中山大学博士学位论文合并与不合并失血性休克股骨髓内钉固定诱发全身效应的研究姓名：刘世敬申请学位级别：博士专业：骨外科学指导教师：李佛保2003.5.5合并与不合并失血性休克股骨髓内钉周定诱发全身效应的研究中文摘要合并与不合并失血性休克股骨髓内钉固定诱发全身效应的研究专业：骨外科学博士生：刘世敬博士导师：李佛保教授中山大学附属第一医院骨科广州( 5 1 0 0 8 0 )摘要( 股骨干骨折多为高能量的严重创伤，发生率占全身骨折的6 ，常合并其它严重的复合伤，如失血性休克，胸、腹、脑外伤等。由于伤后患者生命体征不稳定，在对骨折治疗时机和方法的选择方面，一直存在很大争议。保守治疗存在骨折固定稳定性差、并发症多的缺点，常见肢体短缩、成角、旋转畸形。患者不能早期下床活动，长期卧床后并发症增多，尤其中老年患者。骨折手术固定后，减轻了局部疼痛，避免了骨折局部损伤的加重，且可早期活动，减少了肺部并发症，和保守治疗相比，体现了极大的优越性，目前对创伤患者主要骨骼骨折早期稳定成为了一条金标准。采用钢板螺钉类手术固定可使骨折达到解剖对位，加压后断端间紧密接触，骨折有可能达到I 期愈合。但钢板固定一般都放置于骨干张力侧，属于偏心性固定的锁定夹板，承受的弯曲应力较大。钢板弹性模量远大于骨皮质，应力遮挡效应明显。骨折端骨吸收后，钢板将承受骨骼上的全部负荷，易发生疲劳断裂、固定失效。且手术创伤大，软组织剥离多，进一步破坏骨折端的血液循环，影响骨愈合和关节功能的恢复。骨折愈合过程中并发症发生率高达3 0 ，因此钢板固定不是股骨干骨折的首选方法，目前国外许多矫形中心对该方法作严格限制。髓内钉属于弹性内固定系统，为滑动夹板固定。固定后骨折断端间的微动可刺激骨痂生长，利于骨折愈合。由于内固定物通过髓腔，并固定在股骨中轴线上，所承受的弯曲应力几乎为零，且应力遮挡小于钢板，骨折愈合后再骨折发生率低，中山大学博士论文( 2 0 0 3 )刘世敬从生物力学上较钢板具有更大的优越性。但传统的非交锁髓内钉不能有效控制旋转，易造成断端间短缩、旋转移位。交锁髓内钉通过两端交锁，将髓内钉与骨更可靠地结合在一起，提供较强的抗扭转、抗弯曲、抗轴向负荷能力，减少了有害剪切力并维持了肢体长度。交锁髓内钉的最大优点是能够控制旋转不稳定与避免短缩畸形，弥补了普通髓内钉存在的缺陷，因而极大地扩大了适应证与应用范围。毫无疑问，交锁髓内钉是目前治疗股骨干骨折的最佳选择。但交锁髓内钉固定时主钉的插入有两种不同方法：髓腔扩大后插钉或不扩髓直接插钉。从理论上讲。不扩髓钉对骨内膜血运破坏较小，有利于骨折愈合，但在临床研究中，不扩髓钉并未显示出它应有的优势。由于所用髓钉较细，力学强度差，存在内固定失效率高等问题。扩髓后可以插入直径、强度、惯矩更大的髓内钉，提高了骨折固定的稳定性，降低内固定失效率。扩髓时在骨折处留下的骨碎屑，起到了植骨作用：但扩髓对营养动脉的破坏较大，可能导致血管栓塞。但在研究中同时观察到，扩髓固定时髓腔内压明显升高，导致较多的脂肪颗粒进入血液循环形成脂肪栓子，并对创伤后已经激活的炎症反应产生放大作用，对机体产生不利影响，导致血流动力学发生改变，诱发脂肪栓塞综合征( f a te m b o l i s ms y n d r o m e ，F E S ) 、全身炎症反应综合征( s y s t e m i ci n f l a m m a t o r yr e s p o n s es y n d r o m e , S I R S ) 、急性呼吸窘迫综合征( a c u t er e s p i r a t o r yd i s t r e s ss y n d r o m e ，A R D S ) 等的发生。在合并胸部外伤、肺挫伤时。扩髓钉固定后早期并发症和死亡率增加。股骨干骨折后内出血多达8 0 0 1 0 0 0 n d ，在合并多发骨折或其它严重的复合伤时，失血量会更多，短时间内大量失血容易导致失血性休克的发生。