桥接组合式内固定系统在肱骨骨折中的应用

2018-01-29宗永刚马勇

中国医药导报 2017年36期

宗永刚+马勇

[摘要] 肱骨骨折是骨科临床常见疾病，其治疗方法多样，但也各有局限性。针对这些不足，桥接组合式内固定系统作为一种新的内固定装置逐渐应用于肱骨骨折，并在治疗中取得了满意的效果。本文回顾相关文献报道，综述了桥接组合式内固定系统的起源与发展、基础研究、临床应用等几方面，表明了桥接组合式内固定系统在材料学、生物力学、生物学效应等基础实验中表现优秀，并在肱骨干粉碎性骨折、肱骨外科颈骨折、肱骨远端骨折及简单肱骨干骨折等骨折的临床应用中展示了其优越性，为进一步推广桥接组合式内固定系统的临床应用提供了依据。

[关键词] 桥接组合式内固定系统；肱骨骨折；手术治疗

[中图分类号] R683.41 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）12（c）-0043-05

[Abstract] Humeral fracture is a common clinical disease of orthopedics. There are diverse treatments of humeral fracture， but each one still has its own limitations. In view of these shortcomings， bridge combined fixation system， as a new internal fixation device， is gradually applied to the treatment of humeral fracture and has achieved satisfactory results. This study reviews relevant literature reports， summarizes the bridge-based internal fixation system research including origin and development， basic research， clinical application and other aspects of bridge-based internal fixation system. The result shows that the bridge-type combined internal fixation system has a good performance in many experiments such as materials science， biomechanics， biological effects and other experiments and can effectively treat some clinical diseases of orthopedics such as humeral comminuted fractures， surgical neck fractures of humerus， distal humerus fractures， simple humeral shaft fractures and so on， which demonstrates its superiority and provides the evidence for further popularizing the clinical application of the bridge combined internal fixation system.

[Key words] Bridge combined fixation system； Humeral fracture； Surgical treatment

肱骨骨折是临床常见的骨折类型，多由高能量损伤或老年人骨质疏松摔倒造成[1]。近年来，随着经济飞速发展及社会人口老龄化，肱骨骨折的发生率呈上升趋势，粉碎性肱骨骨折比例升高。目前临床主要有保守治疗和手术治疗两种方法。随着人民生活水平的提高、生活节奏的加快及对患肢功能恢复的预期提高，手术治疗越来越受到外科医生的青睐。普通接骨板常需广泛剥离骨膜，破坏血运，容易造成骨折延期愈合、不愈合等后果；髓内钉容易造成肩袖损伤；外固定支架容易出现钉道感染等问题[2]。在这些方面，桥接组合式内固定系统显示出其独特的优势，并取得了满意的临床效果。现将其起源与发展、基础研究及临床应用内容综述如下，为桥接组合式内固定系统的进一步研究及临床应用提供依据。

1 起源与发展

自20世纪90年代初，学者Gerber等[3]相继提出了生物学固定（BO）的新概念，强调骨折治疗要重视骨的生物学特性，保护骨折局部的生理环境。桥接钢板是生物学内固定的一种表现形式，其核心为跨越粉碎骨折部，远近两端分别使用螺钉固定，维持骨的长度和对线。其中Weber波形钢板为近年来临床应用广泛的桥接钢板[4]。桥接组合式内固定系统是近年来熊鹰教授在BO思想与微创原则指导下，对原有板钉内固定系统进行改进创新形成的一种新型内固定装置。该系统主要包括连接块、连接棒、固定螺钉、锁定螺钉。连接块内部设有平行于固定块平面的连接勾，与连接棒滑动配合；垂直于连接块主平面设有螺钉孔，连接槽与螺钉帽局部交叉；固定螺钉或锁定螺钉与螺钉孔配合，螺钉之锥帽紧压于连接棒上[5]。

