脛骨平臺后外側(cè)劈裂壓縮骨折不同固定方式的生物力學(xué)研究

陳 賀，王 偉，杜順杰，吳希瑞

（河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)傷急救中心，河北省骨科研究所，河北石家莊 050051）

脛骨平臺后外側(cè)劈裂壓縮骨折不同固定方式的生物力學(xué)研究

陳 賀，王 偉，杜順杰，吳希瑞*

（河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)傷急救中心，河北省骨科研究所，河北石家莊 050051）

目的比較后側(cè)和外側(cè)2種固定方式治療脛骨平臺后外側(cè)劈裂壓縮骨折的強(qiáng)度差別，找出客觀依據(jù)，以指導(dǎo)臨床治療。方法收集6對完整成年防腐股骨標(biāo)本依照預(yù)先設(shè)計(jì)的方法制作脛骨平臺后外側(cè)骨折模型，將6對標(biāo)本用隨機(jī)數(shù)字法分成2組，后側(cè)固定組采用后側(cè)五孔重建鋼板固定，外側(cè)固定組采用外側(cè)L型鋼板固定。將2組標(biāo)本固定在CSS.44020生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上，對2組標(biāo)本進(jìn)行垂直加壓實(shí)驗(yàn)。用拉力引申計(jì)分別測量加載至500、1 000N時脛骨后外側(cè)髁的垂直位移并記錄失效載荷（后外側(cè)平臺垂直移位2mm時的載荷）。結(jié)果當(dāng)垂直負(fù)荷500N時，后側(cè)固定組位移（0.187±0.005）mm，外側(cè)固定組位移（0.186±0.004）mm，2組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；當(dāng)負(fù)荷1 000N時，后側(cè)固定組位移（0.471±0.005）mm，外側(cè)固定組位移（0.498±0.005）mm，2組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。以骨折位移＞2mm為失效載荷，后側(cè)固定組失效載荷（3 430±201）N，而外側(cè)固定組失效載荷（2 959±151）N。2組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。結(jié)論后側(cè)固定組和外側(cè)固定組在生理負(fù)荷下穩(wěn)定性無明顯差異，因此采用經(jīng)外側(cè)入路鋼板固定脛骨平臺后外側(cè)塌陷骨折，可以維持生理負(fù)荷下骨折穩(wěn)定性。

脛骨骨折；內(nèi)固定器；生物力學(xué)

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本與設(shè)備：6對完整成年防腐股骨標(biāo)本（河北醫(yī)科大學(xué)解剖教研室提供）。CSS.44020生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、YJY-17型引伸計(jì)（長春市智能儀器設(shè)備研究所）。脛骨近端鋼板螺釘系統(tǒng)（北京納通醫(yī)療器械公司）。Osteocore 3-EXA 型骨密度儀（Medi1eink，Inc，ERA）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)本制備：收集6對完整成年防腐股骨標(biāo)本，應(yīng)用肉眼及CR攝片除外標(biāo)本的結(jié)構(gòu)性異常，如畸形、骨折、腫瘤、結(jié)核等。應(yīng)用Osteocore3-EXA型骨密度儀行骨密度檢測，未發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松。剔除皮膚、皮下、肌肉等軟組織，僅保留股骨及脛骨。將膝關(guān)節(jié)標(biāo)本用雙層塑料袋密封保存后放于-20℃深低溫冷凍冰柜中，于實(shí)驗(yàn)前24h將標(biāo)本從冰柜中取出，在室溫下自然解凍。仿照Madhav等［1］的方法，首先將脛骨外側(cè)平臺平分為前側(cè)及后側(cè)，以2mm克氏針鉆孔，標(biāo)記后外側(cè)髁范圍，同時保留外側(cè)平臺皮質(zhì)，以骨刀在后外側(cè)脛骨平臺關(guān)節(jié)面下方開一骨窗，取出一相同大小的楔形骨塊。為了準(zhǔn)確測量關(guān)節(jié)面的位移，以300N的力直接加于后外側(cè)髁，造成后外側(cè)塌陷骨折模型。

