引用本文： 李海峰, 殷渠东, 顾三军, 孙振中, 芮永军. 对侧皮质锁定技术治疗骨折的研究进展. 中国修复重建外科杂志, 2016, 30(1): 110-114. doi: 10.7507/1002-1892.20160022 复制
内固定是骨折治疗基本方法，至今已有百余年历史，骨折治疗理论已由内固定协会（association of osteosynthesis，AO）的机械力学固定发展到生物学固定（biological osteosynthesis，BO）。锁定钢板（locking plate，LP）的出现是内固定技术的一大突破，扩大了内固定适应证，提高了内固定治疗效果，但某些部位的骨折愈合率未得到明显改善[1-2]。随着研究的深入，研究者逐渐认识到传统LP存在钢板近侧应力集中、刚度较高等缺陷[1-3]。为克服上述缺陷，近年出现了一种新的对侧皮质锁定（far cortical locking，FCL）技术。FCL结构保留了LP结构的整体固定强度，但降低了固定物约80%的刚度，可提供骨折断端平行微动和形成对称的骨折端骨痂，FCL技术在骨折治疗理论、实验和临床应用等方面均取得令人满意的结果[4-9]。目前，已有Zimmer公司的MotionLoc螺钉[4-7]、DePuy-Synthes公司的动态锁定螺钉（dynamic locking screw，DLS）[8-10]和国产FCL螺钉上市。现将FCL技术治疗骨折的研究进展综述如下。
1 发展史
治疗骨折的AO原则要求解剖复位、坚强固定和早期功能康复，由此催生出动态加压钢板（dynamic compression plate，DCP） 对骨折断端加压固定，消除了骨折局部的微动，使骨折获得无骨痂的Ⅰ 期愈合。然而，这种追求解剖复位和坚强内固定需要充分暴露骨折区，骨膜剥离较大，常导致局部血供受损，而骨折端应力较小，术后常发生局部骨质疏松、骨折延迟愈合和骨不连[11-14]。为了克服上述缺陷，20世纪末发展出治疗骨折的BO理论。BO理论要求必须充分保护骨折局部血供，主张采用桥接技术，不必追求骨折解剖复位和坚强固定，由此产生了LP和微创经皮钢板固定技术[1-3]。LP依靠螺钉螺纹与钢板螺纹孔之间锁定连接，使内固定成为一整体框架结构，相当于内置的外支架，无需内固定物与骨之间紧密接触的摩擦力来实现连接，因此钢板与骨面之间可有一定间隙，减少了对局部血供的破坏；同时，内固定通过桥接连接骨折两端，使骨折端有一定活动度。LP的出现是内固定技术的一大突破，扩大了内固定适应证并提高了内固定治疗效果，尤其是对关节周围骨折、假体周围骨折和骨质疏松骨折，显示出独特优越性。锁定加压钢板（locking compression plate，LCP）结合了DCP和LP两种内固定方法的优点，钢板上的锁定和加压结合孔可视具体情况对骨折端实施桥接或加压固定。因此，LP治疗骨折的愈合方式有Ⅰ期愈合和Ⅱ期愈合，但绝大多数是Ⅱ期愈合[11-13]。但随着LP和LCP应用普及，研究者发现某些部位的骨折愈合率并未因这两种锁定内固定方法的应用得到明显改善，反而骨折延迟愈合及骨不连发生率较高[1-3]。其中，最典型部位是股骨髁上骨折，包括股骨远端假体周围骨折，研究显示该部位骨折LP治疗不愈合率为16%～37%[5-9, 11-14]；此外，不愈合率较高的部位还有肱骨近端骨折和胫骨干骨折[5-9, 11-12]。随着对骨折愈合生物学和生物力学机制研究的深入，人们逐渐认识到LP存在刚度过高、应力在近钢板侧皮质过于集中、骨折断端两侧应力不均衡等问题[3, 11-13]。为了克服上述缺陷，2005年美国学者Bottlang等[4-5]首先提出了FCL概念，随后研发出一款FCL螺钉——MotionLoc螺钉，其螺杆远端和钉尾有螺纹，分别与钢板对侧皮质和钢板锁定，而靠近钢板侧的螺杆近端无螺纹，且螺杆直径较小，螺杆与靠近钢板侧皮质有空隙，螺钉锁定后钢板与骨面也有间隙，螺杆具有弹性，受力后可以弯曲[6-7]。后来，欧洲学者Döbele等[8]又研发出另一款FCL螺钉——DLS，螺钉由钉芯与钉套两部分组成，钉套远端与远侧皮质锁定，钉芯近端与钢板锁定，锁定后钉芯与钉套之间有一定空隙，而且钉芯受力后可以弯曲，允许螺钉内部有0.2mm的微动[8-10]。2009年，Gardner等[1]也报道了另一种FCL固定方法——采用在近钢板侧皮质孔扩大开槽方法，也可增加传统锁定螺钉轴向活动度，从而解决了传统LP结构刚度较高和近钢板侧应力集中的问题，并实现了骨折断端间平行微动[12]。
