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钛缆在创伤骨科手术中的应用进展

文章出处: 作者: 人气: 发表时间:2019-06-17 09:16:50

来源:中国骨与关节损伤杂志2019年5月第34卷第5期

 

钛基材料力学性能优良,生物兼容性好,而且耐蚀耐磨,被认为是生物医学领域最好的金属材料之一。钛缆是由多股细钛丝组成的缆绳样结构,作为线缆技术的一种,常用于骨创伤的内固定。笔者将简要概括钛缆的性能特点,以及对其在创伤骨科中的临床应用作一综述,以探讨其应用价值与前景。


钛缆的性能及特点


钛缆强度高,耐疲劳,不易损耗,抗延展性强。在Dickman等对钛缆、钢丝、高分子材料线缆进行的力学性能比较实验中,钛缆表现出了同等直径钢丝3~6倍的抗拉力强度,其抗疲劳性能更是较钢丝突出,达到了9~48倍;高分子材料线缆由于在降解过程逐渐出现损耗,力学性能随之下降,钛缆性能稳定,抗磨损能力较前者优秀;在抗延展方面,在持续24h受力的情况下,钛缆未出现明显的蠕变,而钢丝受到应力后有拉伸的趋势,早期即出现可以察觉的延长,高分子材料的缆材则会有持续的蠕变直至实验失败。钛缆配有专用的收紧器,使钛缆的环扎力量得到精准把握,在适宜的张力条件下可避免过强拉力对骨质的切割,同时确保固定坚强有效。另外,钛缆组织兼容性好,无毒副作用,无异物反应,可以留在体内不用取出,不影响患者行MRI检查。


钛缆的临床应用现状


钛缆在髌骨骨折内固定术中的应用对于移位或粉碎性髌骨骨折,临床建议行切开复位内固定术以恢复伸肌连续性及关节一致性,坚强固定下早期进行膝关节活动,防止创伤性关节炎发生。常用的固定方法有钢丝环扎、张力带系统、Cable-pin系统等,其中张力带系统较为多用。传统克氏针钢丝张力带(AO张力带)固定法用2枚克氏针垂直贯穿骨折线固定,再于4个外露的针端绕以钢丝拧紧8字固定,钢丝在髌骨前方形成的拉力抵消骨折块的分离张力。但术后可能发生关节纤维化和膝僵硬,钢丝断裂而引起疼痛刺激,或者移位、克氏针退出等。

 

Ellwein等回顾性研究认为,22%~53%克氏针钢丝张力带固定患者出现并发症,而10%~55%的患者需要进行翻修手术,但大多不满意。钢丝在力学性能及生物相容性上存在较大缺陷,因此选用性能优良的钛缆来替代钢丝可以得到更加坚强的固定,同时减少异物反应。钛缆在收紧前柔软而易弯曲,用其搭配带孔克氏针,将钛缆穿过针孔,可有效解决克氏针松动、退出等问题。孙强等对克氏针钛缆与克氏针钢丝内固定手术方法进行比较分析,结果表明克氏针钛缆组皮下刺激及内固定失败发生率更低,骨折愈合时间更短,6个月后膝关节屈曲角度更大,Lysholm评分更高,临床疗效优于克氏针钢丝组。在AO张力带系统的基础上,空心钉联合张力带系统被提出及应用,即2枚平行的空心钉垂直穿过骨折面,线缆依次穿过2枚空心钉,呈横8字形固定于髌前。国内外学者进行的生物力学研究结果显示,空心钉联合钛缆张力带系统固定力量较AO张力带稳定,更加牢靠的内固定是早期活动膝关节的保障,避免了膝关节僵硬和运动范围缩小,而且采用该术式治疗髌骨骨折稳定性好、并发症发生率低。对于复杂的粉碎性髌骨骨折,徐海栋等采用钛缆环扎术进行治疗,与常规钢丝环扎组相比,钛缆组术后膝关节锻炼时间早、并发症少。孙海波等采用钛缆环扎联合8字减张带治疗髌骨下极粉碎性骨折,术中骨折块固定坚强,术后未发生髌骨坏死、骨折延迟愈合等并发症。因此,不同类型的髌骨骨折基本上都可以使用钛缆进行内固定,在治疗比较棘手的粉碎性髌骨骨折中也有着其独特的优势。