2 基础研究

2.1 材料

桥接组合式内固定系统主要使用的材料是医用钛合金，其有着较低的弹性模量、较高的强度及良好的生物相容性，较传统不锈钢钢板更适合骨科临床。

2.1.1 较低的弹性模量医用不锈钢由于其良好的力学性能，在传统接骨板中具有不可替代的作用。但其弹性模量与人体骨的弹性模量相差較大，容易产生应力遮挡效应，导致骨质疏松、再发性骨折等并发症，甚至导致接骨板置入失败[6]。桥接组合式内固定系统使用的是医用钛合金金属材料，其弹性模量接近人体骨质，远低于医用不锈钢[7]。郑凯等[8]通过相关实验发现，低弹性模量固定系统有利于载荷由连接棒传递到相邻骨组织，避免应力遮挡效应，促进骨折愈合。endprint

2.1.2 较高的强度传统医用不锈钢接骨板具有高抗拉强度，可以给骨折部位提供稳定的力学，但长期受力的医用不锈钢会发生金属受力疲劳，从而容易引起远期接骨板断裂等可能[9]。而医用钛合金金属材料不仅具有高抗拉强度，可以维持骨折部位稳定，而且具有高抗疲劳强度，使接骨板长期使用的可靠性得到保障。医用钛合金金属材料同时具有高强度，较小的截面就能产生足够的强度，满足固定的需要，从而减少接骨板的体积与重量[10]。

2.1.3 良好的生物相容性长期使用的安全性是医用金属材料的重要要求之一。在人体复杂的生理环境中，医用不锈钢必然发生腐蚀，植入人体时间越久，腐蚀程度越严重。不仅影响到接骨板的使用寿命，还可能由于金属溶出物引起接骨板周围组织的局部坏死和炎性反应，甚至对生物体有致畸、致癌的危害性。醫用金属材料的抗腐蚀力和其含有的细胞毒性元素是决定其生物相容性的重要因素[11]。医用钛合金金属材料不仅具有良好的抗腐蚀性，而且所添加的元素都是Nb、Ti、zr等相对稳定的强化元素，无毒性反应及过敏反应[12]。

2.2 生物力学

骨折部位的力学稳定是骨折愈合的基础。传统板钉系统的应力会集中于骨折的断端以及螺钉固定部位[13]。如果外力超出螺钉的抗拉强度，螺钉便容易出现断裂。即使外力未超出螺钉抗拉强度，螺钉也会因长时间受力而疲劳易发生断裂[14-15]。而桥接组合式内固定系统通过多棒和连接块转动实现三维固定，可减少应力集中等不良情况。

熊鹰等[16]模拟加载了桥接组合式内固定系统与锁定接骨板钉系统的有限元模型，发现金属锁定接骨板钉系统最容易失效是中间锁定螺钉的松动和接骨板中间的断裂，存在潜在内固定失败风险。而桥接组合式内固定系统出现内固定断裂的概率较小。吕志强等[15]经体外模拟股骨干骨折模型，并进行桥接组合式内固定系统与金属锁定接骨板钉系统固定发现：较之金属锁定接骨板钉系统，桥接组合式内固系统具有较好的变形抵抗能力，可以获得更好的生物力学效果，从而更好的满足股骨生理所需要的强度、刚度以及稳定性等要求。李群辉等[17]认为连接块在骨折愈合过程中可随肢体负重活动而轻微轴向滑动，使骨折间隙始终处在持续、动态的压应力下，避免了桥接组合式内固定系统对骨折端的应力遮挡。

2.3 生物学效应

骨折部位血供足够是骨折愈合的前提。传统接骨板解剖复位时剥离骨膜与软组织，使骨的外源性血供遭到损伤[18]；固定时接骨板与骨皮质表面的紧密贴敷，阻断了血流从髓腔到皮质表面的离散性流动，阻止了皮质的再血管化，所以容易引起固定段骨质疏松、再骨折等并发症[19]。而桥接内固定系统好似“内置的外固定架”[4]，固定于骨膜外，无需剥离骨膜，而且桥接组合式内固定系统不直接压迫骨折部位，可有效保护骨折断端及固定段下方皮质骨的血供，促进骨折愈合。

