内侧支撑重建增强固定技术在肱骨近端骨折治疗中的研究进展

Abstract

目的

对内侧支撑重建增强固定技术在肱骨近端骨折治疗中的临床应用和生物力学研究进展进行综述，为肱骨近端骨折的临床治疗提供参考。

方法

查阅近年国内外有关肱骨近端骨折内侧支撑重建增强固定技术的文献，并进行总结分析。

结果

对于肱骨近端骨折，尤其是合并严重骨质疏松和/或粉碎性骨折，在现有锁定钢板基础上进行内侧支撑增强固定十分必要。内侧支撑重建增强固定技术主要分为髓外支撑和髓内支撑，进一步可根据支撑物材料和来源分为自体骨和同种异体骨支撑，根据支撑位点分为内侧柱支撑、Calcar 区支撑和肱骨头支撑，根据增强固定物形态可分为腓骨干、股骨头、解剖型腓骨等支撑。临床研究和生物力学试验结果表明内侧支撑重建增强固定技术是肱骨近端骨折重要的增强固定方式。

结论

内侧支撑重建增强固定技术作为肱骨近端骨折最为重要的治疗策略，是当前临床治疗和研究的热点，但对于支撑方式、支撑位点、支撑物形态和种类等问题尚存在广泛争议，仍需要更多高质量临床研究和生物力学试验提供循证医学证据以及进行多学科有机融合探究，以期为肱骨近端骨折的治疗提供更优选择。

肱骨近端骨折是骨科常见骨折类型之一，对于不稳定性肱骨近端骨折，临床主要采用切开复位、锁定钢板内固定治疗^[1]。然而，由于缺乏有效的内侧支撑，锁定钢板内固定后易发生早期内固定失效，进而导致肱骨头内翻畸形和螺钉切出关节等严重并发症^[2]，据统计术后并发症发生率高达 49%^[3]。为解决上述问题，锁定钢板内侧支撑重建增强固定技术应运而生。该技术通过对肱骨头或肱骨头下内侧皮质骨区域固定支撑，增加了现有内植物的力学稳定性^[4]。

内侧支撑重建增强固定技术最早用于肱骨近端骨折术后骨不连的治疗^[5]，之后 Gardner 等^[2]将其引入到肱骨近端脆性骨折治疗中。基于“内侧支撑”概念，内侧支撑重建增强固定技术因弥补了锁定钢板外侧偏心固定的力学缺陷，被临床广泛接受和应用^{[2, 4, 6]}，成为肱骨近端骨折，尤其是合并骨质疏松和粉碎性骨折，最重要的增强固定方式^[1-2]。临床常用的内侧支撑重建增强固定技术分为两类：髓外的直接支撑（髓外支撑）^[7]和髓内的间接支撑（髓内支撑）^[4]。近十年大量临床和生物力学研究均证实，该技术对于维持骨折复位、减少肱骨近端内翻移位和螺钉切出关节等并发症有着积极意义^[7-11]。现对该技术临床和生物力学研究进行总结分析，为其更合理地用于肱骨近端骨折的治疗提供参考。

1. 髓外支撑

髓外支撑是指通过固定于肱骨近端内侧皮质骨外表面的内植物对肱骨头进行直接支撑，以增强骨折固定的稳定性^[7]。目前，最常见的髓外支撑方式为髓外附加钢板固定^{[7, 12-13]}，但相关文献相对较少。在解剖锁定钢板用于治疗肱骨近端骨折前，Wanner 等^[14]采用两块 1/3 管型钢板治疗 71 例合并明显移位的肱骨近端骨折患者，结果显示患者再手术率高达 12%，37% 患者对术后功能不满意。解剖锁定钢板用于治疗肱骨近端骨折后，使用双钢板技术时则可选择解剖锁定钢板联合附加钢板增强固定方式，但多数研究为生物力学试验^[15-16]。He 等^[7]进一步提出通过在肱骨头下内侧放置 1 块内侧解剖钢板对肱骨头进行直接支撑，与外侧锁定钢板共同构成内、外侧“双柱支撑”结构，进而实现对肱骨近端骨折的增强固定。生物力学有限元分析结果表明，这一增强固定方式不仅力学性能优于单纯锁定钢板、外侧锁定钢板联合髓内腓骨支撑、外侧锁定钢板联合后侧钢板，也解决了外侧锁定钢板自身外侧吊臂样结构所产生的应力集中问题^[15]。但是，在肱骨头内侧直接植入附加钢板时增加了软组织的剥离以及对肱骨头血供的破坏，所以该增强固定方式未能在临床获得广泛接受和应用。

