骨盆并髋臼骨折内固定材料的生物相容性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.25.031

摘要/Abstract

摘要：

背景：骨盆骨折合并髋臼骨折多由高能量暴力伤所致，常伴严重并发症，往往需要外科内固定治疗。
目的：探讨骨盆骨折合并髋臼骨折内固定治疗以及材料的生物相容性。
方法：以“骨盆骨折，髋臼骨折，内固定，材料；pelvis fracture，acetabulum fracture，internal fixators，materials”为关键词，应用计算机检索2005至2014年万方数据库、清华知网数据库和PubMed数据库，选取有关骨盆骨折合并髋臼骨折内固定治疗以及材料生物相容性研究的文献，同一领域文献选择权威杂志或发表时间为近期的文章，依据纳入排除标准选取29篇文献进行归纳分析。
结果与结论：对于骨盆骨折合并髋臼骨折临床多采用重建钢板或拉力螺钉内固定，常用于内固定的重建钢板材料是钛板，弹性模量接近骨的弹性模量，生物相容性好，可在置入前预先弯曲塑形，使之与骨折部位骨面相匹配。可吸收螺钉具有良好的组织相容性，无毒副反应，避免金属螺钉的电解与腐蚀，在内固定早期保持一定的强度，随着时间的推移骨折逐渐愈合，材料强度也缓慢降低，材料最终降解为水和二氧化碳，治疗效果满意。以三维重建技术定制钢板固定和微创内固定是目前骨折治疗的重大进展，临床应用前景广阔。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 材料相容性, 骨盆骨折, 髋臼骨折, 内固定, 重建钢板, 可吸收螺钉, 影像, 定制钢板, 计算机辅助技术

Abstract:

BACKGROUND: Pelvic fractures combined with acetabular fractures are mostly caused by high-energy violence, often accompanied by severe complications and high mortality, and surgical fixation is preferred in most cases.
OBJECTIVE: To investigate the internal fixation of pelvic fracture combined with acetabular fracture and to analyze the material biocompatibility.
METHODS: A computer-based search of Wanfang, CNKI and PubMed databases was performed for articles related to the internal fixation of pelvic fracture combined with acetabular fracture and material biocompatibility published from 2005 to 2014. The keywords were “pelvis fractures, acetabulum fractures, internal fixators, materials” in Chinese and English, respectively. Articles published in authoritative journals or recently were preferred, and finally 29 articles were enrolled in result analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: Steel plate reconstruction or screw internal fixation is often used for clinical treatment of pelvic fracture combined with acetabular fracture. Titanium plate is often chosen with similar elastic modulus to the bone and good biocompatibility. The titanium plate is pre-bended before implantation to match the bone surface of the fracture site. Absorbable screws have good histocompatibility and non-toxic side effects, which can avoid the electrolysis and corrosion of metal screws and maintain certain strength in early period of internal fixation; over time, the fracture is gradually healed, the material strength gradually decreases, and the material is finally degraded into water and carbon dioxide to achieve good clinical outcomes. It is difficult and high-risk for treatment of pelvic fracture combined with acetabular fractures, and active treatment and damage control are recommended as soon as possible. A reasonable treatment plan can be developed based on the type of fracture. Plate internal fixation and minimally invasive fixation developed by the three-dimensional reconstruction techniques show a great progress in fracture treatment, which have broad clinical application prospects.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Biocompatible Materials, Bone Remodeling, Bone Nails, Pelvis, Acetabulum

中图分类号:

R318

高明杰，陶杰，周孜辉，杜琳. 骨盆并髋臼骨折内固定材料的生物相容性[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(25): 4096-4100.

Gao Ming-jie, Tao Jie, Zhou Zi-hui, Du Lin. Materials biocompatibility in the internal fixation of pelvic fracture combined with acetabular fracture[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(25): 4096-4100.

