肘关节恐伤后脱位的生物力学机制

肘关节恐伤后脱位的生物力学机制

肘关节的“三个恐怖综合征”是肘关节复位后伴有掌骨头和尺骨冠状骨折的总称。这是复杂肘关节骨折复位中造成的严重损伤的一种情况。在该损伤正式命名之前,多数病例都是作为复杂肘关节不稳的单个特殊病例进行报道的,直至1996年Hotchkiss首先引出“肘关节恐怖三联征”这一概念。在临床上肘关节后脱位同时伴有桡骨头和尺骨冠状突骨折典型病例的并不少见,但国内外学者报道病例数较少,过去对此类损伤认识有限,故以尺骨冠突或桡骨头骨折伴其他损伤的报道较多见。1肘关节外翻稳定性的稳定机理肘关节恐怖三联征发生是肘关节高暴力导致的结果,当上肢处于伸展位时跌倒,外翻、纵轴压缩和后外侧旋转暴力作用于肘部,造成肘关节外翻、外旋,如暴力强度足够,前臂(尺桡骨)将旋后并从肱骨远端向后外侧脱位,即产生肘关节后脱位。典型的“恐怖三联征”损伤包含了:肘关节脱位,桡骨头骨折,冠突骨折,内外侧副韧带断裂,屈肌及伸肌总腱起点撕裂,肱肌挫伤及软骨损伤等。尺骨冠突、桡骨头以及内、外侧的副韧带是肘关节稳定的最主要因素,同时关节囊及屈肌和伸肌起点也在稳定肘关节中扮演了重要作用。尺骨冠突是防止肘关节后脱位的最主要因素,内侧副韧带前束、关节囊前部、肱肌止点都为尺骨冠突,故冠突骨折时韧带及关节囊的动态稳定作用亦被破坏。此外,尺骨冠突参与肱尺关节的骨性咬合,对防止肱骨滑车向前移位和抵抗来自轴向、内翻、后内侧和后外侧的旋转应力起着关键作用。其次是桡骨头,桡骨头能防止肘关节后脱位、外翻失稳,抵抗桡骨移位,其直接压力支撑作用与内侧副韧带的间接牵拉作用相互配合,维持着肘关节外翻稳定。所以内侧副韧带是抵抗肘关节外翻应力的关键,而在内侧副韧带断裂的情形下,桡骨头的支撑作用更显突出。Morry等通过生物力学研究指出肘关节静态稳定结构中,骨性因素与韧带因素各占50%。韧带因素作者认为应包括肌腱、关节囊等结构,统称为非骨性因素,其中最主要的是内尺侧副韧带前束和外侧副韧带复合体,其次是关节囊、前臂屈肌群、伸肌群、旋前肌、旋后肌、肱二头肌和肘肌等所有跨关节组织。内尺侧副韧带前束起自肱骨内上髁、前面深处于肘关节屈伸轴水平处,止于冠突内侧面基部的高耸结节附近,是重要的肘关节外翻稳定装置。Callaway等研究认为,内侧副韧带前束在肘关节伸直至屈曲的过程中呈紧张状态,在对抗外翻应力方面起主导作用,是维持肘关节内侧稳定的主要结构。Maloney等研究指出,内侧副韧带前束平均负荷可达260N,是肘关节中最坚韧的韧带。外侧副韧带复合体包括外侧副韧带桡骨束、外侧副韧带尺骨束,亦有文献称外尺侧副韧带和环状韧带,为肘关节提供内翻稳定,限制肱尺关节向后外侧旋转。有研究报道肘关节脱位术中的探查结果:在肘关节脱位中几乎所有的外侧副韧带复合体均断裂,50%有内侧副韧带前束断裂,66%伴伸肌总腱损伤。在这一损伤机制中,根据损伤时前臂旋前至旋后的不同位置,暴力破坏一般从肘关节外侧经前至内侧发生。根据暴力的有限程度、在不同的时期内释放完全,即发生不同情况的肘关节损伤,常导致以下几种结果:第一阶段,外侧副韧带复合体损伤,较常见的是肱骨外上髁撕脱骨折,可能同时伴有环状韧带损伤从而出现尺骨和桡骨半脱位。第二阶断,暴力破坏至关节囊,较常见是前方关节囊撕裂,尺骨近端和冠突脱位于肱骨滑车。第三阶段,尺骨、桡骨发生完全后外侧脱位,可不发生骨折,但肘关节发生骨折一般都伴脱位,当脱位围绕内侧副韧带发生轴向移位时内侧副韧带前束可无损伤。