髋臼四方区骨折内固定的研究进展

　　髋臼四方区骨折内固定的研究进展

　　高能量损伤导致的严重髋臼骨盆骨折增多，此类创伤致畸致残率高，手术风险大；加之老龄化社会到来，骨质疏松性髋臼骨盆骨折也显著增多，严重影响患者的生活质量，社会医疗和经济负担加重[1]。Judet等[2]于1964年、Letournel[3]于1980年报告髋臼骨折的分类和手术研究，基于髋臼"柱"和"壁"的概念，把髋臼骨折分为五种简单类型和五种复杂类型，一直沿用至今。在Tile[4]、Matta[5]等众多学者的不懈努力下，髋臼骨盆骨折的手术治疗取得了很大进步。髋臼内侧壁在髋关节负重功能上不起主要作用，在生物力学上不属于关键结构，且毗邻盆腔脏器，显露困难，固定困难。单独髋臼内侧骨折很少见，被认为是柱和壁骨折的伴发次要骨折，因此很少被关注，是一个容易被忽视的领域。髋臼内侧复位不良会导致髋臼和股骨头匹配不良、创伤性关节炎等严重并发症。

　　髋臼骨折的复位和固定方法、内固定器械都有较多创新进步，但四方区骨折的内固定仍然是创伤骨科中的棘手难题。随着快速康复外科[6]、微创手术、精准治疗等先进理念的逐渐普及，内置材料及加工工艺的创新，计算机数字模拟和虚拟技术的进步，国内外学者对髋臼骨折手术复位质量和固定可靠性的要求也在提高，因此，近年来对髋臼四方区骨折的细化研究增多。

　　笔者以"髋臼四方区/髋臼方形区/髋臼四边体"分别与"解剖学""影像学""生物力学""骨折""内固定""解剖型钢板"为中文关键词，在中国知网(CNKI)、万方数据库进行检索；并以"quadrilateralplate/quadrilateralsurface/quadrilateralarea"分别与"anatomy/anatomic""imaging/radiography""fracture""biomechanics/biomechanical""internalfixation""anatomicplate/self－lockingplate"作为英文关键词，在PubMed数据库中"Title/Abstract"范畴内检索，检索时间主要为2005年1月—2016年8月。文献纳入标准：(1)研究类型为回顾性或前瞻性研究、会议文献、综述；(2)髋臼四方区的解剖学、影像学、生物力学方面的基础研究；(3)髋臼四方区骨折的临床病例治疗；(4)新型髋臼内固定置入物的研究。文献排除标准：(1)研究类型为评论、讲座；(2)重复发表的文献，或该文献为研究的阶段报告，而另有文献报告该研究的完整结果；(3)无法获得全文且无详细摘要；(4)治疗骨盆、髋臼前后柱或前后壁骨折，未描述髋臼四方区骨折的内固定治疗。依据纳入和排除标准，共检出中文文献67篇、英文文献89篇。最终选取11篇中文文献、25篇英文文献进行归纳总结，并按照解剖学、影像学和计算机数字研究、生物力学、内固定及并发症、新型内固定装置等内容进行综述，为临床髋臼四方区骨折内固定技术的研究提供参考。

　　1髋臼四方区解剖结构的特殊性

　　髋臼内侧与前后柱融为一体，即前柱和后柱交汇之处，呈四边形，是组成真性骨盆的重要结构[4]。具有如下特点：(1)被腹壁肌肉、盆腔脏器和臀部肌肉包裹，位置特殊，解剖结构复杂；(2)毗邻腹壁下动静脉、髂外动静脉、股神经、闭孔神经、闭孔动静脉、坐骨神经、臀下动静脉等重要结构；(3)内侧有膀胱、子宫、卵巢、输尿管、肠管等盆腔脏器；(4)手术显露范围狭小，操作空间狭小，造成复位和固定困难；(5)该处骨质较薄，难以有效固定。目前相关的解剖学研究资料极少，且存在数据复杂难记、临床实用性不高等情况[7,8,9]。因此，一直是创伤骨科治疗中的难题。发生高能量损伤时，股骨头撞击方形区造成骨折，严重时股骨头突入盆腔形成股骨头中心性脱位，甚至股骨头嵌顿，游离的骨折碎片可能刺伤盆腔脏器或附近重要血管。

