單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘與加用阻擋釘、小鋼板3種不同方法治療股骨遠(yuǎn)端骨折生物力學(xué)的研究

高學(xué)峰，陳國江，郭宇松，李增炎*

（1.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；2.冀中能源邢礦集團(tuán)總醫(yī)院骨科，河北邢臺(tái) 054021）

單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘與加用阻擋釘、小鋼板3種不同方法治療股骨遠(yuǎn)端骨折生物力學(xué)的研究

高學(xué)峰1，陳國江2，郭宇松1，李增炎1*

（1.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；2.冀中能源邢礦集團(tuán)總醫(yī)院骨科，河北邢臺(tái) 054021）

目的通過生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究評(píng)價(jià)單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘、順行交鎖髓內(nèi)釘加用小鋼板、順行交鎖髓內(nèi)釘加用阻擋釘3種不同方法治療股骨遠(yuǎn)端AO：33-A3型骨折的穩(wěn)定性。方法實(shí)驗(yàn)標(biāo)本來自9具（18個(gè)股骨）青壯年防腐尸體。將實(shí)驗(yàn)標(biāo)本隨機(jī)分成A、B、C 3組，標(biāo)本均制成由順行交鎖髓內(nèi)釘固定的AO：33-A3型骨折模型。A組標(biāo)本使用髓內(nèi)釘加小鋼板固定（雙皮質(zhì)，髓內(nèi)釘從后側(cè)穿過）；B組標(biāo)本使用髓內(nèi)釘加阻擋釘固定；C組標(biāo)本單獨(dú)使用髓內(nèi)釘固定。將A、B、C 3組標(biāo)本分別置于生物力學(xué)測(cè)試機(jī)上進(jìn)行軸向壓縮及三點(diǎn)彎曲負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，負(fù)荷600N。計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄加載后產(chǎn)生的位移數(shù)據(jù)。結(jié)果A組骨折端軸向壓縮和三點(diǎn)彎曲平均位移分別為（0.96± 0.04）mm、（1.57±0.16）mm；B組分別為（1.72±0.07）mm、（2.57±0.18）mm；C組分別為（1.89±0.07）mm、（3.94±0.28）mm。A、B、C組軸向壓縮及三點(diǎn)彎曲的位移結(jié)果兩兩之間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論順行交鎖髓內(nèi)釘加用阻擋釘、小鋼板均比單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘固定股骨遠(yuǎn)端骨折顯著增加生物力學(xué)穩(wěn)定性；相對(duì)于阻擋釘，小鋼板的增強(qiáng)作用更加明顯。

股骨骨折；骨折固定術(shù)，髓內(nèi)；生物力學(xué)

流行病學(xué)調(diào)查顯示股骨遠(yuǎn)端AO：33-A3型骨折占總骨折的0.23%，占成人股骨骨折的1.84%［1］。該類骨折常見于兩類人群：一類由高能量損傷導(dǎo)致，多為青壯年男性患者；另一類由相對(duì)低能量損傷導(dǎo)致，多為50歲以上骨質(zhì)疏松的女性患者。目前臨床上常采用順行交鎖髓內(nèi)釘技術(shù)治療股骨遠(yuǎn)端骨折，此術(shù)式是治療股骨遠(yuǎn)端骨折的有效處理方式之一［2］，然而，由于髓內(nèi)釘主釘和鎖釘之間發(fā)生的“套管效應(yīng)”（togg1ing），以及肌肉的牽拉作用，影響了交鎖髓內(nèi)釘固定的可靠性。為解決順行交鎖髓內(nèi)釘固定股骨遠(yuǎn)端骨折不穩(wěn)定的問題，臨床上應(yīng)用阻擋釘或小鋼板增強(qiáng)其固定穩(wěn)定性，療效滿意，但未見其相關(guān)的生物力學(xué)研究報(bào)道。本課題通過生物力學(xué)的研究評(píng)價(jià)單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘、順行交鎖髓內(nèi)釘加小鋼板、順行交鎖髓內(nèi)釘加阻擋釘3種不同方法固定股骨遠(yuǎn)端AO：33-A3型骨折的生物力學(xué)穩(wěn)定性，旨在為臨床治療股骨遠(yuǎn)端骨折提供生物力學(xué)資料和依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 標(biāo)本的準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)標(biāo)本來自9具青壯年防腐尸體，年齡23～48歲，平均34.7歲。共18根完整股骨，完全剔除肌肉、骨膜、關(guān)節(jié)囊等軟組織，肉眼及X線觀察無骨折、骨質(zhì)疏松及其他骨骼系統(tǒng)病理改變，生物力學(xué)測(cè)試機(jī)（長春試驗(yàn)機(jī)研究所 CSS-44020）順行交鎖髓內(nèi)釘及配套器械（創(chuàng)生醫(yī)療器械有限公司）。

