股骨骨折髓内钉固定术前后髓内压变化与脂肪入侵的研究

         作者：王甫　王伯珉　张进禄　王鲁博　周东生  

【摘要】  　　［目的］研究股骨骨折早期开放式髓内钉固定术中髓内压的变化及其与脂肪入侵的关系。［方法］50例新鲜股骨骨折患者伤后早期行开放式髓内钉固定术。手术前在股骨上安置通入髓腔的中空螺纹探针并与压力传感器相连，监测整个手术过程中髓内压的变化情况并将患者分为髓内压升高组和无髓内压升高组。手术前及髓内钉刚推入后分别自患侧股静脉采血5 ml，将血凝块行冰冻切片油红“O”染色镜检游离脂肪滴。将髓内压升高组及无髓内压升高组血中游离脂肪检测的阳性率进行对比分析。［结果］(1)术中在一定条件产生“活塞效应”时能监测到髓内压升高现象。 (2)髓内压升高组术中静脉血游离脂肪病检测阳性率明显高于术前(P<0.01)，无髓内压升高组术前术中阳性率无显著性差异；两组患者术前阳性率无明显差别，髓内压升高组术中阳性率明显高于无髓内压升高组(P<0.01)。［结论］股骨骨折早期开放式髓内钉内固定手术中在一定条件下产生的“活塞效应” 可使髓内压升高；髓内压升高是股骨骨折早期开放式髓内钉内固定术中导致骨髓脂肪入侵的重要因素。

【关键词】  股骨骨折 骨折固定术 髓内 压力 栓塞 脂肪

　　Change of intramedullary pressure and fat intravasation during  intramedully nailing of fresh femoral fractures∥   
　　Abstract：［Objective］To study the factors leading to intramedullary pressure (IMP)  change during openintramedullynailing (OIMN)  of fresh femoral fractures and the relation between fat intravasation and IMP. ［Method］Fifty patients with femoral fractures were submitted to OIMN in early stage after injury. Before operation, a hollow probe was screwed into the medullary cavity and linked with a monitor to record the dynamic pressure change during the OIMN process. The patients were divided into 2 groups according to their IMP. 5ml blood was taken from femoral vein of the affected limb individually before operation and just after fixation of the intramedullary nail. The blood clots were made into frozen sections and stained by oil red-O to find the free fat.The positive rate of free fat in pathological detection between patients with increased IMP and those without were compared.［Result］(1) Increased IMP could be recorded in some patients with "piston effect" resulted from a certain condition during OIMN.  (2) For patients with increased IMP, the positive rate of free  fat  through  pathological  detection  during  the  operation was significantly higher than that of before (p(o. ol),but that of patients without increased  IMP did not change significantly. The positive rates of the two groups did not have significant difference than those of before operation. During operation,  the  positive  rate  of  patients  with  increased  IMP was significant higher than that of patients without pressure imcreasing(P<0.01).［Conclusion］The  "piston effect"  could lead to increased IMP during OIMN of fresh femoral fractures. The increased IMP is an important factor leading to marrow fat intravasation.
   
　　Key words：femoral fractures;  fracture fixation;  intramedullary;  pressure;  embolism;   fat

　　脂肪栓塞综合征(FES)是创伤骨科的一种严重并发症，死亡率较高，其发病机理及病理过程仍未完全搞清。有研究发现采用闭合式髓内钉固定股骨骨折可引起髓腔内脂肪组织入侵血液循环，而脂肪组织入侵后形成脂肪栓子是FES发病的始动因素，而且骨髓脂肪的入侵与髓内压的升高有一定的关系［1，2］。在临床工作中，开放式髓内钉手术仍然占相当大比例，这类手术与上述动物实验有较大差别，但也有术后并发FES的报道。本实验对一部分股骨骨折早期行开放式髓内钉固定的患者在手术过程中监测髓内压变化及脂肪入侵血液的情况，探讨髓内压升高的原因及其与脂肪入侵关系。
   
