髋臼骨折后方内固定术后创伤性关节炎患者的内植物分析

髋关节是全身最大、稳定性最好的负重关节，具有独特的骨与软组织生理解剖学特点，既承担关节的运动功能，又是保护盆腔器官的骨性屏障。发生高能量暴力损伤（如车祸伤、重物砸伤、高处坠落伤）时，股骨头撞击髋臼造成髋臼顶负重区、前后柱、前后壁、四边体和髂骨粉碎性骨折，移位方式复杂多样，可伴有股骨头中心性脱位，骨折碎片可能刺伤盆腔膀胱、肠道、阴道等脏器或毗邻的髂外静脉、股静脉、闭孔静脉等重要血管[1-2]，常合并头、胸、腹或四肢损伤的复合伤，致死、致残、致畸率高。髋臼区域被腹壁肌肉、盆腔脏器和臀部肌肉包裹，位置深在，毗邻丰富的血管、神经组织，生理解剖结构复杂。髋臼后方肌肉组织丰厚，有臀大肌、臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌等，还有臀上动静脉、臀上神经、坐骨神经、髋臼上动静脉等重要组织。髋臼骨折的手术显露范围有限，操作空间狭小，误伤神经血管和盆腔内脏的风险较大[3-4]；其手术创伤大、出血量多，复位和固定技术一直是创伤骨科医师的棘手难题，是创伤骨科领域最具挑战性的手术之一。

髋臼骨折内固定术后创伤性关节炎是灾难性的手术并发症，致病原因包括创伤因素、术前相关因素、手术及术后因素[5-6]，其保守治疗效果差，常遗留髋关节功能残疾，最终需全髋节置换术（total hip arthroplasty,THA）或髋关节表面置换术。既往文献多聚焦在手术复位质量和术后负重活动时机层面，讨论焦点集中在关节面骨块复位情况（如台阶移位、裂隙移位）、骨折类型、合并伤、手术方式、手术时机、手术技巧（术者经验）、术后劳动强度等因素[6-8]，内植物固定有效性的相关报道鲜见。本研究从髋关节骨结构损伤、内植物失败并发症两个角度进行分析，以期提高髋臼骨折后方内植物固定的效果。

1资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①年龄19~72岁；②THA术前的X线片显示髋臼骨折后方重建接骨板螺钉或结合其他类型接骨板螺钉内固定，CT检查显示≤1.5mm的髋臼和股骨头病损，横断面、矢状面、冠状面CT显示髋臼顶负重区、后柱及后壁的螺钉分布数量、位置；③髋关节行走存在明显的疼痛和跛行，影响日常生活和工作。符合Tonnis OA创伤性关节炎Ⅱ~Ⅲ级[9]，或Kellgren-Lawrence Ⅲ~Ⅳ级[10-11]；Harris髋关节功能评分（Harris hip score,HHS）[12]或改良Merle D'Aubigné and Postel髋关节功能评分[13-14]；Brooker异位骨化分级[15]。排除标准：①单纯髋臼前方内固定患者；②术前影像资料缺失的患者；③髋关节存在软组织破损不稳定因素的患者；④复位质量不良的患者；⑤髋臼骨折合并同侧股骨头骨折的患者；⑥既往有髋关节炎病史或股骨头坏死病史的患者；⑦合并骨盆髋臼部位骨与软组织肿瘤的患者；⑧合并内科疾病（如糖尿病、心脏病、胃溃疡、高血压、骨质疏松症等）的患者；⑨有精神疾病史的患者。

回顾性收集2011年1月至2021年12月，国内10家医院收治的因髋臼创伤性关节炎行THA的464例患者，根据上述纳入与排除标准，最终有27例髋臼骨折后方内固定患者符合本研究。男23例，女4例；年龄37~62岁，平均（49.5±1.2）岁，60岁以上5例。受伤原因：车祸伤15例，高处坠落伤7例，重物砸伤5例。髋臼骨折内固定手术至THA的时间8~42个月，中位数18.0（16.9，18.3）个月