1.2.2 骨折模型的固定：將6對標(biāo)本用隨機(jī)數(shù)字表法分成2組，每組6個。后側(cè)固定組采用后側(cè)五孔重建鋼板固定，首先用骨膜起子將塌陷的關(guān)節(jié)面頂起，克氏針臨時固定，按照鉆孔、測深、攻絲的順序置入3枚螺釘；外側(cè)固定組采用外側(cè)L型鋼板固定（圖1），為了去除植骨對于內(nèi)固定穩(wěn)定性的影響，應(yīng)用橡皮泥填充于塌陷的關(guān)節(jié)面下方。骨折模型的制備及鋼板的固定均由同一人完成，所有標(biāo)本均解剖復(fù)位。

圖1 應(yīng)用2種方式固定脛骨平臺后外側(cè)骨折

1.2.3 生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)：標(biāo)本的遠(yuǎn)端套入自制鐵質(zhì)夾具中，用牙托粉填充于夾具中固定。把標(biāo)本放置于CSS.44020生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行垂直加壓實(shí)驗(yàn)。首先將標(biāo)本逐個固定在生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上，以100N進(jìn)行軸向加壓3次，降低標(biāo)本蠕變效應(yīng)對實(shí)驗(yàn)的影響。實(shí)行連續(xù)軸向加壓，軸向載荷的加載速度為1mm/min。用拉力引申計(jì)分別測量載荷500、1000N時后外側(cè)關(guān)節(jié)面的垂直位移并記錄失效載荷（后外側(cè)平臺垂直移位2mm時的載荷）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以±s表示，采用配對t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

實(shí)驗(yàn)過程中沒有發(fā)生鋼板、螺釘?shù)乃蓜踊驍嗔选．?dāng)載荷為 500N時，后側(cè)固定組位移（0.187± 0.005）mm，外側(cè)固定組位移（0.186±0.004）mm，2組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；當(dāng)載荷為1 000N時，后側(cè)固定組位移（0.471±0.005）mm，外側(cè)固定組位移（0.498±0.005）mm，2組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。以骨折位移＞2mm為失效載荷，后側(cè)固定組失效載荷（3 430±201）N，外側(cè)固定組失效載荷（2 959±151）N，2組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。見表1。

表1 不同固定方式下后外側(cè)髁在500N、1 000N時的位移及最大載荷比較（±s，n=6）

表1 不同固定方式下后外側(cè)髁在500N、1 000N時的位移及最大載荷比較（±s，n=6）

組別 載荷500N（L/mm）載荷1 000N（L/mm）最大載荷（N）后側(cè)固定0.187±0.005 0.471±0.005 3 430±201外側(cè)固定 0.186±0.004 0.498±0.005 2 959±151 t 0.686 6.845 21.738 P ＞0.05 ＜0.01 ＜0.01

3 討 論

脛骨平臺后外側(cè)骨折可以單獨(dú)發(fā)生，也可與其他部位同時發(fā)生，約7%的脛骨平臺骨折涉及脛骨平臺后外側(cè)柱［2］。由于骨折位于后髁冠狀面，基于X線片的傳統(tǒng)脛骨平臺骨折分型系統(tǒng)，如Schatzker分型等不能很好地概括這類骨折的特點(diǎn)。CT等的發(fā)展利于明確骨折的部位和類型，以制定合理的手術(shù)入路和治療方法。目前對于后外側(cè)柱骨折內(nèi)固定方法較多，常用的方式包括后側(cè)入路支撐鋼板固定、前外側(cè)拉力螺釘固定及前外側(cè)解剖鋼板固定等。雖然后外側(cè)骨折和后內(nèi)側(cè)骨折有相似的發(fā)病率，但由于膝關(guān)節(jié)后外側(cè)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，后外側(cè)入路應(yīng)用相對較少，有時會從前側(cè)、外側(cè)進(jìn)行固定，但其穩(wěn)定性無明確的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。

