股骨转子间加强髓内钉治疗股骨转子周围骨折的研究进展

任 伟综述,路继科,申 力,黄德民审校

股骨转子周围骨折多见于骨质疏松的老年患者,也多见于高能量损伤的年轻患者[1],可采用股骨顺行髓内钉(AFN)、Gamma钉、股骨近端防旋髓内钉(PFNA)等内固定治疗,临床疗效肯定,但其并发症发生率为9%～14%[2-3],多表现为内固定松动、断裂及头钉切出、复位丢失等[4-5]。这说明股骨近端髓内固定装置亟需改进。因此,设计可靠的内固定、减少术后并发症的发生一直是临床医师治疗股骨转子周围骨折的努力方向。股骨转子间加强髓内钉(TFNA)的问世为临床治疗股骨转子周围骨折提供了一项新选择,其在原有股骨近端髓内钉设计的基础上进行了诸多改进与整合,在手术时间、术中失血量、骨折愈合率等方面的表现令人满意[6-9]。为进一步了解TFNA的设计特点及临床应用效果,笔者以“Trochanteric Fixation Nail-Advanced”“TFNA”作为关键词,检索建库至2021年12月20日PubMed、Web of Science、Find@HKUL数据库中TFNA的相关临床和基础研究。文献纳入标准:① 使用TFNA治疗股骨转子周围骨折的英文临床报道和综述;② TFNA的相关英文基础研究和综述。排除标准:① 文献中有TFNA,但主题相关性低;② 非英文文献。经检索共获得23篇英文文献。现从TFNA的设计特点、生物力学、临床效果及相关并发症等方面进行综述,以期为TFNA的临床使用提供参考。

1 TFNA的设计特点

由于股骨近端髓内钉的失败常表现为股骨近端外侧壁骨折、主钉-髓腔弧度不匹配、断钉、固定不够稳定造成股骨颈内翻移位、头钉切出等,因此,TFNA在主钉、头钉上均做了设计改进,旨在减少股骨转子周围骨折术后内固定的相关并发症发生。其改动主要表现为以下方面:主钉近端外侧壁设计平整,减小了主钉弧度半径,减小了主钉头钉孔径以达到主钉抗折断的目的,设计防旋螺栓以实现头钉防旋和有限滑动,经头钉孔注入骨水泥加强固定。

1.1 主钉设计特点TFNA主钉的设计沿用了交锁髓内固定系统主钉近端外侧壁平整的特点,减小了主钉近端外翻角(约为5°),在主钉置钉过程中能减少对股骨近端外侧皮质的撞击,降低了打入主钉时的外侧壁骨折率。由于髓内钉的断裂主要出现在主钉头钉孔平面[10],故TFNA将头钉直径缩小为15.66 mm,通过减小头钉孔直径而获得主钉更强的抗折弯力。TFNA主钉有长钉、短钉之分,且有不同直径与颈干角可供选择。长TFNA主钉弧度半径为1.0 m,与主钉弧度半径1.5 m的PFNA、Gamma3钉相比,主钉弧度半径明显减小。一项以尸体为研究对象、测量TFNA和PFNA在置入长主钉过程中产生的阻力和主钉形变程度的研究[11]表明,TFNA在主钉置入过程中所产生的阻力明显小于PFNA,且主钉形变小于PFNA。在白种人和亚洲人的人群样本中进行3D计算机成像模型实验研究[12-13]表明,与长主钉Gamma3钉相比,长TFNA主钉在股骨髓内的位置更居于股骨中心,与股骨形态符合度更高。另有研究[14]指出,股骨平均弧度半径亚洲男性为0.987 m、女性为0.899 m。因此,与以往的髓内钉设计相比,TFNA主钉弧度半径从PFNA和Gamma3钉的1.5 m减小至1.0 m,更适用于亚洲人[6,12,15]。一项亚洲人群(新加坡人)使用长TFNA主钉的临床报道[6]显示,23例患者均无主钉远端骨皮质激惹或穿出皮质的现象。另外,该术者发现长TFNA主钉与亚洲人的股骨形态更匹配,故有意将TFNA用于治疗3例股骨干骨折,疗效满意。另有一项亚洲人群(日本人)临床研究[7]表明,长TFNA主钉治疗22例股骨转子周围骨折均未发现主钉远端激惹骨皮质的现象,且所有患者置入主钉时均未扩髓。由此可见,TFNA主钉与亚洲人股骨干形态匹配度较好,未见激惹股骨前侧皮质或主钉从股骨远端前侧穿出的现象。

