LCP原理及应用

Lcp原理及应用 下载文章 1 定义 所谓锁定钢板是一种带有螺纹孔的骨折固定装置 此孔在有螺纹头的螺钉拧入后 钢板就变为一种 螺钉 角度固定装置 锁定钢板可同时具有锁定及非锁定螺孔以供不同螺钉拧入 又叫结合钢板 发展出这种牢固固定方式的初衷是为避免广泛的软组织剥离 2 概述 任何能够拧入角度固定 角度稳定的螺钉或栓的钢板实质上都是锁定钢板 锁定钢板与传统钢板的主要生物力学差异是后者依赖于骨 钢板界面的摩擦力来完成钢板对骨的加压 随着轴向负荷循环增加 螺钉开始栓牢 栓牢的具体意思未能明确 并导致摩擦力减少 最终钢板因此松动 如果在骨折愈合前发生钢板松动 骨折端将会不稳定 最终导致钢板断裂 在越难获得及维持牢固的螺钉固定的地方 例如干骺端以及骨质疏松的骨端 就越难维持骨折端的稳定性 3 锁定加压钢板原理 锁定加压钢板为两种完全不同的固定技术的结合 该内植物包含两种相反的接骨术原理 即以直接解剖复位为特点的传统钢板接骨术和桥接钢板接骨术 LCP既可仅当作动力加压钢板使用 亦可通过锁定螺钉而进作为内支架使用 或是上两种方式的联合 这为外科医师提供多种选择 然而 这些新的可能性亦即意味着 若要想获得LCP系统带来的最大价值及好的临床结果 则必须理解不同的生物力学接骨术原理及做好术前准备 4 历史背景 第一版AO内固定手册描述骨折加压钢板内固定治疗的目的是坚强内固定 以便术后初期骨骼有足够强度来早期活动 而这可通过骨折块间加压达到骨折端绝对稳定得以实现 动力加压钢板的发展实现了这一内固定目的 它通过偏心钻孔 加压螺钉的放置完成骨折区轴向加压 与这一原则相映 如此内固定手术可导致无可见骨痂形成的一期骨愈合 传统钢板固定方法基于采用足够数量螺钉通过高压应力将钢板固定于骨面而产生稳定骨 内植物连接 应用此技术时 双皮质螺钉固定产生可能的最大把持力 然而 很小的骨折块采用折块间减压技术时 亦要求广泛的骨折区暴露 单个骨折块的剥离及骨折区的暴露因骨 软组织活力的丧失而随之导致感染 骨不连和骨折延迟愈合 5 历史背景 与之相比 锁定钢板外固定架的生物力学原则相仿 无需钢板与骨之间的摩擦力 由于螺钉与钢板之间存在角度稳定界面 放置钢板时可以完全不与骨发生接触 所以它们在生物力学角度被看作是内固定架 但锁定钢板实质上能被看作放置于皮下的外固定架 尽管前者的钢板 骨间隙更短而具有更大的稳定性 现在许多传统钢板都有与其相应的锁定钢板 越来越多的生产商也在提供有锁定孔的解剖钢板 例如股骨近端及股骨远端 胫骨近端及胫骨远端 肱骨近端及肱骨远端 以及跟骨的预塑形解剖钢板 钢板的设计使得在很多情况下钢板与骨之间的接触得以大幅减少 藉以保留骨膜血运以骨折端的灌注 越来越多的锁定钢板有外部支架手柄 持具以及钝头设计 从而便于医师在肌肉下或皮下放置钢板 以达到微创的目的 6 锁定加压钢板原理及发展 LCP原则的发展基于pc fix和LISS系统获得的实践 与这些系统相对 拥有联合孔的LCP让术者根据骨折的位置而选择内固定和动力加压 根据患者个体情况 LCP可作加压钢板 锁定内支架或两种结合用必须理解桥接钢板接骨术生物力学背景 术者应用LCP遭遇的陷阱大部分与内植物无关 此应归因于忽视生物接骨术重要的基本原则 7 锁定钢板的固定原则 关节内粉碎骨折 例如胫骨平台双髁骨折以及股骨远端骨折 都是极不稳定的骨折 在获得解剖复位后 关节内骨折块必须与股骨干重新连接同时还要保持对线良好 由于存在骨骺或骨骺 骨干粉碎 很难获得骨折愈合所需的足够稳定性 所以在传统使用的外侧钢板之外 