單獨順行交鎖髓內釘與加用阻擋釘、小鋼板3種不同方法治療股骨遠端骨折生物力學的研究

高學峰，陳國江，郭宇松，李增炎*

（1.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；2.冀中能源邢礦集團總醫院骨科，河北邢臺 054021）

單獨順行交鎖髓內釘與加用阻擋釘、小鋼板3種不同方法治療股骨遠端骨折生物力學的研究

高學峰1，陳國江2，郭宇松1，李增炎1*

（1.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；2.冀中能源邢礦集團總醫院骨科，河北邢臺 054021）

目的通過生物力學實驗研究評價單獨順行交鎖髓內釘、順行交鎖髓內釘加用小鋼板、順行交鎖髓內釘加用阻擋釘3種不同方法治療股骨遠端AO：33-A3型骨折的穩定性。方法實驗標本來自9具（18個股骨）青壯年防腐尸體。將實驗標本隨機分成A、B、C 3組，標本均制成由順行交鎖髓內釘固定的AO：33-A3型骨折模型。A組標本使用髓內釘加小鋼板固定（雙皮質，髓內釘從后側穿過）；B組標本使用髓內釘加阻擋釘固定；C組標本單獨使用髓內釘固定。將A、B、C 3組標本分別置于生物力學測試機上進行軸向壓縮及三點彎曲負荷實驗，負荷600N。計算機自動記錄加載后產生的位移數據。結果A組骨折端軸向壓縮和三點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組軸向壓縮及三點彎曲的位移結果兩兩之間比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。結論順行交鎖髓內釘加用阻擋釘、小鋼板均比單獨順行交鎖髓內釘固定股骨遠端骨折顯著增加生物力學穩定性；相對于阻擋釘，小鋼板的增強作用更加明顯。

股骨骨折；骨折固定術，髓內；生物力學

流行病學調查顯示股骨遠端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致，多為青壯年男性患者；另一類由相對低能量損傷導致，多為50歲以上骨質疏松的女性患者。目前臨床上常采用順行交鎖髓內釘技術治療股骨遠端骨折，此術式是治療股骨遠端骨折的有效處理方式之一［2］，然而，由于髓內釘主釘和鎖釘之間發生的“套管效應”（togg1ing），以及肌肉的牽拉作用，影響了交鎖髓內釘固定的可靠性。為解決順行交鎖髓內釘固定股骨遠端骨折不穩定的問題，臨床上應用阻擋釘或小鋼板增強其固定穩定性，療效滿意，但未見其相關的生物力學研究報道。本課題通過生物力學的研究評價單獨順行交鎖髓內釘、順行交鎖髓內釘加小鋼板、順行交鎖髓內釘加阻擋釘3種不同方法固定股骨遠端AO：33-A3型骨折的生物力學穩定性，旨在為臨床治療股骨遠端骨折提供生物力學資料和依據。

1 資料與方法

1.1 標本的準備：實驗標本來自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、關節囊等軟組織，肉眼及X線觀察無骨折、骨質疏松及其他骨骼系統病理改變，生物力學測試機（長春試驗機研究所 CSS-44020）順行交鎖髓內釘及配套器械（創生醫療器械有限公司）。

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

1.3 力學實驗

1.3.1 軸向壓縮生物力學測試：將A、B、C 3組標本分別模擬正常人體單肢負重下受力情況，用自制股骨髁部夾具將標本固定于生物力學測試機的模具中（圖2）。應用生物力學測試機按5mm/min負荷在標本股骨頭負重區垂直加載，至負荷達600N停止加載。計算機自動記錄加載后產生的位移數據。

圖1 骨折模型 圖2 軸向壓縮測試 圖3 三點彎曲測試圖4 軸向壓縮的平均位移 圖5 三點彎曲的平均位移

1.3.2 三點彎曲生物力學測試：將標本固定在河北省骨科研究所提供的三點彎曲試驗夾具上，2個支點間距離為30cm，固定時保持兩鎖釘與生物力學測試機臺面垂直、股骨頭朝上（圖3）。從股骨內側加壓，應用生物力學測試機按5mm/min加載至負荷達600N時停止，計算機自動記錄加載后產生的位移數據。

1.4 統計學方法：應用SPSS13.0軟件進行統計學分析，計量資料以±s表示，符合方差齊性和正態性分布的實驗數據比較采用LSD法，不符合方差齊性和正態性分布的實驗數據比較采用Wi1coxon秩和檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

軸向壓縮3組實驗數據統計學檢驗符合方差齊性和正態性分布。在軸向壓縮實驗載荷為600N時，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，其差異均有統計學意義（P＜0.05）。見圖4。

三點彎曲實驗載荷為600N時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組數據不符合正態性分布，而且3組數據方差不齊。采用Wi1coxon秩和檢驗兩兩比較A、B、C組之間的位移情況，其差異均有統計學意義（P＜0.05）。見圖5。

