QWIX螺钉置入内固定修复髌骨骨折：骨折断端的持续动静态加压作用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.35.009

摘要/Abstract

摘要：

背景：髌骨骨折造成最重要的影响是伸膝装置连续性的断裂及潜在髌股关节的不协调。髌骨骨折手术治疗的目的是恢复髌骨关节面的平整性、维持伸膝装置的连续性、提供稳定有效的固定以便早期进行功能锻练。
目的：探讨QWIX螺钉结合克氏针、钢丝置入内固定修复髌骨骨折的临床效果。
方法：2011年9月至2012年9月重庆医科大学附属第一医院采用QWIX螺钉结合克氏针、钢丝置入内固定修复髌骨骨折30例，男17例，女13例，平均年龄47.7岁。术中根据骨折的粉碎情况及移位程度分别采用QWIX螺钉或QWIX螺钉+张力带钢丝或QWIX螺钉+克氏针+张力带钢丝的方式进行内固定，术后第1天允许患者进行膝关节主、被动屈伸锻炼，无附加外固定。术后6周、3个月、6个月、12个月、1年进行门诊随访，明确患者骨折愈合情况，有无并发症发生，测量双侧膝关节屈伸活动范围，术后1年应用Bostman评分对患侧膝关节功能进行评估。
结果与结论：所有患者均获得随访，随访时间12-24个月。24例于术后3个月内愈合，6例于术后4个月内愈合，平均骨折愈合时间为3.2个月。随着时间的延长，患者膝关节屈伸范围不断增加，术后1年患者膝关节功能均恢复至伤前水平。随访期间1例患者因克氏针松动引起膝关节疼痛不适，其余患者无感染、膝关节疼痛、内固定失效、膝关节屈伸功能障碍等并发症发生。根据Bostman评分标准对术后1年时患者膝关节功能进行评估，优27例，良3例，差0例，优良率为100%。提示QWIX螺钉结合克氏针、钢丝置入内固定修复髌骨骨折具有骨折断端持续动静态加压、允许患者早期屈伸锻炼、减少内固定相关并发症等优点，是修复髌骨骨折的有效方法。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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关键词: 植入物, 骨植入物, 髌骨骨折, QWIX螺钉, 克氏针, 张力带钢丝

Abstract:

BACKGROUND: The most important influence caused by patellar fracture is the breakage of knee extension apparatus continuity and potential uncoordination of patellofemoral joint. The aim of patellar fracture surgery is to restore the smoothness of patellar articular surface and to maintain the continuity of knee extension apparatus, to provide stable effective fixation, so as to do early functional exercises.
OBJECTIVE: To evaluate the clinical effectiveness of a fixation technique for patellar fractures using QWIX combined with Kirschner wire and wire.
METHODS: From September 2011 to September 2012, 30 patients with patellar fractures were treated using QWIX screws combined with Kirschner wire and wire in the First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, China. There were 17 males and 13 females, at the age of 47.7 years on average. In accordance with the situation of comminuted fracture and the degree of displacement, QWIX screws or QWIX screws + tension band wire or QWIX screws + Kirschner wire + tension band wire were used for fixation. Active and passive knee motion exercises began at 1 day after surgery, without any external fixation. At 6 weeks, 3, 6, 12 months, and 1 year after surgery, the patients were followed up in out-patient clinic to identify fracture healing and to make sure whether complications appeared or not. The range of flexion and extension of bilateral knee was measured. The knee function of the affected side was evaluated using Bostman score at 1 year postoperatively.
RESULTS AND CONCLUSION: All patients were followed up for 12 to 24 months. 24 cases were healed within 3 months after surgery, and 6 cases were healed within 4 months after surgery, with an average healing time of 3.2 months. With time prolonged, the range of flexion and extension of bilateral knee gradually increased. The knee function of patients recovered to the level before injury at 1 year after surgery. During follow-up, one patient experienced knee pain due to Kirschner wire loosening. No infection, knee pain, fixation failure, or flexion dysfunction occurred in the remaining patients. In accordance with Bostman score, there were excellent in 27 cases, good in 3 cases, and poor in 0 case, with an excellent and good rate of 100% at 1 year following surgery. Results data suggested that QWIX screws combined with Kirschner wire and wire fixation in repair of patellar fracture have some advantages such as continuous dynamic and static pressure at the broken ends of the bones, early flexion and extension exercises, and reducing the fixation-related complications. It is an effective method to repair patellar fracture.