还需要在骨折内侧使用起支撑作用的钢板或外固定架 锁定钢板在这种情况下即可提供较传统钢板更高的稳定性 以至于无需再另外使用钢板 这种额外的稳定性即来自锁定与传统钢板之间的生物力学差异 如前所述 锁定钢板不依赖骨 钢板界面之间的摩擦力 稳定性是靠具有角度稳定的螺钉与钢板之间的界面维持 由于这种锁定内固定器具有稳定的整体性 其锁定头的螺钉的拔出力较普通螺钉高出很多 由于螺钉锁定于钢板之上 除非周围的螺钉全部被拔出或发生断裂 一颗螺钉很难单独被拔出或发生断裂 8 螺钉数目和位置 同样重要的第二数值为螺钉密度 即为植入螺钉数目除以钢板螺孔数之商 经验显示该值应小于0 4 0 5 与传统钢板接骨术相比 应用LCP时不再推荐每块骨折块固定的确切的螺钉数或皮质数 骨折远 近端主骨块的固定仍然重要 但更重要的是尽可能少的植入螺钉数与高钢板力矩一致 以使螺钉载荷更小 为保持内固定结构体稳定 至少应用两枚单皮质螺钉固定主骨块 从安全角度考虑 即使多置入一枚螺钉并非更佳 但为确保稳定 我们一般推荐每主骨块固定两至三枚螺钉 双皮质螺钉的应用并未改善螺钉失败 但其增加螺钉 骨结合 因此建议每主骨块至少使用一枚双皮质螺钉 螺钉的轴向拔出力由螺钉外径决定 外径从4 5mm 传统螺钉 增至5 0mm 锁定螺钉 使得单皮质使用的锁定螺钉提供传统双皮质固定的普通螺钉的70 把持力 9 优点 锁定钢板所提供的高度稳定性对于医师治疗下列骨折尤其有效 骨质疏松骨折 粉碎双髁骨折或任何高度不稳定的骨折 上述骨折单独使用传统钢板可能无法提供足够的稳定性 而且既然只需一块钢板 钢板也不再需要紧贴骨干来获得稳定 固定钢板也不再需要广泛地剥离 显露软组织 局部血运得以保留 骨折愈合也更有把握 10 11 锁定钢板的弊端 锁定钢板较传统钢板远为昂贵 对许多骨折也不必用锁定钢板进行治疗 很难利用锁定钢板来对钢板进行充分复位 尤其是只有锁定孔的特殊钢板 在钢板固定以前必须对先将骨折端复位 一旦锁定螺钉透过钢板打入骨端 此骨端就不能通过打入另外螺钉或使用加压装置等方式来调整位置 为避免骨折复位不良 螺钉的放置顺序至关重要 手术医师还需要一系列复位技术 诸如 无手牵引 不清楚具体概念 估计是非徒手牵引 而是利用一些器械来完成牵引 股骨牵引器 经皮骨钳等 来辅助锁定钢板的固定 骨科医师应该时刻牢记 尽管锁定钢板技术先进 价格昂贵 但其并不能用于改善复位 因而也不能促进复位不良的骨折愈合 例如 如果骨折最终的固定过于坚固 特别是在使用桥接技术时 有可能发生骨不愈合 此时不愈合的形成原因是坚固的钢板 牢固螺钉 骨折端分离 12 13 禁忌症 锁定钢板作为锁定内固定器使用时一项典型禁忌症是需要折块间加压的简单骨折与此类似 采用微创技术治疗经皮放置锁定钢板治疗简单骨折也是禁忌症之一最后 间接复位和锁定钢板固定也不适于移位的关节内骨折 因为此类骨折需要开放解剖复位及折块间加压 牢固固定 14 锁定钢板的陷阱 螺钉与锁定孔之间按有大于5度的成角就会最终导致螺钉固定失败 必须仔细操作以保证螺钉与螺钉孔的轴线保持一致 这在进行微创操作时可能相当困难 螺纹对位不良会导致螺钉松动及固定丢失 动力加压孔是联合锁定钢板上最薄弱的部位 术中钢板塑形时 折弯就发生在这里 当局部应力集中增加或张力增加时 钢板断裂也发生在此 因此 当使用桥接钢板固定粉碎骨折时 至少要在骨折线周围空出3 4个螺钉孔已获得一较大的应力分散区 传统钢板的断裂发生在螺钉 钢板界面而导致螺钉头断裂 与之相比 锁定钢板的螺钉 