《Injury》：Biomechanical Analysis of Protective Plating Configurations for Interimplant Femoral Fracture Prevention
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股骨植入物间骨折（IFFs）的应变分布受锁定钢板配置影响显著，研究通过合成股骨模型测试无板、短重叠、长重叠及无重叠四组配置，发现无板组应变最高，短/长重叠组能有效降低股骨植入物间区域应变，尤其是中心位置。优先采用保护性钢板可降低骨质疏松患者IFFs风险。
Lionel Llano|Patrick Ziegler|Dominic Mischler|Patrick Baumann|Ivan Zderic|Peter Varga|R. Geoff Richards|Boyko Gueorguiev|Dankward H?ntzsch|Karl Stoffel
AO研究机构，瑞士达沃斯，Clavadelerstrasse 8，7270 Davos Platz
摘要
引言
种植体间股骨骨折（Interimplant Femoral Fractures, IFFs）发生在髋关节假体或髓内钉等植入物之间或相邻位置，治疗难度较大，尤其是在骨质疏松患者中。生物力学研究强调了保护植入体间区域免受高应力影响的必要性，但最佳的锁定钢板配置仍不明确。本研究分析了在不同钢板固定方式下植入体间区域的应力情况。
材料与方法
方法：使用了12个模拟骨质疏松骨的合成股骨近端模型，每个模型都安装了股骨近端钉（PFN）和股骨远端钉（DFN），在两者之间创建了40毫米的间隙。测试了四种配置：不使用钢板（阶段1）；螺钉仅放置在最内侧钉子的连接处（无重叠，阶段2）；螺钉放置在最内侧钉子的连接处外侧且靠近该位置（短重叠，阶段3）；螺钉放置在最内侧钉子的连接处外侧且远离该位置（长重叠，阶段4）。施加了200牛顿的非破坏性轴向压缩载荷，并通过数字图像相关技术测量了钢板下的骨表面应力。
结果
阶段1（不使用钢板）的最大应力显著高于其他阶段（p ≤ 0.015）。阶段2（无重叠）的最大应力也高于阶段3和阶段4（p ≤ 0.007），而阶段3和阶段4之间没有显著差异（p > 0.999）。在钢板下最内侧钉子连接处间歇性测量的点应力分布也显示出类似的趋势。最高的点应力出现在植入体间区域的中心。
结论
从生物力学的角度来看，在植入体间区域使用保护性钢板可以显著降低应力，其中长重叠和短重叠配置提供了最佳的机械保护效果。应优先考虑采用适当的钢板保护措施，以降低植入体间骨折的风险。
引言
从1975年到2020年，全球预期寿命增加了11年[1]，据预测到2050年，65岁以上的人口比例将达到16%，尤其是在发达国家[2]。这一老龄化趋势，加上60岁以上人口与20-59岁人口比例在45年内翻倍[3]，导致关节置换和骨折固定手术的需求增加[4]。因此，发生在髋关节假体或髓内钉等植入物之间或相邻位置的植入体间股骨骨折（IFFs）成为一个日益严重的问题[5]。这类骨折占股骨周围骨折的5-7%[6]，通常由于独特的机械应力而发生，尤其是在骨质疏松患者或植入物间距较紧的情况下[7][8][9][10]。老年人的骨干骨折具有较高的发病率和死亡率，30天死亡率约为8-13%，1年死亡率可能高达21-34%，尤其是股骨骨折[11][12]。
IFFs对骨科医生来说是一个重大挑战，因为其治疗复杂性以及与骨质较差的关联，尤其是在老年女性中[9]。治疗通常包括使用锁定钢板并结合缆绳或钢丝进行稳定的骨折固定，以抵抗弯曲和旋转力[13]。虽然大多数情况下通过适当的技术可以实现骨折愈合[14]，但仍存在并发症风险，如骨折不愈合、感染、植入物失效或丧失行走能力[9][15]。在严重情况下，可能需要进行翻修手术或全股骨置换[9][16]。
生物力学研究表明，需要保护植入体间区域免受高应力，以预防IFFs[5][17][18][19][20]。两个植入物尖端之间的较小距离（无论是否重叠）会导致高应力[21]。因此，建议至少有6厘米的植入物重叠或间隙以降低骨折风险[21]，但最佳的锁定钢板配置以减轻应力仍不清楚[13]。本研究旨在分析在不同保护钢板配置下，植入体间股骨区域的应力情况（尤其是植入物间隙小于6厘米的情况），以确定最佳的骨折预防配置。研究假设，无论钢板的工作长度如何，覆盖植入体间隙的锁定钢板可以减少机械薄弱点的应力。
样本与仪器
使用了12个右侧合成股骨近端模型（LD 2220，长度337毫米，颈角135°，前倾角15°，头部直径48毫米，Synbone AG公司，瑞士Zizers），这些模型旨在模拟严重骨质疏松的骨组织。选择合成股骨是因为它们具有稳定的机械性能，从而减少了与尸体样本相比的变异性[22][23]。本研究未模拟骨折情况，以便专注于完整植入体间区域的应力分析，从而更准确地评估不同钢板配置下的骨折风险。
结果
四种配置下的植入体间股骨区域应力分布存在显著差异：不使用钢板（阶段1）、无重叠（阶段2）、短重叠（阶段3）和长重叠（阶段4），见图4。
讨论
随着全球髋关节骨折发病率的上升，尤其是在骨质疏松患者中，优化植入物配置对于降低骨折发生率和医疗负担至关重要[4]。本研究强调了保护具有同侧髓内植入物的患者中植入体间股骨区域的生物力学重要性，尤其是在骨质疏松骨的情况下。由于植入物与骨之间的硬度差异，该区域会承受较高的机械应力。
伦理声明
不适用。
作者贡献声明
Dankward H?ntzsch：撰写、审稿与编辑、验证、监督、资源协调、项目管理、方法学设计、研究实施、资金获取、数据管理、概念构思。Boyko Gueorguiev：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理。R. Geoff Richards：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取。Patrick Ziegler：撰写、审稿与编辑、方法学设计、研究实施、数据管理、概念构思。Lionel Llano：撰写——
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者未获得任何补偿，也没有其他机构资助、企业关联或资金来源支持本研究，除非有明确的记录和披露。本研究得到了AO基金会的支持。
利益声明
无。