以往人們對于后側(cè)脛骨平臺的生物力學(xué)研究較少，而且主要集中于劈裂骨折。Barei和 Higgins等［3-4］首先報(bào)告了后內(nèi)側(cè)骨折的形態(tài)學(xué)特征，從而建立脛骨平臺后內(nèi)側(cè)劈裂骨折模型。張巍等［5］根據(jù)116例脛骨平臺骨折患者的CT表現(xiàn)，描繪出后外側(cè)剪力骨折的形態(tài)學(xué)特征，建立了后外側(cè)劈裂骨折的模型，并比較了拉力螺釘、前外側(cè)T型LCDCP鋼板、前外側(cè)L型鎖定板、后外側(cè)支撐鋼板對于后外側(cè)剪切骨折的生物力學(xué)穩(wěn)定性，認(rèn)為后側(cè)支撐鋼板穩(wěn)定性最佳。劈裂壓縮骨折可能是脛骨平臺最常見的骨折模式，這種骨折經(jīng)常發(fā)生在老年骨質(zhì)疏松患者受到低能量損傷以后，主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)面塌陷，隨著人口老齡化的發(fā)展壓縮骨折的發(fā)生率可能還會增加。對于后側(cè)壓縮骨折模型的建立以往文獻(xiàn)很少提及，我們按照Madhav等［1］的模式制作了脛骨平臺后外側(cè)的壓縮骨折模型。

為了避免手術(shù)對膝關(guān)節(jié)后外側(cè)復(fù)合體的損傷，以及便于內(nèi)固定物的取出，臨床工作中我們更傾向于采用外側(cè)的入路及手術(shù)方式。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，后側(cè)固定組和外側(cè)固定組固定脛骨平臺后外側(cè)壓縮骨折在生理負(fù)荷下穩(wěn)定性無明顯差異，這給我們提供了實(shí)驗(yàn)室依據(jù)，具有很大的臨床應(yīng)用價值。雖然本實(shí)驗(yàn)結(jié)果較客觀，但還是有許多因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仍有很多方面需要改進(jìn)，標(biāo)本的數(shù)量較少可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差；骨折模型的制作過程中不像通過截骨確定骨折模式可以降低模型之間的差異，可能誤差較大，由于客觀條件的限制未進(jìn)行循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)，都會影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，這也是我們以后研究的方向。

［1］ MADHAV A.KARUNAKAR，KENNETHA.Sp1it depression tibia1 p1ateau fractures：a biomechanica1 study［J］.J Orthop Trauma，2002，16（3）：172-177.

［2］ WALDROP JI，MACEY TI，TRETTIN JC et a1.Fractures of the postero1atera1 tibia1 p1ateau［J］.Am J Sports Med，988，16（5）：492-498.

［3］ BAREI DP，OˊMARA TJ，TAITSMAN LA，et a1.Frequncy and fracture morpho1ogy of the posteromedia1 fragment in bicondy1ar tibia1 p1ateau fracture patterns［J］.J Orthop Trauma，2008，22（3）：176-182.

［4］ HIGGINS TF，KMPER D，KLATT J.Incidence and morpho1ogy of the posteromedia1 fragment in bicondy1ar tibia1 p1ateau fractures［J］.J Orthop Trauma，2009，23（1）：45-51.

［5］ 張巍，羅從風(fēng)，曾炳芳.四種不同內(nèi)固定治療脛骨平臺后外側(cè)剪應(yīng)力骨折的生物力學(xué)研究［J］.中華創(chuàng)傷骨科雜，2010，12（11）：1069-1073.

（本文編輯：劉斯靜）

R683.42

B

1007-3205（2012）04-0453-03脛骨平臺后外側(cè)塌陷和劈裂塌陷骨折是常見骨折，在老年骨質(zhì)疏松患者受到低能量損傷以后經(jīng)常發(fā)生，主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)面塌陷，隨著人口老齡化的發(fā)展，壓縮骨折的發(fā)生率可能還會增加，目前對于脛骨平臺后髁冠狀面的骨折臨床治療意見不一，大多主張后柱骨折應(yīng)后側(cè)入路治療。我們認(rèn)為應(yīng)根據(jù)骨折部位及類型的不同采用不同的手術(shù)方式。脛骨平臺后外側(cè)骨折，由于局部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可采用前側(cè)經(jīng)骨折線復(fù)位植骨固定治療，從而縮短手術(shù)時間，避免血管神經(jīng)損傷。本文主要通過生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)比較后側(cè)及外側(cè)支撐鋼板固定方式的強(qiáng)度差別，旨在為臨床手術(shù)方式的選擇提供理論依據(jù)。

2012-02-06；

2012-04-10

陳賀（1986-），男，河北承德人，河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)碩士研究生，從事創(chuàng)傷骨科疾病診治研究。

*通訊作者。E-mai1：wuxiruidoctor@163.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.032