陆继鹏等[20]通过建立骨折动物模型，分别随机用桥接组合式内固定系统和普通钢板内固定固定骨折，观察二者对骨折端血供的影响，前者为实验组，后者为对照组。该研究发现，桥接组合式内固定系统较普通钢板内固定能显著减少对骨折端血供的破坏。熊鹰等[21]通过对20条家犬两侧胫骨中段横型截骨，随机选择一侧以桥接组合式内固定系统内固定为实验组，对侧以普通接骨钢板固定作为对照组，并于术后观察两组大体外观、影像学及组织学结果。结果表明，桥接组合式内固定系统能有效减少骨折端血供破坏，能对骨折断端提供坚强动态的固定，有利于促进骨折愈合。

3 临床应用

3.1 肱骨干粉碎性骨折

肱骨干粉碎性骨折通常由高能量暴力引起，骨折端移位成角明显，具有保守治疗复位效果差、骨折并发症发生率高等特点，常合并桡神经损伤等，手术治疗成为临床骨科医生的首选治疗。传统钢板螺钉内固定虽然具有坚强固定、抗旋抗弯等优点[22]，但具有术区切口过大、容易引起医源性桡神经损伤、较大的应力遮挡导致骨质疏松、萎缩等缺陷。桥接组合式内固定系统作为一种新型的内固定系统，在治疗肱骨干粉碎性骨折方面具有明显的优势。由于其置入过程中可结合闭合复位技术经皮肤取小切口置入，可以有效减少对骨折端的血供破坏。术中无需剥离骨膜，直接跨过骨折端，有效降低内固定物对生物学环境的影响。连接块在术中可以在连接棒上随意滑动并转动，可以有效避开肌肉附着点并形成三维固定，而且连接块在骨折愈合过程中的微动可以对骨折端形成动态持续压力，刺激骨痂形成，缩短骨折恢复时间。陈辉等[23]临床报道12例桥接组合式内固定系统治疗肱骨干粉碎性骨折患者，术后骨折愈合率及肩、肘关节功能优良率均为100%。陈辉等[23]认为此系统之适用于无重要血管、神经损伤的闭合性肱骨干骨折。叶军等[24]采用桥接组合式内固定系统治疗肱骨干粉碎性骨折患者30例，其中闭合性骨折27例，开放性骨折3例，2例合并桡神经损伤。术后6个月，所有患者肘、肩功能恢复良好。其中2例合并桡神经损伤患者神经功能恢复良好。对于开放性肱骨干粉碎性骨折或合并桡神经损伤肱骨干粉碎性骨折，目前临床使用桥接组合式内固定系统治疗的该病例较少，仍需大样本的临床病例明确其适应证范围。

3.2 肱骨外科颈骨折

肱骨外科颈为骨松质与骨皮质交界处，容易发生骨折现象，目前尚未形成固定治疗模式。传统保守治疗石膏与小夹板固定疗效明确，费用少。但在固定过程中限制了肩关节的正常活动，后期容易形成创伤性肩周炎等肩关节活动障碍[25]。随着手术技术及内固定物的发展，越来越多的肱骨外科颈骨折的患者选择手术治疗。桥接组合式内固定系统作为一种新型内固定系统应用于肱骨外科颈骨折，允许患者术后早期锻炼，能有效地恢复患肢的功能，减少术后并发症的发生。手术方式可以选择有限切口，微创固定，减少对骨折端的组织及血运的破坏，促进骨愈合。植入过程中该系统的连接棒可在术中随意塑形，满足患者的肱骨近端解剖结构的需求，贴合患肢的骨面，减少对周围组织的刺激。连接块的三维固定及锁定螺丝的应用可以有效增强螺钉的把持力，避免螺钉松动、断裂等可能。朱延民等[26]通过桥接组合式内固定系统治疗肱骨外科颈骨折21例，术后关节功能优良率为95.23%。endprint

