锁定加压钢板临床应用指南

锁定加压钢板临床应用指南

摘要

锁定加压钢板（LCP）结合了LISS和PHILOS的优点，是一种需要适宜的手术技术和对传统内固定钢板概念重新思考的新型钢板。对于对这种新型内植物概念尚不清楚的外科医生们，需要遵循下列原则以避免手术失败和可能的并发症。为保证骨的活力不被干扰，需强调复位技术和微创钢板的插入和固定的重要性。正确理解内固定力学背景，选择合适的钢板长度、螺钉的种类和数量，从而采取合理的固定方式——较高的钢板跨越比和较低的钢板螺钉密度。高钢板跨越比可减少钢板载荷，钢板工作长度较长能够依次减少螺钉的载荷，从而仅需要拧入较少的螺钉，保证了较低的钢板螺钉密度。理解螺钉的工作长度有助于正确选择单皮质或双皮质螺钉。根据骨骼质量来选择螺钉类型，尤为重要的是避免骨与螺纹界面有潜在的拔出应力而导致螺钉的移位。本章最后将讲述固定的关键性原则。

关键词：内固定，接骨板，锁定加压钢板，桥接钢板，微创内固定钢板。

简介

基于对骨的生理学、骨折固定的生物力学、骨折愈合理解的进步和对先前失败的总结，近来骨折复位内固定发生了革命性进展。内植物设计的改进在避免潜在并发症，获得骨折手术治疗最初目标等方面起到了重要作用，如全面恢复受伤肢体的功能，恢复骨组织的生物学和力学完整性，将软组织的活力和结构以及损伤骨的刚度和强度恢复至骨折前水平。不可能将新型植入物独立于手术之外，新的微创技术已经将该种植入物的潜能最优化，能够满足骨折的力学要求和保留受损组织的生物学完整性。这些改进影响了我们对目前仍广泛应用的内植物的理解。该过程需要对外科手术的每个步骤仔细的分析，很多先前认为正确的手术技术和理念已经不再适用，需要废除。锁定加压钢板正是内固定钢板中革命性进展中的一种新型植入物。本文的任务是对该种钢板相关技术的目前状况给出一些指导，同时我们也充分的认识到，很快这些建议会受到批判，然后重新审定，再度校正。在我们日常工作中，规章知道我们安全的应用各种器械，避免因错误使用而导致的潜在并发症和危险。下面章节将描述使用内固定器的技术细节，其力学和生物学背景信息将帮助提供正确的力学和生物学体系以获得骨折愈合。虽然在力学上两者意义不同，但本文中“钢板”和“螺钉”对应为“内固定器”和“锚”的同义词。

固定的概念一般说来，骨折内固定有两个基本原则。对于骨创伤医生来说，两者都十分有用且占有相应的地位。

对于简单骨折的各个骨折块，加压是一种安全、高稳定性的固定方法。夹板是一种更为灵活的固定方法，但主要应用于长骨骨干和干骺端复杂或粉碎性骨折。由于钢板孔道的设计，锁定加压钢板可以作为标准钢板使用标准螺钉，也可以作为内固定支架使用锁定螺钉。两种理念的同时应用称为联合固定。内固定支架的力学原理基本等同于外固定支架的力学原理。锁定加压钢板可以按不同力学原理作为不同的的内固定器械使用（表一）。

表一：钢板内固定的生物力学原理

理念技术螺钉类型骨折类型骨骼质量

加压钢板技术加压原则标准的偏心和中立位螺钉，标准的偏心、锁定螺钉主骨折块间全部或部分接触正常

张力带单独应用标准螺钉；

单独应用锁定螺钉；

联合应用标准和锁定螺钉主骨折块间全部或部分接触正常

桥接钢板技术牵开器，骨折床标准中立位螺钉主骨折块间无接触正常

牵开器，骨折床锁定螺钉主骨折块间无接触较差或正常

组合技术加压原则和桥接钢板技术标准偏心螺钉和锁定螺钉多段骨折：一段为简单型，一段为粉碎型正常或较差在骨干或干骺端应用拉力螺钉+钢板标准螺钉和锁定螺钉简单斜行骨折正常或较差