钛缆在寰枢椎不稳内固定术中的应用创伤、畸形等可导致寰枢椎正常的解剖关系改变而失稳,继而出现颈部脊髓受压,危害大且治疗过程较为复杂。寰枢椎融合术是治疗寰枢椎不稳的最有效方法,在复原寰枢椎稳定结构的同时对枕颈部旋转及屈伸运动影响相对轻。线缆内固定融合术有着悠久的历史,最早出现的是Gallie法,为了增强抗旋转稳定性和提高植骨融合率,Brooks等提出于双侧后弓及椎板间放植骨块并用钢丝固定(Brooks法)。单纯的线缆技术相对简单,但对寰枢椎后部骨性结构完整性要求较高,线缆可能对脊髓造成压迫,抗旋转稳定性较差导致植骨融合率不高,术后需要辅助外固定。随着生物材料学的发展及固定思路的变化,许多新颖的内置物和术式不断涌现,如寰枢椎经关节螺钉内固定(Magerl术)、椎弓根钉内固定术、Apofix椎板钩加压内固定等。不同的固定方式各有优势,线缆固定常被联合其他术式应用。马向阳等对椎弓根钉、Magerl螺钉及螺钉联合Brooks法这3种固定方式进行生物力学比较,结果得出椎弓根钉与Magerl螺钉稳定性相当,螺钉联合Brooks法固定可进一步提高其稳定性。倪斌等比较多种后路寰枢椎固定技术并结合临床经验认为Magerl螺钉联合寰枢椎后结构固定技术(寰椎椎板钩或Gallie法)是最佳的选择。笔者认为Magerl螺钉联合线缆形成了一个立体的多点固定,线缆增加了Magerl螺钉的抗旋转能力,使得整个固定装置的生物力学强度明显增加,对于C1、2后部结构完整的寰枢不稳患者是一种极佳的术式选择。


钛缆在肩锁关节脱位内固定术中的应用对于RockwoodⅢ~Ⅴ型肩锁关节脱位的患者,基本予以手术治疗,所采取的内固定术主要包括肩锁固定和喙锁固定2种。采用钛缆重建喙锁韧带属于经喙锁固定的一种,以锁骨上喙突根部投影处为中心两侧各钻一孔,钛缆由近端孔穿入,经过喙突根部后穿出远端孔,收紧钛缆。喙锁韧带是肩锁关节最重要的稳定装置,由斜方韧带与椎状韧带组成,其走向分别为前外与后内,类似于膝关节的前后交叉韧带,形成立体固定,对防止锁骨上移与后移有着决定性作用。在上述手术方法中微调钻孔位置,使近端孔略偏向锁骨后侧,远端略偏向锁骨前侧,可以模仿类似斜方韧带及椎状韧带的走行。经喙锁钛缆固定术可有效避免经肩锁钩钢板固定术的术后并发症,如肩锁关节活动轴转时钩板与肩峰下骨之间的摩擦引起骨磨损;钢板钩插入肩峰下,使肩峰下间隙的容积减小,肩关节外展时冈上肌腱在肩峰下方滑动时与钢板钩发生碰撞导致肩峰撞击综合征。经喙锁钛缆固定对于肩锁关节的前后移位控制优于锁骨钩钢板,另外无需二次手术取出内固定。Gao等回顾性分析了钛缆与锁骨钩钢板内固定治疗RockwoodⅤ型肩锁关节脱位的临床疗效,钛缆组在术后肩痛、肩关节活动度、运动功能方面均优于钩钢板组。王建云等采用钛缆重建喙锁韧带治疗13例RockwoodⅢ~Ⅴ型肩锁关节脱位,随访复查X线片显示肩锁关节复位良好,未见内固定物松动、脱落、断裂;所有患者术后2个月肩关节功能恢复到上限水平,术后6、12个月复查功能无丢失,临床疗效满意。在肩锁关节脱位的治疗中,喙锁韧带的重建修复及修复材料已是研究重点,如Endobutton、TightRope钢板、缝合锚、自体或异体韧带等,各种方法都存在其优缺点,临床医师需灵活应用,而钛缆则不失为一种可靠的选择。