本研究获得宁波市第六医院伦理委员会审批通过［2023-44（L）］，患者均豁免知情同意。

1.2影像资料评估

27例患者THA术前的X线和CT检查资料由1名未参与手术的创伤骨科主任医师和1名影像科主任医师共同完成评估，尽量减少阅片的主观性误差和个体误差。在PACS影像工作站中查阅THA患者的X线和冠状面、矢状面、横断面及三维重建CT图像资料，细致观察内植物的表面位置及其螺钉在骨骼内部的分布形态、骨关节结构破坏细节。内植物未有效固定的定义为：负重区关节面塌陷、后壁外缘骨块吸收或坏死、股骨头脱位、接骨板和/或螺钉侵蚀股骨头造成骨缺损、螺钉滑脱、螺钉断裂（图1）。

1.3评估指标

THA术前符合Tonnis OA创伤性关节炎Ⅱ~Ⅲ级[9]，或Kellgren-Lawrence Ⅲ~Ⅳ级[10-11]。THA术前功能评分采用HHS从疼痛、行走功能、生活能力活动度、肌力、屈曲畸形、关节稳定性、使用拐杖情况等方面评估（满分100分，90分以上为优良，80~89分为较好，70~79分为尚可，小于70分为差）[12]；或采用改良Merle D'Aubigné and Postel髋关节功能评分包括疼痛程度、行走能力及髋关节活动范围三方面（18分为优，15~17分为良，12~14分为可，3~11分为差）[13-14]。THA术前采用Brooker异位骨化分级[15]。

1.4统计学分析

采用PASW Statistics 18.0软件对数据进行统计学分析，计数资料以例数表示，采用Fisher精确概率法进行组间比较，分析髋臼骨结构损伤、股骨头骨缺损、股骨头脱位、内植物并发症与髋臼骨折后方内植物（接骨板和螺钉）分布的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1THA术前分级、功能评分和异位骨化分级

Tonnis OA创伤性关节炎分级[9]（17例）：Ⅱ级6例，X线检查示关节间隙中度狭窄，髋臼或股骨头囊性变，股骨头轻度变形；Ⅲ级11例，X线检查示关节间隙＜1mm，股骨头或髋臼广泛囊性变，股骨头严重变形、坏死。

Kellgren-Lawrence创伤性关节炎分级[10-11]（10例）：Ⅲ级4例，X线检查示中等量骨赘，关节间隙变窄较明显，有硬化改变；Ⅳ级6例，X线检查示大量骨赘，关节间隙明显变窄，严重硬化病变及明显畸形。

HHS评分[12]（15例）：可2例，差13例。改良Merle D'Aubigné and Postel髋关节功能评分[13-14]（12例）：可2例，差10例。

异位骨化18.5%（5/27），其中Brooker2度1例，骨盆侧和股骨侧异位骨化间距＞1cm；3度2例，骨盆侧和股骨侧异位骨化间距＜1cm；4度1例，间隙消失，髋关节完全强直。

2.2骨结构损伤

2.2.1髋臼骨结构损伤

六种损伤形态：负重区关节面塌陷、后壁外缘骨块吸收/坏死、负重区关节面塌陷+后壁骨吸收/坏死、硬化、囊性变、关节内骨赘增生。按照分布位置的频次排序：负重区关节面塌陷+后壁骨吸收/坏死77.8%（21例）＞负重区关节面塌陷63.0%（17例）＞后壁外缘骨块吸收/坏死55.6%（15例）＞关节内骨赘增生11.1%（3例）＞硬化7.4%（2例）、囊性变7.4%（2例）。

详见表1。

2.2.2股骨头骨损伤

六种损伤形态：骨缺损、脱位、硬化、囊性变、变形、骨赘。股骨头骨缺损96.3%（26例）。按照分布位置的频次排序：负重区缺损63.0%（17例）＞内侧缺损11.1%（3例）、后方缺损11.1%（3例）＞前方缺损7.4%（2例）＞内前后方缺损3.7%（1例），详见表2。股骨头骨缺损原因：负重行走时髋臼挤压股骨头、内植物侵蚀。