　　2影像学和计算机数字研究

　　计算机数字模拟技术20世纪60年代应用于医学领域，实验过程数字化，仿真程度越来越高。现代影像学技术特别是螺旋CT的影像工作站技术、计算机辅助设计、计算机辅助骨科技术、3D快速成型技术等数字化技术已使骨科进入崭新时代，数字化、个体化、微创化、精确化和智能化是未来骨科发展的方向。计算机辅助骨科技术可在骨盆数字化模型上测量置钉的安全区域、安全角度，为临床手术提供参考。Zhang等[7]利用84具骨盆CT数据重建骨盆模型，测量髋臼关节面在四方区投影的边缘距离闭孔、弓状线的距离，采用Stoppa切口时，置钉的绝对危险区在弓状线下3.07cm、闭孔边缘2.86cm之内，绝对安全区在弓状线下3.56cm、闭孔边缘3.85cm之外(图1)。Ji等[8]利用98具正常骨盆的CT数据重建骨盆模型，测量弓状线上缘置钉的安全角度和长度，从髋臼前缘至后缘，垂直于骨面，依次等分为五个区，以弓状线上缘骨面垂直线为参考，2，3，4区螺钉置入的安全角度分别为(21.09±13.57)°～(40.45±13.60)o、(30.43±14.05)°～(47.54±12.67)°、(23.84±11.60)°～(37.13±8.45)°，1～5区置入螺钉的最大长度分别为(15.89±3.80)mm、(58.83±27.66)mm、(42.94±22.41)mm、(72.43±6.73)mm、(40.99±6.33)mm。在四方区部位置钉时，女性较男性的安全角度更大。但是四方区骨质菲薄，置钉的难度极大，实际应用困难。

　　髋臼四方区置钉区域示意图[7]。A.置钉区域：A区为髋臼放大2.95mm在四方区的投影，为绝对危险区，B区为髋臼放大6mm在四方区的投影，A区之外的B区为相对危险区，B区以外为绝对安全区；B.置钉区域与弓状线和闭孔后缘距离的测量线：E.髋臼后缘在弓状线的投影点，F.髋臼前缘在弓状线的投影点，G．髋臼在四方区投影的最后点，H.髋臼在四方区投影的最低点，K．闭孔最高点至弓状线的垂线交点，N.闭孔动静脉和神经切迹在闭孔后缘的交点，M．G点至弓状线的垂线交点，EK.髋臼后缘在弓状线投影点与闭孔最高点在弓状线垂线点的距离，FK.髋臼前缘在弓状线投影点与闭孔最高点在弓状线垂线点的距离，GM.髋臼在四方区投影的最后点与弓状线的垂直距离，GN.髋臼在四方区投影的最后点与闭孔血管神经束在闭孔后缘交点的距离，HP.髋臼在四方区投影最低点与弓状线的垂直距离，HQ.髋臼在四方区投影最低点与闭孔后缘的距离

　　史黎晗等[9]应用Mimics软件(比利时Materialise公司)对50例100侧骨盆CT数据进行三维重建，测量四方区解剖参数，确定置钉危险区域，在四方区上界模拟置钉，计算螺钉安全角度。若术前Mimics软件测量显示四边区骨质最薄处厚度男性﹤4.47mm，女性﹤3.56mm，则拧入长度﹤14mm或12mm的短钉或空置。王正坤等[10]应用Mimics10.01和GeomagicStudio12.0软件对骨盆CT数据进行三维重建，将髋臼方形区分为不可置钉区、相对可置钉区和可置钉区。方形区表面不可置钉区位于距界线(33.80±4.32)mm以内、范围为(15.32±6.69)mm或距闭孔(29.09±4.05)mm以内、范围为(17.4±7.42)mm的区域，该区占方形区宽和高的比例分别约为1/3(0.27)、1/4(0.24)；可置钉区位于距界线(39.75±4.53)mm以下或距闭孔(34.79±4.47)mm以远的区域；不可置钉区和可置钉区之间为相对可置钉区，该区占方形区宽和高的比例分别约为1/2(0.52)、1/2(0.45)。男、女性间比较差异有统计学意义(P<0.05)。