图/表（结果） 2

2.1 骨盆骨折合并髋臼骨折的内固定材料及生物相容性国内外学者多认为应对骨盆合并髋臼骨折进行积极治疗，以减少远期并发症的发生^[3]。待患者生命体征平稳后才能行骨折内固定治疗，延迟手术如超过2周，骨痂会大量形成，治疗难度明显增加，对骨折复位的效果和预后影响很大，一般认为，骨折后1周左右时间较为适宜^[4]。对于骨盆骨折合并髋臼骨折临床内固定多采用重建钢板或拉力螺钉来固定。

2.1.1 重建钢板材料及生物相容性常用于内固定的重建钢板材料是钛板，钛板的优点在于其弹性模量接近骨的弹性模量，而且钛质量轻，生物相容性好，有较强的抗拉应力、抗剪切应力、抗疲劳应力，同时具有很好的韧性，可以根据需要弯曲塑形，适合固定髋臼不同部位的骨折。钛合金材料是在钛基础上含有5.5%-6.5%铝、3.5%-4.5%钒、0.25%铁、0.08%碳等，有利于固定后影像复查，能够对髋臼骨折后的股骨头缺血坏死做到早期诊断。单纯应用螺钉内固定的方法逐渐减少，钛板成为骨盆骨折合并髋臼骨折的主要内固定材料，可在置入前预先弯曲塑形，使之与骨折部位骨面相匹配，骨折复位后用螺钉或复位钳维持，然后放置钛板内固定。周强等^[5]应用重建钛板治疗不稳定骨盆骨折合并髋臼骨折，并与传统外固定治疗比较，结果见表1，内固定后重建钛板组关节功能、骨折复位效果和患者满意度均明显优于传统外固定治疗组，差异均有统计学意义(P < 0.05)。

2.1.2 拉力螺钉材料及生物相容性骨盆骨折合并髋臼骨折亦可加用拉力螺钉内固定，对螺钉和重建钢板的固定应遵循接触式的原则，即螺钉的固定应通过几个点的固定将重建钛板环抱骨块紧贴在髋臼上固定^[6]，固定时需注意骨折线两端螺钉不能少于2枚，以圆韧带窝为中心选择臼缘骨皮质较厚处固定能增加牢固性。

可吸收螺钉在髋臼骨折中也有应用，可吸收螺钉的特点是无需二次手术取出，减轻患者痛苦，节约手术费用。可吸收螺钉具有良好的组织相容性，避免金属螺钉的电解与腐蚀反应，在内固定早期保持一定的强度，随着时间的推移骨折逐渐愈合，材料强度也缓慢降低，降解为水和二氧化碳。可吸收螺钉材料有一定的弹性模量，内固定后不影响X射线、CT、磁共振等检查。纪少军等^[7]治疗严重髋臼粉碎性骨折，患者AO分型均为C型骨折，先纠正稳定且累及范围较广的髋臼周边部位骨折块，基本使头臼关系恢复，再采用可吸收螺钉、植骨、骨软骨块镶嵌挤压等重建髋臼关节面，后用骨盆重建接骨板整体固定髋臼骨折部，经随访发现内固定后患者达到满意关节功能。利用可吸收螺钉固定及阻挡深在骨软骨块的方法，建立内固定重建髋臼的解剖学支撑点，可吸收材料因在体内可自行降解，克服了克氏针固定深在关节内固定难以实现的逐一拼接，达到骨折块理想复位、可靠固定，消除金属螺钉行深在固定时阻挡，影响其它骨表面内固定材料的应用及无法取出的弊病^[8]。近年来外科医师开始采用新型内固定方式治疗骨盆合并髋臼骨折。Xu等^[9]在治疗24例髋臼骨折患者的初步研究中发现，根据患者骨折的三维重建图像，计算机辅助技术定制的锁定钢板固定髋臼骨折可避免螺钉进入关节内，内固定后能早期下床进行康复锻炼，随访中未出现内固定失败或者退钉，见图1。Scheyerer等^[10]用经皮两侧髋臼上方髂骨螺钉固定治疗不稳定骨盆骨折，效果满意，且对暴露要求不高、软组织创伤小，感染风险低。Chen等^[11]应用经皮骶髂螺钉内固定治疗不稳定骨盆后环损伤，与保守治疗相比，内固定后疼痛明显缓解，骨折愈合更满意，1年随访发现功能恢复更好。