在关节面骨折应用拉力螺钉+钢板标准螺钉和锁定螺钉关节面骨折正常或较差

混合使用各种螺钉利用钢板复位锁定螺钉和标准螺钉骨干或干骺端骨折正常或较差

钢板和骨干对位不良锁定螺钉和标准螺钉骨干或干骺端骨折正常或较差

加压钢板

通过张力带或钢板打入偏心螺钉获得动力加压均可完成加压作用。该力学理念的适应症为软组织损伤小的长骨干骺端或骨干的简单横行骨折或斜行骨折。

桥接钢板或非滑动夹板技术

夹板包括内植物和损伤骨之间的连接。该复合系统的稳定性取决于夹板的强度和夹板与骨之间的结合力。利用该项技术可以使用各种类型螺钉来固定干骺端或骨干部位的粉碎性骨折。使用锁定螺钉的优势在于仅穿过单层皮质骨可以减短螺钉的长度，以及使用自钻螺钉无需测量螺钉的长度。骨骼质量正常时，标准螺钉和锁定螺钉均可使用。在骨质疏松病例中，推荐使用双皮质骨拉力螺钉。

组合技术

本节讨论使用一块钢板联合使用加压和夹板技术的生物力学原理。下列情况可使用组合技术:

-多段骨折中一部分为简单骨折，另一部分为粉碎骨折，骨折端加压技术用于稳定简单骨折，而桥接钢板技术用于稳定粉碎骨折。

-打入拉力螺钉和钢板对干骺端或骨干的简单骨折进行加压，根据骨骼质量选择标准螺钉或拉力螺钉。

-对于累计关节面的骨折，打入拉力螺钉和钢板在骨骺处对骨折间进行加压。

此外，联合（杂交）使用标准螺钉和拉力螺钉需要考虑以下情况：

-使用钢板复位仅应用于骨折残余少量对线不良，一般为冠状面对线不良。

-钢板与长骨轴线对线不良：当钢板与骨干的长轴对线不是非常理想时，如按钢板本身的螺钉方向拧入锁定螺钉可能会导致钢板末端螺钉无法打入骨皮质。钢板类型的选择

锁定加压钢板的横截面和力学特性与钛合金有限接触动力加压钢板一致。因此，对于特定的骨折块和骨折类型，可以使用同类型的植入物。我们推荐下列内植物和骨折区域（表2）。

表2：选择正确的钢板类型

植入物适应症

4.5/

5.0锁定加压钢板（大型）股骨和肱骨的干骺端和骨干骨折

胫骨骨不连

4.5/

5.0锁定加压钢板（小型）胫骨的干骺端和骨干骨折

个头矮小女性的肱骨干骺端和骨干骨折

骨盆后环的骨折块（经前后入路均可）

4.5/

5.0锁定加压钢板（干骺端型）有一短的远端骨折块的胫骨远端干骺端或骨干骨折，胫骨平台骨折

肱骨远端干骺端或骨干骨折

4.5/

5.0锁定加压钢板（重建型）耻骨联合骨折

4.5/

5.0锁定加压钢板（T型或L型钢板）胫骨近端骨骺端骨折

股骨远端单髁骨折

3.5锁定加压钢板前臂骨干和干骺端骨折

肱骨远端或近端故后端骨折

骨盆后环骨折块（经前后入路均可）

3.5锁定加压钢板（骨干型）肱骨远端、桡骨远端、尺骨鹰嘴骨骺端骨折

3.5锁定加压钢板（重建型）肱骨远端骨骺端骨折

耻骨联合，髋臼骨折

螺钉类型的选择

LCP有四种不同的螺钉：标准松质骨螺钉，标准皮质骨螺钉，自钻螺钉和自锁螺钉。

两种标准螺钉遵循LC-DCP和DCP应用原则已经举世皆知。推荐在需要调整螺钉角度以避免进入关节腔或使用偏心螺钉使骨折端获得加压时使用标准螺钉。

对骨骼质量优异的长骨干骨折块使用自钻螺钉作为单皮质螺钉。当骨髓腔细小时应避免螺钉尖端损伤近端皮质的骨螺纹，因其很容易穿入对侧骨皮质。当打入单皮质自攻螺钉，螺钉帽锁定于钢板上时，如果螺钉尖端接触骨皮质，即使是最短的螺钉也会毁坏骨螺纹。如果发生类似情况，应更换为双皮质自攻螺钉至少在对侧骨皮质获得把持力。

