Research progress of the osteonecrosis of the femoral head after internal fixation for femoral neck fractures

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.19.022

Abstract

Abstract:

BACKGROUND: Osteonecrosis of the femoral head (ONFH) following internal fixation of femoral neck fractures is difficult to be cured in clinic.

OBJECTIVE: To analyze the literatures concerning ONFH in patients with femoral neck fractures treated with screw internal fixation in recent 15 years, and to summarize the research progress in views of epidemiology, etiology, diagnosis, treatment and rehabilitation.

METHODS: Databases of CNKI, WanFang, CqVip, PubMed, Medline, Web of Science were searched with the keywords of “femoral neck fracture, osteonecrosis of femoral head, osteonecrosis, internal fixation, internal fixation with screw” in English and Chinese, respectively. Afterwards, the reviews and case reports were excluded.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) A total of 54 eligible articles addressing the ONFH following internal fixation for femoral neck fractures were included, and the incidence of ONFH varied from 8.1% to 37.2%, which was found at an average of 17 months after injury. (2) ONFH was found to be related to age, preoperative fracture displacement, preoperative traction, reduction condition, time from injury to operation, elderly patients companied with other diseases, older patients undergoing removal of the screws, closed or open internal fixation, restored time postoperatively, high body mass index, hyperlipidemia, season, and depression. (3) Early prevention and remedial surgery were used to treat ONFH. (4) The patients without weight-bearing activities at 3-6 months postoperatively could be beneficial for functional recovery. (5) These results suggest that choosing appropriate surgical programs and rehabilitation plan can reduce the incidence of ONFH and achieve good treatment outcomes, such as reasonable preoperative planning, standardized operation skills, correct diagnosis and treatment, proper postoperative rehabilitation and good doctor-patient cooperation.

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

Key words: Femoral Neck Fractures, Internal Fixators, Femur Head Necrosis, Tissue Engineering

CLC Number:

R318

Sun You-qiang, Chen Lei-lei, Liu Yu-hao, Zou Xu-ting, Hong Zhi-nan, He Wei. Research progress of the osteonecrosis of the femoral head after internal fixation for femoral neck fractures [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(19): 3095-3101.