　　采用ProE(Pro/Engineer，多功能三维造型软件，美国ParametricTechnologyCorporation公司)或UG(UnigraphicsNX，交互式计算机辅助制造系统，美国SiemensPLMSoftware公司)等三维机械制图软件，设计钢板及辅助操作器械，具有快捷、重复性好的优点，可任意修改钢板模型的形状、弧度、扭转角度、厚度、宽度、螺钉孔的安全方向和角度等数据指标，实现动态仿真研究[11]。

　　3内固定的生物力学有限元研究

　　钢板内固定的四个原则[12]：加压、张力带、桥接和支撑。内固定装置应符合上述原则，有效承担骨折端的应力变化，促进骨折顺利愈合，避免应力过于集中引起钢板螺钉断裂或螺钉松动滑脱等无效固定。

　　三维有限元分析广泛应用于骨科生物力学研究，包括骨骼、肌腱、血管的生物力学研究，可代替传统尸体标本研究，具有减少实验的人为因素、可重复实验等优点。原始数据来自标本CT扫描的DICOM图像格式，经过图像数字软件的分析重建，最终在有限元软件中建立数字化骨折模型和内置物钢板螺钉模型，并将钢板螺钉模型装配到骨折模型上，进行生物力学测试。根据临床需要，可建立任意骨折移位模型、内置物钢板螺钉模型，准确模拟各种类型的复杂骨折。随着有限元软件和计算机技术的发展、对骨骼和韧带力学结构的深入研究，将建立更符合实际损伤的骨盆髋臼骨折有限元模型，为提高髋臼骨折的临床疗效提供指导。

　　黄进成等[13]采用有限元技术建立四方区钢板、前路特殊塑形钛板＋方形区螺钉、前路特殊塑形钛板＋方形区螺钉＋后柱螺钉内固定的髋臼四方区骨折模型，分别在坐、站位下，以相同的加载方式进行计算分析。结果显示，前路特殊塑形钛板＋方形区螺钉＋后柱螺钉固定的力学稳定性最佳，为髋臼复杂骨折的治疗提供了一种更稳定的固定方式。Fan等[14]建立"T"形骨折有限元模型，测试髋臼前后柱重建钢板、髋臼前柱重建钢板＋后柱螺钉、髋臼前柱钢板＋四方区螺钉三种内固定方式的应力和位移，发现髋臼前柱钢板＋四方区螺钉最稳定。

　　目前有限元生物力学研究中，由于研究者设计的骨折模型不同，有的未能模拟骨盆韧带损伤，仅仅模拟骨折线，与真实损伤情况不符。试验时采用的受力状态从单腿站立位、双腿站立位、坐位到各种特殊的受力形式，受力的负荷为150～2000N不等，测量的标准包括压力、强度、形变、位移、疲劳等不同指标[15,16]。

　　有限元数字模拟的内置物模型存在以下问题：模拟固定的钢板螺钉规格不统一，具体表现在钢板宽度厚度、螺钉直径和长度、空心螺钉的螺纹长度等指标不一致。有的用金属棒代替螺钉，存在失真现象。模拟固定的金属材料特性不一致，有的模拟不锈钢，有的模拟钛合金。不锈钢的弹性模量是钛合金的2倍[12]，导致测量结果难以比较。骨盆髋臼周围肌肉和韧带的生物力学模拟等诸多问题尚需完善[17]。截至目前，尚无文献报道伴有四方区骨折的复杂双柱骨折的生物力学研究。