2 治疗原理和实验研究
2.1 弹性固定和应力平行的有机结合
金属钢板和螺钉在承受载荷时会发生微小弯曲，骨折断端微动与骨痂形成关系密切，但只有骨折断端一定范围内的微动才有利于骨架形成和骨折愈合，这就要求弹性固定，即刚度适度。刚度是施加载荷与产生位移的比值，它是评价骨痂的关键指标，过高的刚度意味着一定载荷下骨折断端间微动过小，不利于骨痂形成，从而影响骨折的Ⅱ期愈合。LP治疗骨折经典的愈合方式是Ⅱ期愈合，总体上LP固定骨折断端产生的应力和微动均较小且不对称，其中近钢板侧皮质骨折端的应力和微动较小，而钢板对侧皮质骨折端的应力和微动相对较大，导致骨痂形成不对称[11, 13]。FCL螺钉的螺杆或钉芯均有弹性，在轴向或屈曲载荷作用下发生S状变形[4-9]，可产生骨折断端间微动。骨折断端间微动幅度与钉道长度、钉杆或钉芯周围空隙大小相关。与LP相比，FCL螺钉特殊的设计使锁定固定后靠近钢板侧皮质的应力和微动有所增大，这样近钢板侧皮质与钢板对侧皮质的骨折端在承受轴向载荷时所受应力比较均匀，有利于断端骨痂对称形成和骨折愈合[1, 5, 8-9]。Bottlang等[5, 15]在替代骨骼模型上模拟股骨干骨折，对比LP和FCL两种结构在轴向载荷下骨折断端间微动距离，结果显示在200 N轴向载荷下，LP结构近钢板侧皮质的微动距离为0.02 mm，钢板对侧皮质为0.05 mm，两者差异有统计学意义（P<0.01），而使用MotionLoc螺钉的FCL结构近钢板侧和钢板对侧皮质处微动距离分别是0.51 mm和0.59 mm；FCL结构的刚度较LP结构下降88%，LP结构的刚度是FCL结构的数倍，即高出一个数量级。结果说明相对于LP，FCL结构的刚度明显下降，骨折断端应力和微动较大且几乎平行。
Döbele等[8, 16]采用实验比较另一种FCL（DLS）和LP结构的刚度和微动，在150 N轴向压缩载荷下，DLS较LP的刚度减少16%，而骨折端微动从LP的282 μm增加到DLS的423 μm；在200 N轴向压缩载荷时，DLS的刚度较LP减少74.4%，且刚度具有双相性，骨折断端间微动距离为0.033～0.210 mm。
既往研究表明，在受到轴向载荷时骨折块间最有利于骨折Ⅱ期愈合的微动距离为0.2～ 1.0mm[13-15]。而FCL结构在生理载荷下骨折断端间的微动距离就在最佳微动范围且两侧平行，即FCL结构具有弹性固定和应力平行有机结合的特点，该特点在Ilizarov弹性钉环形外固定治疗骨折中已有充分体现，这十分有利于骨痂形成和骨折Ⅱ期愈合。
2.2 可变刚度和可靠整体固定强度的完美结合
MotionLoc螺钉的螺杆部直径小于近钢板侧皮质骨孔，而且有弹性，锁定后钢板与骨面有间隙，是FCL结构固定后初始刚度小于LP的主要原因。在载荷较小时，FCL结构刚度较小，当载荷增大到FCL螺杆与近钢板侧皮质接触时，可获得额外的近钢板侧皮质骨支撑，此时FCL结构的刚度提高，这种具有可变刚度的特性又称为刚度的二相性[15-17]。Bottlang等[15]在替代骨骼模型上模拟股骨干骨折，对比LP和FCL（MotionLoc螺钉） 两种结构的生物力学特性，两种结构均使用4.5 mm钛合金锁定钢板。结果显示，在轴向载荷<400 N时，FCL结构比LP结构刚度低88%；当轴向载荷>400 N时，LP结构的刚度不变，而FCL的刚度增加到原来的6倍，但仍比传统LP低22%，表明FCL结构刚度存在二相性。同时，他们进行的有限元分析显示，当模拟载荷增大到1 000N时，近钢板侧骨皮质的应力开始增大，也间接证实了FCL结构刚度的二相性[5, 15]。
