髖臼橫行骨折經前入路不同內固定的生物力學研究

何全杰，李力更，吳嘯波，馬愛國，徐鳳松，劉弘揚，王　雷

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·論著·

髖臼橫行骨折經前入路不同內固定的生物力學研究

何全杰，李力更，吳嘯波，馬愛國，徐鳳松，劉弘揚，王雷

目的比較髖臼橫行骨折經前側入路給予髖臼前柱3種內固定方式的穩定性。方法將制成髖臼橫行骨折模型的18個新鮮標本，隨機、平均分為3組。LS組：單純拉力螺釘固定組；RP組：重建接骨板固定組；LP組：鎖定重建接骨板固定組。本實驗在美國BOSE-3500型生物力學試驗機上進行，依據3枚克氏針所代表的三維坐標平面，將半骨盆標本調整至人體倒置單足站立位置固定于包埋盒中，實驗進行連續性軸向加載直至三組內固定均達到失效。觀察3組標本在同一載荷下的縱向移位、縱向位移均>2.00mm時的載荷及此時的內固定軸向剛度。結果LS組骨折的縱向位移大于RP組、LP組，軸向剛度小于RP組、LP組,差異具有統計學意義(P<0.05)，RP組與LP組的縱向位移及軸向剛度之間均無統計學差異(P>0.05)。結論經前側入路給予前柱內固定治療髖臼橫行骨折時，鎖定重建接骨板固定組與重建接骨板固定組穩定性相似，無統計學差異，單純拉力螺釘固定組穩定性較弱。

髖臼骨折； 內固定； 生物力學

髖臼骨折的發生常伴隨骨折塊較明顯且復雜的移位，故而治療難度較大[1]。目前，手術及內固定治療方案用于明顯移位的髖臼骨折已被越來越多的學者認可，Matta和Merritt[2]指出涉及雙柱的髖臼骨折應首先固定前柱。而現實中髖臼橫行骨折的骨折塊常向前移位，故髖臼橫行骨折主要向前移位者，采用前入路即可達到有效的解剖復位[3]。近年來，鎖定鋼板用于四肢骨折內固定已被多數骨科醫生所接受，但目前對于鎖定鋼板用于髖臼骨折治療的相關報道較為少見[4]，故本實驗通過經前入路分別給予髖臼前柱逆行拉力螺釘、前柱重建接骨板、前柱鎖定重建接骨板3種內固定方式，并通過進行生物力學比較，為臨床治療提供理論依據。

材料與方法

1標本的制備

取成人新鮮標本9具(男性)，由華北理工大學醫學解剖教研室提供。標本均由第4腰椎水平與雙大腿中斷截斷，仔細剔除附著于骨盆、股骨干的軟組織。使骨盆處于單足站立體位[5]，垂直于坐骨結節處的三維平面分別鉆入1枚克氏針。對每個標本進行骨密度測量，證實無骨質疏松[6]。沿骶骨正中及恥骨聯合水平用手鋸平整截斷，得半骨盆標本18個。

2模型的制備

用手鋸沿坐骨大切跡的中點至前柱髂恥隆起中點的連線截斷臼頂，得到平滑骨折線[7]。

3標本分組及內固定模型的制備

將所有標本隨機編號，分為單純拉力螺釘固定組(LS)、重建接骨板固定組(RP)、鎖定重建接骨板固定組(LP)，每組6個。LS組給予逆行前柱拉力螺釘內固定[8-9](圖1)， RP組給予12孔重建接骨板及兩端各4枚螺釘固定(圖2)， LP組給予12孔鎖定重建接骨板及兩端各4枚單皮質螺釘固定(圖3)。行鋼板內固定時注意：(1)參考Shazar等[10]提出的，靠近骨折斷端的兩孔各放置1枚螺釘以增加固定強度；(2)螺釘固定依據均參考王先泉等[11]提出的前柱螺釘安全進針的方向及長度選擇。

