¹武威市人民医院，急诊科，甘肃 武威

²武威市人民医院，眼科，甘肃 武威

³武威市人民医院，骨科，甘肃 武威

收稿日期：2023年5月13日；录用日期：2023年6月7日；发布日期：2023年6月16日

摘要

肱骨近端骨折通常采用切开复位钢板内固定治疗。老年患者由于骨质疏松使得螺钉锚固困难，这导致老年股骨近端骨折患者的并发症发生率和翻修率仍然很高。事实上，理想的内固定方式不仅要有足够的柔性来卸载骨–种植体界面的相互作用力，而且要有足够的生物力学强度来减少骨折断端的移动。骨水泥与钢板和其他固定技术相结合，已被提出作为骨质疏松性肱骨近端骨折治疗的替代方法。本文的目的是分析骨水泥在骨质疏松性肱骨近端骨折患者中的临床应用。

关键词

肱骨近端骨折，骨水泥，内固定

Research Progress in the Treatment of Proximal Humerus Fracture with Bone Cement in Elderly Patients

Gengzeng A¹, Caixia Tang², Gengshen Wang^3*

¹Department of Emergency, Wuwei People’s Hospital, Wuwei Gansu

²Department of Ophthalmology, Wuwei People’s Hospital, Wuwei Gansu

³Department of Orthopedics, Wuwei People’s Hospital, Wuwei Gansu

Received: May 13^th, 2023; accepted: Jun. 7^th, 2023; published: Jun. 16^th, 2023

ABSTRACT

Proximal humerus fractures are usually treated with open reduction plates and internal fixation. The complication rate and revision rate in elderly patients with proximal femoral fractures remain high due to the difficulty of screw anchorage due to osteoporosis. In fact, the ideal internal fixation is not only flexible enough to release the forces at the bone-implant interface, but also biomechanical strong enough to reduce the movement of the fracture end. Bone cement, in combination with plates and other fixation techniques, has been proposed as an alternative treatment for osteoporotic proximal humerus fractures. The objective of this study was to analyze the clinical application of bone cement in patients with osteoporotic proximal humerus fractures.

Keywords:Proximal Humeral Fractures, Bone Cement, Internal Fixation

Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

随着全球老年人口的快速增长，肱骨近端骨折的发病率也在不断增加 [1] 。在老年人群中，股骨近端骨折被认为是第四大常见住院原因，占老年脆性骨折总发生率的三分之一 [2] 。

关于治疗骨质疏松性肱骨近端骨折的最佳固定策略尚未达成共识。既往研究中提出了不同的固定技术，包括髓内钉、锁定钢板、钢丝张力带和关节置换术，但理想的方法尚未确定 [3] [4] 。锁定钢板加螺钉固定被认为是最合适的固定方法，特别是对于粉碎程度大的骨折患者，但既往文献报道的并发症发生率仍高达49% [5] [6] [7] 。内固定松动率达14%~22.2%，翻修率高达29% [8] [9] 。螺钉穿出和肱骨头内翻塌陷是最常见的并发症 [10] 。

患者骨密度降低和缺乏内侧支撑是治疗失败的两个主要原因 [11] [12] 。低骨密度使得螺钉锚固困难，此时内固定的稳定性、骨与内植物界面的生物力学效应并不稳定。Gardner等人首先描述了缺乏内侧支撑与骨折固定后复位丧失之间的关系 [13] 。Jung等人的研究同样认为获得内侧支持是预防骨折术后并发症的重要原因 [14] 。为了解决这些问题，既往的临床和生物力学研究致力于寻找加强钢板固定的方法。自体骨和同种异体骨被用来增强骨质疏松性骨折后内侧支撑的强度从而达到加强固定的目的。尽管文献中报道了令人鼓舞的骨愈合率和良好的临床结果，但诸多局限性限制了这些方法在临床上的广泛应用(自体骨相关并发症、其可获得性、同种异体骨的高成本) [15] [16] 。基于此，骨水泥与钢板和其他固定技术相结合，已被用于作为骨质疏松性肱骨近端骨折增强术的替代治疗方法。

本文的目的是分析骨替代物骨水泥在骨质疏松性肱骨近端骨折患者中的临床应用。

2. 人工骨替代物–骨水泥

用于增强生物力学强度的理想生物材料的性能应包括机械性能(空隙填充能力、结构支持和固定增强)和生物学性能(骨导电性、骨诱导性、成骨性)。然而，在临床实践中，没有一种生物材料能完全涵盖所有这些特征。治疗肱骨近端骨折时，临床上使用的骨替代品主要是可注射的骨水泥，不同的骨水泥类型在力学和生物学特性上各不相同 [17] [18] [19] 。如表1所示。