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Key words: patella, fractures, bone, internal fixators, follow-up studies

中图分类号:

R318

刘杰，高仕长，梁安霖. QWIX螺钉置入内固定修复髌骨骨折：骨折断端的持续动静态加压作用[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(35): 5622-5626.

Liu Jie, Gao Shi-chang, Liang An-lin. QWIX screw fixation in repair of patellar fractures: continuous dynamic and static pressure in the broken ends of the bones[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(35): 5622-5626.

图/表（结果） 3

参考文献

[1] Mehling I,Mehling A,Rommens PM. Comminuted patella fractures. Curr Orthop. 2006;20:397-404.
[2] Canale ST,Beaty JH,著.王岩译.坎贝尔骨科手术学[M].11版.北京:人民军医出版社,2011:2486.
[3] Yang L,Yueping Y,Wen Y.Management of displaced comminuted patella fracture with titanium cable cerclage. Knee.2010;17(4):283-286.
[4] 任玉猛,王红玉,韩广普,等.髌骨骨折克氏针钢丝张力带固定技术的改进及疗效观察[J].中国骨与关节损伤杂志.2009,24(6):542.
[5] Patel VR, Parks BG, Wang Y,et al. Fixation of patella fractures with braided polyester suture: a biomechanical study. Injury. 2000;31(1):1-6.
[6] Burvant JG, Thomas KA, Alexander R,et al.Evaluation of methods of internal fixation of transverse patella fractures:a biomechanical study. Orthop Trauma.1994;8(2):147–153.
[7] Mao N,Liu D,Ni H,et al.Comparison of the Cable Pin System with conventional open suegery for transverse patella fractures. Clin Orthop Relat Res. 2013;471(7):2361-2366.
[8] 陈晓斌,孙天圣,刘智,等.Cable-Pin系统治疗髌骨骨折的初步临床报告[J].中国骨与关节损伤杂志,2008;23(1):12-14.
[9] Liu X,Xu S,Zhang C,et al. Biomechanical study of posterior wall acetabular fracture fixation using acetabular tridimensional memoryalloy-fixation system.Clin Biomech. 2010;25(5):312-317.
[10] Liu X,Shang H,Xu S,et al. Patellar Shape-Memory Fixator for the treatment of comminuted fractures of the inferior pole of the Patella. J Mater Eng Perf. 2011;20:623-628.
[11] Bostman O, Kiviluoto O, Nirhamo J. Comminuted Displaced Fractures of the Patella. Injury. 1981;13(3):196-202.
[12] 邱贵兴.骨科手术学[M].3版.北京:人民卫生出版社,2012:345.
[13] Baydar ML,Atay T,Gurbuz O,et al.Compressive screwing of transverse patella fractures provides better resistance to traction than tension band.Eur J Orthop Surg Traumatol.2011; 21:105-110.
[14] Dargel J, Gick S, Mader K, et al. Biomechanical comparison of tension band and interfragmentary screw fixation with a new implant in transverse patella fractures.Injury.2010;41(2): 156-160.
[15] Carpenter JE, Kasman R, Matthews LS. Fractures of the Patella. Bone Joint Surg.1993;5:1550-1561.
[16] Young A, Stokes M, Crowe M. The size and strength of the quadriceps muscles of old and young men. Clin Physiol.1985; 5(2):145-154.
[17] 王广积,林明侠,沈宁江,等.影响椎弓根螺钉拔出力的相关因素[J].中国组织工程研究与临床康复,2008,12(35):6919-6922.
[18] Tian Y, Zhou F, Ji H, et al. Cannulated screw and cable are superior to modi?ed tension band in the treatment of transverse patella fractures. Clin Orthop Relat Res.2011; 469 (12):3429-3435.
[19] 韩国伟,刘少喻,赵卫东,等.双头和单头螺纹中空加压螺钉治疗齿突骨折的生物力学比较研究[J].中国临床解剖学杂志,2007, 25(3): 335-336.