4實驗方法

本實驗在美國BOSE-3500型生物力學試驗機上進行，依據3枚克氏針所代表的三維坐標平面，將半骨盆標本調整至人體倒置單足站立位置固定于包埋盒中進行實驗(圖4)。本實驗為了反映切實情況，對內固定采用連續軸向加載[12]，速度為20N/s，直至內固定失效，并記錄數據。為了減少加載所致誤差，本組實驗將每個標本重復測壓5次，取其均值作為該組最終數據。

5內固定失效標準的確定

內固定失效標準定為負載下髖臼關節面的縱向位移>2.00mm[13]。

6主要觀察指標

三組標本在同一載荷下的縱向移位、縱向位移均>2.00mm時的載荷及此時的內固定軸向剛度。

7統計學方法

本實驗采用SPSS17.0統計軟件包對三組最終數據進行單因素方差分析，縱向位移及軸向剛度采用均數±標準差表示，P<0.05時存在統計學差異。

結　果

1骨折的縱向位移與內固定穩定性

結果顯示：同一載荷下，LS組的縱向位移均大于RP、LP兩組，差異具有統計學意義(P<0.05，表1)，RP組與LP組穩定性相似(P>0.05，表1)。

2三組內固定均失效時的軸向剛度與內固定穩定性

內固定的軸向剛度也是一項作為反映內固定穩定性的重要參考標準，即軸向剛度與內固定穩定性成正相關，內固定方式的軸向剛度越小，表明此類內固定方式抗剪切、形變的力量越弱，此內固定方式所能提供的用于維持髖關節穩定性的強度越低。計算公式：軸向剛度(EF)=加載力(P)/內固定形變所產生的位移(ΔL)。本次實驗，當加載力達到1 000N時，3組標本縱向位移均>2mm。根據計算得知，3組內固定的軸向剛度分別為LS組(48.62+1.43)N/mm、RP組(157.88+15.37)N/mm、LP組(147.68+9.85)N/mm， 結果顯示：在1 000N時，LS組的軸向剛度均小于RP、LP兩組，差異具有統計學意義(F=155.45，P=0.000)，RP組與LP組比較差異無統計學意義(P=0.323)。

表1　髖臼橫行骨折不同內固定載荷與骨折線縱向移位關系±s,n=6)

與LS組比較:P1<0.05;RP組與LP組比較:P2>0.05

討　論

髖臼骨折的發生往往伴隨骨折端的明顯移位，且相較于四肢長骨等部位，髖臼具有更為復雜的解剖形態及四周器官、組織的比鄰關系，治療更為棘手。 目前，臨床中對于髖臼骨折所采取的最常規的治療方式為切開復位內固定，且該理念也得到了多數學者的認同[14-15]。Baumgaertner[16]認為，在移位明顯的髖臼骨折治療中，骨折的解剖復位與早期堅強的內固定對于術后最大程度上恢復髖關節功能、保證患者的遠期預后至關重要。故此，作為一名合格的臨床醫生，在髖臼骨折的治療中應該探尋更加合適的治療方式。

隨著髖臼雙柱這一概念的提出以及在臨床的教學與工作中的普遍應用，Harnroongroj等[17]發現，前柱相較于后柱在骨盆環整體的穩定性中擔任著更加重要的角色。因此筆者認為髖臼骨折中，前柱固定對于骨折固定的穩定性十分必要，故而本次實驗針對髖臼橫行骨折，主要將前柱作為本次實驗的衡量標準，通過對不同內固定方式的比較，提供生物力學依據。

目前，臨床上對于涉及到髖臼前柱的骨折治療中，拉力螺釘和切開復位鋼板技術的應用最為廣泛，也最為廣大醫師所接受，且國內外學者的研究結果顯示拉力螺釘與重建接骨板在治療髖臼橫行骨折行雙柱固定時所表現出來的穩定性無顯著性差異[18-20]。近年來，基于重建接骨板有較強的抗剪切應力，韌性好，易于塑形等特點，已被廣泛醫師接受并應用于髖臼骨折的臨床治療中。拉力螺釘技術，基于其入針標志明顯，結合C型臂X線機的透視引導，往往可采用閉合復位或僅需采取有限切開復位技術，較鋼板固定技術而言，在一定程度上縮減了手術所需時間，減小了醫源性手術創傷的風險，且后期內固定易于取出。鎖定重建接骨板作為一種較新的內固定材料，目前在四肢長骨骨折中獲得較為廣泛的應用[21]， 而針對其治療髖臼橫行骨折的相關研究報道甚為少見，所以，本次實驗將其選為探討與研究的對象。