1.2 模型的制備：將實(shí)驗(yàn)標(biāo)本隨機(jī)分成A、B、C 3組（每組6個(gè)），均制成由順行交鎖髓內(nèi)釘固定的AO：33-A3型骨折模型。髓內(nèi)釘置入時(shí)采取擴(kuò)髓技術(shù)。首先確定進(jìn)釘點(diǎn)，開孔器開口，使用硬鉆由小到大擴(kuò)髓，選取長短、粗細(xì)合適的順行交鎖髓內(nèi)釘置入髓腔，先鎖近端2枚鎖釘，再鎖遠(yuǎn)端2枚鎖釘，最后擰入尾帽，在距股骨遠(yuǎn)端第1枚鎖釘上方3cm處用線鋸環(huán)繞整個(gè)股骨鋸去1cm寬度骨缺損，制成AO：33-A3型骨折模型（圖1）。A組于股骨遠(yuǎn)端前外側(cè)加用雙皮質(zhì)9孔3.5mm鋼板固定，遠(yuǎn)近骨折端分別用3枚螺釘固定鋼板（髓內(nèi)釘從后側(cè)穿過）；B組在骨缺損與股骨遠(yuǎn)端第1枚鎖釘之間緊貼髓內(nèi)釘內(nèi)側(cè)置入1枚阻擋釘（帶鎖髓內(nèi)釘自配鎖釘），該釘與鎖釘平面垂直；C組單獨(dú)使用順行交鎖髓內(nèi)釘固定。

1.3 力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1.3.1 軸向壓縮生物力學(xué)測(cè)試：將A、B、C 3組標(biāo)本分別模擬正常人體單肢負(fù)重下受力情況，用自制股骨髁部夾具將標(biāo)本固定于生物力學(xué)測(cè)試機(jī)的模具中（圖2）。應(yīng)用生物力學(xué)測(cè)試機(jī)按5mm/min負(fù)荷在標(biāo)本股骨頭負(fù)重區(qū)垂直加載，至負(fù)荷達(dá)600N停止加載。計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄加載后產(chǎn)生的位移數(shù)據(jù)。

圖1 骨折模型 圖2 軸向壓縮測(cè)試 圖3 三點(diǎn)彎曲測(cè)試圖4 軸向壓縮的平均位移 圖5 三點(diǎn)彎曲的平均位移

1.3.2 三點(diǎn)彎曲生物力學(xué)測(cè)試：將標(biāo)本固定在河北省骨科研究所提供的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)夾具上，2個(gè)支點(diǎn)間距離為30cm，固定時(shí)保持兩鎖釘與生物力學(xué)測(cè)試機(jī)臺(tái)面垂直、股骨頭朝上（圖3）。從股骨內(nèi)側(cè)加壓，應(yīng)用生物力學(xué)測(cè)試機(jī)按5mm/min加載至負(fù)荷達(dá)600N時(shí)停止，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄加載后產(chǎn)生的位移數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以±s表示，符合方差齊性和正態(tài)性分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較采用LSD法，不符合方差齊性和正態(tài)性分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較采用Wi1coxon秩和檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

軸向壓縮3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)符合方差齊性和正態(tài)性分布。在軸向壓縮實(shí)驗(yàn)載荷為600N時(shí)，A組骨折端平均位移（0.96±0.04）mm，B組骨折端平均位移（1.72±0.07）mm，C組骨折端平均位移（1.89±0.07）mm。采用LSD法兩兩比較A、B、C組之間的位移情況，其差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見圖4。