复杂的肘关节骨折脱位多数发生在第二阶段后,因暴力的大小和作用方向不同可有各种结果:(1)单纯肘关节后脱位,前外侧关节囊及外侧副韧带损伤,无伴桡骨头及尺骨冠突骨折;(2)肘关节后脱位伴桡骨头骨折,即为改良Mason的Ⅳ型,其中桡骨头损伤可为Ⅰ～Ⅲ型;(3)肘关节后脱位伴尺骨冠突骨折,即为Regan-Morrey的B型,尺骨冠骨块大小因不同暴力直接或间接作用或大或小;(4)肘关节骨折脱位同时伴桡骨头和尺骨冠突骨折,伴外侧副韧带、环状韧带及前后方关节囊撕裂,内侧副韧带损伤,即所谓的肘关节损伤恐怖三联征。恐怖三联征占肘关节脱位的10%～20%左右,根据报道的一组103例尺骨冠突骨折临床资料,其中伴桡骨头骨折53例(51.5%),伴肘关节脱位49例(47.6%),伴外侧副韧带39例,伴内副韧带12例。2诊断2.1损伤后的治疗对于肘部损伤,采集病史时,要询问病人受伤时的运动情况(运动的速度、类型,患肢所处的位置),人体的姿势,疼痛的部位,既往外伤史及损伤后的治疗。对于非急性损伤应注意并发症,如尺侧副韧带损伤后出现尺神经激惹症状,或者肘关节内出现游离体而发生关节弹响或绞锁现象。2.2外翻应力试验肘部体格检查包括:视诊、触诊、动诊、量诊、关节稳定性检查、肌力检查以及神经系统检查,尤其对于诊断陈旧性损伤是否存在韧带损伤、关节失稳等异常情况具有重要意义。韧带损伤患者在特定位置常存在压痛,压痛检查应包括以下几个重要点:旋前肌起点、尺骨冠突和高耸结节、鹰嘴尖部及鹰嘴内侧、尺神经沟。如尺侧副韧带损伤的病人在内髁以远2mm处进行触诊时有触痛,桡侧副韧带损伤在外髁伸肌止点处有触痛,检查时应注意有无肌腹膨隆及阶梯感。内外侧副韧带损伤的检查除内外翻应力试验外,还可在麻醉下排除患者自身抵抗的干扰进行,目前临床有不少改良的方法来判定肘关节的稳定性。肘关节内外翻应力试验是目前常用的诊断侧副韧带损伤方法,一般检查时肘关节处于伸直位或屈曲30°位操作,而Callaway认为,对肘关节尺侧副韧带前束完全撕裂的临床检查应在肘关节屈曲90°进行,因为完整的尺侧副韧带前束被切断时肘关节的外翻旋转角度的异常改变,在屈肘60°、90°位时较明显。轴移试验:患者仰卧,肩关节固定,检查者一手握患者肘关节侧方,另一手握腕部使其前臂旋后,同时施加外翻力于肘关节,再缓慢伸直肘关节至20°～30°时出现脱位趋势或感桡骨头突出为阳性。移动外翻应力试验,检查方法是当患者肩关节极度外旋、肘关节屈曲90°、前臂旋后时,牵拉患者大拇指使肘关节受持续外翻应力下,肘关节做屈伸活动,产生疼痛且在屈曲70°～120°之间明显,为阳性结果。还有学者模拟肘关节损伤的不稳特征,通过让患者完成特定动作来找出肘关节不稳定的证据,如推椅试验、桌面试验,都是模拟了前臂旋后时轴向应力作用于伸直的肘关节,如患者不能完成,提示肘关节后外侧结构失稳。鉴别单纯内侧副韧带损伤有无合并前臂屈肌腱起点断裂的方法是在抗阻力握拳屈腕活动下做外翻试验,若肘外翻角度减少,松弛感减少或消失,为单纯韧带损伤。2.3非骨性损伤的诊断依据恐怖三联征中由于冠突及桡骨头骨折块比较小,使用普通X线检查常因阴影重叠过多而不易判断,因此应常规化进行肘关节的CT及3D重建检查,来准确了解骨折部位,骨块数目、长度、移位及粉碎程度等情况。对于非骨性损伤诊断,普通X线片不能直接反映韧带的形态结构,但是可见肱桡关节、肱尺关节边缘产生骨赘、尺骨鹰嘴及肱骨内外髁肥大、撕裂的骨折片,在外翻应力下肘内侧的间隙较对侧增大,这些都可以为诊断提供依据。