骨折治疗的AO原则【004】

发表时间:2018-12-21 11:12

(四)绝对稳定的手术固定


如果骨折通过坚硬的夹板连接,骨折端的活动减少,在生理负荷下骨折端不产生活动。虽然内植物的刚度有助于减少骨折的活动,但唯一能够有效完全去除骨折部位活动的技术是骨折块间的加压。


绝对稳定使骨折部位的修复组织在生理负荷下的变形过程(应变)完全消除,从而达到直接愈合。将应变减少到临界值以下可以减少骨痂形成的刺激, 使骨折的愈合没有出现肉眼可见的骨痂。


  • 在低应变环境中, 骨折直接通过骨单位的形成而愈合。这与生理状态下骨组织更新的自身稳定机制是相同的。


这一过程也称为一期愈合。一期愈合的进展要慢于骨痂形成的愈合,因此内植物不仅必须在较长的时间内提供和维持绝对稳定, 还必须具备足够的强度,以保证在漫长的愈合过程中不会发生疲劳性折断。


一期愈合并非绝对稳定固定的初衷,应当说它是采用能够取得并维持精确解剖复位的手术技术的必然结果。解剖重建才是关节内骨折和某些骨干骨折(如前臂骨折)手术治疗的真正目的。


  • 对骨折生物学和血液供应的破坏, 其后果要远远严重于由于骨折固定弹性过大产生高应变环境而造成的不愈合或延迟愈合。


治疗由于破坏生物活性导致的并发症,与治疗简单的反应性(增生性)不愈合相比, 需要更多的经验和更好的技术, 后者仅仅需要增加其力学稳定性(参阅第五章第二节和第三节) 。



1.绝对稳定固定技术的力学


  • 绝对稳定是通过预加压和摩擦而获得的。


( 1 )预加压

只要压力超过作用于骨折端的牵张力,加压就可以保持骨折块之间的紧密接触(图1-2-8) 。用羊做的试验表明, 无论是用拉力螺钉还是用加压钢板,预加压(静态压力)都不会在轴向上产生压力性坏死 。只要整体稳定性能够得到维持,即使超负荷骨骼也不会发生压力性坏死(图1-2-8) 。


(2 )摩擦力

当骨折块彼此挤压在一起的时候, 就产生摩擦力。摩擦力可以对抗垂直作用的剪切力, 从而避免了滑动移位(图1-2-9) 。在大多数情况下,剪切是由施加在肢体上的扭力引起的,它比垂直作用于骨骼长轴的外力具有更重要的意义。对抗剪切移位能力的大小取决于由加压产生的摩擦力大小以及骨折接触面的几何形态(是否交错) 。对于光滑的骨折面,正常的外力约为摩擦力大小的40% 。粗糙的骨折面有可能做到坚强固定和骨片间交错,进一步对抗剪切外力引起的移位。

图1-2-8 通过加压达到稳定。只要预加压力大于任何功能活动产生的牵张力,即可防止骨折块的移位,从而达到绝对稳定。

图1 - 2 - 9 通过加压达到稳定并产生摩擦力。只要摩擦力大于任何使骨折沿骨折面移位的外力,即可达到绝对稳定。螺钉固定钢板也是依赖于同样的原理。



2.内植物


(1)拉力螺钉

拉力螺钉是单独依靠加压作用对骨折进行固定的一种内植物(参阅第三章第二节) 。拉力螺钉仅把持对侧的皮质,通过螺纹与螺钉头相互作用,对骨折块两侧的皮质起到加压作用。因此位于远近两侧皮质间的骨折受到加压,通过预加压和摩擦达到绝对稳定的作用。


体内试验表明,拉力螺钉可提供高强度负荷( ≥2500 N )(图1-2-10 ) ,压力维持的时间超过了骨折愈合所需要的时间。由拉力螺钉所产生的加压恰到好处地作用于骨折的内部,发挥的作用最理想,与钢板所产生的加压不同(参阅第三章第二节) 。


