完全消失，最終達到一期愈合(直接愈合)。而粉碎骨折不需要斷端加壓，只要獲得相對穩(wěn)定，允許骨塊之間相對活動，從而產(chǎn)生適度的應(yīng)變，就可通過骨痂形成的方式獲得二期愈合(間接愈合)。鎖定鋼板是內(nèi)固定的一大發(fā)展，與傳統(tǒng)的加壓鋼板相比較，具有獨特的優(yōu)勢：可增強骨質(zhì)疏松骨折的固定效果，術(shù)中無需剝離骨膜或顯露更多的軟組織，能有效保護骨折端的血運。因此，自20世紀90年代問世以來，這項技術(shù)很快就得到了骨科醫(yī)生的認可，并被廣泛應(yīng)用于粉碎性骨折的橋接固定。

骨折固定內(nèi)植物的剛度是影響骨塊之間相對活動的主要因素。如果橋接固定裝置的剛度過大，那么，骨折間隙的低應(yīng)變環(huán)境就不能對骨痂形成產(chǎn)生適度的力學(xué)刺激，此時就可發(fā)生骨折不愈合或延遲愈合。鎖定鋼板和螺釘相互鎖定形成的整體相當于內(nèi)固定支架，固定強度明顯增加，雖然可有效避免骨折復(fù)位再移位或復(fù)位丟失，但其剛度是外固定支架剛度的好幾倍，足以使骨折斷端獲得絕對穩(wěn)定，形成一期愈合[6]。那么，鎖定鋼板過大的剛度，用于粉碎骨折的橋接固定，是否會過度限制骨塊之間的活動，以致不利于骨折的二期愈合尚有爭議。

Fitzpatrick等[7]對鎖定鋼板(LP)和傳統(tǒng)的非鎖定鋼板(CP)進行了生物力學(xué)比較研究。首先采用第三代合成股骨制成斷端間隔為1 cm的骨干骨折模型，鎖定鋼板組采用4.5 mm的鈦板和雙皮質(zhì)螺釘橋接固定，兩組骨折近端均采用3枚螺釘(均位于鋼板的第一、三、五孔)固定。通過觀察在軸向負荷的作用下骨折斷端之間的位移以測量鋼板的結(jié)構(gòu)剛度。結(jié)果顯示，LP和傳統(tǒng)鋼板的軸向剛度分別為(3.3±0.1)kN/mm和(3.4±0.2)kN/mm，兩組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.35)。

Lujan等[8]對66例采用關(guān)節(jié)周圍鎖定鋼板固定的股骨遠端骨折(AO 32A，33A-C)進行了回顧性的隊列研究。在術(shù)后6、12、24周正側(cè)位X線片中，分別對前-后和內(nèi)側(cè)形成的骨痂面積進行了定量分析。外側(cè)形成的骨痂因鋼板的阻擋很難觀察。結(jié)果顯示：(1)術(shù)后24周，仍有37%的骨折骨痂面積0～20 mm2。(2)形成的骨痂不對稱：內(nèi)側(cè)的骨痂面積比前后側(cè)多64%。(3)14例(18.6%)發(fā)生骨不連，骨折斷端形成的骨痂平均面積比其他患者少65%。因此，作者認為鎖定鋼板剛度過大，抑制骨痂的生成，而且骨折間隙的鋼板側(cè)因骨塊微動太小，不能有效刺激該側(cè)的骨痂生成。

2 降低鎖定鋼板剛度的探索和研究

為了減少鎖定鋼板的剛度，促進骨斷端的骨痂形成，很多學(xué)者進行了一些探索性的研究。有學(xué)者試圖通過增加鋼板的跨度以減少固定剛度，但得出的結(jié)果卻截然相反。Stoffel等[9]在鄰近骨折斷端遠近側(cè)各一個鋼板孔不放置螺釘，從而增加鋼板橋接的跨度。生物力學(xué)結(jié)果顯示，抗軸向壓縮和抗扭轉(zhuǎn)剛度減少2倍。但是Field等[10]的研究卻顯示，曠置這2枚螺釘以后，傳統(tǒng)鋼板和橋接鎖定鋼板的剛度比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。還有學(xué)者通過減少鋼板的厚度，或增加鋼板和骨面之間的距離減少鋼板的固定剛度[11，12]。當然，這些方法都在一定程度上減少了鎖定鋼板的剛度，但同時也減少了固定的強度。