钛缆在股骨假体周围骨折内固定术中的应用人工全髋关节置换术(THA)是治疗严重髋关节疾病最有效的方法,随着行THA患者数量的不断增加,假体周围骨折已经成为最常见的并发症之一。VancouverB1型股骨假体周围骨折因假体固定稳定且股骨近端无明显骨量丢失,目前临床多用锁定钢板联合钛缆环扎内固定治疗,即骨折复位后取适宜长度锁定钢板置于股骨干外侧,远端4枚双皮质螺钉固定,近端2或3枚单皮质螺钉联合2或3根钛缆环扎固定。Lenz等在VancouverB1型股骨假体周围骨折模型上比较4种不同内固定方式的稳定性和强度,分别为锁定连接板固定、单皮质螺钉固定、钛缆环扎(1环扎)联合单皮质螺钉固定、单纯钛缆环扎(4节环扎),试验结果显示钛缆环扎联合单皮质螺钉固定组合强度最高,稳定性最好。Buttaro等采用锁定钢板内固定治疗14例VancouverB1型股骨假体周围骨折,术后平均随访20个月,术后6例(43%)出现内固定失败,其中3例钢板断裂,3例钢板近端螺钉拔出,均需再次手术治疗;其认为导致内固定失败的原因为钢板近端仅用单皮质螺钉固定而未采用钛缆等加强固定,因此主张在锁定钢板近端采用钛缆加强固定以改善疗效和降低并发症发生率。高文波等对30例THA术后股骨假体周围骨折进行研究,15例锁定钢板内固定者为对照组,15例锁定钢板联合钛缆内固定为观察组;结果显示观察组术中出血量明显较低,骨折愈合时间明显缩短,术后3、6个月髋关节功能Harris评分均明显较高,差异有统计学意义(P<0.05)。采用锁定钢板联合钛缆内固定治疗THA术后股骨假体周围骨折效果良好,术后感染、内固定松动断裂、髋关节脱位、再骨折等并发症发生少,在促进患者骨折愈合的同时有利于患者髋关节功能恢复。


钛缆的其他骨折内固定术中的应用股骨粗隆下骨折通常为螺旋形或长斜形不稳定骨折,采用钛缆环扎联合髓内钉内固定能达到解剖复位,较单纯髓内钉固定能更好地扩大骨折断端接触面积,防止股骨近端内翻移位,减少剪应力及外侧张力以防止内固定松动、断裂。余跃伟等在膝关节镜下应用克氏针钛缆张力带固定前交叉韧带胫骨止点撕脱骨折取得良好的临床疗效。另外,钛缆在踝关节骨折或合并下胫腓损伤的手术治疗中也有不错的应用效果。


小结


骨科的发展源于骨生物力学的发展,骨科新材料、新型固定器械的发明与应用离不开生物力学理论的指导。骨与关节系统复杂而精细,不仅要求内置物具备生物兼容性和安全性,还须兼备优秀的力学性能与人体骨良好结合从而提供坚强的固定。钛基材料有着低弹性模量、高耐磨性能、高抗腐蚀性能、高抗断裂韧性、低裂纹扩展速率、高损伤容限等力学特点,是制造骨科内置物首选材料之一。钛缆技术在创伤骨科中应用广泛,钛缆凭借优良的特性或可成为线缆技术的主流。

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