钢板锁定螺孔界面是其最坚固的部分 锁定螺钉头与螺钉杆之间的直径差异较之普通螺钉要小很多 所以在此断裂的可能性也相应变小 然而锁定螺钉头在骨折长期不稳定以及旋转力导致的张力作用下也可发生断裂 正如图四所示肱骨近端不愈合导致的断裂一样 15 16 锁定钢板可使用双皮质或单皮质螺钉 至于螺钉种类 自钻 自攻或单自攻 及长度 单皮质或双皮质 则需根据基于既定原则选择以避免并发症 一条总原则是 在微创锁定钢板中使用的自攻或自钻螺钉 比如LISS 应该统一用单皮质方式进行固定 主要原因是自钻螺钉尖端锋利 如果双皮质固定则可能在对侧引起神经血管或软组织损伤 而且 自钻或自攻螺钉在钻透对侧皮质时可能同时破坏本侧骨皮质中的螺纹而使锁定螺钉的把持力下降 同样 单皮质自攻螺钉的一个缺点长度不足 如果螺钉太短的话 近侧皮质中的骨螺纹不能充分拧入螺钉 这样单块锁定结构在循环负荷作用下易于发生断裂 而如果单皮质非自钻螺钉稍微长一些就会顶到对侧皮质 从而破坏本侧的骨螺纹 17 单皮质锁定螺钉的拔出强度几乎与同样直径的双皮质传统螺钉相同 而是等直径双皮质锁定螺钉拔出强度的70 问题是 究竟螺钉需要多大的拔出强度 目前还没有客观评估的方法 似乎也没有必要去探究 因为锁定钢板极少发生螺钉拔出引起的固定失败 在决定使用单皮质或双皮质螺钉时 必须考虑两种因素 一 皮质骨的质量如何 二 作用于骨折端的旋转应力的大小 在确定单皮质螺钉的长度时 骨皮质的厚度非常重要 如果在优质皮质骨内 单皮质螺钉有足够的抗拔出力 如前所述 等同同直径传统双皮质螺钉 而在干骺端或骨质疏松骨内 由于骨皮质很薄导致单皮质螺钉的工作长度不足 螺钉的拔出强度相应降低 而此时再遇到主要承受旋转应力的骨质疏松的骨折端例如肱骨骨折的骨端时 就变为致命缺陷 此时就必须使用双皮质螺钉进行固定以获得足够的工作长度 18 由于这些原因 一般情况下建议对骨质疏松以及正常骨质量的干骺端骨折行双皮质固定 还有 对于由于解剖位置关系易于受到较大旋转应力作用的骨折 例如肱骨干骨折 也应避免使用单皮质螺钉固定 实际上使用单皮质螺钉的唯一好处是不必穿透对侧骨皮质及骨膜 而这对于骨折愈合的促进作用如何还存在着广泛争议 另外 单皮质螺钉的刚度要弱于双皮质螺钉 单皮质螺钉适于固定关节周围骨折时螺钉朝向关节面的情况 例如肱骨近端骨折 19 锁定头的螺钉与传统螺钉有特别不同之处 尽管这些差别显而易见 但它们在临床治疗上的不同点却很隐蔽 第一个区别是在拧入锁定头螺钉时的扭矩限制扳手非常实用 其优点是 只要螺钉沿螺孔中心拧入 螺纹就不会破坏 螺钉也不会过紧 由于拧得过紧导致螺钉头变形或螺纹错扣 冷焊接 会导致拆除内固定非常困难 这种情况更多是发生在使用微创技术固定时 由于无法在直视下判断螺钉的方向 螺钉头部帽孔以及螺钉成角时常发生 与传统螺钉相比 锁定螺钉由于拧入时感觉一致偏紧所以无法感知螺钉在骨内的把持情况 这时就很容易上当 许多骨科医师在经历常年的经验积累以及训练后 能够培养出一种微妙的感觉 从拧螺钉的力反馈就知道是否已经拧紧 但尽管有这种感觉却可能发生固定失败 特别是骨折复位差很多或者螺钉错扣或螺钉未在钢板充分拧紧时 20 解决这一问题的方法之一是在拧入螺钉以前先仔细地在钢板最远及最近两螺孔中垂直打入一枚直径两毫米的克氏针 一定要通过导钻打入以保证是真正垂直 在侧位片上寻找导钻在锁定孔上留下的 牛眼征 来检查对线情况 这些克氏针将被保留并作为打其它螺钉的参照物 还有一办法是将钻头透过套筒留在原处以临时维持钢板位置 直到完成骨折复位 21 