FCL结构的总体固定强度或稳定性并未因其总体刚度降低和可变刚度特性有明显下降。Bottlang等[6]对LP和FCL两种结构在骨质疏松和非骨质疏松模型中的固定强度进行对比，结果显示，在非骨质疏松模型中，FCL比LP的轴向压缩强度小7%（P=0.005），但扭转强度高54%（P<0.001），弯曲强度高21%（P<0.001）；在骨质疏松模型中，FCL比LP的抗轴向压缩强度小16%（P<0.001），但抗扭转强度高9%（P=0.04），抗弯曲强度高20%（P=0.02）。Doornink等[17]采用新鲜冷冻尸体股骨标本模拟股骨髁上骨折施加轴向载荷，比较LP结构与FCL结构固定的刚度、动态加压下的耐久性以及动态加压至失败破坏性试验的剩余强度，结果显示FCL结构的初始刚度为（1.2±0.3）kN/mm，比LP低81%，但随着载荷增大，FCL结构刚度上升至（3.7±1.2）kN/mm，表现出刚度的二相性；在800 N载荷下，FCL结构骨折断端间微动值是LP结构的4倍，而且FCL结构骨折断端间微动近乎是平行的，而LP结构近钢板侧皮质微动较钢板对侧小48%；在破坏性试验中，最终有7个LP样本和8个FCL样本承受住了10万次、1870 N的轴向循环载荷，这些样本中LP结构剩余强度为（5.0±1.6）kN，FCL结构为（5.3±1.1）kN，二者差异无统计学意义（P>0.05）。
上述试验显示，虽然FCL结构较LP结构的抗轴向压缩强度有适度降低，但抗弯曲强度和抗扭转强度反而增加，而且还具有可变刚度特性[6]。可变刚度的临床意义在于：FCL结构起始刚度较小，有利于在术后初期负重较小的情况下提供足够的骨折断端间微动；随着后期负重逐渐变大，FCL结构刚度相应变大，又抑制了骨折断端间过大微动，这有利于骨折Ⅱ期愈合。FCL结构可变大的刚度特性和抗扭转强度、抗弯曲强度较LP结构增大，使得FCL结构的整体固定强度或稳定性并未降低。可变刚度和可靠整体固定强度的完美结合不仅可提供有利的骨折断端间微动，消除不利微动，而且可为早期康复活动和骨折愈合提供稳定保障[18]。
2.3 避免应力集中
LP螺钉应力集中于近钢板侧皮质与钢板螺纹孔之间，此处最容易发生螺钉断裂；在逐渐增大的弯曲载荷直至破坏试验中，LP结构与DCP结构最终均在钢板末端螺钉孔处发生再骨折，而且LP结构在断裂前承受的弯曲载荷比DCP低22%，说明传统LP结构相对于DCP结构，钢板末端处螺钉应力更集中，此处发生再骨折可能性较大[2, 15]。FCL螺钉的特殊设计，即近钢板侧无螺纹，仅钢板对侧有螺纹，固定后使FCL螺钉承受的应力不再集中于螺钉的近钢板侧，而是均匀分布于整个螺杆段；由于FCL螺钉仅与对侧皮质固定，固定后每一FCL螺钉均可产生弹性微动，与外支架固定相似，使得FCL结构不再像LP结构那样应力集中于钢板末端的螺钉孔处，而是较均匀分布至每一FCL螺钉，从而降低了钢板末端螺钉处再骨折风险，而整体结构的固定强度并未减少[5, 17-18]。Bottlang等[5]有限元分析结果显示，在施加轴向载荷时，螺杆上应力分布比较均匀，而且所有FCL螺钉弯曲程度相同，即每个近钢板侧骨皮质与螺钉相接处的应力也相近，证实了FCL螺钉和FCL结构的应力分布较均匀。
2.4 动物实验治疗效果观察
Bottlang等[5, 15]将12只绵羊胫骨截骨模拟胫骨骨折，随机分为两组，并分别采用LP结构和FCL（MotionLoc螺钉）结构固定，观察两者骨痂生成与骨折愈合情况。术后3～9周CT检查显示，FCL组骨痂明显多于LP组；术后9周FCL组骨痂体积比LP组大36%（P<0.05），骨矿物质含量高44%（P<0.05）。同时，LP组形成的骨痂不对称，其中近钢板侧比钢板对侧骨痂体积小43%，骨矿物质含量低49%（P<0.05）；而FCL组近钢板侧和钢板对侧的骨痂骨矿物质含量相近（P>0.05）。术后9周组织学检查示，FCL组所有样本的近钢板侧和钢板对侧皮质均已有骨痂桥接，而6个LP样本中钢板对侧皮质处均有骨痂桥接，但有3个样本近钢板侧皮质骨痂生成不足、未能桥接。在破坏性试验中，FCL组抗扭转强度较LP组高54%，承受了多156%的能量（P<0.01）。
Richter等[19]将12只雌性绵羊分为两组模拟胫骨干骨折，比较FCL （DLS） 结构和LP结构固定效果，术后第3周开始每周行CT检查，第9周处死动物后行大体、生物力学、组织学和影像学评估，并行显微CT检查，观察两组骨痂生成与骨折愈合情况。结果显示：DLS组形成骨痂的力学稳定性好于LP组，破坏力矩是后者的2倍（P<0.05）；DLS组形成骨膜骨痂的体积也是后者的2倍（P<0.05）；DLS组的抗扭强度是后者的1.44倍（P<0.05）。Plecko等[20]也报道对绵羊胫骨骨折采用LP结合DLS螺钉固定，行骨折端CT检查、生物力学和组织学检查，观察不同骨折间隙的骨折愈合效果。结果显示：DLS尤其能促进近钢板侧骨痂形成，达到骨折端对称的骨痂形成，改善了传统LP固定后骨折愈合质量。