2.2 骨盆骨折合并髋臼骨折的内固定修复治疗

2.2.1 骨盆骨折和髋臼骨折的分类骨盆骨折和髋臼骨折有不同的分类方法，有助于临床医生制定治疗方案和选择适宜的内固定材料。骨盆骨折分类目前比较常用的方法有Tile、Young-Burgess^[12]以及AO/OTA^[13]分类方法。Tile将骨盆损伤分为稳定型(A型)、旋转不稳定型(B型)、旋转和垂直均不稳定型(C型)，Tile分类法反映骨盆损伤部位和稳定性，有助于决定是否行内固定以及选择哪种内固定材料，见表2。

髋臼骨折分类中，Letournel-Judet是目前临床最常用的髋臼分类法^[14]，包括5种简单骨折，后壁骨折、后柱骨折、前壁骨折、前柱骨折、横形骨折，5种复杂骨折，后柱骨折合并后壁骨折、横行骨折合并后壁骨折、T形骨折、双柱骨折、前壁骨折合并后半横形骨折。除了后壁骨折+后柱骨折，其他复杂骨折都涉及双柱骨折。Letournel-Judet分类法是最常见的且重复性好的分类系统，这种分类方法包括几乎所有类型的髋臼骨折，并着重于患髋的功能和预后，是现在广泛接受的一种分类方法。AO分型也较常用，分为涉及一柱的部分关节内骨折(A型)、横向的部分关节内骨折(B型)、涉及双柱的完全关节内骨折(C型)，每个分型根据髋臼壁、柱骨折情况又各分3种亚型，9种亚型又各自进一步为3种亚型。

2.2.2 骨盆骨折合并髋臼骨折内固定治疗的注意事项螺旋CT三维重建技术是骨盆合并髋臼骨折诊疗的重大进展，能多方位立体的呈现骨折部位，更好的观察骨折及碎骨片，帮助外科医生对骨折类型进行判断，从而制定治疗方案^[15]。应用该技术可模拟手术操作，并根据需要预先塑形钢板，实现更精确的复位和合理的内固定，同时缩短手术时间，进而改善预后^[16]。此外，在骨盆中运用三维CT透视导航有助于螺钉的安全正确置入，减少螺钉置入的失败率，对于经验不足的外科医生有着较大的帮助^[17]。

对骨盆骨折合并髋臼骨折患者的早期处理，应遵循现代损伤控制外科的理念，即采取分期治疗的原则。早期尽可能拯救患者生命，控制损伤，稳定生命体征，为二期骨盆髋臼骨折治疗做好准备^[18]。应尽早对患者进行扩容治疗并尽可能控制出血，积极抗休克治疗以维持患者生命体征平稳^[19]。值得注意的是，外支架固定一般只用于暂时减少盆腔体积的开放性骨盆骨折或为行血管造影和内固定做准备^[20]。如果患者血流动力学一直难以维持稳定，可在抗休克治疗的同时行髂内动脉经导管动脉栓塞，这是一种能有效改善血流动力学，控制骨盆骨折严重出血的急性介入手段，能减少并发症的发生，在有效控制出血前可重复进行髂内动脉经导管动脉栓塞治疗^[21]。