　　1  资料与方法

　　1.1  一般资料
   
　　2003年4月～2006年2月对50例新鲜股骨骨折患者行开放式髓内钉固定术，其中男36例，女14例：年龄19～45岁，平均29.6岁。致伤原因包括车祸伤41例，高处坠落伤6例，重物砸伤3例。骨折类型包括螺旋骨折2例，横形骨折6例，斜形骨折9例，粉碎性骨折33例。骨折部位包括股骨中段骨折29例，粗隆下骨折8例，股骨髁上骨折6例，股骨髁间骨折7例。其中开放骨折18例，闭合骨折32例。患者均为单侧股骨骨折，其中左侧21例，右侧29例。合并伤包括髋关节脱位l例，髌骨骨折7例，膝部韧带或半月板损伤6例，足踝部骨折11例，颌面部骨折4例，上肢骨折7例，肋骨骨折5例，胸腰椎骨折2例，颅脑损伤7例，创伤性湿肺2例，软组织挫伤或裂伤38例；并发失血性休克4例。所有患者受伤前体健，无其他器官或系统的疾病。

　　1.2  手术方法
   
　　手术时间为伤后6～72 h，平均32.8 h。采用腰硬麻醉43例，全身麻醉7例。手术均采用切开复位内固定，其他合并伤的手术在股骨内固定后进行。所有患者均使用同一种带锁髓内钉，非中空设计，扩髓为手动操作。股骨髁上及髁间骨折采用逆向扩髓后逆向髓内钉(股骨髁上钉)固定；粗隆下及股骨中段骨折采用顺向扩髓后顺向髓内钉固定。手术前及手术过程中均未使用气囊止血带。

　　1.3  髓内压测量
   
　　术前先安置中空螺纹探针。逆向扩髓逆向髓内钉固定者，安置于股骨外侧大粗隆下4 cm处；顺向扩髓顺向髓内钉固定者，安置于股骨前外侧股骨外上髁上方4 cm处。先以4.5 mm钻头钻透皮质，然后旋入外径6 mm螺纹探针，探针深度控制在前端与髓腔相通即可，避免进入过深影响手术操作。将探针与压力感应器连接，记录整个手术过程中髓内压变化情况。根据测量结果将患者分为髓内压升高组和无髓内压升高组。

　　1.4  静脉血游离脂肪病理学检测
   
　　手术前30 min及手术中髓内钉推入髓腔后分别自患侧股静脉采血5 ml，立即将血样置入普通试管，静置30 min，去血清，将血凝块冰冻后制成10 pm冰冻切片粘在载玻片上，室温风干15 min，浸蒸馏水5 s，60％异丙醇漂洗20 s，油红“0”染液染色15 min，60％异丙醇分化10 s，蒸馏水水洗1 min，稀释1倍的明矾苏木素液复染3 min，蒸馏水水洗1 min，甘油明胶封片，镜检游离脂肪并摄片。

　　1.5  统计学分析
   
　　各组患者静脉血游离脂肪病理学检测阳性率的比较采用x2检验。

　　2  结果

　　2.1   髓内压的变化
   
　　手术过程中有24例患者出现髓内压升高，分别出现在扩髓及髓内钉推入2个阶段，扩髓阶段髓内压升高者12例，髓内钉推入阶段髓内压升高者16例，扩髓及髓内钉推入阶段均有髓内压升高者4例，其余26例患者整个手术过程中未发现髓内压升高现象(表1)。术中发现髓内压升高需具备以下3个条件：①扩髓或髓内钉推入经过髓腔狭窄处，而狭窄处另一端髓腔是封闭的。②扩髓器或髓内钉外径与髓腔狭窄处内径很接近。③扩髓器或髓内钉推入的速度较快。

　　表1   手术过程中髓内压升高情况（略）

　　2.2   静脉血游离脂肪病理学检测结果
   
　　对血凝块冰冻切片油红0染色镜检，未发现红色脂肪滴者归入阴性组，发现红色脂肪滴者归入阳性组，阳性者中有大量脂肪滴者为强阳性，有少量脂肪滴者为弱阳性。x2检验显示，髓内压升高组术中静脉血游离脂肪病理学检测阳性率明显高于术前(x2=21.82，P<0.01)，无髓内压升高组术中阳性率较术前略有升高但二者无显著性差异(x2=1.24，P>0.05)；两组患者术前阳性率无明显差别(x2=0.01，P>0.05)，髓内压升高组术中阳性率明显高于无髓内压升高组(x2=14.56，P<0.01)(表2)。