上述动物实验结果说明，两种FCL结构不仅具有与LP结构相似的稳定性，而且能更好促进骨痂形成和塑型，缩短骨折Ⅱ期愈合时间、提高骨折Ⅱ期愈合质量。
3 手术策略和临床应用
FCL螺钉需要锁定于钢板对侧皮质才能发挥作用，故FCL螺钉无法应用于干骺端，只能应用于骨干端，而干骺端只能使用普通锁定螺钉。因此，FCL技术主要适用于长骨干骨折，包括股骨髁上骨折、股骨远端的假体周围骨折、股骨粗隆下骨折，以及股骨干、胫骨干和肱骨干骨折。FCL螺钉的长度要求比钉道至少长2 mm，每侧至少3～4枚FCL螺钉，才能保证对侧皮质锁定效果。FCL结构按照BO理论治疗骨折，骨折不必解剖复位，钢板与骨骼之间不需紧贴。在使用MotionLoc固定系统时，所有螺钉植入后，每枚MotionLoc螺钉都要拧松半圈，这样钢板和骨面才有相对移动的距离，最后用单独的尾帽锁定每枚螺钉。尽管钢板螺钉孔允许MotionLoc螺钉30°弧度内各向偏斜，但应在沿骨干最长直径的横截面成角、而不是在矢状面成角，以确保钉道长度的最大化，才能获得最大的微动距离[7, 17]。MotionLoc螺钉矢状面成角可引起早期螺钉与近钢板侧皮质撞击，不利于FCL螺钉发挥其特有作用，而DLS无矢状面成角会引起螺钉与近钢板侧皮质撞击的风险。不能用拉力螺钉固定需要微动的骨折断端骨折块，若有必要，只能将骨折块固定于一侧断端。
目前，FCL技术治疗骨折的临床应用仍处于初步阶段。Bottlang等[7]采用前瞻性研究，对32例患者共33处股骨远端骨折采用FCL技术治疗，骨折内固定协会/骨科创伤协会（AO/OTA）分型为33-A型和33-C型，使用NCB万向锁定钢板，干骺端采用标准松质骨螺钉固定，骨干端均使用MotionLoc螺钉的FCL结构固定，从骨折愈合情况及术后并发症两个方面进行评价；术后2例失访，最终30例31处骨折纳入评价。31处骨折共使用125枚MotionLoc螺钉，均未出现松动或断裂；1例术后发生干骺端内翻角为5.8°的骨折移位；骨折愈合方面，30处骨折于（15.6±6.2）周完全愈合，术后24周肢体可无痛性负荷，1例术后5 d发生旋转畸形，1例因骨不连于术后6个月再次行修正手术，术后骨折愈合良好，无其他并发症发生。
Ries等[21-22]采用MotionLoc螺钉固定系统治疗20例股骨远端假体周围骨折，平均随访24周，骨折愈合率达89%；骨折愈合时间：内侧骨痂形成时间（10.7±6.7）周，前方骨痂形成时间（11.0±6.6）周，后方骨痂形成时间（13.4±7.5）周；无螺钉断裂发生。与LP结构相比，他们发现FCL结构治疗后骨痂形成更快、更健康和更对称。
Adams等[23]应用MotionLoc螺钉系统治疗15例股骨远端骨折，其中2例伴骨缺损，术后随访均愈合，平均愈合时间24周，结果较满意。
Freude等[9]采用DLS固定系统治疗34例胫骨远端骨折，术后3个月78%患者骨折愈合，6个月100%患者骨折愈合；由于螺钉钉芯相对较细，术后12个月共2例（5.88%）发生螺钉断裂；术后1例发生骨折部感染，余无其他并发症发生。
临床应用MotionLoc螺钉和DLS的FCL技术治疗股骨远端、胫骨干和肱骨近端等部位骨折，均取得满意效果，较LP疗效明显提高[7-9, 16]。
4 存在问题与展望
FCL是LP的一大改进，FCL治疗骨折在理论和实验研究方面均取得令人满意的结果，有望降低传统LP治疗某些部位骨折延迟愈合、骨不连发生率。但目前FCL技术临床应用时间尚短、应用病例数较少，是否在临床应用中表现出与其理论和实验相符合的效果，仍期待更多多中心、临床随机对照试验加以证实。虽然MotionLoc螺钉、DLS和国产FCL螺钉已上市，但目前文献仅有前两者临床应用报道，尤其是MotionLoc螺钉应用较多，各种FCL技术之间的生物力学属性和疗效是否存在差异，尚罕见报道。由于MotionLoc螺钉与钢板锁定后要求后退半圈，螺钉在钉道内后退会降低螺钉抗拔力，在骨质疏松患者中MotionLoc螺钉单皮质固定的抗拔力是否足够、螺钉松动发生率如何、如何克服螺钉松动，以及如何克服DLS钉芯相对较细、螺钉易断裂等问题，仍需进一步研究。