恐怖三联征中侧副韧带的诊断是治疗重要部分,首选是MRI,而超声检查费用相对较低,可显示肘部韧带、肌肉、肌腱的损伤情况,但对于非断裂的损伤难以确认。3手术治疗原则基础:主要为肘关节“恐怖三联征”的治疗方法可分为保守治疗和手术治疗,以往对肘关节“恐怖三联征”多采取保守治疗,但是保守治疗需有严格的适应证,Pugh认为必须从影像学上满足下列4个条件:(1)桡骨头骨折块相对较小(25%)或没有移位;(2)肱尺关节和肱桡关节达到同心圆中心复位;(3)肘关节具有足够的稳定性;(4)冠突尖骨折块很小。保守治疗对重建肘部骨性、韧带等关键结构的效果欠佳,致使肘关节创伤性失稳,患者常反复脱位,同时在治疗过程中制动时间过长,使得肘关节僵硬,活动度减少,总体治疗效果不理想。手术治疗目的在于恢复尺骨冠状突稳定性、通过桡骨头骨折内固定或金属假体置换以恢复外侧柱稳定性、修复外侧副韧带及相关结构,必要时修复内侧副韧带,以利于在稳定肘关节的前提下早期活动,或应用外固定支架辅助固定,对患者早日康复有积极意义。目前被广泛认可的肘关节骨折脱位治疗原则为:尽早重建肘关节的稳定性,防止肘关节创伤性不稳定,早期功能锻炼,避免肘关节活动度丧失。但是桡骨小头、尺骨冠突骨折及侧副韧带损伤的处理方法存在争议,而且肘关节损伤时三者被破坏程度轻重不一,因此对于恐怖三联征手术适应证、治疗方法尚未达成一致。3.1尺骨冠突骨折的治疗尺骨冠状突骨折是目前手术研究的热点,也是影响患者康复的关键。对于手术的适应证,以往一般认为超过1/2的尺骨冠突骨折,即Regan-MoneyⅡ和Ⅲ型损伤需要手术治疗,而Regan-MoneyⅠ型(1/4)采取保守治疗。还有学者提出Regan-MorreyⅡ、Ⅲ型骨折,以及伴有肘关节不稳的I型骨折亦有必要行手术固定。还有学者提出对冠状突骨折的固定不应考虑骨折块大小,而应为是否出现肘关节失稳为标准。陈硕等通过尸体标本的生物力学研究得出结果:单纯Ⅰ型冠突骨折和Ⅰ型冠突骨折合并内侧副韧带前束损伤对肘关节后外侧和旋转稳定性均无明显影响,此类损伤不需行冠突修复重建,但对于内侧副韧带前束损伤,由于其是首要的抗外翻稳定结构,建议修复内侧副韧带前束且不要求处理尺骨冠突骨折。Adams和Morrey等专家处理的103例尺骨冠突骨折病人中,全部Regan-MoneyⅠ型进行保守治疗,全部Regan-MoneyⅢ型进行手术,而手术治疗Regan-MoneyII型的占76%,并指出与原先资料相比,手术后临床疗效更好,但对Regan-MoneyⅡ型的手术,可能存在过度治疗。尺骨冠突的治疗方法报道很多,但“很多”也就意味着没有比较令人满意的最佳方案。因为肘关节“恐怖三联征”中尺骨冠状突骨折块一般较小,不易进行固定,在以往很多病例中无法实现对它的良好复位及固定,只能扩大冠突摘除术应用范围,然而尺骨冠状突又是阻挡肘关节后脱位的重要骨性结构,其存在意义不言而喻。较早的文献对小片难以固定尺骨冠状突骨折手术治疗一般推荐采用摘除,1cm以上的骨折片方可采用外固定或克氏针贯穿固定3～6周。Fern等建议对冠突骨折,复位满意后,用1mm导针经空心钻钻孔后,再沿导针选用空心拉力螺钉进行内固定,这也是当前临床工作中比较常用的方法。近年来国内学者这方面研究进展明显,马俊峰、张世民等通过尸体解剖研究肱肌止点与内侧副韧带前束附着间隙的宽度,放置钢板以固定尺骨冠突粉碎或者克氏针、空心钉难以固定的骨折块。康两期等报道用椎间盘镜微创进行尺骨冠突骨折的复位及固定,取得良好的临床疗效。