为了提高双钢板技术治疗肱骨近端粉碎性骨折的可行性，陆续有学者提出改变附加钢板放置位置。Choi 等^[12]提出将 1 块桡骨远端钢板置于肱骨近端后侧，与外侧肱骨近端解剖锁定加压钢板（proximal humerus internal locking system，PHILOS）构成双钢板结构，固定肱骨近端粉碎性骨折。但该研究仅展示了 1 例临床应用成功病例，后续病例系列研究至今未发表，因此该术式的有效性有待进一步观察明确。Theopold 等^[16]提出将附加钢板置于肱骨近端前方，并在早期临床研究基础上进行了生物力学研究，结果显示前置附加钢板是一种可靠的 Calcar 螺钉替代增强固定方式，能够提供更好的力学刚度和稳定性。然而，早期临床应用发现该方式存在诸多问题，10 例肱骨近端骨折固定后，30% 患者因螺钉切出关节等原因需再次手术取出内固定物，10% 患者出现肱骨头缺血性坏死^[13]。

现有研究显示，髓外支撑并不是一种可靠的临床选择。虽然内侧髓外支撑钢板能够实现对肱骨头的直接支撑，但是内植物的植入和固定需要对内侧软组织进行广泛剥离，增加了肱骨头血运医源性损伤风险。其次，通过改良附加钢板放置位置和方式无法获得更有效的力学支撑和满意的临床预后。最后，该增强固定方式手术难度大，对手术医生的肩关节解剖结构知识储备和手术操作技能要求高。上述问题极大地限制了髓外支撑在临床中的应用。

2. 髓内支撑

髓内支撑是目前技术最成熟和应用最广泛的内侧支撑重建增强固定方式^{[4, 8-11, 17-21]}，是通过在髓腔内放置结构性增强固定物，实现对肱骨头^[22]、Calcar 区^[23]和/或内侧柱^{[4, 9-10]}的间接支撑和重建，以提高骨折固定的稳定性。PHILOS 钢板因具有较好的生物力学稳定性，在肱骨近端骨折临床治疗中得以广泛应用^[24-25]。然而，该钢板的应用并未显著提高肱骨近端骨折的预后，尤其是粉碎性骨折和老年骨质疏松性骨折，术后并发症发生率和再手术率依然很高^{[3, 26-27]}。2007 年，Gardner 等^[2]发现肱骨头下内侧皮质骨粉碎失支撑是导致锁定加压钢板内固定失败的重要危险因素。针对该问题，Gardner 等提出采用同种异体腓骨干，利用螺钉滑移挤压作用，实现内侧皮质骨的间接复位和力学支撑重建^[4]。临床采用该增强固定技术治疗 7 例肱骨近端骨折患者，术后骨折均愈合，骨折愈合前均未发生继发性骨折复位丢失和内植物松动失效。

这一髓内增强固定技术的成功，为治疗肱骨近端粉碎性骨折带来了希望。之后，大量临床和生物力学研究都集中于髓内增强固定，学者们提出了不同的结构性增强固定物和支撑位点。根据髓内支撑物材料种类和来源，分为自体骨（髂嵴、腓骨干等）^{[8, 17-19]}及同种异体骨（腓骨、尺骨、股骨等）支撑^{[4, 9-10, 19-20, 28]}；根据支撑位点可以分为肱骨头支撑^[22]、Calcar 区支撑^[23]和内侧柱支撑^{[4, 9-10]}。以下根据髓内支撑物材料种类和来源分别进行阐述。