尽管在引入锁定钢板后 微创技术近年来有所进步 但在此过程中难以获得及维持完全复位仍然是手术缺陷以及失败的主要原因 在肌肉下将微创钢板贴着骨端滑动是一项具有挑战性的技术 有不少办法可用来经皮放置钢板 可以徒手在骨端前后缘打入克氏针来标记钢板滑动通道的边界 然后在克氏针中间滑过 这样可以限制钢板前后偏移 还可以在钢板的远近端各做以4 6cm的切口 然后钝性分离至骨 在直视下将钢板从一端滑至另一切口 锁定导钻被拧入钢板的最远及最近螺孔中以形成框架结构 便于在骨表面调整位置 这样钢板中间对准骨折线 在直视下打入定位的螺钉 如果骨折复位良好 对位 对线 旋转 钢板两端都在骨端的中央 就说明钢板位置正确无误 这时先用以传统螺钉或 直升机 工具将钢板固定于骨端 自攻或自钻螺钉会扩大钢板与骨之间间隙并使螺钉拧入时发生错扣 由于切口都远离骨折线 骨折块和其软组织附着未被干扰 微创固定原则也得以被遵守 22 锁定钢板 特别是所谓的全锁定钢板 需要使用一种与我们使用的截然不同的骨折复位技术 当骨科医师刚开始使用锁定钢板时 简单的方法就是好的方法 这时应该考虑使用联合钢板 这样就还可以使用传统的复位技术 看到现在大家使用这种新技术的热情会让人回想起10年前世界上几乎没有人在常规使用锁定钢板 大多数当前在这一领域知名的专家都是从模型操作和参加培训开始 这对于任何刚开始使用锁定钢板的医师来说 仍然是一种好办法 复位欠佳能导致固定失败 无论使用锁定还是传统钢板 常见的问题是肱骨近端和股骨远端的内翻以及骨干骨折的分离 在许多病例中 由于骨折粉碎严重 锁定钢板是当作桥接钢板使用 过于坚强的钢板或过多螺钉固定导致的坚强结构能导致骨不连 最终钢板断裂 桥接钢板必须更长 螺钉更少 治疗关节周围骨折时 骨干应该使用较少的螺钉 而靠近关节面处应使用较多螺钉 23 你的手术计划是什么 但决定使用锁定钢板之前必须仔细考虑手术是否符合锁定钢板所意味的确切原则锁定钢板的适应症主要包括四类不同的经典原则 1 加压原则 用于骨质疏松的骨干骨折 2 中和原则 也是用于骨质疏松的骨干骨折 3 桥接原则 锁定内固定器原则 用于粉碎的骨干或关节外干骺端骨折 4 结合原则 混合钢板原则 用于粉碎的关节内干骺端骨折 5 联合原则指在一块钢板上联合使用加压和桥接两个生物力学原则 24 关键点 锁定头螺钉不能提供折块间加压 只有使用加压装置或者在混合锁定板上的 混合孔 上向心打入普通螺钉才能获得加压 先打拉力螺钉 然后打锁定钉 锁定钢板固定骨折的经典和理想的适应症是桥接原则和联合原则 两种原则都适用于粉碎程度较重的骨折 年轻患者的高能量骨折或老年患者的骨质疏松骨折 桥接原则的典型方式是经皮微创钢板固定 又被称为MIPO或MIPPO技术 这时角度稳定钢板被用作内夹板来桥接负荷跨过骨折端 使用这种方法时 需要通过间接复位技术纠正肢体对线 短缩 旋转畸形 而非直接暴露或复位骨折端 与加压和中和原则的提供绝对牢固固定以使骨折直接愈合比较 桥接概念提供的是相对牢固的弹性固定 其产生的骨折愈合是通过骨痂形成而产生的间接愈合 对充分的桥接钢板固定而言 应该在骨折端附近空出3 4个螺钉孔 25 LCP的长度 应用LCP最重要的一步是选好适当长度的钢板 过去 在应用传统钢板时 因钢板越短 要求骨折的剥离越少 软组织创伤就越小而选用短钢板 这一原则不再适用于LCP 此时 因长钢板使用时并无伴随的软组织损伤 钢板长度的选择只需考虑骨折生物力学的需要 实施内固定时 目的是尽可能降低钢板载荷 而钢板载荷受钢板长度荷螺钉位置影响 