2.2.3股骨头脱位

股骨头脱位70.4%（19例）。按发生部位：左侧21例，右侧6例。按照脱位方向的频次排序：外上方脱位48.1%（13例）＞外后方脱位7.4%（2例）、后脱位7.4%（2例）、向上脱位7.4%（2例），详见表3。股骨头脱位原因：①维系股骨头的关节囊、韧带、髋臼后方肌肉的软组织稳定性破坏；②髋臼和股骨头塌陷变形无法维持匹配关系；③术后髋关节过早屈伸旋转活动或过早下地负重行走。

2.2.4骨结构损伤部位的频次排序

股骨头骨缺损96.3%（26例）＞负重区关节面塌陷+后壁骨吸收/坏死77.8%（21例）＞股骨头脱位70.4%（19例）＞负重区关节面塌陷63.0%（17例）＞后壁外缘骨块吸收/坏死55.6%（15例）＞关节内骨赘增生11.1%（3例）＞髋臼硬化7.4%（2例）、囊性变7.4%（2例）。

2.3内植物并发症

按发生部位：左侧10例，右侧3例。按并发症类型：内植物侵蚀股骨头33.3%（9例）＞螺钉滑脱11.1%（3例）＞螺钉断裂3.7%（1例），合计48.1%（13例）。详见表4。

2.4内植物的分布位置及数量

左侧固定77.8%（21例），右侧22.2%（6例）。1块重建接骨板固定40.7%（11例）、2块55.6%（15例）、4块（纵行重建接骨板+燕尾形接骨板固定）3.7%（1例）。27例患者后方接骨板螺钉的数量：1块4钉~4板12钉（图2~6）。合并前方固定5例，分布形式：1板4钉~1板6钉（图2~5），髋臼前方单独3枚螺钉（图6）。后方和前方固定螺钉合计每例4~15枚。

2.5未有效固定部位排序

负重区+后壁70.4%（19例）＞负重区63.0%（17例）＞后壁55.6%（15例）＞后柱7.4%（2例）。

2.6与髋臼骨折后方内植物分布及接骨板螺钉分布直接相关的因素

股骨头骨缺损、股骨头脱位、负重区关节面塌陷+后壁骨吸收/坏死、负重区关节面塌陷、后壁外缘骨块吸收/坏死、内植物并发症与髋臼骨折后方内植物分布均有直接相关性（P＜0.05），髋关节骨结构损伤与接骨板螺钉分布直接相关（P＜0.05）。

3讨论

3.1髋臼骨折内固定术后发生创伤性关节炎的危险因素

创伤性关节炎是髋臼骨折的远期灾难性并发症，导致髋关节功能丧失、致残致畸，文献中也称为创伤后关节炎（post-traumatic arthritis,PTA）[8]、创伤后骨关节炎（post-traumatic osteoarthritis,PTOA）[16]。其不可控因素包括外伤因素和非外伤因素[6]，外伤因素如股骨头和髋臼软骨损伤、软骨下骨损伤、髓臼骨折伴股骨头脱位、股骨头骨折、复杂粉碎性髋臼骨折、关节内游离碎骨片；非外伤因素包括体质因素和伴发疾病，如年龄＞60岁、体重指数＞25kg/m2的肥胖患者及术前存在骨关节炎（osteoarthritis,OA）、感染[5-6]、骨质疏松症等因素。负重区关节面压缩塌陷骨折、后壁外缘关节面粉碎性或压缩性骨折是所有髋臼骨折类型中预后最差的[17]。

髋臼骨折内固定术后发生创伤性关节炎的可控因素是临床治疗能够改变预后的因素，主要是手术因素，如手术时机＞伤后14d、手术经验不足、螺钉误入髋臼、关节面复位不平整、术后关节内感染等。内固定失败与复位和固定的整体质量有关[6]。Giannoudis等[18]报道1211例髋臼骨折术后的OA发生率为26.6%；2010例髋臼骨折手术后股骨头缺血坏死（avascular necrosis of the femoral head,AVN）的发生率为5.6%，AVN是灾难性并发症，影响因素包括关节囊内环行血供系统损伤、大重量骨牵引时间过长、手术损伤旋股内动脉的外侧分支、软组织过度剥离损伤。Tannast等[19]报道810例髋臼骨折内固定术后创伤性关节炎发生率为21.0%，程辉光等[20]报道180例髋臼骨折内固定术后创伤性关节炎发生率为26.67%。随着手术技术和内置材料工艺的进步，术后创伤性关节炎发病率呈逐渐减低趋势，但仍然超过20%。

