髋臼骨折的生物力学特点及治疗进展

髋臼骨折的生物力学特点及治疗进展
摘要】髋臼骨折是长期以来困扰骨科医生的难题，其治疗方法多样，但切开复
位内固定已经成为治疗移位的髋臼骨折的金标准，在未来治疗方法的探索中微创
将成为主要的研究方向。

本文就髋臼骨折的生物力学特点及外科治疗的相关研究
进展作一综述。

【关键词】髋臼骨折生物力学内固定
【中图分类号】R68 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2012）15-0351-02
髋臼做为人体最重要的臼杵关节之一，具有独特的解剖学、生物力学特点及
复杂的生理功能。

髋臼骨折大多是由高能量损伤引起的，随着近年来交通事故发
生率的攀升，髋臼骨折的发生率也逐步提高。

髋臼骨折使髋臼与股骨头之间的接
触面积和应力关系发生变化，加上髋臼解剖位置较深，解剖关系及生物力学特点
复杂，使其手术治疗难度较大，尤其是较复杂的髋臼骨折，即使手术治疗也难以
完全达到解剖复位从而容易导致创伤性关节炎的发生［1－2］。

所以，了解清楚
髋臼的解剖学及生物力学特点对于髋臼骨折的外科治疗有重要的意义。

近年来，
随着内固定技术的快速发展，越来越多骨科医生主张用手术方法治疗移位髋臼骨折，目前，切开复位内固定已经成为治疗移位的髋臼骨折的金标准［3－4］。

1 髋臼的解剖学特点
髋臼为小于半球形的骨性深凹，直径约3．5 cm，与股骨头组成髋关节，从
机械学的角度来看，由于它不能将股骨头卡住，因此就不是真正的关节面嵌锁连
接［5］。

Judet等［6］将髋臼的临近结构划分为前柱和后柱。

前柱(即髂耻柱)是
由髂嵴前上方斜向前内下方，经耻骨支止于耻骨联合处，可分髂骨部、髋臼部、
耻骨部等三段。

后柱(即髂坐柱)是由坐骨大切迹经髋臼中心至坐骨结节，包括了
坐骨的垂直部分及坐骨上方的髂骨部分。

后柱的内侧面是由坐骨体内侧的四边形
区域构成，称为方形区。

髋臼的前后柱呈60°相交，形成一拱形的结构，由髂骨
下部构成，横跨于前后两柱之间，是髋臼最主要的负重区，称为臼顶，又称负重顶。

前后两柱之间的髋臼窝很薄弱，严重暴力时，股骨头可经此向内上穿通至盆腔。

2 髋臼的生物力学特点
2.1 髋臼负重区髋臼的顶部约占髋臼的2／5，由髂骨构成。

正常人体的负重
力线是由第五腰椎、骶骨经骶髂关节往下传，经坐骨大切迹前方传到臼顶。

正常
情况下，髋关节的压力均匀分布在髋臼的负重面上，压强较低，应力自臼顶承载
面中央向周围逐渐降低。

软骨下硬质骨在相对区域处增厚，相应的骨小梁密度增加。

髋臼顶负重区的复位在髋臼移位骨折的治疗中极其重要，若臼顶受损区复位
不佳，关节负重面将减小、应力集中，关节软骨变性从而导致创伤性关节炎［7
－9］。

髋臼骨折的移位分为台阶状移位和裂纹状移位两种，有时两者联合出现。

对于波及髋臼关节面的横行骨折，两种移位均可引起髋臼上方最大压力显著的升
高［10］。

为了对臼顶负重区的分布做定量研究，学者们提出了弧顶角的测量方法。

在X线平片上从髋臼几何中心点画一条通过臼顶的垂线，再作该几何中心点
与臼顶骨折断端的连线，两线的夹角即为弧顶角，在前后位、闭孔斜位和髂骨斜
位的X线片上所测得的弧顶角分别称为内弧顶角、前弧顶角和后弧顶角。