2.1. 自体骨支撑

由于不存在组织相容性和免疫排斥风险，且具有较强诱导成骨作用，自体骨被广泛应用于骨缺损和骨不连的治疗中。其中，结构性自体骨由于兼顾上述优势的同时还能满足髓内支撑所需力学支撑强度，已被应用于肱骨近端骨折的治疗中^{[8, 17-18]}。目前，自体骨多选取自体髂骨或腓骨干，通过带皮质骨的结构性骨块进行髓内支撑。Zhu 等^[8]采用自体髂骨髓内支撑增强固定治疗肱骨近端四部分骨折，相比单纯锁定钢板组，锁定钢板联合自体髂骨组患者的骨折愈合更快、术后功能和生活质量更高。李明超等^[17]的前瞻性临床研究也得出相似结论，将自体髂骨作为髓内支撑物可显著提高骨折固定的稳定性，降低内固定早期失效等并发症的发生率。此外，也有学者采用自体腓骨进行髓内支撑，同样获得较好临床效果^[18]。

然而，自体骨移植也存在明显缺陷，即来源有限且常合并供区并发症^{[5, 18-19]}。Walch 等^[5]发现 15% 患者出现供区病理性骨折，Ring 等^[19]报道了 1 例供区髂骨翼骨折，另一项研究有 1 例患者发生腓总神经麻痹^[18]。这些并发症引起了临床医生的重视，并开始寻找更为有效的替代物，以期减少患者痛苦和围术期并发症的发生。

2.2. 同种异体骨支撑

同种异体骨是髓内支撑最常用的增强固定物，其能避免供区并发症，且取材相对广泛。已在临床应用的同种异体骨包括腓骨^{[4, 9-10, 20-21]}、尺骨^[29]、桡骨^[29]及股骨^{[11, 28]}等，其中腓骨最早用于临床且应用最多^[4]。

Gardner 等^[4]率先提出采用外侧锁定钢板联合同种异体腓骨干髓内支撑治疗肱骨近端骨折合并内侧柱粉碎，并获得成功。随后，大量临床研究报道应用腓骨干髓内支撑成功治疗肱骨近端骨折^{[9-10, 20-21]}。然而，Panchal 等^[20]采用同种异体腓骨干髓内支撑增强固定治疗 36 例肱骨近端骨折，13.89% 患者颈干角未达影像学标准，2 例颈干角<100°，2 例术后发生肱骨头内翻畸形。基于此，Panchal 等认为同种异体腓骨髓内支撑增强固定并不能有效支撑肱骨头。王尧等^[21]也报道了采用同种异体腓骨干髓内支撑增强固定后仍发生肱骨头内翻移位，进而发生螺钉切出关节的情况，分析这可能与腓骨干“点性支撑”方式以及 Calcar 区支撑不充分密切相关。

因此，Chen 等^[9]提出了“解剖型髓内支撑”概念，基于术前的影像学数据对肱骨近端髓腔形态进行重建，并对同种异体腓骨头进行修剪，获得与髓腔形态一致的解剖型腓骨髓内支撑物。这一解剖型髓内支撑物能更好地填充 Calcar 区，并对肱骨头下方实现“面性支撑”，临床应用的 7 例患者均实现了骨性愈合，取得了满意的临床预后。常祖豪等^[10]的临床对照研究也获得相似结论。同时，Chen 等^[30]将腓骨干和解剖型腓骨头进行仿真力学模拟分析，结果显示解剖型腓骨髓内支撑增强固定方式的轴向载荷和旋转载荷显著优于单纯腓骨干髓内支撑。

此外，在髓内支撑物形态和种类方面，有临床医生进行了其他方面的尝试。Parada 等^[11]采用同种异体股骨头进行髓内支撑，术中将其修剪为与肱骨近端髓腔相适应的上宽下窄梯形，使之远端以嵌插方式与肱骨干稳定固定，近端实现对肱骨头的撑托，避免腓骨干在髓腔内轴向下移所致的固定失效。临床应用该技术治疗 14 例肱骨近端粉碎性骨折患者，早期随访显示骨折均达骨性愈合，但中远期疗效尚缺乏随访数据支持。Euler 等^[28]采用相同技术获得相似临床结论，10 例患者中有 9 例获得骨性愈合，但 1 例出现深部感染。以上基于修整后股骨头的髓内支撑增强固定方式，一方面其植入主要依靠术者主观观察和经验，往往需要反复多次修剪和植入，增加了手术时间和感染风险；另一方面，这些研究多为小样本短期随访，不能为该种髓内支撑物的临床应用提供有力支持证据。