图1：a：打入单皮质骨自攻螺钉的危险：在直径较小的骨骼中，螺钉头锁入钢板孔前螺钉尖端接触对侧骨皮质。这导致近端骨皮质骨螺纹的毁坏，螺钉把持

完全丧失。b:该种情况通过打入双皮质自攻螺钉解决，在对侧骨皮质获得螺钉的把持力。

当计划使用双皮质骨螺钉，自攻螺钉可以应用于骨骺端、干骺端和骨干骨折。由于没有切割头，自攻螺钉的穿出对侧骨皮质的长度要短于自钻螺钉（图2）。为了在双侧骨皮质获得良好的螺钉把持力，即使是自攻螺钉也应该轻度的穿过对侧骨皮质。

骨质疏松时，骨皮质通常很薄。此时单皮质骨螺钉工作长度减少，因此即使是锁定螺钉所提供的把持力也是不够的（图3）。该问题可能导致螺钉把持力的完全丧失从而引起内固定的不稳定。该问题主要发生在骨折承受扭曲应力时（如肱骨）。对于所有合并骨质疏松的骨折，推荐在骨折块间使用双层骨皮质自攻螺钉以提高螺钉效用长度，避免骨与螺钉界面的潜在问题（图4）。

图2：不同螺钉不同的穿出长度a：双层骨皮质自钻螺钉穿出长度；b：双层骨皮质自攻螺钉穿出长度。必须了解对侧骨皮质临近区域血管神经情况

图3：单皮质骨螺钉工作长度的重要性。

单皮质骨螺钉的工作长度取决于骨皮质的厚度。a正常骨中其工作长度足够。b骨质疏松骨中，骨皮质经常很薄，单皮质骨螺钉的工作长度可能不足。

骨质疏松骨骼承受扭转应力（如肱骨）时不同的工作长度的重要性。c正常骨中螺钉螺纹的把持力长度足够承受旋转移位。d骨质疏松时，薄的骨皮质中工作长度很短，在扭转应力下骨螺纹的力矩很快磨损而继发移位和不稳定。

图4 工作长度的改进骨质疏松骨骼中推荐常规使用双皮质骨螺钉，其更长的工作长度可以耐受更大的扭转应力。

另一个问题是由于螺钉头已经进入圆锥形螺纹钢板孔，在螺钉打入和拧紧时手术医生完全失去了对骨骼质量的感觉。当长骨轴线与钢板对线不良时，在钢板远端末节经皮向骨干打入短的单皮质骨螺钉常发生这种危险情况。尽管医生感觉固定良好，但短螺钉并没有获得把持力（图5）。要技术上解决这个难题，要么打入长自攻螺钉，要么改变角度打入标准螺钉（图6）。可以在手术的早期阶段发现该问题，通过使用带钻头的中置螺钉以及在打入单皮质自钻螺钉前感觉到骨皮质。

图5 钢板与骨骼长轴对线不良a钢板与骨骼长轴对线不良导致钢板偏心放置。B这种情况下钢板末端的单皮质骨螺钉未固定于骨骼中。

图6：偏心钢板中打螺钉的选择。为了解决钢板偏心放置时单皮质自钻螺钉把持力不足的问题，推荐a使用长的双皮质骨自攻螺钉b在钢板孔内改变角度打入标准螺钉

内植物的位置

标准的LC-DCP放置原则同样适用于LCP，带锁定螺钉的内固定物的功能不会更改我们的标准操作。

LCP的长度

选择适宜长度的LCP是钢板内固定中最重要的步骤之一。其取决于骨折的类型和所使用内固定的力学原理。

在髓内针系统中，髓内钉的长度很少有争议。髓内针的长度差不多就等于整个骨从一个骨骺到另一个骨骺的长度。与髓内针相反，接骨术中钢板长度的争议持续了很长一段时间。过去，一般选择短钢板（甚至过短）以避免切割过多的皮肤和软组织。因此，由于没有或很少的额外的生物学损伤，可以只根据骨折稳定所需的力学要求来选择钢板长度。从力学方面考虑，我们应尽可能的降低钢板和螺钉的负荷以避免其因循环负荷导致疲劳骨折。