3.2吸收螺钉固定当桡骨头骨折只有1～2个骨折片时,即MasonⅡ或程度较轻的Ⅲ型骨折,可采用Herbert螺钉等行复位固定治疗,复位内固定是众多医疗工作者追求的理想方法,且就算手术疗效不佳,亦可为日后切除或置换提供条件。Pugh等提倡用Herbert螺钉治疗桡骨头骨折,除Herbert螺钉外,bold螺钉亦为双头螺钉,不同在于近、远端螺纹均有自攻自钻作用,但与前者一样对较薄骨块的情况难以固定。此外还有采用克氏针、可吸收钉棒、微型螺钉、微型钢板、加压钢板等,以及上述固定物相互配合使用,均能取得满意的临床效果,但存在各自的缺点:克氏针固定强度有限,易形成骨折移位,术后需石膏外固定辅助制动,不能早期肘关节功能锻炼,且针尾外露,针孔感染,留于皮内克氏针残端与肌肉组织长期摩擦,造成局部炎症及疼痛,影响术后关节的功能锻炼;可吸收钉棒对骨折块加压不够,且抗扭转力较差,固定骨折不够牢固影响早期康复锻炼,同时有报道其降解颗粒可产生局部炎性反应等并发症;钢板则需广泛显露骨折端,手术创伤大,有较高的骨化性肌炎发生率,同时影响桡骨旋转度。为扬长避短,姚书章等利用具有生物相容性好、能埋头、自关节面打入对关节软骨影响小的可吸收固定物固定关节面骨块,使其成为一整体后,再用强度较高的不可吸收螺钉将头冠部与颈干部固定。若桡骨头骨折块粉碎严重,一般在3块以上即MasonIII型,关节面软骨压缩、骨块太过碎小等难以复位并有效内固定时,可采用桡骨小头置换术。目前临床上使用的假体一般分单极和双极头两种,材料有硅橡胶、金属和同种异体桡骨头3种,同种异体桡骨头尚处于实验研究阶段。经过内固定或假体置换恢复桡骨头形状和位置对恢复肘关节稳定性、防止术后疼痛和关节僵硬具有重要意义。张建新等通过研究提出:经桡骨头传导的应力值约占肘关节总应力值的58%,经过肱尺关节传导的应力值约占肘关节总应力值36.85%;桡骨头切除后,肱尺关节外侧部分承受的应力值约占肘关节总应力值的43%,内侧部分的应力值约占肘关节总应力值的21.6%,和桡骨头切除前相比较,外侧较内侧增加的幅度显著增大。同时有学者研究认为对桡骨头骨折采取桡骨小头置换术虽然能改善肘关节的外翻不稳,但无法完全恢复桡骨头功能,因此建议对桡骨头骨折能固定则不置换,或者出现并发症后再二期置换。以往常见的桡骨小头切除术因近年来临床报道较少,也有学者认为桡骨小头切除术的疗效其实并非不理想,Samuel等通过一组26例随访最短15年临床报道指出:以不伴有肘关节失稳为前提的肘关节损伤,桡骨小头切除术满意率在90%以上。然而,对于肘关节恐怖三联征损伤,基本上会发生肘关节失稳,通过手术修复取得的稳定效果能否弥补桡骨小头切除术带来的不稳,目前尚无确切报道。3.3患者肘关节稳定的影响因素在复杂性的肘关节损伤所造成内侧副韧带功能不全时维持桡骨头的完整性显得尤为重要,因为完整的桡骨头能防止肘关节外翻并有效保证内侧副韧带在适合张力下修复。对于手术时是否修复内侧副韧带目前尚未达成一致,支持的一方认为应该术中修复后内侧结构(内侧副韧带和屈肌-旋前圆肌),确保肘关节术后稳定。从生物力学的角度来看,肘关节内、外侧的副韧带是肘关节稳定的主要因素,修复韧带与固定骨折同样重要。但Forthman等认为只要对骨折块和外侧副韧带进行固定及修补就可使肘关节获得稳定,而修补内侧副韧带不能增加肘关节稳定性。还有学者提出对复杂肘关节骨折使用外固定代替修复肘关节内侧结构的方法,如绞链式肘关节外固定支架能增加肘关节稳定性,有利于肘关节早期活动,并可维持肘关节稳定性及同心圆性中心复位,尤其是对行翻修术的陈旧损伤病例,更能凸显优势。Stavalas