内固定是骨折治疗基本方法，至今已有百余年历史，骨折治疗理论已由内固定协会（association of osteosynthesis，AO）的机械力学固定发展到生物学固定（biological osteosynthesis，BO）。锁定钢板（locking plate，LP）的出现是内固定技术的一大突破，扩大了内固定适应证，提高了内固定治疗效果，但某些部位的骨折愈合率未得到明显改善[1-2]。随着研究的深入，研究者逐渐认识到传统LP存在钢板近侧应力集中、刚度较高等缺陷[1-3]。为克服上述缺陷，近年出现了一种新的对侧皮质锁定（far cortical locking，FCL）技术。FCL结构保留了LP结构的整体固定强度，但降低了固定物约80%的刚度，可提供骨折断端平行微动和形成对称的骨折端骨痂，FCL技术在骨折治疗理论、实验和临床应用等方面均取得令人满意的结果[4-9]。目前，已有Zimmer公司的MotionLoc螺钉[4-7]、DePuy-Synthes公司的动态锁定螺钉（dynamic locking screw，DLS）[8-10]和国产FCL螺钉上市。现将FCL技术治疗骨折的研究进展综述如下。
1 发展史
治疗骨折的AO原则要求解剖复位、坚强固定和早期功能康复，由此催生出动态加压钢板（dynamic compression plate，DCP） 对骨折断端加压固定，消除了骨折局部的微动，使骨折获得无骨痂的Ⅰ 期愈合。然而，这种追求解剖复位和坚强内固定需要充分暴露骨折区，骨膜剥离较大，常导致局部血供受损，而骨折端应力较小，术后常发生局部骨质疏松、骨折延迟愈合和骨不连[11-14]。为了克服上述缺陷，20世纪末发展出治疗骨折的BO理论。BO理论要求必须充分保护骨折局部血供，主张采用桥接技术，不必追求骨折解剖复位和坚强固定，由此产生了LP和微创经皮钢板固定技术[1-3]。LP依靠螺钉螺纹与钢板螺纹孔之间锁定连接，使内固定成为一整体框架结构，相当于内置的外支架，无需内固定物与骨之间紧密接触的摩擦力来实现连接，因此钢板与骨面之间可有一定间隙，减少了对局部血供的破坏；同时，内固定通过桥接连接骨折两端，使骨折端有一定活动度。LP的出现是内固定技术的一大突破，扩大了内固定适应证并提高了内固定治疗效果，尤其是对关节周围骨折、假体周围骨折和骨质疏松骨折，显示出独特优越性。锁定加压钢板（locking compression plate，LCP）结合了DCP和LP两种内固定方法的优点，钢板上的锁定和加压结合孔可视具体情况对骨折端实施桥接或加压固定。因此，LP治疗骨折的愈合方式有Ⅰ期愈合和Ⅱ期愈合，但绝大多数是Ⅱ期愈合[11-13]。但随着LP和LCP应用普及，研究者发现某些部位的骨折愈合率并未因这两种锁定内固定方法的应用得到明显改善，反而骨折延迟愈合及骨不连发生率较高[1-3]。其中，最典型部位是股骨髁上骨折，包括股骨远端假体周围骨折，研究显示该部位骨折LP治疗不愈合率为16%～37%[5-9, 11-14]；此外，不愈合率较高的部位还有肱骨近端骨折和胫骨干骨折[5-9, 11-12]。随着对骨折愈合生物学和生物力学机制研究的深入，人们逐渐认识到LP存在刚度过高、应力在近钢板侧皮质过于集中、骨折断端两侧应力不均衡等问题[3, 11-13]。为了克服上述缺陷，2005年美国学者Bottlang等[4-5]首先提出了FCL概念，随后研发出一款FCL螺钉——MotionLoc螺钉，其螺杆远端和钉尾有螺纹，分别与钢板对侧皮质和钢板锁定，而靠近钢板侧的螺杆近端无螺纹，且螺杆直径较小，螺杆与靠近钢板侧皮质有空隙，螺钉锁定后钢板与骨面也有间隙，螺杆具有弹性，受力后可以弯曲[6-7]。后来，欧洲学者Döbele等[8]又研发出另一款FCL螺钉——DLS，螺钉由钉芯与钉套两部分组成，钉套远端与远侧皮质锁定，钉芯近端与钢板锁定，锁定后钉芯与钉套之间有一定空隙，而且钉芯受力后可以弯曲，允许螺钉内部有0.2mm的微动[8-10]。2009年，Gardner等[1]也报道了另一种FCL固定方法——采用在近钢板侧皮质孔扩大开槽方法，也可增加传统锁定螺钉轴向活动度，从而解决了传统LP结构刚度较高和近钢板侧应力集中的问题，并实现了骨折断端间平行微动[12]。