Figures/Tables 7

2.2 坏死因素关于股骨颈骨折内固定术后股骨头坏死的坏死因素研究一直都是临床医生研究的热点，因各种影响坏死的因素种类繁多，且部分影响因素也存在争议，所以几乎每年都有关于术后坏死的影响因素方面的研究。总结前人研究结果，可将术后股骨头坏死的阳性影响因素总结概括为术前因素(年龄、体质量指数、术前牵引、受伤至接受手术时间、老年合并病、是否在冬季受伤)、术中因素(切开或闭合复位、空心钉数量、空心钉固定方式和位置)术后因素(卧床或下地负重时间、空心钉是否取出、间断取钉与一次性取钉)等方面。 2.2.1 内固定前因素年龄：不同年龄段的股骨颈骨折后股骨头坏死发生率各有不同。张永飞等[10]分析147例不同年龄段患者股骨头坏死率，发现青少年组头坏死发生率为28.1%、明显高于其他年龄组的19.1%，陈海磊等[11]进行了一项246例的患者随访，发现青少年组股骨头坏死发生率明显高于中青年组及老年组，说明青少年股骨颈骨折的特殊性值得大家注意；勘武生等[12]随访230例患者，发现患者高龄并未造成股骨头缺血性坏死率上升；Spence等[13]研究发现年龄并不影响坏死；Min等[14]发现同一年龄段患者的年龄并不会影响坏死率的发生；艾自胜等[15]研究得出内固定手术时年龄越大，越不易并发股骨头坏死。针对这些研究结果不难发现除青少年外，年龄因素一直是存在争议的，总结这些文献，发现总的趋势是年龄可能与股骨颈骨折术后股骨头坏死发生率相关，但是并不是决定性因素。体质量指数：唐路平等[16]随访97例患者，分析发现体质量指数可能通过影响骨折局部应力及血脂水平来影响预后；池达智等[17]发现股骨头坏死的发生与脂类代谢紊乱有关，其中可将胆固醇、低密度脂蛋白作为股骨颈术后发生股骨头坏死的诊断指标，对验证了对其进行早期干预可以预防股骨头坏死的发生。 Pauwels分型：Van等[18]研究得出股骨颈骨折内固定术后股骨头坏死与Pauwels分型无明显相关性，不建议将其作为判断预后指标，也有张铁山等国内外学者研究却得出二者之间有关系[29-30]，说明大家在Pauwels分型这个点上是存在争议的。取出内固定：国内艾自胜等[15]研究发现老年患者股骨颈骨折愈合后取出内固定物可能会增加股骨头坏死和塌陷的风险；国内姜叶飞等[8]随访164例股骨颈骨折内固定患者后也发现取出内固定物与否与股骨头坏死发生率明显相关；国外Ai等[19]学者的研究表明也在老年患者当中，取出空心螺钉内固定物确实会引起股骨头坏的发生率的增加。内固定前牵引：Xiao等[20]研究发现术前牵引是导致股骨颈骨折内固定术后股骨头坏死的一个主要原因，因为牵引会损伤股骨头的血供，牵扯中的股骨头韧带及动脉血流减少，静脉回流也受到阻碍，这些都可能导致股骨头坏死，同样，姜叶飞等[8]通过单因素分析也得出术前牵引会导致股骨头坏死发生率增高的相同结论。受伤至接受手术时间：Min等[14]发现受伤后到手术的时间间隔会影响术后股骨头坏死；Yeranosian等[21]通过一项935例的横断面调查研究发现，24 h之后行手术治疗确实会有更高的术后股骨头坏死发生率；Popelka等[22]研究发现创伤后无明显移位的股骨颈骨折患者6 h内手术会减少股骨头缺血性坏死的发生率，但是在有移位的股骨颈骨折中超过6-24 h和在6 h以内手术，术后坏死率并不会有差别；Panigrahi等[23]研究早期行干预手术可以加速康复，减轻坏死的发生；张雨[24]研究等116例患者，发现受伤至手术时间对股骨头坏死的发生影响显著；Razik等[25]发现在60岁以下的患者中，从受伤到手术的时间并不会影响术后坏死率；Wongwai等[26]发现就算术后30 d内切开复位内固定，对于年轻患来说，任然不会影响坏死率，且患者也会取得好的康复。总之，受伤至接受手术时间是不是影响因素也是存在争议的，但是大多数研究还是表明有影响。老年合并病：李海俊等[27]研究发现老年人基础病增加股骨头缺血性坏死的发生概率。因为文献较少，还需要更多证据。是否在冬季受伤：国外学者Sebestyen等[28]研究发现，在冬天受伤的股骨颈骨折患者，行骨折内固定术后可增加术后股骨头坏死的风险，他们解释这可能和冬天季节的改变影响了维生素D的吸收有关，最终导致骨折延迟愈合及股骨头坏死。 2.2.2 术中因素切开或闭合复位内固定：Wang等[29]研究发现闭合复位内固定相较切开复位内固定有更高的股骨头坏死发生率，但是并不影响愈合率；张铁山等[30]研究得出切开复位组末次随访时髋关节功能Harris评分优良率高于闭合复位组，坏死率也相对较低；张雨等[24]研究老年股骨颈骨折患者，经闭合复位内固定术后股骨头坏死率并未高于平均水平。总体研究表明切开复位内固定并发术后股骨头坏死塌陷方面要好于闭合复位内固定。空心钉数量：黎裕明等[31]研究新鲜股骨颈骨折行空心钉内固定术患者133例，随机分为两枚空心螺钉和3枚空心螺钉组，结果显示术后股骨头坏死率与空心螺钉置钉数量无明显相关性。空心钉固定方式和位置：刘鹄等[32]研究股骨颈骨折，将与正三角形置钉术式相比无规律置钉，最后发现正三角形置钉与无规律置钉对术后股骨头坏死无明显差别；Jenkins等[33]从解剖学和生物力学的角度分析股骨颈骨折与术后股骨头坏死率的关系发现内植物需置入股骨头的中心区域或偏下一点位置以获得更稳定的固定，从而减少术后坏死的发生。 2.2.3 内固定后因素空心钉是否取出：孙欣等[34]研究172例患者，平均54个月随访，发现坏死的影响因素包括取出内固定、骨折分型、年龄、性别及术后负重时，其中与取出内固定最为相关。因此建议老年患者术后不取出内固定物。间断取钉与一次性取钉：姚双权等[35]研究18只山羊，发现股骨颈骨折内固定后应用间断拔钉4，8，12周每周拔1枚，可改善股骨头血运，降低股骨头的坏死率(表2)。 "