3 遠側(cè)皮質(zhì)鎖定螺釘能減少鎖定結(jié)構(gòu)的固定剛度

遠側(cè)皮質(zhì)鎖定螺釘(FCL，far cortical locking screw)具有標準的鎖定頭，能夠與鋼板、遠鋼板側(cè)皮質(zhì)相鎖定，釘-套的設(shè)計使主釘能在釘套內(nèi)產(chǎn)生微動，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的剛度，釘尖能夠自攻，圓形設(shè)計能夠避免軟組織激惹。FCL螺釘與鋼板、遠鋼板側(cè)皮質(zhì)相鎖定，螺釘通過近鋼板側(cè)皮質(zhì)的直徑減少，因此，其工作長度增加，螺釘干在應(yīng)力作用下可以在近側(cè)皮質(zhì)的Δd范圍內(nèi)產(chǎn)生彈性彎曲。螺釘與近鋼板側(cè)皮質(zhì)接觸可以增加支撐、分擔(dān)近鋼板側(cè)皮質(zhì)所承受的應(yīng)力。 FCL結(jié)構(gòu)類似內(nèi)固定支架，通過螺釘干的彎曲實現(xiàn)軸向彈性固定，這種力學(xué)特點和外固定支架通過外固定針的彎曲達到類似彈性固定。

Bottlang等[13]對FCL和普通鎖定鋼板固定合成股骨的遠端骨折進行了生物力學(xué)比較。結(jié)果顯示，F(xiàn)CL結(jié)構(gòu)具有以下生物力學(xué)特點：(1)低剛度： FCL螺釘能夠減少88%的軸向剛度，類似外固定支架。(2)平行微動：負重200 N時，F(xiàn)CL的鎖定鋼板組近、遠鋼板側(cè)皮質(zhì)分別產(chǎn)生0.51 mm和0.59 mm的平行移動。而標準的鎖定鋼板組近、遠鋼板側(cè)皮質(zhì)分別產(chǎn)生能0.02 mm和0.05 mm的平行移動。(3)雙相的剛度：負荷增加時，F(xiàn)CL螺釘?shù)闹鞲珊徒摪鍌?cè)皮質(zhì)相接觸，從而獲得更多的支撐，有效預(yù)防固定失效。這種雙向剛度的特點和Ilizarov外架的生物力學(xué)特點相似。(4)和標準的鎖定螺釘相比， FCL結(jié)構(gòu)能夠保持至少80%的抗軸向壓縮強度，提高54%的抗扭轉(zhuǎn)強度，提高21%的抗彎曲強度。

Bottlang等[14]通過動物實驗比較了FCL和普通鎖定鋼板固定對骨痂形成的影響。12只綿羊脛骨截骨造成3 mm的斷端間隙，隨機采用LP 或FCL固定。通過每周的X線片對骨折愈合的情況進行評估。9周后處死，愈合的脛骨采用CT、組織學(xué)檢查，以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力導(dǎo)致失敗的生物力學(xué)檢測。結(jié)果顯示，F(xiàn)CL組骨痂形成多，在遠、近鋼板側(cè)分布均勻，愈合后的強度比LP組高54%，導(dǎo)致鋼板失效的應(yīng)力是LP組1.57倍。因此，認為LP結(jié)構(gòu)過大的結(jié)構(gòu)剛度和不對稱的骨折間隙導(dǎo)致不連續(xù)、不對稱的骨痂形成，最終導(dǎo)致近鋼板側(cè)的骨愈合減少。而 FCL 結(jié)構(gòu)能夠提供彈性固定、促進骨折斷端之間的微動，從而顯著促進連續(xù)骨痂的形成。

Doornink等[15]對FCL和普通鎖定螺釘固定尸體股骨遠端骨折進行了生物力學(xué)比較。22對股骨予遠端截骨后造成AO/OTA A33-3型骨折，斷端1cm間隙，均采用相同的關(guān)節(jié)周圍鎖定鋼板固定(NCB，Zimmer)，遠端6枚5.0 mm的鎖定螺釘固定，近端均采用4枚螺釘(FCL組采用FCL螺釘，LP組采用普通的LP螺釘)固定。通過股骨頭中心給予應(yīng)力負荷，檢測鋼板螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)剛度、耐受性和強度。結(jié)果顯示，F(xiàn)CL的初始剛度比LP低81%。給予800 N應(yīng)力時(相當于一個人的體重)，近、遠鋼板側(cè)皮質(zhì)均產(chǎn)生0.6 mm的微動，而LP的近、遠側(cè)皮質(zhì)分別產(chǎn)生0.1 mm和0.2 mm的微動。FCL固定骨質(zhì)疏松和正常骨密度的股骨具有和標準的鎖定鋼板相同的耐受力和強度。