临床上常用手术入路有Kocher-Langenbeck入路、髂腹股沟入路、扩展的髂股入路、Stoppa入路及其改良入路等。不同入路的暴露范围不同，为获得良好的视野，进行满意的骨折复位及内固定置入，复杂的骨盆合并髋臼骨折常需多个入路联合运用。①K-L入路对髋臼暴露较好，能暴露髋臼后关节面远侧和坐骨结节，还可暴露至髂骨最尾端的部分，但因臀上神经血管束的限制，对近端髂骨翼不能充分显露，适用于所有髋臼的后壁、后柱骨折，后壁骨折伴后柱骨折，横行骨折、横行骨折伴后壁骨折和多数的T形骨折也可采用该入路。K-L入路临床中较常使用，手术对软组织损伤较轻，但若操作不当易损伤臀上神经和血管、坐骨神经等^[22]。②髂腹股沟入路是目前临床上治疗骨盆合并髋臼骨折最常用的前入路。Seyyed等^[23]采用髂腹股沟入路治疗骨盆合并髋臼骨折患者的研究中发现，应用该入路术后感染率及异位骨化发生率低，不易损伤血管神经，在治疗骨盆前环，髋臼前柱时具有视野暴露好的优势；但该入路对髋臼前壁和前唇，髋臼的前囊及髋臼的内部显露不够，且受腹股沟韧带和周围重要血管神经的阻碍，该入路的切口较小，术后易发生腹股沟疝等并发症。③扩展的髂股入路可暴露髂翼的外侧面，更大范围的暴露髋臼双柱，对于前柱可以暴露到髂耻隆起水平、髋臼关节面的后部和髋关节的内侧，在一定程度上解决了髂腹股沟入路的不足，临床上主要用于治疗复杂的髋臼骨折。Griffin等^[24]用扩展的髂股入路治疗106例复杂的髋臼骨折患者，所有的骨折均获得愈合，其中72%达到解剖愈合，22%愈合良好，6%愈合较差，且并发症发生率较低。但亦有报道选择扩展的髂股入路治疗髋臼骨折，术后出现股骨头向前外侧不完全脱位的现象^[25]。④Stoppa入路及改良Stoppa入路。Hirvensalo等^[26]首次采用Stoppa入路与K-L入路等其他入路相结合的方式治疗164例髋臼骨折和120例骨盆骨折的患者，发现术后患者异位骨化等并发症的发生率低，且骨折复位和功能恢复情况满意。Stoppa入路为髋臼前柱骨折及骨盆环骨折提供了更宽阔的手术视野，使骨折复位及内固定更加精确。Taller等^[27]应用Stoppa入路治疗14例骨盆合并髋臼骨折患者，术后骨折愈合满意，Harris评分平均在85分，与传统的髂腹股沟入路相比，Stoppa入路创伤小，且不会伤及股外侧皮神经。然而，Stoppa入路遇到腹壁下血管和闭孔血管冠状吻合血管的可能性较大，该吻合血管又称 “死亡冠”，术中如暴露不清，易引起大出血。Kacra等^[28]通过对尸体解剖发现40%尸体存在“死亡冠”，并与四边形表面直接接触。因此，“死亡冠”是医生选择此入路时须警惕的重要结构。改良Stoppa入路可显露从耻骨联合到骶髂关节前侧的真性骨盆缘，从腹膜外显露髋臼，实现直视下对髋臼四边体、“死亡冠”的操作。即便术中出血，术野内也易找到血管断端，实现有效止血，且不需显露腹股沟管及股神经血管索。该入路对于双侧髋臼及骨盆前环骨折，可做到一个切口内同时行双侧骨折复位和固定。如与K-L入路或髂腹股沟入路等联合运用，可使大多数严重的骨盆环骨折和髋臼骨折达到满意复位，并降低手术风险和并发症发生。一项回顾性研究显示运用改良Stoppa入路治疗骨盆骨折合并髋臼骨折32例，临床疗效优占59%，良占41%，术后骨盆骨折均获得解剖复位，90%髋臼骨折获得解剖复位^[29]。但该入路不能充分暴露髂翼，且术中使用拉钩时软组织张力过大，对于老年患者或既往有下腹部手术史的患者，易致腹膜破裂及血管损伤；肥胖患者的腹壁脂肪和腹直肌会妨碍手术视野暴露，给操作带来不便^[30]。Rocca等^[31]采用改良Stoppa入路联合至髂脊的外侧入路的方式治疗骨盆合并髋臼骨折，发现这种新型入路可以为术者提供良好的手术视野，充分的暴露骨折部位，使骨折复位和内固定更加容易，结果示94%的患者获得解剖或者满意的复位，术后临床疗效满意，且术后并发症发生率低。

骨盆合并髋臼骨折时往往产生多个骨折块，骨折复位内固定应遵循一定的顺序，以提高复位成功率，缩短手术时间，并减少术后并发症的发生。现多数认为要使髋臼骨折获得最佳复位，应首先复位固定骨盆后环，后复位髋臼骨折，最后再固定前环，因为骶髂关节的分离和移位会阻碍髋臼骨折的精确复位，如先行髋臼复位，骶髂关节也未必在髋臼固定后复位^[19]。

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