2.4 治疗鉴于股骨颈骨折术后内固定术后的高发股骨头坏死率，早在刚发生股骨颈骨折时期是就应该对治疗给予高度重视，尽量降低股骨头坏死影响因素。常规的可以通过一些特定手术预防股骨颈骨折术后股骨头坏死。通过总结既往文献，归纳有以下一些股骨颈骨折预防坏死手术方法。2.4.1 预防股骨颈骨折内固定术后坏死手术(未病先防)王频等[38]通过研究穴位深层电刺激对骨内的钙磷调节，发现穴位深层电刺激具有明显作用，可加速促进坏死修复，促进股骨颈骨折后愈合作用，预防坏死的坏死的发生。刘明伟等[39]通过应用闭合穿钉或切开复位内固定加带血管蒂骨瓣移植及中药辨证内服的治疗股骨颈骨折，得出而采用中西医结合方法治疗青少年股骨颈骨折，能降低股骨头缺血性坏死的发生率的结论。安宁等[40]采用空心钉内固定联合带血管蒂骨组织瓣治疗股骨颈骨折，发现其远期疗效优于单纯空心钉内固定术，相较于股骨头缺血性坏死发生率14.3%，骨瓣治疗组股骨头缺血性坏死发生率仅为2.0%。谈旭仪等[41]研究发现股骨头坏死愈胶囊可有效促进股骨颈骨折经皮空心螺钉内固定术后骨折愈合和髋关节功能恢复，减少并发症的发生；另外，还有相当一部分研究也表明其他活血化瘀中药也有的相似的效果；周驰等[42]通过2组对照研究得出空心钉联合同种异体腓骨内固定配合活血化瘀中药治疗中青年股骨颈骨折中期疗效良好，股骨头坏死及塌陷率均较低，典型病例见图1-4。所有的这些手术都表明，相较于单纯的空心钉内固定治疗股骨颈骨折，运用一些保髋术式并结合活血化瘀中药治疗股骨颈骨折能明显减少其术后股骨头坏死率的风险(表4)。"

2.4.2 股骨颈骨折预内固定术后股骨头坏死的治疗(既病防变) 针对已经发生股骨颈骨折内固定后股骨头坏死的患者，需要考虑尽可能多的方案治疗，而不能仅仅想到终极手术人工关节置换。尝试更多的方法可能会提供更多的治疗机会。 Beris等[43]通过结合游离的吻合腓骨瓣移植与大转子下内翻截骨治疗股骨颈骨折，获得了良好的中期疗效好，坏死发生率低；Ramachandran等[44]通过试验研究得出双膦酸盐辅助治疗可以在青少年创伤性股骨颈骨折术后起到预防股骨头坏死的目的，且其效果良好；赵宝祥等[45]采用髓芯减压植骨支撑术治疗股骨颈骨折术后股骨头坏死，发现该治疗方案下股骨头前外侧柱的生物力学稳定，促进了坏死病灶的修复，早期疗效良率达85.2%；张磊等[46]对股骨颈骨折坏死取出空心钉后行同种异体骨植骨自身的支撑作用及成骨诱导因子骨形态发生蛋白联合治疗，发现此种方法均对股骨头的缺血性坏死具有一定的治疗及预防作用，并认为具有一定的临床推广价值；吴敏等[47]通过采用带旋髂深血管蒂骨膜瓣植入治疗未成年股骨颈骨折术后股骨头坏死，发现能为股骨头提供良好的成骨及血管重建；彭雪峰等[48]研究内固定联合外固定治疗股骨颈骨折，发现股骨颈骨折内固定术后适当延长外固定时间会使得骨折愈合率高股骨头缺血坏死率低；Panigrahi等[23]研究小儿股骨颈骨折的最佳治疗方案，得出髋关节关节囊切开减压术治疗小儿创伤性股骨颈骨折时应被列为常规；Sonda等[49]研究转子下截骨对治疗及改善创伤性股骨颈骨折术后股骨头坏死具有好的中期疗效；李源等[50]研究带血管蒂髂骨瓣移植治疗股骨颈骨折术后股骨头缺血性坏死，发现效果显著；国外Gao等[51]用骨髓间充质干细胞联合重组人骨形态发生蛋白2治疗青少年股骨颈骨折术后股骨头坏死，效果良好，疗效平均延迟了保持了5年，国内冉学军等[52]研究发现，20%-36%的股骨颈骨折术后患者需要再次手术，此时人工髋关节置换术被认为是解决问题的最佳治疗方案。总之，针对青少年、中年、老年等年龄段都有较多的保髋术式可适当挽救术后股骨头坏死，这些手术都在一定程度上延缓了人工全髋关节置换的时间，可以选择性治疗(表5)。"