三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)載荷為600N時(shí)A組骨折端平均位移（1.57±0.16）mm，B組骨折端平均位移（2.57±0.18）mm，C組骨折端平均位移（3.94± 0.28）mm。C組數(shù)據(jù)不符合正態(tài)性分布，而且3組數(shù)據(jù)方差不齊。采用Wi1coxon秩和檢驗(yàn)兩兩比較A、B、C組之間的位移情況，其差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見圖5。

3 討 論

股骨遠(yuǎn)端骨折的治療要求復(fù)位準(zhǔn)確、固定可靠、允許早期進(jìn)行有效的功能鍛煉等，然而，股骨遠(yuǎn)端的解剖特點(diǎn)給該類骨折的復(fù)位和固定都帶來困難，尤其是股骨遠(yuǎn)端低位粉碎性骨折。

股骨交鎖髓內(nèi)釘是目前有關(guān)股骨骨折內(nèi)固定技術(shù)的首選方法。在股骨遠(yuǎn)端1/3骨折時(shí)，由于股骨遠(yuǎn)端形狀不規(guī)則、髓腔大、皮質(zhì)薄，交鎖髓內(nèi)釘固定常不穩(wěn)定。應(yīng)用順行交鎖髓內(nèi)釘技術(shù)治療股骨遠(yuǎn)端骨折，骨折端常發(fā)生微動(dòng)及成角，即使髓內(nèi)釘足夠長，在鎖定的情況下亦難以避免。而且在髓內(nèi)釘主釘和鎖釘之間可發(fā)生“套管效應(yīng)”（togg1ing），再加上肌肉的牽拉作用，影響了內(nèi)固定裝置的可靠性，不能達(dá)到良好固定的目的。究其原因，主要有以下2點(diǎn)：一是股骨干骺端髓腔寬大，髓內(nèi)釘與骨皮質(zhì)缺乏接觸；二是目前常用帶鎖髓內(nèi)釘遠(yuǎn)端鎖釘大都是冠狀面平行放置。Wo1insky等［3］報(bào)道順行交鎖髓內(nèi)釘技術(shù)治療股骨遠(yuǎn)端骨折551例，44例發(fā)生5°以上的成角。Bucho1z等［4］報(bào)道應(yīng)用順行交鎖髓內(nèi)釘治療股骨遠(yuǎn)端骨折，斷桿率達(dá)15%。由于股骨遠(yuǎn)端骨髓腔較中段相對(duì)寬闊，髓內(nèi)釘在骨髓腔內(nèi)活動(dòng)范圍增大，造成骨質(zhì)對(duì)髓內(nèi)釘?shù)氖`作用降低，導(dǎo)致內(nèi)固定裝置固定不穩(wěn)和骨折段端剪切應(yīng)力的存在。當(dāng)鎖釘孔直徑大于髓內(nèi)釘直徑的30%時(shí)，在鎖釘孔處的應(yīng)力將大大增加，順行交鎖髓內(nèi)釘固定股骨遠(yuǎn)端骨折，其遠(yuǎn)端鎖釘及股骨上對(duì)應(yīng)鎖釘?shù)尼斂滋帒?yīng)力集中十分明顯。Lin等［5］研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)端有第2根鎖釘時(shí)，可以使第1根鎖釘?shù)膽?yīng)力負(fù)荷減少30%，但第1根鎖釘承受的應(yīng)力負(fù)荷仍是第2根的5～6倍。可見遠(yuǎn)端第1根鎖釘在維持髓內(nèi)釘力學(xué)特性上相當(dāng)重要。Bucho1z等［4］對(duì)股骨順行交鎖髓內(nèi)釘應(yīng)力分布特點(diǎn)進(jìn)行有限元模型分析發(fā)現(xiàn)，如果遠(yuǎn)端第1個(gè)鎖釘?shù)焦钦劬€的距離＜5cm，圍繞該鎖釘周圍的應(yīng)力負(fù)荷會(huì)迅速的增加，尤其是更靠近骨折線的那個(gè)鎖釘及股骨上對(duì)應(yīng)的鎖釘?shù)尼斂滋帒?yīng)力集中更為明顯。由此可導(dǎo)致內(nèi)固定松動(dòng)、斷裂及骨折不愈合。