理想的LCP长度由钢板的跨越宽度及螺钉的密度决定 钢板跨越宽度为钢板长度与骨折总长度相除之商 对于粉碎性骨折而言商数应为2 3倍 对简单骨折则为8 10倍 26 适应症 大多数手术治疗的骨折并不需要行锁定钢板固定 只要遵循骨科手术原则 大多数骨折都能够通过传统钢板或髓内钉的手段获得愈合 但的确有些特殊类型骨折易于发生复位丢失 钢板或螺钉断裂以及随之而来的骨不愈合 这些类型常被称为 未被解决 或 问题 骨折 包括关节内粉碎骨折 关节周围短小骨块骨折以及骨质疏松骨折 此类骨折都是锁定钢板的适应症 27 LCP的长度 应用LCP最重要的一步是选好适当长度的钢板 过去 在应用传统钢板时 因钢板越短 要求骨折的剥离越少 软组织创伤就越小而选用短钢板 这一原则不再适用于LCP 此时 因长钢板使用时并无伴随的软组织损伤 钢板长度的选择只需考虑骨折生物力学的需要 实施内固定时 目的是尽可能降低钢板载荷 而钢板载荷受钢板长度荷螺钉位置影响 理想的LCP长度由钢板的跨越宽度及螺钉的密度决定 钢板跨越宽度为钢板长度与骨折总长度相除之商 对于粉碎性骨折而言商数应为2 3倍 对简单骨折则为8 10倍 28 螺钉数目和位置 应用LCP时 相对骨折处而言螺孔位置也非常重要 动态载荷测试显示 当骨折处无骨接触 粉碎性骨折 时 若螺钉未置在骨折两边的螺孔 随桥接骨长度的增加 内植物将更早失败 在这些生物力学测试中 使用有限元对DCP分析发现 Misse应力最大的钢板螺孔处常常失败 该应力可通过增加桥接长度减小 因载荷分布于钢板更长区域 当骨折间隙小时 有折块端接触的简单骨折不是问题 另一方面 增加螺钉将提高内植物应力 因此时要使骨折端接触需更大载荷 基于这些结果 建议有骨折断面接触的简单骨折可不固定骨折两端螺孔 而骨折范围大 无断面接触的粉碎骨折则需固定 内植物 骨界面小间隙消弱结构体杠杆作用 但如上所述 足够长的钢板提高内植物装置轴向刚度 然而 植入锁定螺钉钻孔时应使用瞄准装置 因为钻孔方向轴向偏移大于5 可导致稳定性明显受损 29 螺钉数目和位置 上述祥则适用于骨干及干骺端骨折的桥接固定 应用于干骺端骨折时 与骨折块间加压原则一致 可通过联合孔对关节内骨折块实施解剖复位固定 而同时 在干骺端则可施行桥接钢板技术 关节区域螺钉数仅依赖于骨折块间加压再固定目的 两种不同内固定原理在同一钢板结合是LCP主要优点之一 当普通螺钉和锁定螺钉同时应用是 应先使用普通螺钉 若普通螺钉后使用 螺钉 骨界面载荷将过大 螺钉亦无效 30 LCP塑形 普通钢板内固定时 稳定性由内植物施加于骨而提供 此时螺钉在钢板 骨界面产生加压预载荷 这意味着钢板需精确塑形 当LCP用作内支架时 内植物无需与骨面精确匹配 然而 甚至在骨干骨折时 遵照多轴固定原则 为保证不同螺钉位于不同方向以提高内植物抵抗分离阻力 在两螺孔间折弯钢板是有益的 这在骨质疏松性骨折时最为重要 同样 在干骺端时 LCP无需精确塑形 但适当折弯仍为有益 因为这保证软组织更小应力 也致使螺钉改变方向而提供更大阻力对抗结构体分离 31 解剖型LCP 因LCP无需与每个患者骨精确匹配 解剖型LCP逐渐得到发展并应用于不同骨折区域 预塑形的LCP已能用于近关节截骨矫形治疗 预塑形的钢板有几个优点 术中无需再塑形 钢板本身帮助骨折解剖复位 瞄准器帮助锁定螺钉植入 另外 系统提供每块钢板螺钉的确切放置位置及使用规则 这亦使手术更为标准 除基本的直的3 5 4 0mm及4 5 5 0mm外 根据不同解剖区域预塑形的T型 L型的LCP系统