1.2 头钉设计不同于组件式的PFNA头钉,TFNA头钉为一个整体,有螺旋刀片式和拉力螺钉式2种头钉可供选择。螺旋刀片式头钉的打入主要通过敲击配套置入工具实现;拉力螺钉式头钉的旋入主要通过旋转配套置入工具实现。2种头钉临近尾端部位均有滑动槽,防旋螺栓均位于主钉近端内部,头钉置入后,通过向远端拧紧防旋螺栓后稍退后1～2个螺纹,使防旋螺栓卡入头钉的滑动槽,从而实现头钉有限滑动且防旋的目的。另外,头钉为中空设计,尖端有小孔,通过头钉尾端可注入骨水泥,骨水泥通过小孔渗入骨质中,增加了头钉的整体把持力,进一步使固定牢靠。

1.3 骨水泥加强设计近年来骨水泥髓内钉取得了满意的临床疗效[16-18],TFNA设计也沿用了骨水泥加强的特点。加强TFNA的骨水泥材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),是不可吸收骨水泥材料。与可吸收骨水泥材料相比,虽然在预防头钉切出率方面无明显差异,但在抗拔出力方面更胜一筹[19]。Fliri et al(2012年)报道,PMMA在使用过程中不会造成周围骨质热损伤,从而对股骨头存活率没有影响。注入骨水泥后,头钉-骨水泥复合体与股骨颈接触面积为非骨水泥头钉的2倍,头钉-骨水泥复合体的体积为单纯头钉的3倍,因此,注入骨水泥能减轻头钉与股骨颈之间的微动,减轻患者的术后疼痛,使患者术后尽早开始术后康复锻炼[20]。

2 TFNA的生物力学分析

2.1 TFNA头钉设计的力学优势探讨TFNA设计在力学方面的优势并寻求TFNA自身最优化的固定方式一直是学者们的努力方向。一项股骨转子下粉碎骨折模型的生物力学研究[21]中,使用主钉长度均为36 cm的AFN、螺旋刀片式TFNA、拉力螺钉式TFNA和锁定加压钢板固定后,比较各个模型的稳定性,结果显示:髓内固定装置提供的轴向稳定性大于髓外固定,螺旋刀片式TFNA提供的轴向稳定性大于AFN,螺旋刀片式TFNA头钉的抗旋转稳定性明显强于拉力螺钉式TFNA。分析其原因:① 头钉直径螺旋刀片式TFNA大于AFN;② TFNA主钉在髓腔近端匹配度更高;③ 螺旋刀片式TFNA采用打入方式置钉,在打入过程中无骨量丢失,且刀片在打入过程中会推挤、压实刀片周围的松质骨,可增加周围骨质密度从而提高抗旋转稳定性。