在FCL的臨床應(yīng)用過程中，筆者認為應(yīng)該注意以下幾個方面：(1)為了使動力鎖定螺釘在鋼板對側(cè)的骨皮質(zhì)獲得牢固的把持，只能用于固定骨干部位的骨塊，而不能用于干骺端或骨骺部位骨塊的固定。(2)為了有效地發(fā)揮動力鎖定螺釘?shù)淖饔茫摪宀荒芫o貼骨面?？梢圆捎脤Ｓ玫母綦x板(1、2和3 mm規(guī)格)將鋼板和骨臨時隔離，完成螺釘固定后取出隔離板。如果鋼板和骨之間的間隙大于3 mm，會使螺釘承受過多的應(yīng)力，導(dǎo)致固定失敗。(3)至少置入4枚動力鎖定螺釘，而且不能將普通的鎖定螺釘和FCL螺釘共同固定同一骨塊，因為這樣會導(dǎo)致鎖定螺釘承受的應(yīng)力增大，從而導(dǎo)致固定失效。(4)導(dǎo)鉆應(yīng)垂直于鋼板的表面，然后可以適當傾斜以達到想要的螺釘角度。只有將導(dǎo)鉆充分固定在鋼板孔上，才能將其限制在允許的30°錐形范圍內(nèi)。為最大限度減少固定的剛度，螺釘應(yīng)該盡可能地垂直于鋼板表面。(5)如果鋼板和骨直接接觸，沒有采用隔離板，那么動力鎖定螺釘應(yīng)該至少退出1/2圈以產(chǎn)生1 mm的間隙。

4 結(jié) 語

綜上所述，F(xiàn)CL能夠維持鎖定鋼板結(jié)構(gòu)的強度，減少剛度，使骨折間隙平行移動的生物力學(xué)特點能夠顯著促進骨折的二期愈合。這種可降低鎖定鋼板結(jié)構(gòu)剛度的新型螺釘，為骨科醫(yī)師在骨折的手術(shù)內(nèi)固定治療領(lǐng)域提供了新的選擇和思路。

[1] Foruria AM，Carrascal MT，Revilla C，et al.Proximal humerus fracture rotational stability after fixation using a locking plate or a fixed-angle locked nail：the role of implant stiffness[J].Clinical Biomechanics，2010，25(4)：307-311.

[2] Nowotarski PJ，Ervin B，Weatherby B，et al.Biomechanical analysis of a novel femoral neck locking plate for treatment of vertical shear Pauwel′s type C femoral neck fractures[J].Injury，2012，43(6)：802-806.

[3] Berkes MB，Little MT，Lazaro LE，et al.Catastrophic failure after open reduction internal fixation of femoral neck fractures with a novel locking plate implant[J].Journal of Orthopaedic Trauma，2012，26(10)：e170-e176.

[4] Sellei RM，Garrison RL，Kobbe P，et al.Effects of near cortical slotted holes in locking plate constructs[J].Journal of Orthopaedic Trauma，2011，25：S35-S40.

[5] Bae JH，Oh JK，Chon CS，et al.The biomechanical performance of locking plate fixation with intramedullary fibular strut graft augmentation in the treatment of unstable fractures of the proximal humerus[J].Journal of Bone & Joint Surgery(Br)，2011，93(7)：937-941.

[6] Peindl RD，Zura RD，Vincent A，et al.Unstable proximal extraarticular tibia fractures：a biomechanical evaluation of four methods of fixation[J].J Orthop Trauma，2004，18:540-545.

[7] Fitzpatrick DC，Doornink J，Madey SM，et al.Relative stability of locked plate fixation in a model of the osteoporotic femoral diaphysis[J].Clin Biomech，2009，24(2):203-209.

[8] Lujan TJ，Henderson CE，Madey SM，et al.Locked plating of distal femur fractures leads to inconsistent and asymmetric callus formation[J].J Orthop Trauma，2010，24(3):156-162.

[9] Stoffel K，Dieter U，Stachowiak G，et al.Biomechanical testing of the LCP-how can stability in locked internal fixators be controlled?[J].Injury，2003，34(Suppl 2):B11-B19.

[11] Ahmad M，Nanda R，Bajwa AS，et al.Biome-chanical testing of the locking compression plate：when does the distance between bone and implant significantly reduce construct stability?[J].Injury，2007，38(3):358-364.

[12] Kowalski MJ，Schemitsch EH，Harrington RM，et al.A comparative biomechanical evaluation of a noncontacting plate and currently used devices for tibial fixation[J].J Trauma，1996，40(1)：5-9.

[13] Bottlang M，Doornink J，F(xiàn)itzpatrick DC，et al.Far cortical locking can reduce stiffness of locked plating constructs while retaining construct strength[J].J Bone Joint Surg Am，2009，91(8):1985-1994.

[14] Bottlang M，Lesser M，Koerber J，et al.Far cortical locking can improve healing of fractures stabilized with locking plates[J].J Bone Joint Surg Am，2010，92(7)：1652-1660.

[15] Doornink J，F(xiàn)itzpatrick DC，Madey SM，et al.Far cortical locking enables flexible fixation with periarticular locking plates[J].J Orthop Trauma，2011，25(Suppl 1)：S29-S34.