应区分钢板的三个部分：最紧靠骨折端的两颗螺钉间的中间部分，获得植入物把持力的近端部分和远端部分。钢板的长度和螺钉的位置影响钢板和螺钉本身所受的应力。跨越骨折的中间部分的局部力学环境决定骨折生物学反应（间接愈合、直接愈合、不愈合）。

理想的内植物长度取决于2个因素：钢板跨越比和钢板螺钉密度。钢板跨越比是钢板长度与骨折长度的比值。从经验上我们认为钢板跨度比在粉碎性骨折中应大于2-3，对于简单骨折应大于8-9。钢板螺钉密度是打入钢板的螺钉数于螺钉孔的比值。从经验上我们推荐该值小于0.5-0.4，即少于一半的螺钉孔打入螺钉（图7）。

图7：桥接钢板技术中钢板跨度比和钢板螺钉密度比的重要性。该简图示意下肢粉碎性骨干骨折合理力学固定模式。钢板长度与骨折长度的比值称为钢板跨越比。该病例中该比值达到3，已经足够大，提示钢板长度3倍与整个骨折区长度。另一方面，钢板螺钉密度在三个骨折端显示：近端骨折端螺钉密度为0.5，（3个螺钉占据6个螺钉孔），骨折端螺钉密度为0（4个螺钉孔全部未打螺钉），远端骨折区螺钉密度为0.75（3个螺钉占据4个螺钉孔）。骨折远端区域较高的螺钉密度是由于解剖学因素，该区无法减少螺钉。该病例中整个钢板螺钉密度为0.43（14孔钢板打入6颗螺钉）。

螺钉数

以前AO指导原则中各个骨折所需的螺钉数量或骨皮质层数不再是在钢板在骨折区获得牢固固定的把持力的唯一信息。如前所述，减少打入螺钉的数量更为重要，但需要增加钢板长度来减少螺钉所承受的应力。

单纯从力学观点考虑，两个骨折端各2颗单皮质骨螺钉是保证系统稳定的最低要求（图8a-c）。当一颗螺钉由于过载而断裂或骨皮质与螺钉螺纹界面出现骨吸收和松动（拔出螺钉）时，该系统则会失败。就螺钉疲劳断裂来考虑，各个骨折端使用2颗双皮质骨螺钉也不能改善这种情况，但对于不稳定的螺纹-骨界面其确实改善了系统的安全性。因此，该种系统仅能用于骨质良好，手术医生确信所有螺钉都正确打入的情况。对于大部分骨折和从安全角度考虑，推荐最少使用3颗螺钉。

图8 牢固固定的最低要求。17岁患者使用3.5mmLCP治疗前臂双骨折。A为术前片，b为术后片,c为术后15月X片。按稳定固定的最低要求，每个骨折端2颗单皮质骨螺钉治疗后骨折愈合，无内固定失败和后期移位。不管怎样，该种固定仅能在特殊情况下使用。我们推荐骨干骨折内固定时每个骨折端使用2颗以上螺钉以求安全。

当固定骨骺端或干骺端骨折时，无法仅从力学要求来选择钢板的长度和螺钉的数量，因为局部的解剖情况和骨骺端骨折块大小会影响钢板的位置和长度。在这种情况下，推荐使用干骺端钢板以在骨折两端获得理想的把持力的平衡固定。

联合技术中打入螺钉的顺序

当作为加压钢板使用时，应首先在钢板中段将标准螺钉置于偏心位以获得骨折端的加压。作为改进，可以再骨折的一端打入1到2颗锁定螺钉，再在骨折另一端打入一颗偏心位螺钉以获得加压，或者使用张力带原则。如此用锁定螺钉完整接骨术。

力学和生物学背景知识

钢板长度对螺钉应力的作用

改变钢板长度和螺钉位置影响螺钉的应力。夹板越长，由于螺钉作用的杠杆力臂的延长，作用于螺钉的拔出应力越小（图

9a-d）。因此，从力学观点考虑应使用尽量长的钢板。使用间接复位技术，微创插入固定LCP，该种长内植物未发现其生物学缺陷。使用带锁定螺钉的LCP作为内固定物，螺钉主要承受弯曲应力而非拔出应力。所有螺钉同时受力，螺纹-骨界面失败率会较低。尽管如此，内固定物的工作杠杆力臂应该保持较长较宽。