单用技力螺钉加压固定有两个缺点。拉力螺钉可提供强大的加压力,但在大多数情况下,其加压的力臂都很短,不足以对抗生理负荷。由于从螺钉中心观察,其加压的面积很小,生理负荷表现为弯|曲和剪切。因此,对于骨干的骨折,使用拉力螺钉必须结合钢板,后者通过对抗这些外力(保护钢板,以前称为中和钢板)达到保护螺钉的作用。拉力螺钉的另一个缺点是对于单次的超负荷的耐受性差。一旦拉力螺钉的螺纹受到破坏,将失去力加压作用,而且无法再次恢复正常功能。而钢板固定与此相反, 当某颗螺钉的功能失效后,其功能可由剩余的其他螺钉进行代偿。


  • 拉力螺钉和钢板螺钉定不能旋到滑牙的程度。那样用的话, 骨骼里的螺纹会部分破坏, 螺钉可能发生弹性变形, 还可能失效。


螺钉拧得越紧,失效的风险就越大。要么骨骼的螺纹剥离,要么螺钉断裂,固定的作用都会完全丧失。尤其是使用钛螺钉时应特别注意这个问题。外科医生在拧入钛钉时如果扭力过大,在早期很难察觉。钛螺钉的强度仅比不锈钢螺钉稍弱(参阅第一章第三节),其韧性(断裂之前的变形)很低。



(2 )钢板

使用单颗或多颗拉力螺钉对骨折进行固定可以达到骨折端无活动(绝对稳定)。但总体上此类固定仅能耐受很小的负荷。一个横跨骨折部位的夹板可以减少螺钉所承受的负荷。因此, 拉力螺钉通常与起夹板作用的钢板一同使用,后者可通过减少剪切和弯曲应力来保护螺钉。所谓的保护性钢板(以前称为中和钢板)指的就是起此类作用的钢板。


钢板可以用于下述5种不同的功能(参阅第三章第二节相关内容) :

· 保护性钢板。

· 加压。

· 张力带。

· 桥接。

· 支撑


钢板可以应用在骨折的一边, 然后通过在钢板上偏心放置螺钉或使用接合起来的加压装置沿着骨骼的长轴对骨折进行加压。这种情况仅对简单的横断骨折或短斜行骨折有作用。然而,当一块笔直的钢板放在笔直的骨骼上时,会在钢板下方的皮质产生压力,而在对侧皮质产生轻微的张力(图1 -2- 11 ) 。这种情况下是不稳定的。对钢板进行预弯,使之在骨折部位钢板与骨骼之间存在间隙,可以在两侧皮质均产生加压作用达到绝对稳定(图1 -2- 1 2) 。钢板可置放于骨折的张力侧从而发挥张力带的作用。此时当骨骼受到负荷时,钢板可将张力转化为对侧皮质的压力,从而达到绝对稳定。这个原则将在第三章第二节里详细讨论。


桥接钢板主要应用于存在多个骨折块的粉碎骨折中。它用于固定两个主要骨折块,重建骨折长度、对位和防止旋转。这种方法对骨折部位的干扰很小,而且不固定其他骨折块。桥接钢板可产生相对稳定固定, 通过骨痂形成达到愈合。钢板的功能和应用在第二章第三节中详细描述。


锁定加压钢板( LCP ) 同样可起到上述5 种作用。因此, LCP 可同时提供相对或绝对稳定固定。它与LC- DCP相似,但有结合孔。光滑的动力加压单位允许拧入传统螺钉,使钢板具有DCP 或LC- DCP 的作用。带螺纹部分的结合孔在拧入锁定螺钉后,钢板与螺钉达到机械结合。对于粉碎骨折, LCP 可以作为标准的桥接钢板使用。然而, 如果全部使用锁定螺钉固定时,钢板对骨骼皮质无加压作用,其作用原理相当于外固定架。这就是内固定架原理。此时钢板提供相对稳定的固定而对骨折部位的血供影响较小。