　　4内固定技术及其并发症研究

　　髋臼四方区骨折被认为是骨盆骨折、髋臼前后柱/前后壁骨折的伴发次要骨折，患者多合并四肢骨折或内脏损伤。Letournel－Judet分类和AO分类以髋臼柱和壁的损伤为标志，极少考虑四方区骨折，目前尚无统一的量化治疗指标。Prasartritha和Chaivanichsiri[18]总结84例髋臼骨折的三维CT形态变化，建议将四方区骨折加入髋臼骨折的分类中，补充Judet－Letournel依据X线片分类的不足，分为涉及四方区的髋臼骨折和不涉及四方区的髋臼骨折两类；同时，根据内侧四方区和前后柱的骨折线在水平和垂直方向的分布情况，将四方区骨折分为轻度、中度、重度移位三种类型。低能量导致的高龄患者髋臼四方区骨折发病率逐年增加。高龄患者骨质疏松，合并有复杂的内科疾病，手术耐受性低，手术风险大，对创伤骨科医师是一个很大挑战[19]。要求用尽可能短的手术时间和更小的手术创伤来完成手术。因此，复位器械和内固定器械改进是重要课题。

　　内固定治疗目的是解剖复位、重建髋臼和股骨头的同心圆匹配结构、坚强固定，早期合理的功能康复活动、减少患者卧床时间是预后良好的重要因素[20]。

　　方形区显露入路主要有[21]：(1)改良Stoppa入路，可直视四边区，注意髂外动静脉和闭孔动静脉，同时注意盆腔内脏。(2)Kocher－Langenbeck入路，手指从后方可触及方形区，累及方形区的后柱、后壁及"T"形髋臼骨折比较合适。(3)髂腹股沟入路，中间窗显露髋臼方形区、前柱前壁，注意保护股动静脉。外侧窗从髂腰肌外缘进入，显露髂窝、部分前柱弓状线，注意保护股外侧皮神经。内侧窗显露耻骨联合和耻骨上支，注意保护精索和子宫圆韧带。涉及方形区的髋臼骨折，多伴有骨折块向盆腔内移位，若不能恢复髋关节的头臼匹配关系，将遗留髋关节中心性半脱位、功能障碍、创伤性关节炎等，明显影响临床疗效，应予高度重视。

　　内固定方式主要有前路沿弓状线通过前柱钢板螺钉固定方形区[22]、前路通过后柱支撑钢板固定四方区[23]。髋臼方形区钢板和螺钉包括阻挡螺钉[21]、钛网结合重建钢板[24]、重建钢板十字交叉固定[25]及耻骨下支撑钢板[26]。

　　不同的骨折类型、粉碎程度、是否合并同侧股骨头损伤、过于肥胖及合并其他疾病均会影响预后。异位骨化、创伤性关节炎、股骨头坏死及医源性神经损伤等骨折并发症严重影响手术疗效。Giannoudis等[27]研究发现，髋臼骨折创伤大，手术操作复杂，循环系统处于反应性高凝状态，术后需卧床2～3个月，部分患者会出现下肢深静脉血栓(DVT)，因此，术后早期活动非常重要。医师仅能通过手术技巧的改进来实现骨折的满意复位，尽量避免或延迟骨关节炎的发生发展，实现术后髋关节功能最大限度恢复。

　　四方区位于盆腔，部位很深，显露困难。固定过程中，螺钉易误入关节内或损伤附近重要血管神经及脏器组织，由于术中无法直视髋臼关节面，螺钉很可能误入髋关节引起严重创伤性关节炎等并发症，术中反复透视会增加手术时间和出血量。