Krettek等［6］提出在應(yīng)用順行交鎖髓內(nèi)釘固定股骨遠(yuǎn)端骨折的同時(shí)，可緊鄰髓內(nèi)釘放置垂直于鎖釘平面的阻擋釘，也稱Po11er釘，從而起到防止髓內(nèi)釘內(nèi)、外擺動(dòng)，增強(qiáng)內(nèi)植物與骨結(jié)構(gòu)的剛度及強(qiáng)度的作用。國內(nèi)任棟等［7］采用Po11er釘配合交鎖髓內(nèi)釘聯(lián)合應(yīng)用治療股骨遠(yuǎn)端骨折，術(shù)中以壓桿定位鉆孔作為“窗口”，經(jīng)此處將髓內(nèi)釘向成角側(cè)推擠使成角得到部分或完全糾正，再經(jīng)此處于成角或成角趨勢(shì)的凹側(cè)的骨皮質(zhì)和髓內(nèi)釘之間緊貼髓內(nèi)釘置入Po11er釘。這樣既糾正了骨折成角，又獲得了更好的固定穩(wěn)定性。治療27例股骨遠(yuǎn)端骨折，平均愈合時(shí)間為5.6個(gè)月。平均隨訪14個(gè)月，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)固定松動(dòng)、斷裂等病例，未發(fā)現(xiàn)感染和骨不愈合者。Po11er釘配合交鎖髓內(nèi)釘聯(lián)合應(yīng)用，特別是對(duì)于交鎖髓內(nèi)釘固定后骨折對(duì)位不良或固定不穩(wěn)的患者，能明顯增加骨折斷端的穩(wěn)定。Po11er釘?shù)淖饔迷谟凇翱s小”了股骨下段髓腔的寬度，迫使髓內(nèi)釘在髓腔內(nèi)中心化，相當(dāng)于增加了釘骨接觸面，消除了髓內(nèi)釘與骨髓腔不相匹配而產(chǎn)生的移動(dòng)空間，并將鎖釘單一平面的鎖定變成立體鎖定。增加了髓內(nèi)釘?shù)墓潭ㄐЧ土W(xué)性能。

葉毓麟等［8］報(bào)道交鎖髓內(nèi)釘加用小鋼板增強(qiáng)治療股骨遠(yuǎn)端骨折，取得了滿意的固定效果。本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘與加用阻擋釘、小鋼板固定股骨遠(yuǎn)端骨折的生物力學(xué)效果。利用順行髓內(nèi)釘固定AO：33-A3型骨折模型，分別用單獨(dú)順行交鎖髓內(nèi)釘、順行交鎖髓內(nèi)釘加小鋼板、順行交鎖髓內(nèi)釘加阻擋釘3種不同方法固定。根據(jù)本課題生物力學(xué)測(cè)試結(jié)果，股骨遠(yuǎn)端骨折應(yīng)用順行交鎖髓內(nèi)釘加1枚Po11er釘固定后，其三點(diǎn)彎曲及軸向剛度均大于單用順行交鎖髓內(nèi)釘固定，在相同載荷下骨折端的位移明顯減小，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；股骨遠(yuǎn)端骨折應(yīng)用順行交鎖髓內(nèi)釘加1塊小鋼板固定后，其三點(diǎn)彎曲及軸向剛度均大于應(yīng)用Po11er釘增強(qiáng)組及單用髓內(nèi)釘組，在相同載荷下骨折端的位移明顯減小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Po11er釘增強(qiáng)髓內(nèi)釘固定股骨遠(yuǎn)端骨折，能夠起到防止髓內(nèi)釘內(nèi)、外擺動(dòng)，增強(qiáng)內(nèi)植物與骨結(jié)構(gòu)的固定穩(wěn)定性；相對(duì)于Po11er釘，小鋼板增強(qiáng)髓內(nèi)釘固定股骨遠(yuǎn)端骨折軸向及側(cè)方穩(wěn)定性更高，固定效果更加滿意。

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（本文編輯：趙麗潔）

R683.42

B

1007-3205（2012）04-0455-03

2012-02-04；

2012-04-10

高學(xué)峰（1985-），男，內(nèi)蒙古烏海人，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)傷骨折基礎(chǔ)與臨床研究。

*通訊作者。E-mai1：1izengyan570120@126.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.033