图9：标准螺钉的拔出应力和钢板的工作杠杆力臂

使用较短的钢板时，由于螺钉在各个方向和弯曲运动中较短的工作杠杆力臂，螺钉承受的应力相对较高（a,c）。使用较长的钢板增加每个螺钉的工作杠杆力臂。因此，在给定的弯曲运动下，螺钉的拔出应力也有所减少。

PE:使钢板弯曲的外应力；LE：外力的力臂；FS：螺钉的拔出应力；LS：螺钉的力臂。

钢板长度和螺钉位置对钢板应力的影响

在一短小的骨折块上钢板受到弯曲应力将增加内植物的局部应变。而在一块较长骨折块上钢板受到弯曲应力局部应变将会降低，从而对内植物的疲劳失效产生保护作用（图10a-d）。加压钢板由骨和钢板来分担应力，中间的两颗螺钉应在尽可能靠近骨折线位置打入，且周边螺钉打入钢板末端。对于骨干粉碎性骨折以非滑动夹板技术给予内固定，骨折线两端的两个螺钉应保持较长的距离以使钢板和骨折间软组织获得较长的长度和较低的弹性变形。

图10：三点弯曲试验中钢板应变。弯曲应力的力矩取决去内植物可恢复的形变程度（如可恢复的角度形变）当弯曲的骨折块短小时（图a、b），相对应的形变（应变）则较高，内植物就很容易疲劳失败。当钢板跨越较长的粉碎骨折区是（图c、d），同样的三点弯曲应力导致钢板相同的形变（角度）。但该形变分散到较长的距离，从而降低了内植物的应变，提高了耐受疲劳失败的能力。

钢板长度对骨折愈合的影响

弹性固定允许承受应力时骨折块之间相互移位，外部应力仅导致夹板的可恢复性形变。祛除盈利后，骨折块恢复至先前的相对位置。当应力导致夹板不可恢复性形变时，骨折块会持久移位。内植物的弹性形变处于该种情况下称为不稳定性固定。

似乎某些弹性固定最重要的机理是触发和诱导骨痂，持续的低组织应变使肉芽组织安全的分化为骨痂，此时稳定性为骨折愈合的第二要素。适度愈合的最关键前提条件是保证受损组织的活力。骨折端若无血运将阻止骨痂桥接骨折间隙。

内固定原理对骨折愈合的影响

内固定器下方会残留一段距离，因此即使是骨骼直接接触内植物，骨骼周边间隙也会形成骨痂。骨痂形成起始于未受损伤的有活力的骨折和骨膜中直接的骨膜下骨骨沉积。这与标准的钢板技术恰恰相反，后者通过摩擦作用传导应力，由于内植物引起骨折块无血运，钢板下骨骼愈合能力较差以及骨皮质长期萎缩。当内植物移移除，应力提高时，该效应带来潜在的再骨折风险。因此，从生物学角度考虑，如果技术上可行锁定钢板原理更为优越（图11a-c）。

图11：内固定下方骨痂愈合。19岁患者使用4.5/5.0LCP治疗下肢骨折。术后前后位X片显示钢板与骨无接触(a)。4月后在骨折区该间隙扩大，提示钢板下骨痂形成(b)，2年后内植物移除(c)时证明内植物下有活力的骨和骨膜。

复位技术

新型内固定器的主要原则仍未改变，如对于关节面骨折需解剖复位和牢固固定，重建骨折的轴线、旋转力线和骨骼的长度。可通过直接或间接复位达到这些目的。从生物学角度考虑，只要技术可行应行间接复位。

对于干骺端骨折，股骨骨折为肌肉下放置钢板技术，胫骨骨折为皮下放置钢板技术，恢复长度主要靠牵引（人工牵引，骨折床，牵开器）。轴线对位需要通过两个平面的术中照片或影像增强器来控制，旋转对位主要通过临床经验控制。间接复位的优势在于术中最小的软组织损伤和几乎不会使骨折块失血运。这就使骨折愈合接近自然过程，有活力的骨折块整合入骨痂中支撑钢板下的骨折区，从而预防内植物的疲劳失败。

