人工股骨头置换治疗高龄严重股骨转子间骨折的疗效

王永胜黄炳生陈立安钟世镇1丁自海1

(广州番禺区中心医院骨一科，广东广州511400)

摘要〔〕目的探讨标准柄人工股骨头置换治疗高龄严重股骨转子间骨折的生物力学稳定性。方法收集18根成年股骨标本随机分成置换组、动力髋部螺钉(DHS)组及对照组各6根。置换组模拟股骨转子间四部分骨折，钢丝捆扎固定大小转子及股骨矩，行标准柄股骨头置换，骨水泥固定；DHS组模拟股骨转子间四部分骨折，行DHS钢板内固定；对照组采用完整股骨标本。Bose3510-试验机上行轴向加压和扭转测试，测量三组标本位移变化。结果股骨转子间骨折采用标准柄股骨头置换的轴向压力与扭转力同完整股骨标本比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论标准柄人工股骨头置换治疗高龄粉碎性粗隆间骨折，能够获得术后关节的即刻稳定性，功能恢复好，可满足早期负重行走要求。

关键词〔〕高龄；股骨转子间骨折；股骨头置换；生物力学

中图分类号〔〕R683.42〔

基金项目：广州市科技计划项目(No.2010Y1-C581)

1广东省创伤救治科研中心南方医科大学解剖学教研室

第一作者：王永胜(1969-)，男，博士，副主任医师，主要从事骨科关节外科、创伤修复方面的研究。

年龄>80岁的高龄粉碎性股骨转子间骨折患者，因其骨质疏松明显，大多合并多种内科疾病，传统的内固定方法并发症多，术后死亡率高。本研究应用标准柄人工股骨头进行一期半髋关节置换，为证实该置换后的关节能符合生物力学要求，本研究通过与正常股骨标本、骨折内固定标本，在不同负荷下进行轴向压缩及据转应力测试等实验。

1材料与方法

1.1实验材料成人防腐股骨标本18根(南方医科大学解剖学教研室提供)；骨水泥双动股骨头假体为直柄无颈领设计，颈干角135°，标准柄长122～135 mm(天津巿人立医疗器械有限公司生产)。骨水泥为史赛克simplex骨水泥；DHS系统由常州奥斯迈医疗器械有限公司提供的DHS动力髋接骨板，5孔,颈干角135°，不锈钢材质；Bose3510-试验机由南方医科大学生物力学研究所提供。

1.2实验分组及标本制备标本制备：取成人防腐股骨标本18根，剔除软组织，排除解剖变异、骨折或肿瘤等病变。随机分为置换组、DHS组及对照组，每组6根。置换组造模：应用摆锯将股骨标本模拟成JensenⅢ型转子间骨折，将骨折解剖复位，然后用1 mm钢丝捆扎重建大小转子及股骨矩，按骨水泥假体固定手术治疗截骨后，用髓腔锉扩髓后，以大粗隆顶端为标志，假体股骨头中心与大粗隆顶点同一水平线上。骨水泥加压置入髓腔，再装入标准柄股骨假体，拍X线片以确保假体位于中立位，无内外翻。DHS组造模：应用摆锯将股骨标本模拟成JensenⅢ型转子间骨折，将骨折解剖复位，然后用克氏针临床固定骨折块，按手术流程装入DHS钢板后，用空心钉固定大粗隆骨块，拍X线片以确保动力钉位于股骨头内。对照组模型：截成小转子下25 cm长模型。

1.3模型处理

1.3.1标本固定把股骨下端用牙托粉固定于基座上，模拟单足站立时股骨负重，使之冠状面呈内收25°，予以固定。所有标本垂直高度保持一致，为25 cm。

1.3.2粘贴应变片沿股骨干轴线方向粘贴电阻应变片(高精密级)。粘贴点位于股骨应力线上，近端股骨小转子内侧下5 cm。粘贴应变片技术按照试验应力分析方法进行。选用高精度电阻应变片，对粘贴片位置打磨，酒精清洁股骨并烘干、涂胶、贴片、封蜡。

1.4实验方法三组模型分别在Bose3510-试验机上安装。轴向压力测试：压板对准股骨头中心加载，加载方向为重力方向，用数字式应变仪测定不同载荷下的位移值。载荷级别为100 N分隔，加载至1 000 N。试验重复2次，取均值。扭力测试：股骨头中心前方加载，两个扭转方向的最大力矩均为8 Nm，前力矩为0。扭转刚度为(M/φ-φ°)Nm/°，其中M为扭矩，φ-φ°为扭转角度变化量。行扭转载荷下微动测定。

1.5数据记录应用数字式应变仪记录假体微动数据，电子万能试验机上提供力的大小和位移反应在电脑上形成力-位移曲线。

1.6统计学方法采用SPSS13.0统计软件进行配对t检验。

2结果

2.1轴向加压实验固定装置牢固无松动及变形，所有标本在测试中未发现断裂现象。表1可见，采用标准柄股骨头置换后，垂直加载和DHS组比较，100～1 000 N，置换组和对照组内