3 討 論

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

股骨交鎖髓內釘是目前有關股骨骨折內固定技術的首選方法。在股骨遠端1/3骨折時，由于股骨遠端形狀不規則、髓腔大、皮質薄，交鎖髓內釘固定常不穩定。應用順行交鎖髓內釘技術治療股骨遠端骨折，骨折端常發生微動及成角，即使髓內釘足夠長，在鎖定的情況下亦難以避免。而且在髓內釘主釘和鎖釘之間可發生“套管效應”（togg1ing），再加上肌肉的牽拉作用，影響了內固定裝置的可靠性，不能達到良好固定的目的。究其原因，主要有以下2點：一是股骨干骺端髓腔寬大，髓內釘與骨皮質缺乏接觸；二是目前常用帶鎖髓內釘遠端鎖釘大都是冠狀面平行放置。Wo1insky等［3］報道順行交鎖髓內釘技術治療股骨遠端骨折551例，44例發生5°以上的成角。Bucho1z等［4］報道應用順行交鎖髓內釘治療股骨遠端骨折，斷桿率達15%。由于股骨遠端骨髓腔較中段相對寬闊，髓內釘在骨髓腔內活動范圍增大，造成骨質對髓內釘的束縛作用降低，導致內固定裝置固定不穩和骨折段端剪切應力的存在。當鎖釘孔直徑大于髓內釘直徑的30%時，在鎖釘孔處的應力將大大增加，順行交鎖髓內釘固定股骨遠端骨折，其遠端鎖釘及股骨上對應鎖釘的釘孔處應力集中十分明顯。Lin等［5］研究發現，遠端有第2根鎖釘時，可以使第1根鎖釘的應力負荷減少30%，但第1根鎖釘承受的應力負荷仍是第2根的5～6倍。可見遠端第1根鎖釘在維持髓內釘力學特性上相當重要。Bucho1z等［4］對股骨順行交鎖髓內釘應力分布特點進行有限元模型分析發現，如果遠端第1個鎖釘到骨折線的距離＜5cm，圍繞該鎖釘周圍的應力負荷會迅速的增加，尤其是更靠近骨折線的那個鎖釘及股骨上對應的鎖釘的釘孔處應力集中更為明顯。由此可導致內固定松動、斷裂及骨折不愈合。

Krettek等［6］提出在應用順行交鎖髓內釘固定股骨遠端骨折的同時，可緊鄰髓內釘放置垂直于鎖釘平面的阻擋釘，也稱Po11er釘，從而起到防止髓內釘內、外擺動，增強內植物與骨結構的剛度及強度的作用。國內任棟等［7］采用Po11er釘配合交鎖髓內釘聯合應用治療股骨遠端骨折，術中以壓桿定位鉆孔作為“窗口”，經此處將髓內釘向成角側推擠使成角得到部分或完全糾正，再經此處于成角或成角趨勢的凹側的骨皮質和髓內釘之間緊貼髓內釘置入Po11er釘。這樣既糾正了骨折成角，又獲得了更好的固定穩定性。治療27例股骨遠端骨折，平均愈合時間為5.6個月。平均隨訪14個月，未發現內固定松動、斷裂等病例，未發現感染和骨不愈合者。Po11er釘配合交鎖髓內釘聯合應用，特別是對于交鎖髓內釘固定后骨折對位不良或固定不穩的患者，能明顯增加骨折斷端的穩定。Po11er釘的作用在于“縮小”了股骨下段髓腔的寬度，迫使髓內釘在髓腔內中心化，相當于增加了釘骨接觸面，消除了髓內釘與骨髓腔不相匹配而產生的移動空間，并將鎖釘單一平面的鎖定變成立體鎖定。增加了髓內釘的固定效果和力學性能。

葉毓麟等［8］報道交鎖髓內釘加用小鋼板增強治療股骨遠端骨折，取得了滿意的固定效果。本實驗驗證單獨順行交鎖髓內釘與加用阻擋釘、小鋼板固定股骨遠端骨折的生物力學效果。利用順行髓內釘固定AO：33-A3型骨折模型，分別用單獨順行交鎖髓內釘、順行交鎖髓內釘加小鋼板、順行交鎖髓內釘加阻擋釘3種不同方法固定。根據本課題生物力學測試結果，股骨遠端骨折應用順行交鎖髓內釘加1枚Po11er釘固定后，其三點彎曲及軸向剛度均大于單用順行交鎖髓內釘固定，在相同載荷下骨折端的位移明顯減小，二者差異有統計學意義（P＜0.05）；股骨遠端骨折應用順行交鎖髓內釘加1塊小鋼板固定后，其三點彎曲及軸向剛度均大于應用Po11er釘增強組及單用髓內釘組，在相同載荷下骨折端的位移明顯減小，差異有統計學意義（P＜0.05）。Po11er釘增強髓內釘固定股骨遠端骨折，能夠起到防止髓內釘內、外擺動，增強內植物與骨結構的固定穩定性；相對于Po11er釘，小鋼板增強髓內釘固定股骨遠端骨折軸向及側方穩定性更高，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

高學峰（1985-），男，內蒙古烏海人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生，從事創傷骨折基礎與臨床研究。

*通訊作者。E-mai1：1izengyan570120@126.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.033