References

[1] 张英泽.临床创伤骨科流行病学[M]. 北京:人民卫生出版社,2014: 178-180.

[2] Icks A,Arend W,Becker C,et al.Incidence of hip fractures in Germany, 1995-2010. Arch Osteoporos.2013;8: 140.

[3] Maravic M, Taupin P, Landais P, et al. Change in hip fracture incidence over the last 6 years in France. Osteoporos Int. 2011;22(3):797-801.

[4] Hagino H,Sakamoto K,Harada A,et al.Nationwide one-decade survey of hip fractures in Japan.J Orthop Sci.2010;15(6): 737-745.

[5] Xia WB, He SL, Xu L, et al. Rapidly increasing rates of hip fracture in Beijing, China.J Bone Miner Res.2012;27(1): 125-129.

[6] Stevens JA, Rudd RA. The impact of decreasing U.S. hip fracture rates on future hip fracture estimates. Osteoporos Int.2013;24(10): 2725-2728.

[7] Tian FM, Zhang L, Zhao HY, et al. An increase in the incidence of hip fractures in Tangshan, China. Osteoporos Int.2014;25(4): 1321-1325.

[8] 姜叶飞,徐阿炳,马玉海,等. 股骨颈骨折术后发现股骨头坏死的影响因素分析[J]. 中国乡村医药,2015(24): 13-14.

[9] 周锦春,郭敦明,王青,等. 股骨颈骨折闭合复位加压螺纹钉内固定术后股骨头坏死多中心多因素相关分析[J]. 中华骨科杂志, 2013, 33(5): 549-554.

[10] 张永飞,张义修.股骨颈骨折术后股骨头坏死的力学因素[J]. 骨与关节损伤杂志, 2001,16(4): 270-272.

[11] 陈海磊,葛勇. 空心钉内固定治疗不同年龄股骨颈骨折患者的临床效果分析[J]. 南通大学学报:医学版,2015,35(1): 64-67.

[12] 勘武生,黄方敏,郑琼,等.影响股骨颈骨折术后股骨头缺血性坏死的多因素分析[J]. 中华创伤骨科杂志,2006,8(6): 520-523.

[13] Spence D,Dimauro JP,Miller PE,et al.Osteonecrosis After Femoral Neck Fractures in Children and Adolescents: Analysis of Risk Factors.J Pediatr Orthop.2016; 36(2): 111-116.

[14] Min BW, Kim SJ.Avascular necrosis of the femoral head after osteosynthesis of femoral neck fracture.Orthopedics. 2011; 34(5): 349.

[15] 艾自胜,张长青,刘粤,等.股骨颈骨折内固定术后致股骨头坏死的影响因素分析[J]. 第二军医大学学报,2008,29(11): 1350-1354.

[16] 唐路平,李伟军,熊炎,等. 65岁以下股骨颈骨折术后股骨头坏死的多因素分析[J]. 中国矫形外科杂志,2013,21(6): 538-541.