由于以前的研究大多集中于股骨干骨折合并胸、腹外伤、肺挫伤、脑外伤时髓钉固定对机体的影响，而对于合并失血性休克股骨干骨折患者内固定方法的选择，及髓钉固定所诱发的全身效应尚无统一的认识，因此设计本试验。一动物实验：应用犬股骨干骨折合并失血性休克模型，复苏后早期分别采用钢板、不扩髓钉及扩髓钉内固定，观察不同内固定方法对：犬血流动力学的影响；肺通气和换气功能的影响；凝血和抗凝机能的改变。、 二临床研究；步 对单纯股骨干骨折行早期髓内钉固定患者进行系列观察，探讨早期扩髓和不l l合并与不台并失血性体克艘骨髓内钉固定诱发全身效应的研究中文摘要扩髓固定后：凝血机能的改变；细胞因子水平的变化；早期并发症的发生情况。为临床股骨干骨折不同状态下内固定方法的选择提供理论依据。厂材料方法与结果f 第一部分：动物实验股骨干骨折合并失血性休克犬复苏后髓内钉固定所诱发的全身效应一犬股骨干骨折合并失血性休克动物模型的建立1 材料与方法1 1 实验动物健康杂种犬1 8 条( 中山大学实验动物中心提供) ，体质量1 2 1 6 k g ，平均( 1 4 4 - - + 2 2 ) k g 。2 5 戊巴比妥钠3 0 m g k g 静脉注射麻醉。手术区域剃毛。遵循无菌操作原则，膀胱造瘘，排空尿液后监测记录尿量。1 2 气管切开插管及导管的置入颈前正中气管切开后插管，接呼吸机和呼吸功能监护分析仪。分离左侧颈外静脉，游离后剪开，置入5 7F 四腔S w a n G a n z 导管至肺动脉，监测平均肺动脉压( m e a np u l m o n a r ym e d a lp r e s s u r e ，M P A P ) 和肺毛细血管楔压( p u l m o n a r yc a p i l l a r yw e d g ep r e s s m e ，P C W P ) ；热稀释法计算心输出量( c a r d i a co u t p u t ，c o ) 。左侧腹股沟区分离股动、静脉，股动脉插入1 6 G 动脉留置导管，测量记录动脉血压( m e a na t e r i a lb l o o dp r e s s u r e ，M A B P ) 、采集动脉血标本；股静脉插入1 4 G 静脉留置导管，输液、测定中心静脉压( c e n t r a lv e n o u sp r e s s u r e ，C V P ) 。1 3 股骨干骨折、失血性休克与复苏右大腿外侧切开，股骨干外侧皮质处用摆锯锯出切迹，三点弯曲制成股骨干中段横行骨折。通过左股动脉抽血，直至平均动脉压降至5 3 3 6 6 7k P a ( 4 0 5 0 m m H g ) ，C O 减少5 0 ，维持此休克状态6 0m i n 后，液体复苏，至血压回升稳定，C O 恢复，尿量正常，并维持复苏后此状态8 小时。二休克复苏后犬股骨干骨折不同内固定对血流动力学影响1 材料与方法1 1 1中山大学博上论文( 2 0 0 3 )刘世敬1 1 动物分组及处理液体复苏后8h ，根据骨折固定方法的不同，将动物随机分为三组钢板固定纽( p l a t e ，P ) ：不扩髓钉固定组( u m e a m e df e m o r a ln a i l i n g ，u F N ) ，从梨状窝开路，顺行插入直径5m i l l 的L 3 1 7 不锈钢髓钉；扩髓固定组( r e a m e df e m o r a ln a i l i n g ，耻科) 。A0 标准扩髓器顺行扩大股骨髓腔，钻头直径从S 5 咖开始，每0 5 哪逐步增加，直至达到7 5 m m ，自梨状窝插入7 m m 直径的L 3 1 T 不锈钢髓钉。