　　表2   髓内压与静脉血游离脂肪病理学检测阳性率的关系（略）

　　注：与术前阳性率比较*P<0.01，与无髓内压升高组术中阳性率比较*P<0.01。
   
　　3  讨论
   
　　髓内钉固定的可以追朔到上世纪40年代，自上世纪80年代起出现了髓内钉加交锁钉技术用于长骨的长斜型、螺旋型、粉碎型及开放型骨折。交锁钉技术是髓内钉技术的一大进步，此后又派生出了伽玛钉、髁上钉、重建钉、平台髓内钉等多种改进型带锁髓内钉，使多种类型的成人长骨骨折都可以用髓内钉固定，促进了该技术在全球的迅速推广。

   
　　大量临床观察发现，有部分长骨骨折患者在髓内针固定术后会出现昏迷、呼吸困难、血压下降甚至急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及呼吸心跳骤停。将因此死亡患者的肺部及脑部进行解剖可见弥漫性出血点，将出血点行病理切片镜检可见脂肪栓子栓塞血管，因此证明这些患者死于脂肪栓塞综合征(FES)。后来的动物试检和临床研究表明髓内钉手术可导致骨髓脂肪组织入侵血液循环而造成FES。FES的始动因子是脂肪栓子，较大的脂肪栓子可以阻塞血管从而造成肺、脑、皮肤黏膜的小血管及微血管栓塞，导致昏迷、呼吸困难、皮肤黏膜出血点等临床表现［3］。近年来的研究发现骨髓脂肪的入侵与髓内压升高密切相关。长骨骨折后闭合髓内钉手术时扩髓，髓内钉推入等操作均可能使髓内压升高，同时扩髓及髓内钉推入可使髓腔血管(主要是静脉窦)破裂开放，骨髓内脂肪组织被挤入哈佛氏管、福克曼氏管进入静脉循环，最终梗塞肺部、脑部造成FES［2～4］。动物试验发现手术过程中髓内压越高，肺部可检测到的脂肪组织越多，所造成的肺部栓塞越严重［4］。以往的研究发现脂肪入侵的临界压力为150～200 mmHg，但由于研究对象及实验条件的差别这些研究所测得的髓内压值差别很大，脂肪入侵临界点测定值也有差异。实际上人髓腔静脉压力很低，只有约20 mmHg，髓内压轻度上升即可造成脂肪入侵血液。动物试验表明长骨骨折采用开放式手术钢板固定，虽然钢板固定对髓腔脂肪组织的影响比较小，仍然会有脂肪栓子入侵血液循环［5］。髓内压升高与脂肪入侵是否存在数量上的相关性仍有争论。
   
　　以上实验结果都是动物试验或闭合式髓内钉手术过程中得出的。在实际工作中，开放性长骨骨折内固定、合并血管神经损伤的长骨骨折内固定、股骨髁间骨折髁上钉固定，粗隆间骨折伽玛钉固定等情况下都必须采用开放式手术。另外，我国由于资金、设备和技术条件限制，股骨干闭合骨折的开放式髓内钉手术仍然被广泛采用。开放式髓内钉手术与闭合髓内钉手术差别很大，因为开放髓内钉手术过程中髓腔是开放的，骨髓脂肪组织可以外流。但是，临床工作中也经常出现开放式髓内钉手术后发生FES的情况。本试验发现开放式手术也可以引起部分病例髓内压升高，髓内压升高要有3个条件：(1)扩髓或髓内钉推入经过髓腔狭窄处，而狭窄处另一端髓腔是封闭的：(2)扩髓器或髓内钉外径与髓腔狭窄处内径很接近，这样扩髓器或髓内钉推入时与骨壁间间隙很小，使骨髓脂肪组织不易外流：(3)扩髓器或髓内钉推入的速度越快越容易造成髓内压升高。当以上3个条件都具备时，髓腔内脂肪组织就会在封闭空间中被压缩，从而产生“活塞效应”［4］。此时封闭的髓腔就作为“气缸”，扩髓器或髓内钉相当于“活塞”，挤压髓腔内脂肪组织使髓内压升高。
   