若测量
值分别＞30°、40°和50°，则说明负重顶完整；若分别＜30°、40°和50°，则说明
负重顶受损。

Levine等［11］对前后双柱骨折后的头臼继发匹配进行了生物力学
的研究。

他们用9具新鲜尸体的半骨盆，模拟了双柱骨折，通过压敏片技术测量
了关节面的压力。

发现在骨折后继发匹配的条件下，单足站立相时临近骨折线髋
臼顶部的应力集中度明显增加。

2．2前柱与后柱 Vrahas等［12］采用新鲜髋关节标本模拟不同弧顶角的髋
臼横断骨折及不同位置的髋臼前柱、后柱骨折，发现内弧顶角＜45°、前弧顶角＜25°、后弧顶角＜70°者髋关节的稳定性明显减弱，髋关节的稳定性与骨折线的位
置及加载大小均有明显关联。

Olson等［13］将髋臼后壁50°弧范围内的关节面分
别做了1／3，2／3和全部宽度分级切除，发现臼顶关节面的相对接触面积均比
完整髋臼明显提高，分别为64％，71％和77％。

结果提示后壁骨折可显著改变
关节面的接触，即使是较小的缺损也会对关节的接触面积有较大的影响。

梅良斌
等［14］通过三维有限元方法研究发现在髋臼后壁骨折1／3、2／3、3／3的时候，髋臼后壁骨折将使臼顶负重区应力依次增加20％、26％、33％，以垂直方向
最为明显；前壁应力则依次降低了22％30％、35％；剩余后壁应力依次增加了39％、47％、54％。

3 髋臼骨折的分类
目前，已被广泛接受的Judet和Letournel的髋臼骨折分类法将髋臼骨折分为
简单骨折和复杂骨折两大类，每大类又分五个小类，共有10种。

其中，简单骨
折有5种:(1)后壁骨折，(2)后柱骨折，(3)前壁骨折，(4)前柱骨折，(5)横型骨折;复
杂骨折有5种:(1)后柱骨折伴后壁骨折，(2)横型骨折伴后壁骨折，(3)“T”型骨折，(4)前柱骨折伴后半横型骨折，(5)双柱骨折。

Letournel分类法较为全面，几乎包括了所有类型的髋臼骨折，虽然较为复杂，但对于评价髋臼的受损程度、髋关节的
功能及预后、评价和比较各种治疗方法的效果等都具有重要的价值，对于手术入
路和手术方式的选择具有重要指导作用。