　　重建钢板易于塑形折弯，灵活性好，是目前最常用方式。其弊端是术中需根据每位患者的髋臼形态特点手工塑形，无法保证塑形的钢板与骨骼服贴，术中置钉易误入关节内。钢板反复塑形折弯，会在钢板表面留下刻痕或划纹，使钢板内应力集中点增多，疲劳断裂的危险增加。术中钢板塑形，导致手术时间延长、切口暴露时间延长、麻醉用药增加、出血增多等各种潜在风险和并发症增多。内固定松动或断裂的高危因素包括：骨折重度粉碎、严重骨质疏松、单独应用拉力螺钉或钢板固定、钢板没有充分预弯及早期无保护下负重等。

　　张春才等[28,29]提出髋臼骨折三柱概念和ABC损伤变数定位系统的研究，应用该系统对1140例髋臼骨折多中心研究与统计分析，初步论证了高能量髋臼骨折多米诺效应损伤的变化，诸如髋臼负重区域的骨折，柱壁粉碎，压缩性骨缺损，骶髂关节分离，骶髂处的骨折，耻骨联合分离，耻骨上、下支双骨折，股骨头、颈、转子部骨折等。这些损伤变化直接或间接地影响髋臼骨折的复位固定和疗效，在伤情评估、解剖定位、难度指数、选择对策、手术入路、疗效预后等方面，可指导临床治疗。

　　5新型内固定装置研究

　　国内外学者设计了不同形态的新型四方区钢板：髋臼四方区可活动钢板(AFRIF)[30]、耻骨下四方区支撑钢板和前柱钢板一体式的钢板[31]、骨盆髋臼四方区解剖钢板(骨盆内壁斜形锁定组合板)[32]、髋臼三维记忆合金内固定系统(ATMFS)[33]、针对骨质疏松患者的解剖型翼状钢板[34]。上述设计较传统的重建钢板固定有明显进步。而通用髋臼内侧解剖型锁定接骨板即可固定四方区粉碎性骨折，并可同时固定前壁前柱/后壁后柱骨折，配备钢板夹持钳、钻头锁定套管、螺钉置入保护套管等辅助器械，方便手术中安全、快速地置入螺钉[35]。

　　理想的四方区钢板应具备以下特点：(1)与四方区的表面形态服贴，其扭转曲度和弧度与四方区基本一致；(2)有效固定四方区游离粉碎骨折块；(3)固定前柱弓状线和耻骨上支、髋臼后壁及臼顶负重区，固定后柱坐骨棘区域的骨折；(4)成年男女均可通用；(5)定向锁定套管，预防导向钻头或螺钉侵入关节内部或损伤闭孔动静脉、臀上动静脉、臀上神经等重要结构；(6)螺钉置入保护套管，防止术中置钉时螺钉脱落于伤口内。

　　3D打印、三维导航等新技术拓展了内固定方法[36]，根据每例患者个体化差异特点，选用大小、形状和设计合适的置入物可增加内固定手术的成功率、降低手术风险、提高手术速度。

　　6总结与展望

　　髋臼四方区骨折一直是创伤骨科医师面临的临床难题之一，四方区解剖的复杂性使复位困难；骨折严重粉碎，固定困难；患者的一般情况差，例如合并骨质疏松的老年患者，使骨折更难处理，最主要的原因是没有一个恰当的分型指导四方区骨折的治疗，没有合适的与四方区骨质匹配的内固定钢板。

　　目前主要治疗难点：(1)如何通过1个切口、1块钢板固定伴有四方区粉碎骨折的髋臼前后柱、前后壁骨折；(2)钢板如何与髋臼生物力学传递系统即骨的力学传导路线匹配；(3)髋臼四方区骨折内固定术后，早期哪些功能锻炼的动作是安全的。这些问题仍需进一步深入研究。

　　随着对髋臼四方区解剖学、生物力学认识的不断加深，金属材料学、人体工程学的发展，治疗理念及手术固定器械的改进，髋臼四方区骨折的治疗将会取得更大进步，期望在狭小的手术空间内快速、安全、有效的复位并固定骨折，降低手术风险，保障早期安全的功能锻炼，明显提高临床疗效。