复位质量可预测创伤性关节炎的发展[21-22]，台阶移位是强相关因素，裂隙移位是中等强度相关因素[7]。髋臼骨折术后创伤性关节炎的独立危险因素包括关节面复位质量差、骨折复杂、股骨头软骨缺损、手术时机≥伤后10d、术后劳动强度过大[20]；创伤后多种炎性介质参与、重复性应激损伤等都影响其发展，多种因素共同作用、互相影响，最终导致髋关节功能丧失，影响生活及工作。尽管术者、患者居住地域、骨折分类、手术暴露/入路、复位/固定技术、X线检查、临床结果方面存在差异，但骨折复位的准确性和内固定的有效性与临床疗效的相关性最强。其中后壁骨折术后影像显示94%的完美复位，但由于后壁粉碎性损伤未有效固定，出现骨坏死和复位丢失，疗效优良率只有79.5%[8,19]。

3.2髋臼骨折内固定术后实行THA的难题

髋臼骨折内固定术后，存在髋关节软组织挛缩、纤维瘢痕增生、异位骨化、骨折畸形愈合、骨盆畸形、接骨板螺钉寄留、骨不连、骨质疏松、股骨头坏死和缺损、髋臼骨缺损、骨溶解吸收等情况；潜在感染、坐骨神经损伤等风险，解剖组织层次不清导致手术出血量多、手术时间久、假体松动率和感染率增高等，导致THA的效果较差[23]。

3.3髋臼骨折内固定术后创伤性关节炎的防治措施

急救现场至术前创伤控制、手术入路选择、手术显露-解剖复位-有效固定、避免螺钉侵入髋臼、保护骨折区域残留血运的微创操作、术后正确康复锻炼、合理饮食等是有效防治创伤性关节炎的综合措施。术前详细评阅二维及三维CT，分析移位骨块与重要脏器、血管神经的空间位置关系，寻找相对安全快捷的显露、复位和固定途径，也可打印1∶1的骨折模型，术前演练内固定方案，从而提高手术效率。合并骨盆骨折的髋臼骨折，一般先复位固定骨盆髂嵴或弓状线区域的骨块，首先恢复骨盆环的连续性。如果患者肌肉发达、肌肉牵引骨块导致难以复位，或过于肥胖导致固定区域很难清晰显露，先精准复位负重区关节面骨块和后壁关节面骨块，“化零为整”后再固定骨盆环骨块。粉碎性髋臼骨折的复位固定次序是：先柱后壁、关节面，再其他游离骨块[3]。

直立或坐立状态时，髋臼顶25°~30°范围的负重区传递体重负荷，应确保此区域解剖复位，恢复头臼匹配关系。髋关节活动时，最大接触应力是体重的4~5倍，台阶移位使负重区头臼接触面积缩小，单位软骨承受的压应力明显增大，更易造成磨损而在短时间内发生创伤性关节炎。术后3个月内拐杖辅助行走，非负重-部分负重-弃拐完全负重行走，逐渐增加下肢负荷，逐步恢复徒步行走，有利于关节软骨的适应能力和骨胶原合成[7,24]。术后1~2个月，关节面骨折块尚处于纤维瘢痕愈合阶段而未形成骨性愈合，如果过早负重行走，未坚持使用拐杖辅助，导致负重区的骨块再次移位，进而出现压缩塌陷引起创伤性关节炎。

3.4内置物创新

为解决上述内植物固定问题，获得更好的固定疗效，本研究团队进行内置物创新并持续改良，设计了第一代至第四代“髋臼后方解剖锁定板”，获5项中国发明专利和1项美国发明专利[25-30]（图7），可以更微创、安全高效地完成手术，显著提升了手术疗效。接骨板形态与中国人的髋臼骨盆后表面形态相匹配，与髋臼的压力和张力骨小梁分布区域基本一致，合理分散髋关节的压应力和张应力，匹配髋臼骨骼的力学传导路径，避免了接骨板螺钉植入后应力过于集中或无效固定，能够尽量像正常骨那样承受髋关节的活动载荷，维持稳定的复位，避免应力遮挡、无效或低效固定，防止术后螺钉松动、移位、断裂、骨块再次移位、疼痛和骨的应力遮挡等并发症，提高了内固定手术成功率，降低内植物失败风险，预防内固定术后髋部创伤性关节炎，帮助骨折以最有利于患者的方式稳定愈合。