2.2 使用骨水泥加强的TFNA力学优势一项以新鲜冰冻尸体股骨头作为实验对象的生物力学研究[22]表明,采用骨水泥/非骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA头钉、拉力螺钉式TFNA头钉和PFNA进行股骨头中心固定,经反复施加轴向压力后,以股骨颈内翻5°为失效标准,骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA头钉固定最为牢固,第2位是骨水泥加强的PFNA,第3位是骨水泥加强的拉力螺钉式TFNA头钉,非骨水泥加强的拉力螺钉式TFNA头钉、螺旋刀片式TFNA头钉、PFNA固定牢固程度相近。Erhart et al(2011年)针对于是否所有头钉都需要骨水泥加强进行了尸体实验,结果显示骨水泥加强可大大增加内固定的把持力,但是骨水泥加强的抗旋转稳定性与骨密度成反比,因此,其建议对于骨质疏松的患者应使用骨水泥加强头钉。一项研究[23]使用聚氨酯泡沫仿生材料模仿骨质疏松股骨头,采用骨水泥、非骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA和拉力螺钉式TFNA进行股骨头中心和偏心固定,测试固定稳定性的结果显示:① 不论是何种TFNA,骨水泥加强固定后稳定性均明显优于不使用骨水泥;② 无论骨水泥加强与否,头钉中心固定的稳定性均优于偏心固定;③ 经骨水泥加强的偏心固定稳定性优于非骨水泥加强的中心固定;④ 非骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA固定稳定性优于非骨水泥加强的拉力螺钉式TFNA;⑤ 螺旋刀片式TFNA偏心固定稳定性优于拉力螺钉式TFNA 偏心固定。因此,该研究认为,螺旋刀片式TFNA可以为骨质疏松股骨头提供更有效的固定,且使用骨水泥加强后的螺旋刀片式TFNA可达到最稳定的固定效果。

3 TFNA治疗股骨转子周围骨折的临床效果

TFNA的适应证与股骨近端髓内钉无明显差异。除了基底型股骨颈骨折、各种类型的股骨转子间骨折、股骨转子下骨折之外,它还可作为合并骨质疏松的股骨转子周围骨折、股骨转子周围病理骨折、股骨转子下非典型性骨折及其预防性手术、股骨转子周围骨折术后翻修手术的一个新选择。自2015年TFNA问世以来,已有多项关于TFNA治疗不同类型的转子周围骨折的临床报道。为评估TFNA治疗合并骨质疏松患者转子周围骨折的有效性,一项选取70岁以上股骨转子间骨折患者作为研究对象的回顾性临床研究[7]显示,33.3%(22/66)的患者使用TFNA,66.7%(44/66)的患者使用PFNA,总体骨折愈合率为98%,患者均未进行髓腔扩髓且主钉均顺利通过股骨峡部,并未出现主钉不匹配股骨形态的情况,这说明了TFNA治疗的有效性。另有研究[24]显示,使用骨水泥加强的TFNA治疗65岁以上的老年转子周围骨折患者,术后6个月内均未见头钉切出现象。文献[25]显示,使用骨水泥加强的TFNA治疗老年股骨转子间骨折安全、有效,能有效降低头钉切出率,且在术后头钉退钉率、再手术率和骨折不愈合率方面均较不使用骨水泥加强的TFNA更有优势。TFNA还可用于股骨转子周围骨折术后的翻修。Yang et al[26]报道,1例股骨颈骨折患者使用空心钉固定后再次摔倒致股骨转子间骨折,术者在保留原有空心钉偏心固定的基础上,使用螺旋刀片式TFNA固定并注入骨水泥填补拆除内固定后的骨缺损,患者术后即刻部分负重,术后6个月骨折达到骨性愈合。该报道为股骨颈骨折术后转子周围骨折的治疗,尤其是未完全愈合的股骨颈骨折的治疗提供了参考。

4 TFNA相关并发症分析

TFNA内固定除了具有与股骨近端髓内钉相同的并发症,如内固定断裂、股骨颈内翻、复位丢失、头钉切出外,还因其通过骨水泥加强来对抗因骨质疏松或者翻修手术存在的骨缺损的特点,故存在特有的骨水泥相关并发症,如骨水泥向关节腔内渗漏、骨水泥过敏等。文献[27]还强调了TFNA学习曲线的问题,其认为在没有强有力的数据支持下而使用新的内固定器械,可能导致早期手术并发症增多。

