脛骨平臺后外側劈裂壓縮骨折不同固定方式的生物力學研究

陳 賀，王 偉，杜順杰，吳希瑞

（河北醫科大學第三醫院創傷急救中心，河北省骨科研究所，河北石家莊 050051）

脛骨平臺后外側劈裂壓縮骨折不同固定方式的生物力學研究

陳 賀，王 偉，杜順杰，吳希瑞*

（河北醫科大學第三醫院創傷急救中心，河北省骨科研究所，河北石家莊 050051）

目的比較后側和外側2種固定方式治療脛骨平臺后外側劈裂壓縮骨折的強度差別，找出客觀依據，以指導臨床治療。方法收集6對完整成年防腐股骨標本依照預先設計的方法制作脛骨平臺后外側骨折模型，將6對標本用隨機數字法分成2組，后側固定組采用后側五孔重建鋼板固定，外側固定組采用外側L型鋼板固定。將2組標本固定在CSS.44020生物力學試驗機上，對2組標本進行垂直加壓實驗。用拉力引申計分別測量加載至500、1 000N時脛骨后外側髁的垂直位移并記錄失效載荷（后外側平臺垂直移位2mm時的載荷）。結果當垂直負荷500N時，后側固定組位移（0.187±0.005）mm，外側固定組位移（0.186±0.004）mm，2組差異無統計學意義（P＞0.05）；當負荷1 000N時，后側固定組位移（0.471±0.005）mm，外側固定組位移（0.498±0.005）mm，2組差異有統計學意義（P＜0.01）。以骨折位移＞2mm為失效載荷，后側固定組失效載荷（3 430±201）N，而外側固定組失效載荷（2 959±151）N。2組差異有統計學意義（P＜0.01）。結論后側固定組和外側固定組在生理負荷下穩定性無明顯差異，因此采用經外側入路鋼板固定脛骨平臺后外側塌陷骨折，可以維持生理負荷下骨折穩定性。

脛骨骨折；內固定器；生物力學

1 材料與方法

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

1.2 實驗方法

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

1.2.2 骨折模型的固定：將6對標本用隨機數字表法分成2組，每組6個。后側固定組采用后側五孔重建鋼板固定，首先用骨膜起子將塌陷的關節面頂起，克氏針臨時固定，按照鉆孔、測深、攻絲的順序置入3枚螺釘；外側固定組采用外側L型鋼板固定（圖1），為了去除植骨對于內固定穩定性的影響，應用橡皮泥填充于塌陷的關節面下方。骨折模型的制備及鋼板的固定均由同一人完成，所有標本均解剖復位。

圖1 應用2種方式固定脛骨平臺后外側骨折

1.2.3 生物力學實驗：標本的遠端套入自制鐵質夾具中，用牙托粉填充于夾具中固定。把標本放置于CSS.44020生物力學試驗機上進行垂直加壓實驗。首先將標本逐個固定在生物力學試驗機上，以100N進行軸向加壓3次，降低標本蠕變效應對實驗的影響。實行連續軸向加壓，軸向載荷的加載速度為1mm/min。用拉力引申計分別測量載荷500、1000N時后外側關節面的垂直位移并記錄失效載荷（后外側平臺垂直移位2mm時的載荷）。

1.3 統計學方法：應用SPSS16.0軟件進行統計學分析，計量資料以±s表示，采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

實驗過程中沒有發生鋼板、螺釘的松動或斷裂。當載荷為 500N時，后側固定組位移（0.187± 0.005）mm，外側固定組位移（0.186±0.004）mm，2組之間差異無統計學意義（P＞0.05）；當載荷為1 000N時，后側固定組位移（0.471±0.005）mm，外側固定組位移（0.498±0.005）mm，2組間差異有統計學意義（P＜0.01）。以骨折位移＞2mm為失效載荷，后側固定組失效載荷（3 430±201）N，外側固定組失效載荷（2 959±151）N，2組間差異有統計學意義（P＜0.01）。見表1。

表1 不同固定方式下后外側髁在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）后側固定0.187±0.005 0.471±0.005 3 430±201外側固定 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

脛骨平臺后外側骨折可以單獨發生，也可與其他部位同時發生，約7%的脛骨平臺骨折涉及脛骨平臺后外側柱［2］。由于骨折位于后髁冠狀面，基于X線片的傳統脛骨平臺骨折分型系統，如Schatzker分型等不能很好地概括這類骨折的特點。CT等的發展利于明確骨折的部位和類型，以制定合理的手術入路和治療方法。目前對于后外側柱骨折內固定方法較多，常用的方式包括后側入路支撐鋼板固定、前外側拉力螺釘固定及前外側解剖鋼板固定等。雖然后外側骨折和后內側骨折有相似的發病率，但由于膝關節后外側結構較為復雜，后外側入路應用相對較少，有時會從前側、外側進行固定，但其穩定性無明確的生物力學實驗進行論證。

以往人們對于后側脛骨平臺的生物力學研究較少，而且主要集中于劈裂骨折。Barei和 Higgins等［3-4］首先報告了后內側骨折的形態學特征，從而建立脛骨平臺后內側劈裂骨折模型。張巍等［5］根據116例脛骨平臺骨折患者的CT表現，描繪出后外側剪力骨折的形態學特征，建立了后外側劈裂骨折的模型，并比較了拉力螺釘、前外側T型LCDCP鋼板、前外側L型鎖定板、后外側支撐鋼板對于后外側剪切骨折的生物力學穩定性，認為后側支撐鋼板穩定性最佳。劈裂壓縮骨折可能是脛骨平臺最常見的骨折模式，這種骨折經常發生在老年骨質疏松患者受到低能量損傷以后，主要表現為關節面塌陷，隨著人口老齡化的發展壓縮骨折的發生率可能還會增加。對于后側壓縮骨折模型的建立以往文獻很少提及，我們按照Madhav等［1］的模式制作了脛骨平臺后外側的壓縮骨折模型。

為了避免手術對膝關節后外側復合體的損傷，以及便于內固定物的取出，臨床工作中我們更傾向于采用外側的入路及手術方式。本實驗結果顯示，后側固定組和外側固定組固定脛骨平臺后外側壓縮骨折在生理負荷下穩定性無明顯差異，這給我們提供了實驗室依據，具有很大的臨床應用價值。雖然本實驗結果較客觀，但還是有許多因素影響實驗結果，仍有很多方面需要改進，標本的數量較少可能對實驗結果造成誤差；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行循環加載實驗，都會影響實驗的準確性，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，曾炳芳.四種不同內固定治療脛骨平臺后外側剪應力骨折的生物力學研究［J］.中華創傷骨科雜，2010，12（11）：1069-1073.

（本文編輯：劉斯靜）

R683.42

B

1007-3205（2012）04-0453-03脛骨平臺后外側塌陷和劈裂塌陷骨折是常見骨折，在老年骨質疏松患者受到低能量損傷以后經常發生，主要表現為關節面塌陷，隨著人口老齡化的發展，壓縮骨折的發生率可能還會增加，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后側入路治療。我們認為應根據骨折部位及類型的不同采用不同的手術方式。脛骨平臺后外側骨折，由于局部解剖結構復雜，可采用前側經骨折線復位植骨固定治療，從而縮短手術時間，避免血管神經損傷。本文主要通過生物力學實驗比較后側及外側支撐鋼板固定方式的強度差別，旨在為臨床手術方式的選擇提供理論依據。

2012-02-06；

2012-04-10

陳賀（1986-），男，河北承德人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生，從事創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