引言

髌骨骨折约占全身骨折的1%，是较为常见的关节内骨折。因髌骨位于膝关节前方皮下，易受到直接暴力损伤，如外界暴力打击或跌倒时跪地等，这些损伤常导致粉碎性骨折或移位性骨折；间接暴力损伤多见于膝关节屈曲位时股四头肌强烈收缩所致，一般为横行骨折，可合并膝关节内、外侧伸膝支持带的损伤。通常情况下髌骨骨折是由直接暴力和间接暴力共同作用所致。

髌骨骨折造成的最重要的影响是伸膝装置连续性的断裂及潜在髌股关节的不协调。骨折块间距超过2 mm或者关节面“台阶”高度超过2 mm被认为是手术指征^[1]。髌骨骨折手术治疗目的是恢复髌骨关节面的平整性、维持伸膝装置的连续性、提供稳定有效的固定以便早期进行功能锻练^[2]。

目前临床上髌骨骨折常见的治疗选择有：钢丝环扎、克氏针张力带、空心拉力螺钉、Cable-Pin系统、聚髌器等。

钢丝环扎是通过对髌骨周缘的环形捆扎产生由周缘向中心的内聚力而达到复位固定的作用^[3]。因其无法对抗股四头肌牵拉及膝关节屈曲时髌骨前表面所产生的张应力，为避免早期活动引起内固定失效，术后需辅以石膏托制动膝关节6-8周。目前多结合其他固定方式用于髌骨骨折治疗。

克氏针张力带是依据髌股关节的运动特点设计而成的，在维持骨折复位的同时又可对抗髌前牵张应力，在临床上应用最为广泛，可获得较高的优良率^[4]。但克氏针松动退出、内固定失效、局部软组织刺激等并发症也较为常见，发生率高达18%^[5]。

空心拉力螺钉结合张力带钢丝用于髌骨骨折治疗时在骨折断端起到动、静态加压作用^[6]，从而达到坚强固定，为髌骨骨折的愈合提供基础。但在置入过程中螺钉尾部难以拧入髌骨骨质内，联合张力带钢丝使用时易致应力集中于螺钉尾部使钢丝断裂，刺激局部软组织引发膝关节疼痛。

Cable-Pin系统中钢缆和螺钉直接连接为一个整体，兼顾了螺钉固定和张力带钢丝固定的优点，能有效防止螺钉的退出，同时避免钢缆在髌骨表面滑移^[7]。主要适合于髌骨横形骨折，对于髌骨粉碎性骨折不适合^[8]，术后内固定物取出较困难。

聚髌器具有形态记忆特性，复位髌骨后通过聚髌爪的收缩在骨折断端形成持续的压应力，可有效对抗股四头肌牵拉作用；另外，聚髌器贴附于髌骨前表面，能够对抗膝关节屈曲时髌骨前表面产生的张应力，维持骨折断端稳定性^[9]。患者术后第1天即可进行膝关节屈伸锻炼，并允许患者在平地上完全负重行走。聚髌器适合于各种类型的髌骨骨折，尤其是髌骨下极粉碎性骨折^[10]。在临床应用中聚髌器大小的选择相当关键，较大时容易出现环抱不紧，引起骨折断端移位、内固定失效；较小时聚髌爪不能完全复位，易导致聚髌器脱落或者环抱过紧致髌骨破裂。另外，聚髌器较厚，膝关节皮下异物感明显。

为避免上述常见内固定相关并发症的发生，重庆医科大学附属第一医院自2011年9月至2012年9月应用QWIX螺钉(双头加压螺钉，INTEGRA公司，USA)结合克氏针、钢丝置入内固定治疗30例髌骨骨折患者，取得了令人满意的临床结果。

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材料方法

设计：回顾性病例分析。

时间及地点：于2011年9月至2012年9月重庆医科大学附属第一医院骨科完成。

对象：共有患者30例，男17例，女13例；年龄24-81岁，平均47.7岁；左侧9例，右侧21例；车祸伤3例，高处坠落伤4例，行走跌伤23例；横形骨折7例，粉碎性骨折23例。AO分型：C1.1者5例，C1.3者2例^[2]；C2.1者2例，C2.3者3例；C3.1者10例，C3.2者8例。

纳入标准：①闭合性髌骨骨折。②骨折块能容纳直径4.3 mm的QWIX螺钉。③伤前双侧膝关节屈伸范围一致。④对治疗及试验方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准。

排除标准：①开放性骨折。②髌骨下极粉碎性骨折。术前常规行膝关节正、侧位X射线检查及CT平扫+三维重建明确骨折类型。

内固定材料：直径1.0 mm的钢丝、直径1.0-1.5 mm的克氏针、直径4.3 mm的QWIX螺钉。QWIX螺钉参数：尾部螺纹直径5.5 mm，长度4.0 mm，螺距1.0 mm；前段螺纹直径4.3 mm，长度8-26 mm(螺钉长度∶螺纹长度=1∶0.3)，螺距1.25 mm；螺杆直径2.8 mm；螺钉空心部分直径1.6 mm。以上植入物均具有良好的生物相容性。