图1-2 -11 用直钢板加压。光测弹性图片显示,对钢板施加张力,会在钢板固定的骨骼上产生加压。这样,加压沿着骨髓的长轴起作用。这种加压仅在横断骨折时有效。使用直钢板,仅对钢板下面邻近酌皮质有加压作用。


图1 - 2 - 12 用预弯钢板进行加压。钢板预弯后可产生均匀性的压力。轻微弯曲的铜板放置在骨骼的表面,其中心部位凸起。当螺钉拧紧后,对钢板对侧的皮质同样可达到加压作用。


  • 使用LCP 时, 医生必须理解钢板的不同功能, 并且知道如何使用这种钢板以达到手术的目的。详细的术前计划也非常重要, 应当包括螺钉的拧入顺序, 因为其可从根本上改变钢板的生物力学功能。


LCP 的用法将在第三章第兰节中详细阐述。


( 3) 外固定架

Ilizarov设计的环形外固定架,允许对骨折的长度、对位和旋转进行完全的调控。这类外固定架可用于提供绝对稳定性。环形构架用于治疗增生性不愈合也是基于同样的原理, 即绝对稳定性可促进骨折的快速愈合。环形支架还能够对斜行骨折进行加压, 但这需要仔细的术前计划,而且外固定架的设计也更为复杂。要达到不同平面的加压,支架的调节很难计算,但是现在有计算机程序能够协助医生实现这一目标。



3.直接或一期愈合的机械生物学原理


骨皮质和骨松质的愈合不同。其基础原理在本质上是相同的,但是血管分布和体积与表面积的比例则存在很大不同,总体上来说,骨松质愈合的速度和可靠性要优于自皮质。


( 1 ) 骨干骨折

在骨干骨折,通过骨折块之间的加压达到绝对稳定的固定,将骨折块维持在永久的位置上(参阅第三章第二节) 。疼痛将消失,术后数天之内即可早期进行功能锻炼。


影像学上仅能看到细微的改变:对于绝对稳定的固定, 通常仅可见极少量的骨痂或完全没有骨痂形成 。骨折端紧密地接触意味着在X 线上仅可见到细小的骨折线。这会使对骨折愈合的判断变得困难。逐渐消失的骨折线同时有骨小梁穿过骨折部位是愈合良好的征象,而骨折间隙增宽提示存在不稳定。医生可通过观察影像学上是否存在激惹征象来判断骨折的愈合程度。激惹征象包括骨折吸收,或云雾状"激惹"性骨痂的形成,还可以通过患者的临床症状如疼痛和水肿的存在或消失协助判断。


绝对稳定固定下, 骨折愈合的组织学表现:

  • 术后前几天,骨折部位的骨组织变化很小。血肿逐渐吸收并(或)转化为修复组织。随着手术伤口的愈合,水肿也逐渐消退。

  • Schenk 和Willenegger观察到, 术后几周骨折内部骨单位(哈弗斯系统)开始重建(图1 -2-13 ,图1 -2- 1 4 )。同时由于骨折端不完全匹配而存在的间隙, 在稳定的情况下逐渐为板层骨所填充,板层骨的方向横穿骨锚的长轴。

  • 在随后的几个星期里骨单位长入骨折端,从有接触或只有微小间隙的部位穿过骨折线。穿过间隙生长的骨单位形成微桥接或交错。


图1 - 2 - 13 骨皮质直接愈合的组织学表现。死骨或受损的骨质从内部被重建骨单位(哈弗斯系统)所取代。图示的骨折线是人为绘画以增强效果。


图1 - 2 - 1 4 骨单位重建的图示。在骨单位的顶部有一组破骨细胞,这些破骨细胞像钻头一样在坏死骨中钻出一条隧道。顶部的后面,成骨细胞生成活性骨细胞形成新骨,并在隧道内与毛细血管相接。