1 2 数据的收集及处理手术固定过程中及术后8 h 内分7 个不同时段观察记录M P A P 、P C W P 、C O和M A B P 的变化，并计算出总外周血管阻力( t o t a lp e r i p h e r a r e s i s t a n c e ，T P R )和肺血管阻力( p u l m o n a r yv a s c u l a rr e s i s t a n c e ，P V R ) 的变化情况。7 个时间段分布为：基础值：休克模型液体复苏后8h ，动物麻醉后、手术前；术中：骨折固定过程中髓钉插入固定后；术后：骨折固定手术结束时；1h ：骨折固定手术结束后1h ：2h ：骨折固定手术结束后2h ；4h ：骨折固定手术结束后4h ；8h ：骨折固定手术结束后8 h 。1 3 标本处理及染色骨折固定手术结束后8h ，予以致死量戊巴比妥钠处死动物。取出双肺、脑及双肾：右下肺组织少许，电镜超微结构观察；其余组织均福尔马林固定，行锇酸脂肪染色和H E 染色计算肺、脑、肾中脂肪颗粒臃组织面积百分比，蕊察赫水肿情况。2 主要结果2 1 血流动力学改变P 组各时间段M - P A P 、P C W P 、C O 保持稳定，无波动；L n 瑚组术后M P A P 、P C W P 开始升高，C O 术后开始减少。但2h - 4h 恢复至基础值；R F N 组M P A P 、P C W p 分别于术中和术后开始升高，2h 和4h 时达峰值，C O 术中开始下降，2h达最低点，8h 仍未恢复至基础东平。P V R 和T 豫香裙同的变化趋势，R F N 纽升商明显，U F N 术后虽有升商，但很快恢复难常；同时相三组间比较，多个时问段差异具有显著性。2 Z 病理结果肺、脑、肾组织锇酸脂肪染色及H E 染色后光镜观察，P 组肺内仅见少量脂肪颗垃，肺泡内无水肿；U F N 组可见部分脂肪颗粒沉积，肺泡内小：鞋积液，水合并与不合并失血性休克股骨髓内钉固定诱发伞身效应的研究中文摘要肿较轻：R F N 组肺组织血管内可见大量脂肪颗粒，大部分肺泡内有水肿液存在，肺间隔内炎性细胞浸润、增宽；脂肪颗粒面积脯间质面积百分比和肺水肿评分，三组间差异具有显著性。R F N 组肾小球血管内和脑皮质血管内均可见脂肪栓予形成。电镜观察，R F N 组有急性肺损伤( a c u t el u n gi n j u r y ，A L I ) 的病理改变，间质胶原水肿，电子密度降低，血管内可见大量白细胞滞留，内皮细胞肿胀，有I 型上皮细胞脱落和核圆缩，U F N 组和钢板固定组则改变较轻，白细胞滞留较少，未见核固缩发生。三休克复苏后犬股骨干骨折不同内固定对肺功能影响l 材料与方法同组动物，手术固定过程中及术后8 h 内分7 个不同时段，分别抽取动脉血，做血气分析，测定血乳酸( L a c t i ca c i d ，L A ) 浓度；同时记录同时间段的潮气呼气末二氧化碳分压( e n d t i d a lP C 0 2 ，P e t C 0 2 ) ，计算肺泡死腔分数( a l v e o l a rd e a ds p a c ef r a c t i o n ，V d V t ) 、氧合指数( o x g e n a t i o nr a t i o ，P a 0 2 F i 0 2 ) 和肺泡一动脉血氧分压递差 a l v e o l a - a r t e r i a lo x y g e ng r a d i e n t ，P ( A - a ) D 0 2 】；观察气道峰压( p e a ka i r w a yp r e s s u r e ，P p e a k ) 的变化。2 结果R F N 组固定术后出现低氧血症、高碳酸血症，P a 0 2 F i 0 2 降低，V d V t 、P ( A _ a )D 0 2 和P p e a k 增大，同时血L A 增高，并持续至8 h 。U F N 和P 组表现相同趋势，但变化较小，2h 8h 内恢复正常：同时相三组间比较，多个时间段差异具有显著性。四休克复苏后犬股骨