2 治疗原理和实验研究
2.1 弹性固定和应力平行的有机结合
金属钢板和螺钉在承受载荷时会发生微小弯曲，骨折断端微动与骨痂形成关系密切，但只有骨折断端一定范围内的微动才有利于骨架形成和骨折愈合，这就要求弹性固定，即刚度适度。刚度是施加载荷与产生位移的比值，它是评价骨痂的关键指标，过高的刚度意味着一定载荷下骨折断端间微动过小，不利于骨痂形成，从而影响骨折的Ⅱ期愈合。LP治疗骨折经典的愈合方式是Ⅱ期愈合，总体上LP固定骨折断端产生的应力和微动均较小且不对称，其中近钢板侧皮质骨折端的应力和微动较小，而钢板对侧皮质骨折端的应力和微动相对较大，导致骨痂形成不对称[11, 13]。FCL螺钉的螺杆或钉芯均有弹性，在轴向或屈曲载荷作用下发生S状变形[4-9]，可产生骨折断端间微动。骨折断端间微动幅度与钉道长度、钉杆或钉芯周围空隙大小相关。与LP相比，FCL螺钉特殊的设计使锁定固定后靠近钢板侧皮质的应力和微动有所增大，这样近钢板侧皮质与钢板对侧皮质的骨折端在承受轴向载荷时所受应力比较均匀，有利于断端骨痂对称形成和骨折愈合[1, 5, 8-9]。Bottlang等[5, 15]在替代骨骼模型上模拟股骨干骨折，对比LP和FCL两种结构在轴向载荷下骨折断端间微动距离，结果显示在200 N轴向载荷下，LP结构近钢板侧皮质的微动距离为0.02 mm，钢板对侧皮质为0.05 mm，两者差异有统计学意义（P<0.01），而使用MotionLoc螺钉的FCL结构近钢板侧和钢板对侧皮质处微动距离分别是0.51 mm和0.59 mm；FCL结构的刚度较LP结构下降88%，LP结构的刚度是FCL结构的数倍，即高出一个数量级。结果说明相对于LP，FCL结构的刚度明显下降，骨折断端应力和微动较大且几乎平行。
Döbele等[8, 16]采用实验比较另一种FCL（DLS）和LP结构的刚度和微动，在150 N轴向压缩载荷下，DLS较LP的刚度减少16%，而骨折端微动从LP的282 μm增加到DLS的423 μm；在200 N轴向压缩载荷时，DLS的刚度较LP减少74.4%，且刚度具有双相性，骨折断端间微动距离为0.033～0.210 mm。
既往研究表明，在受到轴向载荷时骨折块间最有利于骨折Ⅱ期愈合的微动距离为0.2～ 1.0mm[13-15]。而FCL结构在生理载荷下骨折断端间的微动距离就在最佳微动范围且两侧平行，即FCL结构具有弹性固定和应力平行有机结合的特点，该特点在Ilizarov弹性钉环形外固定治疗骨折中已有充分体现，这十分有利于骨痂形成和骨折Ⅱ期愈合。
2.2 可变刚度和可靠整体固定强度的完美结合
MotionLoc螺钉的螺杆部直径小于近钢板侧皮质骨孔，而且有弹性，锁定后钢板与骨面有间隙，是FCL结构固定后初始刚度小于LP的主要原因。在载荷较小时，FCL结构刚度较小，当载荷增大到FCL螺杆与近钢板侧皮质接触时，可获得额外的近钢板侧皮质骨支撑，此时FCL结构的刚度提高，这种具有可变刚度的特性又称为刚度的二相性[15-17]。Bottlang等[15]在替代骨骼模型上模拟股骨干骨折，对比LP和FCL（MotionLoc螺钉） 两种结构的生物力学特性，两种结构均使用4.5 mm钛合金锁定钢板。结果显示，在轴向载荷<400 N时，FCL结构比LP结构刚度低88%；当轴向载荷>400 N时，LP结构的刚度不变，而FCL的刚度增加到原来的6倍，但仍比传统LP低22%，表明FCL结构刚度存在二相性。同时，他们进行的有限元分析显示，当模拟载荷增大到1 000N时，近钢板侧骨皮质的应力开始增大，也间接证实了FCL结构刚度的二相性[5, 15]。