方法：

内固定方法：取髌前正中切口，显露髌骨上下极、两侧伸肌支持带，清除淤血及血凝块后冲洗关节腔。先大致复位骨折块，在髌骨周缘行钢丝环扎，部分收紧钢丝。然后纵行切开一侧关节囊，通过触摸髌骨关节面进一步精确复位较大骨折块，用导针临时固定，较小骨折块精确复位后用克氏针固定。C臂透正侧位透视明确髌骨关节面平整后收紧环扎钢丝，沿导针钻孔并拧入相应长度的QWIX螺钉，经螺钉的中空部分穿入钢丝行“0”字张力带固定，必要时行克氏针“0”字张力带钢丝固定。然后C臂透视了解骨折固定情况，被动屈伸膝关节，再次通过触摸检查髌骨关节面的平整度。间断缝合修复断裂的伸肌支持带。伤口内放置负压引流管，分层闭合切口。

术后处理：术后第1天行股四头肌等长收缩锻炼，同时被动活动器CPM辅助行膝关节被动屈伸锻炼。术后第3天行膝关节主动屈伸锻炼。术后1周扶双侧腋杖下床行走，患肢完全负重。术后6周，去除双侧腋杖，逐渐恢复日常活动。术后3个月内，不允许对抗性的体育活动，直至骨折达到影像学愈合。

主要观察指标：术后6周、3个月、6个月、1年门诊随访(术后3个月骨折未愈合者，3个月后每月随访至骨折愈合)。随访期间行患侧膝关节正侧位X射线检查明确骨折愈合情况，指导功能锻炼，同时测量双侧膝关节屈伸范围，了解有无术后并发症出现，并应用Bostman评分对膝关节功能进行评估^[11]。

统计学分析：采用 IBM SPSS Statistics 21.0软件对数据进行统计学分析，数据以x(_)±s表示，组间(双侧膝关节屈伸范围)比较采用配对样本t 检验，P < 0.05时为差异有显著性意义。

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讨论

本组研究中髌骨骨折多为粉碎性骨折(23/30)，与既往报道“髌骨骨折多为横形骨折”有所不同^[12]。其原因可能是：①本组研究中所有患者术前常规行膝关节CT平扫+三维重建。有些髌骨骨折在正侧位X射线片上看上去是横形骨折，而在CT平扫+三维重建上则发现髌骨上下极为粉碎骨折。②多数情况下髌骨骨折是由直接暴力和间接暴力共同作用所致。本组患者中23例为行走跌伤，髌骨下极常粉碎严重，而上极骨折块较大，这可能是因为在跌倒过程中股四头肌强烈收缩致髌骨横行骨折，继而膝关节撞击地面受到直接暴力致髌骨粉碎性骨折，此时髌骨下极往往承受较大应力。

除了公认“骨折块间距超过2 mm或者关节面台阶高度超过2 mm”的手术适应证外，作者认为对于无明显移位的髌骨横形骨折，可行闭合复位QWIX螺钉内固定。此手术属微创操作，对髌骨骨折断端处周围的软组织破坏较小，保护了骨折断端的血供，有利于骨折愈合。术后即可进行膝关节主动屈伸功能锻炼，有效防止关节僵硬、失用性肌萎缩等的发生，避免了非手术治疗(膝关节屈曲10°位长腿石膏固定4-6周)所引起的并发症(治疗时间长、功能恢复慢、膝关节屈伸受限、再次骨折等)。本组30例髌骨骨折中有2例无明显移位横形骨折，采用闭合复位QWIX螺钉内固定进行治疗，术后即行主、被动屈伸膝关节锻炼，术后6个月时患侧膝关节功能恢复至伤前水平。

本文中C1.1型髌骨骨折2例因骨折断端未见明显移位，采用闭合复位行2枚QWIX螺钉内固定，未结合克氏针及张力带钢丝；余明显移位的C1.1型均采用2枚QWIX螺钉+张力带钢丝进行内固定。C1.3型因骨折线累及髌骨下极，远端骨折块因体积较小，仅可容纳1枚QWIX螺钉，故术中采用1枚QWIX螺钉+克氏针+张力带钢丝进行固定。C2及C3型髌骨骨折因主要骨折块大小、位置不同，固定方式也有所不同，可容纳QWIX螺钉的较大骨块采用QWIX螺钉进行固定，不能容纳的较小骨块采用直径1.0-1.5 mm克氏针进行固定。由此可见，髌骨骨折的固定方式主要取决于骨折块的大小及骨折线是否累及关节面，与AO分型没有必然联系。

