单侧外固定器骨针松动的防治进展

　　作者：曾宇晴 朱杭 成羿 作者单位：310053 浙江中医药大学2005硕研 310006 杭州市中医院

　　【关键词】 骨针

　　外固定器(External fixation)是一种运用便捷、简单、创伤小的骨科外固定治疗技术，具有最大限度的保护骨膜和软组织的血运、早期进行功能锻炼的优点;可同时作肢体延长,可以提供轴向加压和一定的抗旋转应力作用;便于处理合并伤及术后护理等;适用于不宜作内固定或伴有软组织损伤的复杂骨折，尤其对于合并严重软组织损伤和感染的四肢骨折，暂时紧急处理等情况，有其它方法不可替代的优势。

　　尽管外固定器有许多积极的治疗因素，但目前由于进行性的骨针与骨组织接触界面机械性的损耗而引起并发症的发生率仍较高，如骨针松动、感染等[1]。骨针是外固定系统中比较关键的组成部分，外力可通过骨针传递至骨折端，从骨骼到外固定支架都经受着较大的应力负荷。因此，骨针松动是造成许多并发症而导致治疗中断的直接或间接原因。它已被公认为限制外固定器治疗适应证的主要因素[2]。

　　为解决此问题，许多技术已被研究运用。为了对这一领域有全面了解，本文对与此相关的各种技术作一综述。

　　1 骨针界面

　　骨针界面是力学负荷由骨固定的两端向外固定架传递的唯一途径，骨针界面的完整固着是外固定系统中最关键的环节。随着研究的不断深入,更多的资料表明: 这一界面既是骨组织和生物力学相互作用的产物,又是相互作用的场所,它是决定植入物转归的重要因素[3]。

　　Aro等[4]使用狗模型研究不同负荷条件下皮质骨在骨针界面的反应特性，结果表明：在术后即刻完全负重的情况下，沿着针道爬行的新骨占据了针道内整个皮质骨空间的43%，而新生骨的微孔数量比正常骨高4倍，这样的皮质骨重塑使拔针力矩呈时间依赖性下降(P<0.01)。术后即刻负重导致半针入侧皮质骨处的骨质吸收,同时也不利于功能的骨质重塑。因此为防止骨针松动发生，术后应采取有效措施避免骨针界面受到动态应力的作用。

　　引起松动的原因是多方面的，许多研究已证实骨针界面纤维组织的形成是造成松动的最主要原因[5]。有报道认为[6]，使用不锈钢和钛为材料的骨针，纤维组织的形成是不可避免的。但有学者研究认为[7]，如使用锥形外固定器针进行固定，那么采用较高的插入扭矩可以使骨针结合面得到更好的完整性。而Smith等[8]研究发现外镀类金刚石的骨针能阻止生物膜的形成和细菌等微生物聚集，由此减少因感染引起的界面松动。

　　随着生物材料上科学技术的进步，喷涂羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)的螺钉已被运用于增强骨针结合力来提高针骨界面的稳定性。Moroni等人[5]采用羊胫骨将镀有和未镀有HA的骨针分成2组。放射学检测结果显示涂有HA组其拔出平均扭矩是另1组的5倍，组织形态学分析表明与没有涂有物组相比，涂HA组骨针界面的触点2倍于该组。

　　在大量动物实验的基础上，许多学者的临床研究均表明：使用涂有HA的骨针未出现骨针界面结合的衰退现象，反而有了提高，而且无论骨骼的类型或负荷状态如何，均未出现有意义的松动和感染[9]。

　　在关于涂有HA骨针的研究中，无论其研究设计如何，其针骨间的稳定力量是最佳的。原因是由于在此种针骨界面中骨骼与骨针的羟磷灰石层间能够形成广泛直接的接触点，使骨针结合力得到较大的提高[6]。至于使用何种类型骨针并不是关键因素[9]。另外，即便在不利的机械条件下使用此种骨针，其骨结合力也能得到提高，并无证据表明金属与涂有物间的羟磷灰石发生降解或脱离[5]。这种涂有HA的骨针拔除也方便，在门诊就可进行。但在取出植入物时，拔出涂有HA的骨针时比其它标准骨针，病人似乎更痛苦。而最近有研究使用纳米羟基磷灰石/聚酰胺( nano-hydroxyapatite /polyamide-66, n-HA /PA66)复合材料的外固定针，其固定效果与涂HA针相仿，但其置入后,骨组织可向材料的孔内生长,通过溶解、吸收,材料可部分或完全被代谢系统处理及排出体外,最终被自身骨组织替代[10]。

　　2 改进手术技巧

　　对需结合切开手术复位病例要改进手术技巧，由于手术的创伤造成骨折局部的血供和周围微环境的破坏，外固定术后会出现骨质的再吸收，因而引起骨针松动。Augat等人[11]实验得出：对稳定性影响最大的微环境在于沿着骨折线的软组织质量。因此，为了增大骨针稳定性，就应做到手术时仔细解剖，减少对骨针周围骨质和软组织的破坏。除了对手术强调微创外，其它一些因素也应当引起注意。以往研究认为骨针的植入扭矩与针头设计和产生热量关系密切,过大的插入扭矩产生更多的热量，从而造成骨骼的再次损伤。但实际上插入扭矩过低也是不恰当的。Pettine等人[12]研究发现，插入扭矩<68Ncm的骨针与>68Ncm的骨针相比，前者松动发生率更高。