4 髋臼骨折的外科治疗
4.1手术指征髋臼骨折的手术指征有以下几点：（1）骨折累及髋臼负重顶
且移位＞3mm者。

Murphy［15］等研究表明，髋臼负重顶骨折移位＞2mm，前、内、后顶弧角分别＜25°、45°和70°者均应手术治疗。

（2）髋臼骨折关节腔内有
游离骨块，影响股骨头复位与稳定者。

（3）骨折累及后壁40％以上或后柱骨折
影响髋关节稳定者。

（4）骨折合并了坐骨神经、血管损伤需及时手术探查者。

（5）髋关节脱位复位失败需急诊手术者。

4.2髋臼骨折手术入路髋臼部位由于其解剖形态不规则，受伤机制不尽相同，骨折的表现也较为复杂，故手术入路的选择是髋臼骨折手术治疗中的关键点［16］。

李力更等［17］认为手术成功的关键是熟悉解剖并由有经验医师的完成。

目前手术入路较多，选择的原则是既要能充分显露骨折端，以便于解剖复位、坚
强内固定，又要避免损伤血管、神经，尽可能少的剥离附着于骨盆的肌肉。

尽量
做到手术操作时间短、失血少，避免或减少术中、术后并发症［18］。

目前常用
的手术入路有：（１）髂腹股沟入路：主要用于双柱骨折，前柱伴后半横型骨折
及骶髂关节和耻骨联合脱位者，在手术中始终保持患髋关节屈曲状态，便于对神
经和血管的保护，耻骨筋膜需彻底切开，但不能将血管周围软组织剥离，以防止
损伤淋巴组织而影响淋巴回流；（2）前后联合入路：主要用于横型伴后壁、前
柱伴后半横型、“Ｔ”型及双柱及陈旧骨折；（3）Ｋｏｃｈｅｒ－Ｌａｎｇｅｎｇｂａｃｋ入路：主要用于后柱伴后壁、横型伴后壁、“Ｔ”型骨折及双柱骨折，手
术中需要将髋关节过伸，膝关节屈曲，注意保护臀上神经、血管及坐骨神经；（４）髂骨延长切口：仅适合于髋臼顶部有严重粉碎性骨折同时伴有髂骨粉碎性
骨折及陈旧性骨折较难复位者。

对于行髋关节置换术治疗髋臼骨折后创伤性关节
炎的患者手术入路选择主要依据前次手术入路，是否需取出内固定物，根据有无
异位骨化及程度、部位，有无坐骨神经的损伤、髋臼骨缺损的情况及有无软组织
挛缩等综合决定，一般分为前外侧和后外侧入路两种。

髋臼侧需广泛显露时用转
子间切骨可显露充分，便于植骨及重建髋臼。

若髋臼后方的内固定物需取出时用
Ｋｏｃｈｅｒ－Ｌａｎｇｅｎｇｂａｃｋ切口较方便［19］。

4.3髋臼骨折内固定物的选择及手术技术髋臼骨折是关节内骨折，手术治疗
的要求为恢复关节面解剖的连续性、髋臼负重区与股骨头的同心圆关系并重建髋
关节的稳定。

对于不同类型的骨折有不同的内固定方法和内固定器材。

方法包括:
钢丝固定法、重建钢板内固定法、拉力螺钉内固定法和髋臼三维记忆合金内固定
系统(ATMFS)固定法等。

各种方法的优缺点为：(1)钢丝内固定法:适合于“T”型髋臼
骨折，操作简单，但强度较差。

(2)重建钢板内固定法:优点是能根据髋臼的解剖学形态进行塑型且生物力学稳定，但存在螺钉穿入关节腔、螺钉加压时骨折再移位
致术后创伤性关节炎的风险。

术中尽量使用骨盆专用复位钳，前柱支持钢板应沿
着骨盆界线放置，髋臼区螺钉应与四方区平行进入以避免螺钉进入关节，对于髂
腰肌发达的患者造成的显露困难，术中需尽可能屈曲髋关节，必要时可切断部分
髂腰肌，应避免为显露手术区强行牵拉而造成血管及股神经的损伤［20］。

吴新
宝等［21］对112例采用重建钢板螺钉内固定治疗的髋臼骨折患者进行了临床疗
效分析，结果显示功能优良率为73．2%。

(3)拉力螺钉内固定法:该法的优点是创
伤相对较小，拆除方便，能够经皮放置，对于累及前后柱的骨折经单一入路在拉
力螺钉的辅助下即可完成双柱的固定。

缺点是生物学稳定性较差，存在螺钉穿入
关节腔等并发症可能。

Mouhsine等［22］对21例平均年龄为81岁，骨折移位小于2 mm的髋臼骨折患者，采用了透视下经皮松质骨螺钉固定，骨折平均12周愈合，平均随访了3．5年，结果17例疗效满意，无1例患者出现术中术后并发症。

(4)髋臼骨折记忆合金三维内固定系统:张春才等［23］研究发现该内固定系统能将复杂粉碎的髋臼骨折稳定地聚合于解剖位置，术中操作简便，术后关节功能恢复
良好，异位骨化等并发症的发生率较低。

目前国内常用的方法为钢板螺钉内固定
和ATMSF系统内固定。

5 展望
髋臼具有独特的解剖学及生物力学特点，髋臼骨折导致关节对应关系的改变、头臼适配性失衡，其生物力学研究的发展，提高了我们对髋关节病变的认识及为
髋臼骨折的外科治疗提供了依据。

目前，切开复位内固定已经成为治疗移位的髋
臼骨折的金标准，在未来治疗方法的探索中微创将成为主要的研究方向。

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