4.1 内固定断裂及原因

4.1.1头钉与主钉断裂 文献[28]报道,TFNA和股骨近端髓内钉的3年随访断钉率分别为0.2%和0.06%。TFNA主要断裂部位是主钉头钉孔、防旋螺栓和远端锁钉。研究[29]对3所公立医院创伤骨科使用TFNA治疗的16例患者资料进行分析,主钉均断裂且发生在主钉头钉孔,其中8例再次使用TFNA进行翻修,3例主钉再次断裂,断裂部位仍为主钉头钉孔。但一项队列对照研究[8]认为,使用TFNA和股骨近端髓内钉固定的断钉率无明显差异。另一项研究[30]对2015～2019年183例TFNA断裂的临床资料进行分析,结果表明TFNA断裂均出现在主钉头钉孔,平均断裂时间在术后213 d,平均断裂时间比Gamma3钉早2个月。参考Gamma3髓内钉断裂是由于头钉置入过程中钻头和主钉头钉孔之间的摩擦造成主钉断裂的证据,对TFNA的断钉回收后发现,断裂主钉头钉孔处未见明显过度摩擦的痕迹[29]。考虑TFNA断裂的原因[29,31]如下:① 与骨折类型和骨折复位有关。AO/OTA 31-A3型骨折和复位不佳是造成髓内钉断裂的主要原因。因此,在治疗过程中实现骨折良好复位,使患者负重过程中内固定本身能分享负重而非完全承载负重,可有效防止断钉的发生。② 与TFNA设计中主钉外侧壁平整设计有关。外侧壁平整设计使主钉外侧壁变薄从而使主钉孔处的强度下降。③ 病理骨折愈合不良致断钉率高。

4.1.2防旋螺栓断裂或变形 Klima et al[32]报道了4例防旋螺栓断裂或变形的情况。防旋螺栓位于主钉内,在置入主钉和头钉后,通过主钉近端拧紧防旋螺栓向远端卡住头钉的滑槽,从而使头钉不能旋转和退钉,并保留头钉一定范围的滑动。下面2种情况下可能发生防旋螺栓断裂或变形:① 术者在置入头钉之前误将防旋螺栓拧入主钉的头钉孔内,或防旋螺栓在术者置入头钉之前已经探出于主钉上的头钉孔,在此情况下暴力打入螺旋刀片将导致防旋螺栓断裂、变形或螺栓与头钉嵌顿而导致头钉无法正常置入。故在置入主钉前应观察头钉孔,确保防旋螺栓在头钉孔内。② 术者置入头钉时未将头钉旋转至可装配防旋螺栓的正确方向,以至于防旋螺栓不能顺利卡入头钉滑槽,这种情况下术者拧入防旋螺栓时会感到阻力,若暴力拧入,则会发生螺栓齿变形,且螺栓本身并未卡入头钉滑槽内。因术中无法显影,故这种情况很难被发现,从而导致防旋螺栓无效固定,术后早期容易发生内固定失效。

4.1.3远端锁钉断裂 一项使用TFNA治疗40例股骨转子周围骨折的临床研究[6]显示,头钉和主钉断裂现象均未发生,但随访中2例远端锁钉断裂,发现时骨折均已愈合,且患者并无临床症状。该2例均使用螺旋刀片式TFNA头钉并用骨水泥加强,近端内固定组件完整而远端锁钉断裂,说明近端内固定组件固定牢固,患者在负重过程中出现远端锁钉应力集中而导致其断裂。