2.1. PMMA骨水泥

PMMA骨水泥即聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，PMMA骨水泥20世纪30年代首次被医生应用为牙科医

表1. 不同类型骨水泥力学及生物学特性

用材料 [20] 。Kiaer和Haboush两位学者分别在1952年和1953年报道了在股骨头置换术中应用PMMA骨水泥达到黏合骨与假体的工作 [21] [22] 。其在骨科手术的应用已有70余年的历史，帮助骨科医师成功开展人工关节置换、脊柱经皮穿刺椎体成形术(percutaneous vertebroplasty, PVP)、球囊扩张椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty, PKP)等多种手术，临床效果明显 [23] 。传统认为PMMA骨水泥具有以下一系列的优点：① 优良的外形可塑性，在骨水泥凝固之前，操作者可以进行任意塑形；② 材料安全性能较好，在体内成形后不被人体降解和吸收；③ 化学结构稳定，力学性能得到认可。同时，PMMA骨水泥也存在以下的一些缺点：① PMMA在聚合阶段能达到100℃的高温，这可能会导致骨和软骨坏死以及造成内固定物松动 [24] 。② 骨水泥渗漏可能带来的一定程度的细胞毒性。以及骨水泥在骨折部位的聚合导致骨愈合迟缓 [25] 。③ PMMA骨水泥为生物惰性材料，与人体骨组织结合紧密性较差，容易引起假体松动 [26] 。④ PMMA骨水泥成品的力学机械强度较大容易引起邻近椎体的骨折。⑤ PMMA是生物惰性材料，不具有骨诱导特性，也不被骨整合和重吸收。

既往有三项研究报告了PMMA骨水泥用于治疗老年骨质疏松性肱骨近端骨折。共涉及96例患者，平均年龄75.86岁(64~92岁)，手术医师使用PMMA骨水泥旨在强化螺钉与骨接触面的把持力从而达到坚强固定的目的。在这三项研究中，术者用空心螺钉将骨折固定在钢板上，然后用注射器将0.5~1 ml的PMMA骨水泥通过空心螺钉注入。PMMA在体温下凝结时间为15 min，固化后抗压强度在85 MPa左右。Katthagen等人 [27] 在2018年进行的研究前瞻性纳入了24例使用PMMA骨水泥强化的肱骨近端骨折的老年患者。作者将24名使用PMMA骨水泥强化的患者设置为强化组，将未使用PMMA骨水泥强化的24名患者设置为对照组，研究结果显示在对照组中，早期复位丢失的风险显著增加(p = 0.037)，4名患者(16.6%)在术后6个月内发生螺钉穿出。在强化组中，没有观察到螺钉穿出复位丢失等并发症，但有2例(8%)患者出现了生物学并发症(一例肱骨头缺血性坏死和一例骨不连)。术后12月，作者使用CONSTANT评分评定患者上肢功能，强化组的CONSTAN平均分为72.9 ± 18.1分，对照组的平均分为73.0 ± 13.1分，差异无统计学意义(p = 0.62)。Siebenburger等人 [28] 在2019年报道了一项回顾性研究，其中55名肱骨近端骨折患者单纯使用锁定钢板加螺钉治疗，39例患者在锁定钢板加螺钉的基础上采用PMMA骨水泥强化治疗。强化组的平均CONSTAN分为63.7分，对照组的CONSTAN平均分为62.6分。在临床结果方面，对照组的总并发症发生率为16.3%，强化组为12.8% (p = 0.086)。复位丢失发生率为10.9%比5.1% (p = 0.074)。然而，这些差异没有统计学意义。Hengg等人 [29] 在一项多中心随机对照试验中，招募了67例65岁以上的不稳定骨质疏松性肱骨近端骨折患者。他们比较了未经强化的PHILOS钢板加螺钉(对照组，34名患者)和经PMMA骨水泥强化的PHILOS钢板加螺钉(强化组，33名患者)治疗肱骨近端骨折后第一年内机械故障的风险。总共有9名患者(13.4%)在治疗后的一年内出现机械故障(9名复位丢失，4名肱骨头嵌塞，1名螺钉/钢板松动，5名继发性螺钉穿出)。作者未发现两个研究组在机械故障发生率方面有统计学上的显著差异(强化组为16.1%，对照组为14.8%)。与对照组相比，强化组的相对危险度为1.09 (p = 1000)。强化组的CONSTAN得分为66.6分，对照组为64.4，差异无统计学意义(p = 0.665)。此外，在1年的随访中，各组之间的不良事件没有统计学上的显著差异。