FCL结构的总体固定强度或稳定性并未因其总体刚度降低和可变刚度特性有明显下降。Bottlang等[6]对LP和FCL两种结构在骨质疏松和非骨质疏松模型中的固定强度进行对比，结果显示，在非骨质疏松模型中，FCL比LP的轴向压缩强度小7%（P=0.005），但扭转强度高54%（P<0.001），弯曲强度高21%（P<0.001）；在骨质疏松模型中，FCL比LP的抗轴向压缩强度小16%（P<0.001），但抗扭转强度高9%（P=0.04），抗弯曲强度高20%（P=0.02）。Doornink等[17]采用新鲜冷冻尸体股骨标本模拟股骨髁上骨折施加轴向载荷，比较LP结构与FCL结构固定的刚度、动态加压下的耐久性以及动态加压至失败破坏性试验的剩余强度，结果显示FCL结构的初始刚度为（1.2±0.3）kN/mm，比LP低81%，但随着载荷增大，FCL结构刚度上升至（3.7±1.2）kN/mm，表现出刚度的二相性；在800 N载荷下，FCL结构骨折断端间微动值是LP结构的4倍，而且FCL结构骨折断端间微动近乎是平行的，而LP结构近钢板侧皮质微动较钢板对侧小48%；在破坏性试验中，最终有7个LP样本和8个FCL样本承受住了10万次、1870 N的轴向循环载荷，这些样本中LP结构剩余强度为（5.0±1.6）kN，FCL结构为（5.3±1.1）kN，二者差异无统计学意义（P>0.05）。
上述试验显示，虽然FCL结构较LP结构的抗轴向压缩强度有适度降低，但抗弯曲强度和抗扭转强度反而增加，而且还具有可变刚度特性[6]。可变刚度的临床意义在于：FCL结构起始刚度较小，有利于在术后初期负重较小的情况下提供足够的骨折断端间微动；随着后期负重逐渐变大，FCL结构刚度相应变大，又抑制了骨折断端间过大微动，这有利于骨折Ⅱ期愈合。FCL结构可变大的刚度特性和抗扭转强度、抗弯曲强度较LP结构增大，使得FCL结构的整体固定强度或稳定性并未降低。可变刚度和可靠整体固定强度的完美结合不仅可提供有利的骨折断端间微动，消除不利微动，而且可为早期康复活动和骨折愈合提供稳定保障[18]。
2.3 避免应力集中
LP螺钉应力集中于近钢板侧皮质与钢板螺纹孔之间，此处最容易发生螺钉断裂；在逐渐增大的弯曲载荷直至破坏试验中，LP结构与DCP结构最终均在钢板末端螺钉孔处发生再骨折，而且LP结构在断裂前承受的弯曲载荷比DCP低22%，说明传统LP结构相对于DCP结构，钢板末端处螺钉应力更集中，此处发生再骨折可能性较大[2, 15]。FCL螺钉的特殊设计，即近钢板侧无螺纹，仅钢板对侧有螺纹，固定后使FCL螺钉承受的应力不再集中于螺钉的近钢板侧，而是均匀分布于整个螺杆段；由于FCL螺钉仅与对侧皮质固定，固定后每一FCL螺钉均可产生弹性微动，与外支架固定相似，使得FCL结构不再像LP结构那样应力集中于钢板末端的螺钉孔处，而是较均匀分布至每一FCL螺钉，从而降低了钢板末端螺钉处再骨折风险，而整体结构的固定强度并未减少[5, 17-18]。Bottlang等[5]有限元分析结果显示，在施加轴向载荷时，螺杆上应力分布比较均匀，而且所有FCL螺钉弯曲程度相同，即每个近钢板侧骨皮质与螺钉相接处的应力也相近，证实了FCL螺钉和FCL结构的应力分布较均匀。
2.4 动物实验治疗效果观察
Bottlang等[5, 15]将12只绵羊胫骨截骨模拟胫骨骨折，随机分为两组，并分别采用LP结构和FCL（MotionLoc螺钉）结构固定，观察两者骨痂生成与骨折愈合情况。术后3～9周CT检查显示，FCL组骨痂明显多于LP组；术后9周FCL组骨痂体积比LP组大36%（P<0.05），骨矿物质含量高44%（P<0.05）。同时，LP组形成的骨痂不对称，其中近钢板侧比钢板对侧骨痂体积小43%，骨矿物质含量低49%（P<0.05）；而FCL组近钢板侧和钢板对侧的骨痂骨矿物质含量相近（P>0.05）。术后9周组织学检查示，FCL组所有样本的近钢板侧和钢板对侧皮质均已有骨痂桥接，而6个LP样本中钢板对侧皮质处均有骨痂桥接，但有3个样本近钢板侧皮质骨痂生成不足、未能桥接。在破坏性试验中，FCL组抗扭转强度较LP组高54%，承受了多156%的能量（P<0.01）。
Richter等[19]将12只雌性绵羊分为两组模拟胫骨干骨折，比较FCL （DLS） 结构和LP结构固定效果，术后第3周开始每周行CT检查，第9周处死动物后行大体、生物力学、组织学和影像学评估，并行显微CT检查，观察两组骨痂生成与骨折愈合情况。结果显示：DLS组形成骨痂的力学稳定性好于LP组，破坏力矩是后者的2倍（P<0.05）；DLS组形成骨膜骨痂的体积也是后者的2倍（P<0.05）；DLS组的抗扭强度是后者的1.44倍（P<0.05）。Plecko等[20]也报道对绵羊胫骨骨折采用LP结合DLS螺钉固定，行骨折端CT检查、生物力学和组织学检查，观察不同骨折间隙的骨折愈合效果。结果显示：DLS尤其能促进近钢板侧骨痂形成，达到骨折端对称的骨痂形成，改善了传统LP固定后骨折愈合质量。