　　血中游离脂肪病检测，即血凝块冰冻切片脂肪染色后检测游离脂肪滴是监测脂肪入侵的传统方法。脂肪染色的方法很多，本研究采用Lillie氏油红0染色法，其特点是着色深，色彩鲜艳，能将较小的脂肪滴显示出来，而且色素沉淀的倾向性小［6］。该方法简便，灵敏度及特异度都很高，在脂肪刚刚入侵血液循环时即可检测出来，而且在骨折或手术回流静脉中采血阳性率更高，因此在监测脂肪入侵及FES的诊断方面具有很高的应用价值。本试验将股骨骨折开放式髓内钉手术过程中在扩髓或髓内钉推入阶段有髓内压升高者归为一组，与无髓内压升高的病例进行比较。结果发现髓内压升高组手术中(髓内钉推入后)血中游离脂肪病理学检测阳性率明显高于术前，且明显高于无髓内压升高组。同时发现髓内压升高组术中血中游离脂肪多数是强阳性。这些结果说明手术过程中因“活塞效应”造成的髓内压升高是导致脂肪入侵的重要因素。
   
　　虽然同为长骨骨折后行髓内钉手术，胫骨髓内钉术后发生FES的报道比股骨髓内钉少得多。动物试验表明长骨骨折即使采用开放式手术钢板固定，仍然会有脂肪栓子入侵血液循环［5］。动物试验发现扩髓时髓内压要高于髓内钉推入时，但髓内钉推入时造成脂肪入侵的量反而高于扩髓时。本试验发现，股骨骨折开放式髓内钉手术过程中即使髓内压不升高，仍会有部分患者在血中可检测到游离脂肪，只不过阳性率比髓内压升高者要低。这些现象说明除髓内压外骨髓脂肪入侵还受其他一些因素的影响。这些因素可能包括：扩髓器或髓内钉的体积、形状、髓腔血管破坏情况、髓腔内脂肪组织含量、髓腔内容物的黏度及髓腔静脉窦个体解剖差异等，这些因素对脂肪入侵的影响仍有待进一步研究。
   
　　综上所述，股骨骨折早期开放式髓内钉手术中脂肪入侵受多种因素影响，因“活塞效应”造成髓内压升高可明显导致骨髓脂肪大量进入血液循环。因此作者建议手术操作应轻柔，扩髓时应当循序渐进，扩髓器使用应由细到粗逐步增加，扩髓器及髓内钉推入速度不宜过快，以避免髓内压升高而促使脂肪入侵。

【】
  　　［1］ White T,Petrisor BA, Bhandari M. Prevention of fat embolism syndrome［J］. Injury, 2006, 37: 59-67.

　　［2］ 林惠琴，张劭博.全髋关节置换术后脂肪栓塞的早期诊断和治疗［J］. 矫形外科杂志，2006，14：613-615.

　　［3］ 席平昌.骨科领域中脂肪栓塞综合征的预防［J］. 中国矫形外科杂志，2000，7：588-589.
　
　　［4］ Cheung NM,Leung KS, Fung KP, et al. The effect of reaming on intramedullary pressure and pulmonary fat embolization［J］. Chin J Orthop, 1999,19:494-497.

　　［5］ Schemitsch EH,Jain R, Turchin DC, et al. Pulmonary effects of fixation of a fracture with a plate compared with intramedullary nailing［J］. J Bone Joint Surg(Am), 1997,79:984-996.

　　［6］ Ajzan A,Modine T, Punjabi P, et al. Quantification of fat mobilization in patients undergoing coronary artery revascularization using off-pump and on-pump techniques［J］. J Extra Corpor Technol, 2006,38:116-122.