除了髓内支撑物种类和形态，髓内支撑位点也可能影响固定力学强度^{[9-10, 20-21]}。鉴于肱骨近端内侧柱粉碎失支撑对手术固定稳定性的重要影响，Gardner 等^[4]推荐将同种异体腓骨干沿髓腔长轴植入，实现对内侧柱的支撑和重建。Cui 等^[22]将同种异体腓骨干近端支撑位点选择于肱骨头中心，利用轴向移动腓骨干恢复和维持肱骨头高度，治疗的 25 例老年肱骨近端三、四部分骨折只有 1 例出现螺钉切出关节、2 例出现肱骨头缺血性坏死。Chen 等^[9]通过影像学分析，发现老年肱骨近端骨折患者内侧柱、Calcar 区以及肱骨头下松质骨都是骨质薄弱区，松质骨退变甚至消失，因此他们提出采用解剖型腓骨对这 3 个区域同时进行支撑。模拟生物力学结果显示，这种三位点同时支撑的髓内支撑增强固定方式有较好的生物力学稳定性^[30]。Wang 等^[23]将腓骨干平行于 Calcar 螺钉斜行放置于肱骨近端外侧壁和肱骨头下方之间，以实现对 Calcar 区的支撑。他们将其与 Gardner 等^[4]提出的髓内支撑方式以及单纯外侧锁定钢板内固定进行对比，结果表明两种髓内支撑增强固定临床效果显著优于单纯锁定钢板，而不同的腓骨干支撑位点并未给患者带来显著的临床预后差异。沈施耘等^[31]生物力学研究也进一步证实上述两种腓骨干支撑位点并没有显著的力学稳定性差异。目前，由于缺乏力学或临床研究证据支持，对于同种异体腓骨干髓内最佳支撑位点尚存在较大争议，更多的临床医生倾向于对内侧柱进行髓内支撑增强固定。但是，全髓腔内的解剖填充和面性支撑可能是一种更好的选择。

此外，髓内支撑重建能够明显改善内翻型肱骨近端骨折患者的预后。早期研究显示相比外翻型骨折，内翻型骨折维持复位难度更大，螺钉切出关节和继发性骨折复位丢失风险更高，临床预后更差。Little 等^[32]对比了采用同种异体腓骨干髓内支撑治疗内、外翻型肱骨近端骨折的临床疗效，结果显示两种骨折在影像学评估（肱骨头高度丢失、初始颈干角、颈干角丢失程度）、患肢活动范围、患肢功能和患者生活质量评分方面，均无统计学差异。腓骨干髓内支撑技术不仅能为内翻型骨折患者获得内侧柱重建，而且可以为肱骨头血供重建提供稳定的力学基础和解剖结构。

3. 内侧支撑重建增强固定技术的力学优势与临床获益的相关性

大量临床研究结果表明，内侧支撑重建增强固定技术有利于肱骨近端粉碎性骨折复位以及复位的维持，并在一定程度上减少了与内侧柱粉碎失支撑相关的严重术后并发症，进而最大程度恢复和维持患者术后功能和生活质量^{[7-11, 33-36]}。然而，近期一些临床对照研究却得出了相反结论。Kim 等^[37]的临床研究结果表明，采用髓内支撑增强固定治疗的 55 例 65 岁以上老年肱骨近端三部分骨折患者仅在影像学评估方面显著优于单纯锁定钢板内固定，术后功能无显著差异。Davids 等^[38]采用同种异体腓骨干髓内支撑治疗 24 例肱骨近端二、三部分骨折患者，25% 患者术后发生肱骨头内翻畸形。而内翻畸形患者中，50% 患者由于螺钉切出关节需再次手术取出内固定物。对于肱骨近端二、三部分内翻型骨折，髓内支撑增强内固定并不能为患者带来更多的临床获益。同时，Barlow 等^[39]的回顾性研究结果也表明，43 例接受同种异体腓骨干髓内支撑的患者，术后失败率达 33%，与采用单纯锁定钢板内固定治疗的临床结局无显著差异。