上述动物实验结果说明，两种FCL结构不仅具有与LP结构相似的稳定性，而且能更好促进骨痂形成和塑型，缩短骨折Ⅱ期愈合时间、提高骨折Ⅱ期愈合质量。
3 手术策略和临床应用
FCL螺钉需要锁定于钢板对侧皮质才能发挥作用，故FCL螺钉无法应用于干骺端，只能应用于骨干端，而干骺端只能使用普通锁定螺钉。因此，FCL技术主要适用于长骨干骨折，包括股骨髁上骨折、股骨远端的假体周围骨折、股骨粗隆下骨折，以及股骨干、胫骨干和肱骨干骨折。FCL螺钉的长度要求比钉道至少长2 mm，每侧至少3～4枚FCL螺钉，才能保证对侧皮质锁定效果。FCL结构按照BO理论治疗骨折，骨折不必解剖复位，钢板与骨骼之间不需紧贴。在使用MotionLoc固定系统时，所有螺钉植入后，每枚MotionLoc螺钉都要拧松半圈，这样钢板和骨面才有相对移动的距离，最后用单独的尾帽锁定每枚螺钉。尽管钢板螺钉孔允许MotionLoc螺钉30°弧度内各向偏斜，但应在沿骨干最长直径的横截面成角、而不是在矢状面成角，以确保钉道长度的最大化，才能获得最大的微动距离[7, 17]。MotionLoc螺钉矢状面成角可引起早期螺钉与近钢板侧皮质撞击，不利于FCL螺钉发挥其特有作用，而DLS无矢状面成角会引起螺钉与近钢板侧皮质撞击的风险。不能用拉力螺钉固定需要微动的骨折断端骨折块，若有必要，只能将骨折块固定于一侧断端。
目前，FCL技术治疗骨折的临床应用仍处于初步阶段。Bottlang等[7]采用前瞻性研究，对32例患者共33处股骨远端骨折采用FCL技术治疗，骨折内固定协会/骨科创伤协会（AO/OTA）分型为33-A型和33-C型，使用NCB万向锁定钢板，干骺端采用标准松质骨螺钉固定，骨干端均使用MotionLoc螺钉的FCL结构固定，从骨折愈合情况及术后并发症两个方面进行评价；术后2例失访，最终30例31处骨折纳入评价。31处骨折共使用125枚MotionLoc螺钉，均未出现松动或断裂；1例术后发生干骺端内翻角为5.8°的骨折移位；骨折愈合方面，30处骨折于（15.6±6.2）周完全愈合，术后24周肢体可无痛性负荷，1例术后5 d发生旋转畸形，1例因骨不连于术后6个月再次行修正手术，术后骨折愈合良好，无其他并发症发生。
Ries等[21-22]采用MotionLoc螺钉固定系统治疗20例股骨远端假体周围骨折，平均随访24周，骨折愈合率达89%；骨折愈合时间：内侧骨痂形成时间（10.7±6.7）周，前方骨痂形成时间（11.0±6.6）周，后方骨痂形成时间（13.4±7.5）周；无螺钉断裂发生。与LP结构相比，他们发现FCL结构治疗后骨痂形成更快、更健康和更对称。
Adams等[23]应用MotionLoc螺钉系统治疗15例股骨远端骨折，其中2例伴骨缺损，术后随访均愈合，平均愈合时间24周，结果较满意。
Freude等[9]采用DLS固定系统治疗34例胫骨远端骨折，术后3个月78%患者骨折愈合，6个月100%患者骨折愈合；由于螺钉钉芯相对较细，术后12个月共2例（5.88%）发生螺钉断裂；术后1例发生骨折部感染，余无其他并发症发生。
临床应用MotionLoc螺钉和DLS的FCL技术治疗股骨远端、胫骨干和肱骨近端等部位骨折，均取得满意效果，较LP疗效明显提高[7-9, 16]。
4 存在问题与展望
FCL是LP的一大改进，FCL治疗骨折在理论和实验研究方面均取得令人满意的结果，有望降低传统LP治疗某些部位骨折延迟愈合、骨不连发生率。但目前FCL技术临床应用时间尚短、应用病例数较少，是否在临床应用中表现出与其理论和实验相符合的效果，仍期待更多多中心、临床随机对照试验加以证实。虽然MotionLoc螺钉、DLS和国产FCL螺钉已上市，但目前文献仅有前两者临床应用报道，尤其是MotionLoc螺钉应用较多，各种FCL技术之间的生物力学属性和疗效是否存在差异，尚罕见报道。由于MotionLoc螺钉与钢板锁定后要求后退半圈，螺钉在钉道内后退会降低螺钉抗拔力，在骨质疏松患者中MotionLoc螺钉单皮质固定的抗拔力是否足够、螺钉松动发生率如何、如何克服螺钉松动，以及如何克服DLS钉芯相对较细、螺钉易断裂等问题，仍需进一步研究。