创新特点如下：①从髋臼后方一个切口固定髋臼上下、内外及前后空间位置的骨折，髋关节360°范围的固定钉道设计解决了传统内固定手术需要前后两个切口才能固定的难题，减少了术中大面积软组织剥离的损伤。接骨板包括髂骨区、髋臼顶负重区、后壁区、后柱及内侧四边体、坐骨支区6个功能固定区。特别设计对髋臼顶负重区、内侧四边体、后壁外侧1/3~1/4部位粉碎性骨折固定，术后不易发生复位丢失。即使髋臼骨折粉碎严重，也能有效锁定游离的关节面骨折块。②设计接骨板的“张力桥+压力桥”，合理分散髋关节的张应力和压应力，符合髋臼骨骼的生物力学传导路径。接骨板每一条曲线的行走位置、方向、角度都密切匹配髋臼独特的压力骨小梁和张力骨小梁空间位置，防止应力过度集中造成应力遮挡，预防术后康复锻炼出现骨折块再次移位，防止螺钉松动滑脱、断裂的内植物并发症。③设计“压力带螺钉、张力带螺钉”，每枚螺钉都承担着独特的生物力学固定作用。符合“加压、张力带、桥接、支撑、载荷分享”的内固定原则，应力分布均匀。④接骨板的后壁外侧功能区“阻挡孔”，有效固定髋臼外缘关节唇撕脱性小骨片，防止游离小骨片吸收或缺血坏死，防止骨量丢失。⑤每个螺钉孔出口，均避让腹壁下动静脉、臀上动静脉、臀上神经、闭孔动静脉、闭孔神经等，防止螺钉拧入后侵袭临近重要软组织，造成灾难性手术并发症。⑥空置的螺钉孔作为血管生长通道，即软组织生长通道，有利于骨折部位的血运重建。⑦预设的螺钉植入孔道均为了避让关节，保证螺钉植入后不侵入关节内。⑧具备自锁定功能，将粉碎骨块锁定，故适合骨质疏松症患者。⑨生物力学研究和临床应用表明[3]，静态稳定性、动态稳定性均超过2块重建接骨板+8枚螺钉的固定效果，承受髋关节的术后康复活动载荷，维持稳定复位，保证患者手术后早期功能锻炼以恢复关节功能。

适应证包括：①后柱后壁粉碎性骨折。能够压迫固定后壁外缘粉碎游离骨块，防止骨量丢失。②后柱后壁合并髋臼顶负重区的骨折，包括髋臼顶部区域的压缩性骨折。位于髋臼顶部的4枚螺钉有效固定游离的关节面骨块，维持解剖复位，防止术后功能锻炼活动时，碎骨块再次移位。③后柱后壁合并内侧四边体骨折。螺钉从髋臼后方可同时固定后柱及内侧四边体骨折块。④适合THA术中髋臼后方和内侧植骨块的固定。

3.5本研究的发现

①TonnisOA分级[9]和Kellgren-Lawrence分级[10-11]仅依据X线检查，为了精准评判损伤细节需增加CT检查结果，如股骨头脱位或半脱位（头臼匹配不良）、股骨头和髋臼骨吸收/缺损、内植物侵蚀股骨头，股骨头及关节内骨赘，作为评价髋关节内固定术后创伤性关节炎的影像学标准，为THA的术前规划提供更精确的细节，提高手术效率。

②髋关节骨结构损伤与接骨板螺钉分布直接相关。后方4块重建接骨板12枚螺钉+前方3枚螺钉固定（图6），虽然接骨板螺钉数量多，但螺钉分布位置、方向、长度均未有效固定负重区和后壁的骨块。负重区+后壁骨折未有效固定是术后创伤性关节炎的高危因素，术后1~2个月内未使用拐杖辅助保护行走、下地完全负重行走，导致负重区关节面骨块再次压缩、复位丢失，股骨头后上方或外后方脱位，内植物侵蚀股骨头造成缺损，后壁游离骨块缺血坏死、硬化或吸收，负重区和股骨头高密度坏死等系列病变，出现严重创伤性关节炎。