2.2. 磷酸钙水泥

磷酸钙骨水泥是创伤外科中最常用的骨替代物，主要用于填充干骺端骨空隙，特别适用于胫骨平台骨折 [30] 。目前临床上主要采用将磷酸钙骨水泥直接置入肱骨头或通过空心螺钉进行骨螺钉界面的强化 [31] 。与PMMA骨水泥相比，磷酸钙骨水泥的固化温度较低，磷酸钙骨水泥可以在6个月到10年内被再吸收并被松质骨取代。相比于PMMA骨水泥，磷酸钙水泥的潜在缺点之一是其抗压强度较低(36~66 MPa)。然而，磷酸钙骨水泥已被广泛用于填补胫骨平台和椎体骨折的软骨下空隙，即使患者在完全负重后也表现出了良好的抗压强度。考虑到肱骨近端不像胫骨近端、椎体那样受到轴向压缩载荷，磷酸钙骨水泥被认为足以支撑肱骨干骺端骨折的力学稳定性 [32] 。值得注意的是由于磷酸钙缺乏骨传导性。因此，应避免注射大量磷酸钙骨水泥。已免对骨愈合过程构成障碍。

两项研究报告了注射磷酸钙骨水泥强化治疗肱骨近端骨折的结果，共52例患者，平均年龄64.1岁(22~84岁)。2003年，Robinson等人 [33] 用支撑钢板或空心螺钉加注射磷酸钙骨水泥强化术治疗了25例肱骨近端移位严重的骨折患者。术者采用的磷酸钙骨水泥符合材料抗压强度为50 MPa，是松质骨的4~10倍。术者首先复位骨折断端，然后注射复合材料，平均注射8 ml (5~10 ml)。其固化时间比PMMA水泥(约15分钟)慢。然后用非锁定支撑钢板(11例)或空心螺钉(14例)固定骨折。手术全程是在透视下进行的，以避免骨水泥发生软组织外渗。在术后1年的随访中，无患者发生复位丢失，无骨坏死、骨不愈合发生。术后12个月时，CONSTAN平均得分为80分。Egol等人 [34] 在2012年进行了另一项研究。研究共纳入了92例接受PHILOS钢板治疗的肱骨近端骨折患者(PHILOS Synthes, West Chester, PA, USA)。其中27例骨折患者用10 ml磷酸钙骨水泥进行了强化(磷酸钙骨水泥强化组)，29例用同种异体松质骨片进行了强化(同种异体骨强化组)，36例未进行任何强化(对照组)。结果显示磷酸钙骨水泥强化组未报告任何机械故障。相比之下，同种异体松质骨强化组有4例(13.8%)，对照组有7例(19.4%)发生机械故障。组间比较有统计学意义(p = 0.02)。此外，磷酸钙骨水泥强化组发生一例深部感染。遗憾的是作者未进行功能评分、疼痛量表或活动范围评估。

2.3. 硫酸钙骨水泥

硫酸钙骨水泥是另一种常见的骨替代物。硫酸钙骨水泥拥有很好的生物降解性、骨传导性，但其抗压强度限制了其在骨科领域的应用范围。然而，与磷酸钙骨水泥产品相比，硫酸钙骨水泥注射复合材料也有几个潜在的特点，① 凝固时间更短(2至5分钟)，② 凝固硬化过程不产生大量热量，③ 抗压强度更接近松质骨(10~40 MPa)，④ 其可在6~12周内完全吸收并被松质骨取代，这就是为什么它们被认为具有良好的骨传导性。由于硫酸钙骨水泥的抗压强度较低，其更类似于松质骨而不是皮质骨。因此，它的使用仅限于填充骨空隙，当骨折需要结构支撑时(内侧皮质缺乏性骨折)应避免使用。此外，硫酸钙骨水泥降解迅速，存在力学支撑效应丢失过快的风险，无法持续提供机械支持直至骨愈合，从而导致复位丢失，内固定失败 [35] 。理想的骨替代物应不刺激周围的软组织。然而有报道显示硫酸钙骨水泥降解过程可能引起局部软组织的炎症反应 [36] 。