[17] 池达智,陈江,罗晶,等.血脂异常对股骨颈骨折术后股骨头缺血性坏死的诊断价值[J]. 重庆医学,2014,43(1): 30-32.

[18] van Embden D, Roukema GR, Rhemrev SJ, et al.The Pauwels classification for intracapsular hip fractures: Is it reliable?.Injury.2011;42(11): 1238-1240.

[19] Ai Z, Jiang C, Gao Y, et al. Logistic regression analysis of factors associated with avascular necrosis of the femoral head following femoral neck fractures in middle-aged and elderly patients. J Orthop Sci. 2013;18(2):271-276.

[20] Xiao J, Yang X J, Xiao X S. DSA observation of hemodynamic response of femoral head with femoral neck fracture during traction: a pilot study.J Orthop Trauma. 2012; 26(7): 407-413.

[21] Yeranosian M, Horneff JG, Baldwin K,et al.Factors affecting the outcome of fractures of the femoral neck in children and adolescents: a systematic review. Bone Joint J.2013;95-B(1): 135-142.

[22] Popelka O,Skala-Rosenbaum J,Bartoska R,et al.[Fracture Type and Injury-to-Surgery Interval as Risk Factors for Avascular Necrosis of the Femoral Head after Internal Fixation of Intracapsular Femoral Neck Fracture].Acta Chir Orthop Traumatol Cech.2015;82(4): 282-287.

[23] Panigrahi R,Sahu B,Mahapatra AK,et al.Treatment analysis of paediatric femoral neck fractures: a prospective multicenter theraupetic study in Indian scenario. 2015: 39, 1121-1127.

[24] 张雨,刘亮,栗树伟,等.老年股骨颈骨折经闭合复位内固定术后股骨头坏死发生率及影响因素[J]. 中国骨与关节杂志,2016,5(4): 305-309.

[25] Razik F, Alexopoulos A, El-Osta B, et al.Time to internal fixation of femoral neck fractures in patients under sixty years—does this matter in the development of osteonecrosis of femoral head?.International Orthopaedics.2012;36(10): 2127-2132.

[26] Wongwai T, Wajanavisit W, Woratanarat P. Non-union and avascular necrosis of delayed reduction and screw fixation in displaced femoral neck fracture in young adults. J Med Assoc Thai.2012;95 Suppl 10: S120-S127.

[27] 李海俊,朱礼贤,顾联. 股骨颈骨折术后股骨头缺血坏死的多因素分析[J]. 实用骨科杂志. 2008,14(11): 646-647.

[28] Sebestyen A, Gajdacsi J, Boncz I, et al. Wintertime Surgery Increases The Risk of Osteonecrosis After Internal Fixation of Femoral Neck Fracture. Value Health. 2015;18(7): A637-A638.

[29] Wang W, Wei J, Xu Z, et al. Open reduction and closed reduction internal fixation in treatment of femoral neck fractures: a meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 2014; 15: 167.

[30] 张铁山,赵刚,陈杰,等. 切开与闭合复位空心钉内固定治疗移位股骨颈骨折的疗效比较[J]. 中国骨与关节损伤杂志,2015,30(2): 130-132.

[31] 黎裕明,黄宗贵,戴海,等.不同数量空心螺钉治疗股骨颈骨折的疗效及术后股骨头坏死危险因素分析[J]. 微创医学,2014,9(6): 681-684.

[32] 刘鹄,杨睿,沈慧勇,等.空心钉正三角形与倒三角形排列方式治疗股骨颈骨折的疗效比较[J].中华创伤骨科杂志,2012, 14(8): 726-728.

[33] Jenkins P J, Ramaesh R, Pankaj P, et al. A micro-architectural evaluation of osteoporotic human femoral heads to guide implant placement in proximal femoral fractures.Acta Orthopaedica.2013;84(5): 453-459.

[34] 孙欣,曾荣,胡资兵,等.空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折术后股骨头坏死的影响因素分析[J]. 中华创伤骨科杂志,2012, 14(6): 477-479.