QWIX螺钉是双头加压螺钉，用于髌骨骨折固定时骨折断端的压应力是由螺钉直接产生的，起到持续静态加压作用，结合张力带钢丝使用时具有动态加压作用，二者的结合使固定更加牢固。Baydar等^[13]在小牛髌骨标本(小牛髌骨在形态大小及机械特性上与人类髌骨相似^[14])上对双头加压螺钉结合张力带钢丝的生物力学稳定性进行分析发现，引起直径4.0 mm双头加压螺钉+张力带钢丝内固定失效所需的平均拉力为(957.3±355.9) N。Capenter等^[15]在人类尸体的髌骨标本上进行了关于不同内置物抗牵作用的实验，研究发现抗牵拉能力最强的内固定方式为空心拉力螺钉结合张力带钢丝，可有效对抗732 N的牵拉力；单用空心拉力螺钉固定髌骨骨折的有效抗牵拉力为554 N，改良张力带固定仅可对抗395 N的牵拉力。另外Young等^[16]进行股四头肌生物力学研究发现，青年人(21-28岁，平均25岁)股四头肌最大肌肉牵拉强度为(621±34) N，老年人(70-79岁，平均75岁)为(377±21) N。由此可见，直径4.0 mm的双头加压螺钉结合张力带钢丝用于髌骨骨折治疗时能够有效对抗股四头肌牵拉作用。另外，螺钉直径越大，其把持力越高，固定强度越大^[17]。QWIX螺钉是直径4.3 mm的双头加压螺钉，其固定强度理论上应优于Baydar等^[13]实验中所采用的直径4.0 mm的双头加压螺钉，所以QWIX螺钉结合张力带钢丝治疗髌骨骨折时可提供更坚强的固定，其固定强度足以对抗股四头肌的牵拉作用，为术后患者早期主动屈伸锻炼提供保障。

在使用QWIX螺钉治疗髌骨骨折的过程中，作者有以下体会：①对于粉碎程度严重的髌骨骨折，先行髌骨周缘钢丝环扎使骨折块大致复位，待骨折块精确复位、克氏针/导针临时固定后再收紧环扎钢丝，能获得良好的复位固定效果。②QWIX螺钉固定时应垂直于骨折线并尽可能位于髌骨矢状面中部，避免螺钉置入过程中穿破关节面；螺钉前螺纹段应完全跨过骨折线，这样才能在骨折断端起到持续有效的加压作用。③QWIX螺钉全长应埋于髌骨之中，各QWIX螺钉及各克氏针采用独立的“0”字张力带进行固定，这样可单独收紧各张力带，使张力带钢丝紧贴于髌骨前表面，避免了张力带力量分布不均^[18]。④QWIX螺钉固定后须再次C臂透视，并通过侧方切开的关节囊触摸髌骨关节面的平整性，防止因螺钉过度加压致关节面“台阶”形成。

本组试验中1例患者因骨折粉碎严重(AO分型C3.2)，术中采用1枚QWIX螺钉+2枚克氏针+张力带钢丝方式进行内固定，术后6周随访发现1枚克氏针出现松动、部分退出，因术中QWIX螺钉对主要骨折块固定牢固，加上周围环扎钢丝所产生的内聚力，该克氏针的松动、部分退出并没有引起骨折断端移位，骨折于术后4个月达骨性愈合。其余29例患者在随访过程中无感染、无局部皮肤刺激痛、无内固定松动失效、无骨折断端移位等并发症的发生。这是因为：①QWIX螺钉全长埋于髌骨中，张力带钢丝在髌骨近端打结并埋于股四头肌内，此处软组织丰富，能有效避免内置物所引发的局部皮肤刺激等并发症，降低术后膝关节活动不适的发生率。②QWIX螺钉的双头加压设计增加了螺钉的把持力，具有更强的生物力学稳定性，可以避免螺钉松动退出^[19]。对于骨质疏松的老年患者尤其适合，便于早期进行膝关节主动屈伸锻炼，提高膝关节功能的优良率，本组患者膝关节Bostman评分优良率达100%，未见螺钉松动、退出情况发生。

结论：QWIX螺钉及结合克氏针、钢丝治疗髌骨骨折时具有骨折断端持续加压作用、允许患者早期屈伸锻炼、获得良好膝关节功能等优点，同时避免了传统克氏针张力带所引发的局部软组织刺激、内固定松动失效、骨折断端移位等并发症，是修复髌骨骨折的有效方式。

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