　　Chary等[13]用犬骨(尸骨)从生物力学和组织学角度研究，预攻丝的不同直径(0，1.5，2.0，2.7，3.1，3.3，3.5，3.7mm)螺钉对单侧外固定效果影响，得出结论是与正纹螺钉相应，但不超过螺钉内径的预攻与不做预攻的情况相比较，不但可以增加针的稳定性同时还能减少对周围结构的损伤，从而减少额外骨质吸收和过早针松的可能性。有些研究者发现[14],放射状预负荷技术同样可以减少骨针松动。但如果放射状预负荷过多，超过皮质骨的弹性限度，那将对针骨界面产生明显的显微损伤，从而带来负面影响。

　　除了以上方法外，在手术时进行精确的解剖复位，相当于把不稳定骨折变为稳定骨折，由于负荷分担而减少骨针所受应力，从而增大骨针的稳定性。

　　3 改进器械

　　骨针松动是造成外固定器稳定性降低的关键因素。外固定的稳定性依赖于针和外固定架的定位。外固定架的位置参数包括针的分布，针间角度，针杆角度，针数，有效针长度和半针/全针。在压力、弯曲力和扭转力负荷下独立变动各个结构参数的相互影响非常复杂。为减少骨针松动同时提高稳定性，应尽量使针布均匀，针和针成直角，针和杆成直角，增加针数，增大有效长度，使用全针而不是半针和使用尽可能多的连接杆，但从理论上说，如果其它参数完善则可使全针和半针之间的稳定性差异降到很低，而以上方法的改进其实都能使骨针所受应力减少来降低骨针的松动率。

　　在研究螺针的设计对骨针界面的影响中，Evans M等[15]选取3种实验性螺钉和2种常用螺钉进行比较研究，结果表明：螺钉的螺纹和钉头对其抓持力有明显影响。光弹性测试显示外加负荷分布于最靠近负荷的那些少数螺纹上，在螺纹丝冠连接的区域承受很高的剪切应力。Halsey等[16]用新鲜牛骨，使用不同的倾斜度、齿纹、和内轴径的螺钉进行研究结果发现：齿纹倾斜度的变化，拔出扭矩无明显不同。增大外轴径或减少内轴径都能使骨针对骨的抓持力明显提高，其关键在于增加骨和螺钉的有效接触面积，从而促使提高骨针界面的完整性，使骨与金属的结合力达到最佳，减少松动的发生。

　　Neuhoff等[17]用经阳极等离子磷酸钙化学(Anodic Plasma Chemical calcium-phosphate APC-CaP)表面处理后的钛钉与Schanz钛钉在羊胫骨上进行其对减少骨针松动与感染的研究发现，经APC-CaP处理的钛钉就减少骨针松动与针道感染方面，有望提高临床疗效。

　　最近有学者在研究细针外固定器即[18]Ilizarov 外固定技术时，发现在干骺端应用细针外固定器与半针外固定器时，前者松动率的发生比后者低。

　　4 其它方法

　　原骨折的类型，是否粉碎骨折，以及病人的全身情况等一般预后的因素，必然对外固定稳定性产生作用。而骨折的软组织损伤程度也对外固定后骨针稳定性起作用，所以，强调微创手术操作外，必要时做肌成形术、皮瓣、肌瓣转移成形术以及术中进针时尽量避开骨折相对较疏松的干骺端，服用可以促进骨折愈合的药物，如中药、抗重力吸收药物和理疗等都能提高骨针界面的质量而直接地增加骨针的稳定性。另外，针道感染是外固定最常见的并发症，也是导致骨针松动的重要因素。而产生针道感染的两个因素是，骨针周围组织坏死和针点组织的过量运动。因此，除了强调要严格无菌操作、微创外，术后的护理、功能锻炼也应当合理进行，以求感染率降至最低，防止骨针松动的发生。

　　5 展望

　　近年来许多学者为防止骨针松动提高外固定的稳定性做了大量的研究。但是否固定越稳定，其对骨折的治疗效果就越好。早期生物化学分析研究认为,极度稳定的外固定不仅干扰骨的愈合过程,而且会扰乱正常骨的应力结构。但许多研究又证实[19],骨折端微量的应力能促进骨痂生长, 加速骨折愈合, 而不适的应力将导致骨折延迟愈合, 甚至不愈合。Gorman等[20]认为外固定的优势集中在固定早期，会因其轴向应力形成大量的骨痂,但在后期可能会干扰骨折愈合,延迟骨骼的重建。动态外固定允许人为控制骨折断端的轴向应力，这确实是解决应力保护的有效方法，但关键是在何时进行怎样的动态调整是为关键。这也是以后值得继续研究的课题。Seide[21]等研究出一种关于外固定器三维负荷的测定方法，利用这种方法在以后有可能进一步地研发出一种能自动调节骨痂机械环境(自动动应力)来指导病人进行最优的肢体负重形式的外固定器(智能外固定器)。

　　骨针松动引起外固定器不稳，由此可能造成延迟愈合、畸形愈合、不愈合、假关节形成、针道感染等问题，但这些都不是不能解决的固有问题。如果抓住问题的关键,通过改良器械、改进操作来减少由于骨针松动造成单侧外固定器的不稳，同时动态的调整外固定器的应力，促进骨折的愈合。那么单侧外固定器将是既便捷、又具备优良疗效的治疗骨折的好方法。因此解决外固定器稳定性关键问题——骨针松动的研究具有前瞻性，也蕴含巨大价值。

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