本實驗借鑒Mehin以及Chang等[22-23]固定骨盆標本的方式，將標本固定于倒置單足站立體位，克服了Khajavi等[24]由于受加載力載荷所限而導致實驗的最終數據受到一定程度上的影響這一嚴重不足。但其操作過程較為繁瑣，且實驗期標本無法再調整更換體位，因此仍需研究改進。另外本實驗的標本為離體骨折模型，行內固定時均在直視下操作，避免了行內固定時螺釘誤入關節腔的風險，但由于髖關節周圍軟組織均被剔除，影響了對內固定物及骨折塊復位影響的切實評估與模擬。且標本數量限制、隨機誤差等因素對于實驗結果也會產生影響，基于以上種種不足，后期筆者會進一步采用三維有限元分析來完善本次試驗。

本實驗研究結果表明，逆行前柱拉力螺釘固定穩定性較差，但近年來，隨著C型臂X線機在骨科臨床中的廣泛應用與閉合復位固定技術的愈加成熟，微創或有限切開的方式對于拉力螺釘在骨折的應用中或許會受到更多醫師的青睞，不僅避免了因暴露髖臼前柱而對周圍重要神經、血管、臟器所造成的醫源性損傷，亦有利于后期的內固定取出，所以筆者認為該固定方式可以在移位不明顯或者雙柱骨折時作為優先考慮固定前柱的內固定方式。盡管兩個鋼板內固定方式的生物力學比較無顯著性差異，但鎖定重建接骨板具備以下兩點優勢：(1)獨特的成角穩定技術及單皮質螺釘固定技術，減小了醫源性損傷概率的同時，也更有益于醫師的手術操作；(2)獨有的內固定支架原理能減少應力遮擋，避免了依靠與骨骼面的摩擦來提高內固定及骨折的穩定性對骨膜血運多造成的破壞。因此，筆者認為與重建接骨板相比，盡管兩個鋼板生物力學穩定上并無明顯差異，但綜合臨床考慮鎖定重建接骨板或許是經前側入路通過固定前柱治療髖臼橫行骨折更為理想的內固定方式。

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(本文編輯： 黃利萍)

Biomechanical study on different internal fixations for acetabular transverse fracture through the anterior approach

HEQuan-jie，LILi-geng，WUXiao-bo，MAAi-guo,XUFeng-song,LIUHong-yang，WANGLei

(Department of Orthopaedics and Traumatology,Second Hospital of Tangshan,Tangshan063000,China)

ObjectiveTo compare the biomechanic stability of three different internal fixations for transvers acetabular fractures through the anterior approach. MethodsEighteen transverse acetabular fracture models were randomly divided into three groups (n=6). The fractures were fixed with simple lag screws in group LS,with reconstruction plate in group RP,and with locking reconstruction plate in group LP. Continuous axial loading was imposed until the fixation failed. The longitudinal displacements,loading of failed internal fixation and axial stiffness were measured and compared by axial loading experiment between groups. ResultsLongitudinal displacements of group LS was longer than those of group RP and LP(P<0.05). The maximum load and axial stiffness of group LS were smaller than those of group RP and LP(P<0.05). However,there was no significant difference in the longitudinal displacements,loading of failed internal fixation and axial stiffness between group RP and LP(P>0.05). ConclusionFor the acetabular transverse fractures, locking reconstruction plate and reconstruction plate internal fixation can provide greater stability than simple lag screws. And the biomechanic stability of internal fixation with locking reconstruction plate is similar to reconstruction plate.

acetabulum fracture; internal fixation; biomechanics

1009-4237(2016)05-0284-04

063000 河北,唐山市第二醫院創傷骨科

李力更，E-mail:cnc26289@163.com

R 683.3

A

10.3969/j.issn.1009-4237.2016.05.008

2015-09-17；

2015-10-15)