上述研究提示这种基于术后影像学评估的客观结果并不等同于患者的主观预后，同种异体腓骨干髓内支撑的力学优势可能不是影响患者术后功能和生活质量的唯一因素。患者自身基本情况、骨折类型、骨质疏松严重程度、手术医生技术、患者术后康复及依从性均可能影响临床预后。因此，还需要高质量的前瞻性随机对照研究，进一步判断在锁定钢板基础上，将内侧支撑重建增强固定技术用于肱骨近端粉碎性骨折治疗的确切疗效。

4. 内侧支撑重建增强固定技术失败后的翻修

大多数采用同种异体腓骨干髓内支撑增强固定治疗失败的肱骨近端骨折患者仅表现为轻、中度患肢疼痛及活动受限，且二次翻修手术率较低^{[9-10, 33-36]}。但当患者发生肱骨头内翻畸形或缺血性坏死继发螺钉切出关节时，内植物取出、关节镜下关节探查清理、甚至反肩关节置换是常用的翻修手术策略^[38]。其中，反肩关节置换术是合并严重手术并发症患者保留肩关节功能唯一的挽救性治疗方式^[40]。然而，由于一期手术植入的髓内支撑物（自体或同种异体结构性骨块）在骨折愈合过程中与骨折部位融为一体，使得肱骨近端和干部髓腔直径变窄甚至消失，造成肱骨侧假体柄植入困难，增加了医源性骨折发生风险以及手术操作难度^[40]。因此，术前充分评估并进行有效的一期内侧支撑重建增强固定，避免再次翻修手术对于肱骨近端骨折的手术治疗具有重要意义。

5. 总结及展望

作为最常见的脆性骨折之一，肱骨近端骨折的手术治疗存在诸多挑战。螺钉切出关节和肱骨头内翻移位仍然是最常见的手术并发症，也是内植物失效和手术失败的主要原因。因此，在锁定加压钢板基础上的增强固定技术十分必要。内侧支撑重建增强固定技术作为肱骨近端骨折最重要的治疗策略，尤其对于合并严重骨质疏松和/或粉碎性骨折者，是目前临床治疗和研究的热点和趋势。然而，由于缺乏对内侧支撑解剖形态学及力学特性全面深入地了解，目前针对内侧柱的内侧支撑重建增强固定技术的提出和应用，多为骨科医生临床经验总结。这些经验性治疗方案往往只能解决肱骨近端骨折手术中部分问题。例如，髓内支撑固定较好地实现了肱骨头下内侧皮质骨的支撑重建，但是不能增加螺钉把持力和填充肱骨头内松质骨空腔。对于合并严重骨质疏松和粉碎性骨折的肱骨近端骨折患者，手术多需同时解决内侧支撑重建、肱骨头内填充以及增加螺钉把持力等问题，如何更有效地实现内侧支撑重建，仍是临床难题。

基于上述问题，对于肱骨近端骨折内植物设计理念的创新和实施可能是未来发展的重要方向。已有的临床研究、仿真模拟力学研究以及尸体标本生物力学试验均显示，髓内支撑增强固定可能是更优的肱骨近端骨折解决方案，但是仍需要更多的高质量临床研究和力学试验提供循证医学证据和支撑。此外，未来需要医学、工程学、材料学、计算机等多学科有效融合，创新性设计出新型内植物，将“髓内支撑”和“髓外固定”理念有机融合，为肱骨近端骨折治疗提供更优选择。

作者贡献：常祖豪负责观点形成和文章撰写，张伟负责资料收集，陈华和唐佩福负责综述的构思及设计。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。经费支持没有影响文章观点。

Funding Statement

国家自然科学基金资助项目（81772336）