3.3 肱骨远端骨折

肱骨远端骨折多为青壮年高能量损伤或老年人骨质疏松摔倒。肱骨远端结构复杂，骨折又多为粉碎性骨折，故多需手术治疗[27]。保守治疗因疗效不佳，已被逐渐淘汰。手术治疗可以稳定肘关节，恢复肘关节功能，提高患者生活质量。目前临床常用的有“Y”形钢板固定、双钢板固定等。“Y”形钢板分叉角度固定，不能满足患者解剖位置的个性化需求，对复杂的肱骨远端骨折不能形成有效的加压固定[28]。双钢板固定是目前比较理想的肱骨远端骨折内固定方式，但存在术前塑形有一定困难、术中手术复杂等缺点[29]。桥接组合式内固定系统符合双棒理论，采用双棒单孔、双棒双孔与连接块及螺钉自由组合。术中连接棒可随意塑形满足肱骨远端复杂的解剖结构；连接块可从不同角度固定，减少应力遮挡；锁定螺丝可用于骨质疏松或粉碎性骨折，提高固定的稳定性。王海敏等[30]认为桥接组合式内固定系统治疗肱骨远端骨折，具有固定牢靠、关节功能恢复好、并发症少等优点，是一种较为理想的方法。尹升吉等[29]发现使用桥接组合式内固定系统治疗成人肱骨髁上髁间骨折患者术后的优良率明显高于使用“Y”形钢板内固定患者的优良率。尹升吉等[29]同时认为该系统具有操作简单、固定可靠、促进骨愈合及肘关节功能恢复等优点。

3.4 简单肱骨干骨折

肱骨干骨折为临床常见骨折类型，其中简单肱骨干骨折治疗包括保守治疗和手术治疗。相关研究表明，简单肱骨干骨折选择保守治疗较手术治疗更容易发生骨折不愈合[31]。锁定加压钢板为目前临床治疗肱骨干骨折的常见内固定系统[32]。桥接组合式内固定系统作为一种新型的内固定系统，较锁定加压钢板具有自己独特的优势。在应用于骨折固定时，具有加压固定及桥接固定双重功能；复位过程中采取间接复位，减少对周围软组织破坏；连接棒与骨面的接触较锁定加压钢板小，较少了对骨折血供的影响。理论上，桥接组合式内固定系统治疗简单肱骨干骨折较加压锁定钢板更加优越。张仲子等[33]治疗68例简单肱骨骨折患者发现平均骨折愈合时间桥接组（12.6周）短于锁定钢板组（15.4周）。

4 总结

肱骨骨折常因骨折部位不同而治疗方案不同，桥接组合式内固定系统因其广泛的适应证，几乎适用于各型肱骨骨折。桥接组合式内固定系统作为一种新型的内固定系统，使用的材料是医用钛合金材料，其弹性模量接近骨骼，可以有效减少应力遮挡效应；其足够的力学强度，可以确保内固定的牢固；其良好的生物相容性，可以保证在人体内长期安全的使用。桥接组合式内固定系统具有良好的生物力学效果，并且可以实现外固定架的三维固定，可以有效减少应力集中等情况。在置入过程中，操作方便，可有效减少手术时间；无需剥离骨膜，可有效减少对软组织的破坏，减少术中出血量。术后桥接组合式内固定系统在并发症、术后愈合时间及术后功能恢复等方面较传统内固定系统具有明显的先进性。相信随着临床经验的总结，手术方式的进一步改进，桥接组合式内固定系统在未来的骨折治疗中的应用將会更加广泛，为骨折患者提供更好的治疗方案。

[参考文献]

[1] 侯新房.肱骨骨折保守治疗与手术治疗的疗效对比[J].中国实用医药，2016，11（27）：104-105.

[2] Jennison T，Mcnally M，Pandit H. Prevention of infection in external fixator pin sites [J]. Acta Biomater，2014，10（2）：595-603.

[3] Gerber C，Mast JW，Ganz R. Biological internal fixation of fractures [J]. Arch Orthop Trauma Surg，1990，109（6）：295-303.

[4] 赵剑峰.四肢长骨干骨折的治疗进展[J].医学信息，2015， 28（50）：384-385.

[5] 熊鹰，陆继鹏，王大兴，等.桥接组合式内固定系统治疗肱骨及胫骨骨折的临床应用研究[J].中国矫形外科杂志，2010，18（14）：1209-1211.

[6] 关钛元.不同骨折坚强内固定术后骨质疏松的临床特点观察[J].基层医学论坛，2013，26（10）：272.

[7] Zheng K，Li X，Fu J，et al. Effects of Ti2448 half-pin with low elastic modulus on pin loosening in unilateral external fixation [J]. J Mater Sci Mater Med，2011，22（6）：1579-1588.