4.2 术后股骨颈内翻移位和头钉切出及原因单从内固定层面考虑,使用螺旋刀片防止股骨颈内翻移位和头钉切出的效果要强于拉力螺钉[33],而且经头钉使用骨水泥加强已被证实可以明显减小头钉切出的风险[18,34-36]。但文献[37]报道,1例83岁AO/OTA 31-A2.1 股骨转子间骨折患者使用TFNA治疗后6周出现股骨颈内翻移位和头钉切出的现象,该作者分析原因为:① 尖顶距较大(29 mm);② 高龄且存在骨质疏松,术中未使用骨水泥;③ 可能存在阴性复位支撑。因此,该作者认为骨折复位满意、内固定位置合理、使用骨水泥加强螺旋刀片式TFNA是防止股骨颈内翻移位和头钉切出的重要因素。

4.3 骨水泥异位堆积及原因骨水泥异位堆积是骨水泥加强内固定较棘手的并发症。文献[6]报道4例(28.6%)患者使用骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA头钉后,骨水泥未出现在头钉尖部周围,反而出现在主钉与头钉交界的股骨颈处,考虑到骨水泥移位堆积处并没有骨水泥孔,分析其原因可能是螺旋刀片头钉旋入时推挤、压实头钉周围骨质,导致骨水泥注入后无法进入已经压实的松质骨而只能顺头钉外壁回流,从而聚集到头钉与主钉交界处。这间接说明了螺旋刀片旋入时,能压实刀片周围骨质而非破坏局部骨质。另外,也能间接说明对于骨质良好的患者无需使用骨水泥加强。因此,使用骨水泥加强TFNA在骨质良好的新鲜股骨转子周围骨折不作为首选;另外,对于髋关节关节囊内骨折或翻修术伴原有螺钉关节内切出的情况,要格外注意骨水泥向关节内渗漏的风险,注入骨水泥前需使用造影剂检查是否有关节内造影剂渗漏,X线透视下确认无渗漏后再用骨水泥配套1 ml注射器分多次注入骨水泥,直至骨水泥包裹螺旋刀片、螺钉,骨水泥用量一般不超过6 ml。

5 总结与展望

TFNA作为近年来在国际上治疗股骨转子周围骨折的新兴内固定装置,在现有的临床应用和基础研究中表现良好,其设计在以下方面较股骨近端髓内钉有所提升:① 设计上改进效果满意,如主钉小弧度半径设计更符合人体股骨形态,主钉平面外侧壁与小外翻角设计能减少置入主钉过程中股骨近端外侧壁骨折现象。② 防旋螺栓设计可实现头钉防旋和有限滑动。③ 骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA可达到目前临床上最稳定的固定。根据现有报道的并发症,TFNA的使用存在以下问题或注意事项:① 主钉断钉率并未因设计改动而明显减少;② 使用防旋螺栓时要注意使用方法的正确,避免发生螺栓断裂、变形或嵌顿现象;③ 对于关节内骨折或行翻修术的患者,要关注骨水泥关节内渗漏问题;④ 骨质良好的股骨转子周围骨折不建议使用骨水泥加强。

笔者参与TFNA的临床应用体会,TFNA使用的优势大于劣势:① 使用骨水泥加强的螺旋刀片式TFNA治疗老年转子周围骨折,可以提供满意的稳定固定效果,患者能尽早下地进行康复训练,更符合术后加速康复理念。② 主钉弧度半径与亚洲人股骨干形态匹配度很好,更利于主钉顺利置入。③ 在置入头钉的过程中,若头钉位置不理想,可使用骨水泥加强以提高头钉把持力,从而避免反复调整造成股骨颈内医源性损伤。

综上所述,TFNA的出现为股骨转子周围骨折,尤其是合并骨质疏松的股骨转子周围骨折、不稳定股骨转子间骨折和股骨转子周围骨折翻修术提供了一项新的内固定选择。随着国际上TFNA用于临床的病例积累以及基础研究的开展,我国也正在进行TFNA治疗股骨转子周围骨折的多中心随机对照研究,临床上对于TFNA的优、缺点和适应证将进一步明确,其有望成为新一代治疗股骨转子周围骨折的内固定装置而发挥重要作用。