垂直加载置换组DHS组对照组100249.9±173.0478.2±159.91)140.3±38.5200467.4±231.2839.8±249.21)327.1±88.9300687.7±258.31153.0±342.61)503.7±138.5400883.6±314.81445.3±436.41)672.8±183.25001073.2±370.31726.3±511.41)836.2±228.56001254.1±421.51998.7±573.51)944.5±319.67001441.5±494.22286.1±659.71)1162.8±323.08001615.4±546.62566.9±721.51)1334.6±370.09001774.9±582.72870.9±800.51)1525.2±427.010001921.8±606.83211.7±879.91)1846.0±632.6

与对照组比较：1)P<0.05

柄的初始稳定性差异有统计学意义(P<0.05)。当轴向负荷达最大值1 000 N时，置换组与对照组位移度无差异(P>0.05)；DHS组与对照组位移度差异显著(P<0.05)。

2.2扭转实验扭矩为5 Nm时，置换组、DHS组、对照组的抗扭转刚度分别为(2.881±0.407)、(2.252±1.009)和(3.808±0.679)Nm/°；扭矩为8 Nm时，三组抗扭转刚度分别为(2.911±0.426)、(1.874±1.232)和(3.445±0.904)Nm/°。扭矩为8 Nm时，置换组与对照组及DHS组间比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，DHS组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)。

3讨论

股骨转子间骨折后生物力学特点主要表现在骨折的几何形状与骨折稳定性的关系。通过对股骨转子间骨折后稳定性及手术方案能否重建稳定性的判断，作为选择内固定手术或人工关节置换重要依据。故本次实验组标本采用典型的四部骨折，以确保为转子间的不稳定骨折。

为克服活体实验的限制，本实验标本取自完整的成年防腐股骨标本，能较好地反映其在活体中的生物力学特性和运动状况，同时又易于控制相关的参数。位移数据测量是通过数字式应变仪测定，其精确度可达0.1 μm。加载力数据测量是通过试验机测定，其数据测量可精确到0.000 1 N，并在计算机直接描绘出力-位移的变化曲线，这种测量方法在一定程度上减少了系统误差及偶然误差，提高了实验的精确度。

骨的质量是影响股骨头置换前后股骨应力改变的重要因素。骨质疏松者，股骨大转子与股骨矩区域的应力遮挡较大，而在杆端区域的应力集中明显；在杆端区域，骨水泥假体的应变稍大于非骨水泥假体，而在其他区域，骨水泥假体的应变普遍较小〔1〕。对合并骨质疏松的大转子间粉碎性骨折病例，由于大转子及股骨矩重建后未提供足够支撑力，骨水泥型假体的应用可有效预防因应力集中而出现假体松动的情况。

本研究说明应用人工股骨头置换治疗股骨转子间粉碎骨折时采用标准柄的初始稳定性比DHS内固定术相对更好。应用骨水泥型人工股骨头置换术治疗股骨转子间粉碎骨折的抗轴向压力和抗扭转方面接近完整股骨标本。骨水泥型人工股骨头置换术具有满足术后早期下床活动的生物力学需要。

本实验仅测试了骨水泥型标准柄的假体和DHS内固定系统在股骨转子间粉碎骨折状态下的初始稳定性，没有涉及标准柄及加长柄之间的比较。虽然长柄股骨头置换后更合乎正常生物力学特征，力学稳定性较好，长柄人工股骨头置换业已成为治疗高龄股骨转子间粉碎骨折的一种有效方法〔2，3〕。但该术式需增加扩髓范围，创伤大，骨皮质变薄，骨强度下降，并发继发性骨折可能性更大。实验表明，在相同载荷情况下，扩髓从10 mm增于12 mm，骨的最大应变增加13%，继续扩髓至14 mm，骨的应变增加至25.5%。可见在载荷不变的情况下，应变的增加表明扩髓导致了骨强度的降低〔4〕。扩髓除可引起脂肪栓塞、骨内膜血供破坏、热效应导致骨质坏死外，其直接后果是造成骨皮质变薄，骨强度下降。标准柄假体费用相对较低，对骨质破坏较少，且易于推广。对部分骨质疏松严重患者，应用标准柄假体发生继发性骨折的可能性更低。因此，在明确患者具有关节置换手术指征的情况下，若标准柄力学稳定性能满足患者生理需要，那么手术应用标准柄应更加理想〔5，6〕。

4参考文献

1桂鉴超,顾湘杰,沈海琦,等.股骨质量对人工股骨头置换术后股骨应力改变的生物力学影响〔J〕.中华骨科杂志,2000；11(20):681-4.

2尹庆伟,江毅,肖联平,等.加长柄人工双极股骨头置换治疗高龄股骨粗隆间粉碎骨折〔J〕.中国修复重建外科杂志,2008；22(6):692-5.

3刘明轩,曹成福,张启宽,等.长柄人工髋关节置换治疗高龄股骨转子间骨折的实验及临床研究〔J〕.骨与关节损伤杂志，2003；18(7):444-6.

4闫宏伟,张捷,刘凯,等.股骨骨髓腔的形态学研究及其临床意义〔J〕.西安交通大学学报(医学版),2006；27(3):236-9.

5黄炳生,陈立安,陈健民,等.骨水泥型人工股骨头置换术在老年粗隆间粉碎骨折中的应用〔J〕.中华关节外科杂志(电子版),2009；3(3):374-6.

6Lichtblau S.The unstable intertrochanteric hip fracture〔J〕.Orthopedics,2008；31(8):792-9.

〔2013-09-20修回〕

(编辑安冉冉/曹梦园)