间接复位和闭合内固定技术上要求高于切开手术，因此需要准确的术前计划来选择合适的内植物大小和长度，钢板的形状和螺钉孔，螺钉的位置和打入顺序（标准或锁定螺钉）。

LCP的塑形

传统的钢板要求内植物与骨面确切的贴附以保持精确的复位，螺钉在钢板-骨界面提供加压前负荷。骨折块被拉向内植物，因此当把LCP做传统LC-DC钢板使用时，应确切塑形。应力通过摩擦作用从一个主骨折块传到另一个骨折块。大部分钢板介导的骨损伤都处于钢板与骨的直接接触区域，主要与骨膜处血供破坏有关。

当将LCP作为内固定支架使用，无需钢板与骨表面的精确对应。应力通过锁定螺钉传导。一旦骨折块对线正确，在圆锥形螺纹孔中拧紧螺钉不会导致骨折的继发移位和钢板-骨界面中软组织的加压。

直的和弯曲的内固定器

为稳定骨干的直的骨折块应使用直的内固定器，这种情况下所有处于同一方向，螺钉应力相同。在骨质疏松的骨骼这样固定会导致危险。与PHILOS钢板类似，为避免所有的螺钉处于同一方向，让内固定器轻微的弯曲（前后方向多个波度）使螺钉在各个方向集中和分散，从而增强了螺钉的抗拔出应力。这种轻度塑形可以在被称为“鸡蛋壳”的严重骨质疏松病

例中应用（图12a、b）。对于如鹰嘴骨折的其他骨折，需要起始端向前方的弯曲钢板，钢板的塑形将避免螺钉相互平行。

图12：弯曲内固定器避免螺钉平行打入。骨质疏松骨中平行打入所有锁定螺钉可能带来不利结果（a）。将钢板适度前后弯曲能够分散和集中锁定螺钉的方向以增强螺钉孔的抗拔出力。(b)

钢板上复位——利用钢板复位

较短小的干骺端骨折块紧靠关节线处打入第一颗螺钉（锁定或标准螺钉），然后在钢板的另一端末端打入螺钉，术中照片或用影像增强器从两个平面检查复位情况。如果是屈伸范围对线不良，用点状复位钳小切口经皮复位。如果为额状面对线不良，临近骨折使用标准螺钉将骨折块复位至钢板上，根据骨骼质量选择锁定或标准螺钉完成固定（图13a、b）。钢板中段使用锁定螺钉会维持不良复位。

图13：钢板上复位。插入内固定器、主骨折块远近端打入一颗螺钉(1, 2)后仍存在额状面对线不良(a)。在钢板中段打入

标准螺钉使骨折块贴附与正确塑形的钢板(b)。通过另外2颗锁定螺钉完成接骨术(4)。在钢板中段随意打入螺钉会维持骨折块复位不良的情况

钢板上错位

不正确的使用标准或锁定螺钉会使先前努力获得的正确对线前功尽弃。因此，仔细检查先前放射学中残留的对线不良能发现使用何种螺钉在钢板的哪个位置打入来纠正先前的钢板上错位。

图14：钢板上错位。术中照片检查显示骨折对线好，螺钉位置(1, 2)和内固定器形状正确(a)。进一步打入锁定螺钉克维持获得的复位(b)，而钢板中段不正确的打入螺钉会将骨折拉向钢板而导致钢板上错误，残留对线不良。

结论

过去的几年里，关于使用钢板手术治疗骨折的新理念开始流行。新的内植物，如锁定钢板，通过适当的复位和固定综合了手术治疗和保守治疗骨折的优势：受伤骨的正确对线，足够的稳定性以保证术后功能锻炼和不干扰骨折的自然愈合进程。

每种内植物一方面有确定的力学效用，另一方面会带来相关的生物学干扰，如局部组织失活。特定的内植物在稳定性上的优势必须大于其伴随的组织失活的不利因素。

从力学上分析，带锁定螺钉的内固定器越来越多的取代传统的钢板系统。间接复位和微创钢板插入以及固定最小化了骨组织的术中去血管化和钢板介导的血管损伤。