③左侧失败率是右侧的3.5倍，说明需重点关注左侧髋臼骨折内固定术后的负重活动。人类站立位时习惯左下肢负重休息，导致左髋压力性磨损增加。指导患者术后康复活动时，应提醒患者拐杖辅助行走，减少受伤左髋的负重时间和负重力量，以降低内固定失败率。

④从生物力学角度分析：内植物未放置在髋臼的力学传导路径压力带和张力带骨小梁区域[3]，未有效传递骨折端的压力和张力，出现低效或无效固定。

⑤从骨表面分布位置和形态分析：接骨板未放置在有效固定骨块的位置，或接骨板塑形与髋臼表面形态不匹配，接骨板-骨面的接触点局部压应力过于集中，骨细胞自溶坏死，引起接骨板松动，继之引起螺钉螺纹把持力下降，髋关节活动引起螺钉移位。本研究中有14.8%（4例）出现螺钉滑脱或断裂（图1）。

⑥从骨骼内部螺钉分布形态分析：关节面负重区骨折块无有效牢靠固定的螺钉，游离骨块“假固定”，在患者行走后的股骨头压力下压缩塌陷，髋关节上方间隙增大，头臼匹配不稳定，出现股骨头外上方脱位（图2D、图6D）。

3.6本研究的重要意义

3.5mm重建接骨板及螺钉是目前髋臼骨折最常用的内植物，塑形灵活，但对后壁骨折和负重区压缩塌陷骨折难以精准固定，存在螺钉侵入髋关节、螺钉假固定的不利因素。髋臼骨折后路内固定术后出现严重创伤性关节炎，最常见的病损是负重区关节面塌陷+后壁骨吸收/坏死，与内植物分布固定形式密切相关。需重点关注负重区和后壁骨折内植物的骨表面和骨内分布，内植物三维空间形态及螺钉在骨内分布的位置、方向、长度符合髋臼生物力学传递路径要求，同时减少对骨折区域残留血液循环的干扰，实现精准有效的固定，防范术后活动发生复位丢失。

3.7本研究的的局限性

本研究尚存以下不足之处：①部分患者的原始骨折影像资料缺失，无法准确评判骨折分型，无法对骨折分型与内植物失败的相关性进行分析；②未讨论多部位复合伤，如合并上、下肢骨折或伴有头胸腹等脏器损伤对失败因素的影响；③未讨论骨质疏松症对内植物失败的影响；④未讨论内科合并疾病，如糖尿病、高血压、心脏病、消化道疾病、贫血、低蛋白营养不良等对髋臼骨折内固定术后发生创伤性关节炎的影响；⑤未讨论体重指数对本研究所引起的混杂作用。今后的研究中需考虑上述影响因素，更全面精确地评估病情，提高围手术期治疗技术，完善各种可控因素的治疗，进一步降低髋臼骨折内固定术后创伤性关节炎的发生率。

4结论

负重区+后壁关节面骨块未有效固定是导致后方内植物失败的关键因素，负重区关节面塌陷+后壁骨吸收/坏死是最多见的髋臼损伤形态，内植物侵蚀股骨头造成股骨头骨缺损是最常见的内植物并发症。内植物失败并发症和骨结构损伤与接骨板螺钉分布直接相关，增加重建接骨板和螺钉数量，并不能增加内固定成功率。本研究团队设计的“髋臼后方解剖锁定接骨板”，实现了负重区+后壁关节面骨块的有效固定，可以最大程度避免内固定失败风险。

【利益冲突】所有作者均声明不存在利益冲突

引自：李明,冯乐玲,肖靖炜,廖奇,郭晓东,侯志勇,陈华,凌晶,吕刚,方跃,庄岩,樊仕才,陆志剀,徐丁.髋臼骨折后方内固定术后创伤性关节炎患者的内植物分析[J].中华骨与关节外科杂志,2023,16(06):513-522.

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