[8] 郑凯，郭征，郝玉琳，等.低弹性模量外固定系统对股骨干骨折模型的生物力学研究[J].中华创伤骨科杂志，2010， 12（1）：61-65.

[9] 杨柯，任伊宾.医用不锈钢的研究与发展[J].中国材展，2010，29（12）：1-10.

[10] 谢辉，张玉勤，孟增东，等.β钛合金特性及其在骨科领域的应用现状和研究进展[J].生物骨科材料与临床研究，2013，10（6）：29-32.

[11] Xie KY，Wang Y，Zhao Y，et al. Nanocrystalline β-Ti alloy with high hardness，low Young's modulus and excellent in vitro biocompatibility for biomedical applications [J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl，2013，33（6）：3530-3536.

[12] 孙航，刘绍辉，智华.接骨钢板的材料学特征及临床应用[J].中国组织工程研究，2010，14（8）：1459-1462.endprint

[13] 倪明，牛文鑫，梅炯.交叉螺钉与钢板内固定治疗SanderⅢ型跟骨骨折的有限元分析[J].医用生物力学，2015， 30（6）：501-505.

[14] 王超，周浩.四肢长骨骨折术后钢板或螺钉断裂的原因及其对策[J].中国医药科学，2012，2（14）：195-196.

[15] 吕志强，李兴华，王爱国.桥接组合式内固定与金属锁定接骨板钉系统修复股骨干骨折的生物力学比较[J].中国组织工程研究，2016，20（17）：2555-2561.

[16] 熊鹰，李群辉，柳百炼，等.桥接组合式内固定系统与锁定接骨板钉系统在股骨骨折应用中的有限元分析[J].中国组织工程研究，2012，16（30）：5516-5519.

[17] 李群辉，陆继鹏，熊鹰，等.比较钢板与桥接组合式内固定系统对犬胫骨骨折愈合的影响[J].中国矫形外科杂志，2011，19（22）：1910-1912.

[18] Neagu TP，Enache V，Cocolo？鬤 I，et al. Experimental study in order to assess the effects of limited periosteum stripping on the fracture healing and to compare osteosynthesis using plates and screws with intramedullary Kirschner wire fixation [J]. Rom J Morphol Embryol，2016，57（2）：437-443.

[19] 康庆林，张春才.接骨板和髓内钉对长骨干血供的损伤[J].中国临床解剖学杂志，2003，21（4）：401-403.

[20] 陆继鹏，熊鹰，李群辉，等.桥接组合式内固定系统对骨折端血供的影响[J].中国矫形外科杂志，2013，21（12）：1210-1214.

[21] 熊鹰，陆继鹏，李群辉，等.桥接组合式金属内固定植入系统对犬骨折愈合的影响[J].中国组织工程研究，2011， 15（30）：5556-5560.

[22] 周伟.肱骨干骨折治疗进展[J].山东中医药大学学报，2015，39（6）：573-575.

[23] 陈辉，朱勋兵，韩俊柱.闭合复位桥接组合式内固定治疗肱骨干粉碎性骨折[J].中国中医骨伤科杂志，2016， 24（4）：41-42.

[24] 叶军，白龙，于志勇.桥接组合式内固定系统微创治疗肱骨干粉碎性骨折[J].实用骨科杂志，2016，22（10）：921-924.

[25] 张子兴.高龄肱骨外科颈骨折的治疗进展[J].继续医学教育，2016，30（6）：77-79.

[26] 朱延民，梁洪忠，臧建斌.桥接组合式内固定系统治疗肱骨外科颈骨折研究[J].首都食品与医药，2016，23（18）：44-45.

[27] 白煜，刘智.成人肱骨远端骨折治疗进展[J].中华骨与关节外科杂志，2012，5（5）：452-456.

[28] 吕一鸣.肱骨远端骨折手术治疗进展[J].中国骨与关节损伤杂志，2013，28（5）：496-498.

[29] 尹升吉，伦学刚.桥接组合式内固定系统治疗成人肱骨髁上髁间骨折的临床研究[J].中华临床医师杂志：电子版，2015，9（17）：122-125.

[30] 王海敏，汤志刚，诸葛天瑜，等.桥接组合式内固定系统固定治疗肱骨远端骨折[J].中医正骨，2015，27（12）：63-64.