[35] 姚双权,张英泽,张奉琪,等. 间断拔钉预防股骨颈骨折后股骨头坏死的实验研究[J]. 中国中医骨伤科杂志,2005,13(6): 6-8.

[36] 李青天. MRI对股骨颈骨折术后并发股骨头坏死早期诊断的临床研究[D]. 广州中医药大学, 2011.

[37] Yuan HF, Shen F, Zhang J,et al.Predictive value of single photon emission computerized tomography and computerized tomography in osteonecrosis after femoral neck fracture: a prospective study.Int Orthop.2015;39(7):1417-1422.

[38] 王频,陈浩,杨帆,等.穴位深层电刺激干预股骨颈骨折术后早期股骨头坏死的实验研究[J]. 中国中医急症,2010,19(6): 1001- 1003.

[39] 刘明伟,黄海滨,廖小波,等.青少年股骨颈骨折后股骨头坏死原因分析[J].辽宁中医药大学学报,2010,34(5):187-188.

[40] 安宁,赵德伟,黄诗博,等.切开复位空心钉内固定及其联合带血管蒂骨组织瓣移植术治疗股骨颈骨折的临床研究[J].中国骨与关节损伤杂志,2013,28(10):901-903.

[41] 谭旭仪,刘又文,高书图,等.股骨头坏死愈胶囊治疗股骨颈骨折术后患者55例临床观察[J].中医杂志,2014,55(4):308-310.

[42] 周驰,何伟,王海彬,等.改良术式配合中药治疗中青年股骨颈骨折中期疗效评价[J]. 广州中医药大学学报,2014,31(5):720-727.

[43] Beris AE,Payatakes AH,Kostopoulos VK,et al.Non-union of femoral neck fractures with osteonecrosis of the femoral head: treatment with combined free vascularized fibular grafting and subtrochanteric valgus osteotomy.Orthopedic Clinics of North America.2004;35(3):335-343.

[44] Ramachandran M.Intravenous Bisphosphonate Therapy for Traumatic Osteonecrosis of the Femoral Head in Adolescents. J Bone Joint Surg Am.2007;89(8):1727.

[45] 赵宝祥,马扩助.髓芯减压植骨支撑术治疗股骨颈骨折术后股骨头坏死的早期疗效观察[J].生物骨科材料与临床研究,2014, 11(3):48-50.

[46] 张磊. 同种异体骨移植预防与治疗股骨颈骨折术后股骨头坏死的临床研究[D].山东中医药大学, 2014.

[47] 吴敏,官建中,肖玉周,等.带旋髂深血管蒂骨膜瓣植入治疗未成年股骨颈骨折术后股骨头缺血性坏死[J].中国修复重建外科杂志, 2015,29(3): 275-279.

[48] 彭雪峰. 青壮年股骨颈骨折术后外固定时间对骨折愈合股骨头坏死的量效关系[D]. 重庆医科大学, 2015.

[49] Sonoda K,Yamamoto T, Motomura G, et al. Outcome of transtrochanteric rotational osteotomy for posttraumatic osteonecrosis of the femoral head with a mean follow-up of 12.3 years. Arch Orthop Trauma Surg. 2015;135(9): 1257-1263.

[50] 李源. 带血管蒂髂骨瓣移位治疗股骨颈骨折术后股骨头缺血性坏死分析[J].临床研究. 2016, 24(4): 48-49.

[51] Gao F, Sun W, Guo W, et al. Combined with Bone Marrow-Derived Cells and rhBMP-2 for Osteonecrosis after Femoral Neck Fractures in Children and Adolescents: A case series.Scientific Reports.2016;6:30730.

[52] 冉学军,邓长青,苏琴,等.全髋关节置换术治疗股骨颈骨折内固定失败及术后股骨头缺血坏死[J].中国骨与关节损伤杂志,2012, 27(8):714-715.

[53] 黄小强,廖永华,常尚毅,等.下地时间对股骨颈骨折后股骨头坏死的影响[J].中国骨与关节损伤杂志,2010,8(12):1072-1073.

[54] 韦晨晖,罗世东,甘秀天,等.下地时间对股骨颈骨折术后股骨头坏死的影响[J].中国伤残医学,2011,19(8):5-6.