(2 )骨松质骨折

干骺端的骨折常常存在有较大的骨折平面,且其血供丰富。因此这类骨折常可达到较好的固定以对抗弯曲和扭力,其骨折更趋于稳定,骨折愈合更为迅速。由于骨松质骨小梁的复杂三维结构,X 线的评估常常受到定的妨碍。骨折愈合在组织学上最主要的变化发生在骨小梁水平。骨松质骨折的愈合, 因为其骨折面积大,速度要快于骨皮质。且由于骨松质的血供要优于骨自皮质,骨坏死也较少发生。

绝对稳定固定的优点在于其能够保持关节表面的良好复位, 并促进早期功能锻炼。而缺点是内部哈弗系统的重建开始较晚,并需要持续很长一段时间,由于骨折间隙不存在活动,因此没有骨痂的形成。所以在早期内植物就要提供足够的强度,这种强度持续的时间要长于相对稳定固定所需要的时间。


(3)血液供应的恢复

绝对稳定固定对血供的恢复有积极作用。在稳定的条件下,血管更易于穿过骨折部位。虽然为达到绝对稳定固定的手术过程会破坏血运,但一旦建立了稳定的固定,则会促进血运的恢复。


钢板固定时,传统钢板与骨组织表面的接触面积(足迹)较大是其缺点之一。骨组织对于机械负荷的耐受性很好,保护其内部血管容易受到外部接触的影响。当钢板帖附于表面时,很容易损害骨膜的血供。在传统的钢板固定术, 一部分稳定性是通过钢板与骨组织表面的摩擦力而获得的,它只需要很小的接触面积。钢板与骨骼之间大面积、连续接触,不可避免地会形成钢板下骨皮质的环形坏死区。最近的研究表明,通过减少内植物与骨骼的接触表面,有助于抵抗局部感染,增强骨折的愈合。



图1 - 2-15 稳定性对于血管再生的作用。家兔腔骨截骨后复位坚强内固定。骨质和髓腔横断后2 周,血管重新长

入并已发挥功能,如图为术后14d 血管造影所见。



五、展望


目前外科手术技术的发展,为骨折的治疗提供了许多的可能性,其主要表现是在手术技术和器械内植物方面的改进。治疗的最终目标是通过简单、有效的技术,使骨折得到可靠的愈合,早期恢复肢体和患者的功能。手术治疗技术要求具有很好的质量,使用安全简易,适合于各种水平的外科医生学习和理解。然而,任何改进均必须遵循书本所介绍的基础医学原理和原则。所以,外科医生对这两个基础理论的透彻理解尤其重要。



图1-2-16 桥接钢板。钢板跨越骨折区域的两个边界,仅固定远近两个主要骨折块。由此避免了贴附骨折部位的外骨膜破坏血运的可能,并可在桥接钢板下方植骨。



本文章纯作学术指导之用。



产品导图.jpg



我们创立于2008年,是尚荣医疗(股票代码:SZ002551)集团旗下从事骨科器械产品的研发、生产、销售的高新技术企业。于2017年新三板上市,股票代码:870766。骨科器械3,脊柱外科3,骨折钢板3,髓内钉3,PFNA3,锁定钢板3,克氏针3,空心螺钉3,骨科器械
我们致力于在骨科器械领域提供高质量、安全可靠的骨科产品和服务,旨在全力打造新兴型骨科器械制造类企业。骨科器械4,脊柱外科4,骨折钢板4,髓内钉4,PFNA4,锁定钢板4,克氏针4,空心螺钉4,骨科器械
我们以“创新,成就超越;健康,成就未来”为理念,产品覆盖骨科创伤系列以及脊柱系列品种,是国内有影响力的骨科器械提供商。
查看更多>
骨科器械5,脊柱外科5,骨折钢板5,髓内钉5,PFNA5,锁定钢板5,克氏针5,空心螺钉5,骨科器械

联系我们
地址:中国江苏张家港市锦丰镇锦南路
          (锦丰科技创业园A22、26)
电话:0512-58551006、58956310  
传真:0512-58956309    
邮编:215625
http:// www.szjmr.cn    
E-mail:info@szjmr.cn