通过回顾既往的研究，共有3项研究报道了硫酸钙骨水泥用于治疗骨质疏松性老年肱骨近端骨折的结果。共涉及65例患者接受治疗的患者。研究对象的平均年龄为65.47岁(63~86岁)。Lee和Shin [37] 在2009年发表的回顾性研究评估了45例经钢板固定治疗的肱骨近端骨折患者的放射学和临床结果。45例患者中有14例患者采用注射性骨水泥强化治疗(强化组)。其余31例患者单纯采用钢板加螺钉固定无强化(对照组)。结果显示两组骨折均愈合。强化组中只有1名患者(7.1%)出现复位丢失，而对照组有4名患者(12.9%)出现复位丢失。功能结果评分显示强化组患者功能略好于对照组(30.2:28.9分)，但两组间无显著的统计学意义。刘等人 [38] 的回顾性对照研究得出了类似的结果。其报告了50例60岁以上的肱骨近端骨折患者，29例患者采用硫酸钙骨水泥强化(强化组)，21例患者仅接受PHILOS钢板加螺钉固定无强化(对照组)。同样的两组患者骨折均愈合。但强化组相较于对照组可显著的降低内固定丢失率(1/29, 4.8% vs. 6/21, 28.6%) (p < 0.05)。术后12月随访时，两组患者功能结果无显著差异(p > 0.05)。Somasundaram等人 [39] 的研究报导了22例经硫酸钙骨水泥强化治疗的肱骨近端骨折。在至少1年的随访中，没有出现复位丢失，内固定失败的报道。平均DASH功能评分为16.18分，平均CONSTAN功能评分为64分。

3. 小结

在过去的几十年里，生物工程材料专家一直致力于寻找新的生物学材料去解决临床医师所遇到的临床难题。PMMA骨水泥在骨科和创伤外科中广泛应用于改善骨质疏松患者骨折固定的生物力学不足的问题。特别是在改善螺钉与骨质接触面的强度方面具有良好的生物力学和临床效果。与非强化固定技术相比，在机械并发症的发生率，如螺钉穿出、钢板松动或骨折复位丢失中优势显著。接受PMMA强化术的患者中并发症普遍较低(从0%到16%不等)。然而，Hengg等人进行的唯一一项随机对照试验并未显示出PMMA骨水泥强化钢板与非强化钢板固定之间存在统计学上的显著差异，尽管两组均取得了优异的临床结果。与PMMA骨水泥相比，磷酸钙骨水泥的主要优点是达到固化时的温度较低，因此骨和软骨坏死的风险较低。在唯一报道的回顾性对比研究中，磷酸钙骨水泥强化加钢板固定的患者机械故障率明显低于非强化钢板固定和松质骨强化钢板固定。同样的，硫酸钙骨水泥复合材料的使用有利于经钢板固定的肱骨近端骨折患者。硫酸钙骨水泥具有骨传导活性——它被吸收并慢慢被松质骨所取代。在接受硫酸钙骨水泥强化的患者中，总的机械并发症发生率为4.8%至7.1%，而在未强化的肱骨近端骨折患者中，机械故障率为12.9%至28.6%。磷酸钙骨水泥和硫酸钙骨水泥之间存在两个主要区别。一方面，硫酸钙骨水泥的抗压强度低于磷酸钙水泥。另一方面，硫酸钙骨水泥在4周到6个月不等的时间内被完全吸收，而磷酸钙骨水泥的吸收可以持续10年以上。因此，磷酸钙骨水泥缺乏骨传导特性，而硫酸钙骨水泥的快速吸收可能导致固定缺乏机械支持、局部软组织PH改变和组织炎症反应等。

总之，现有证据支持PMMA、磷酸钙和硫酸钙水泥强化术用于治疗老年骨质疏松性肱骨近端骨折的有效性，当与传统的钢板加螺钉固定技术相结合时，其优势明显，并未显示出明显的生物学潜在风险，值得在临床上进一步推广。

文章引用

阿更增,唐彩霞,汪庚申. 骨水泥用于治疗老年肱骨近端骨折的研究进展
Research Progress in the Treatment of Proximal Humerus Fracture with Bone Cement in Elderly Patients[J]. 临床医学进展, 2023, 13(06): 9495-9501. https://doi.org/10.12677/ACM.2023.1361329

参考文献