Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯(lián)合分離的生物力學(xué)研究

景孟軍，茹正良，吳明義，楊成杰，黃 群

·論 著·

Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯(lián)合分離的生物力學(xué)研究

景孟軍，茹正良，吳明義，楊成杰，黃 群

目的 探討Endobutton帶袢鋼板固定下腓聯(lián)合分離的生物力學(xué)特性，為臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。方法 將9具新鮮成人尸體足標(biāo)本分為3組：A組為帶袢鋼板固定組，B組為全螺紋（直徑3.5 mm）1枚皮質(zhì)骨螺釘固定組，C組為可吸收螺釘固定組。運(yùn)用生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法和壓敏片技術(shù)，測(cè)量3組與原始標(biāo)本脛腓骨的強(qiáng)度、剛度、分離位移、足不同位置關(guān)節(jié)處的應(yīng)變、脛距關(guān)節(jié)接觸面積等生物力學(xué)特性。結(jié)果 3組及原始標(biāo)本脛腓骨強(qiáng)度及剛度，水平位移、垂直位移及跖屈位移差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均＜0.05）；A組脛腓剛度及強(qiáng)度，水平位移、垂直位移及跖屈位移均高于B組及C組（均＜0.05），與原始標(biāo)本差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均＞0.05）。3組脛距關(guān)節(jié)接觸面積及接觸壓差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（＜0.05），A組與B組及C組差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均＜0.05)。結(jié)論 帶袢鋼板固定下脛腓聯(lián)合分離具有優(yōu)越的生物力學(xué)特性，是目前下脛腓聯(lián)合分離內(nèi)固定的一種優(yōu)良術(shù)式。

內(nèi)固定器；生物力學(xué)；下脛腓聯(lián)合分離

[Modem Piactiacal Medicine,2016,28 (e) :707-705]

踝關(guān)節(jié)的外翻或外旋暴力會(huì)造成下脛腓骨之間的韌帶松弛或斷裂，因而造成下脛腓的間隙增寬，常伴有骨折[1]。目前大多數(shù)學(xué)者都強(qiáng)調(diào)下脛腓聯(lián)合的固定，大多數(shù)固定方法包括普通螺釘、可吸收螺釘及Endonbutton袢鋼板。近年來袢鋼板固定下脛腓聯(lián)合分離報(bào)道很多，但關(guān)于生物力學(xué)方面的報(bào)道少見[2]。本研究擬探討Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯(lián)合分離的生物力學(xué)，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)本 收集新鮮成人踝關(guān)節(jié)標(biāo)本9具，寧波大學(xué)解剖學(xué)教研室提供。其中男6例，女3例；年齡39～58歲，平均（47.4±6.1）歲；身高（169.7±3.3）cm；體質(zhì)量（69.3±1.9）kg。均截取脛腓骨高度30cm，自截骨平面以下范圍，完全去除皮膚、筋膜、骨骼肌、骨膜等軟組織，完全顯露脛腓前韌帶、脛腓后韌帶、脛腓骨間韌帶（脛腓橫韌帶）等構(gòu)成的下脛腓穩(wěn)定復(fù)合體。X線攝片剔除骨病、殘肢，取正常完整無損的標(biāo)本。依次編號(hào)1～9號(hào)，保存在 30℃冰箱內(nèi)，實(shí)驗(yàn)前逐級(jí)解凍，并做好實(shí)驗(yàn)前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

1.2 標(biāo)本分組 設(shè)A組（1、4、7號(hào)標(biāo)本）為帶袢鋼板固定組，B組（2、5、8號(hào)標(biāo)本）為全螺紋（直徑3.5mm）1枚皮質(zhì)骨螺釘固定組，C組（3、6、9號(hào)標(biāo)本）為可吸收螺釘修復(fù)固定組。

1.3 實(shí)驗(yàn)器材 帶袢鋼板 Endobutton，型號(hào)為7207325，線圈直徑10 mm（美國Smith﹠amp;Nephew，Inc.Endos copy Division公司生產(chǎn)）；鈦合金皮質(zhì)骨螺釘為常規(guī)螺釘（直徑3.5mm，浙江慈溪醫(yī)療器械公司生產(chǎn)）；可吸收螺釘為聚左旋乳酸可吸收骨固定系統(tǒng)，型號(hào)SHO-45%（日本剛子公司生產(chǎn)）。

1.4 實(shí)驗(yàn)力學(xué)模型和方法 將標(biāo)本近端脛骨干放置在特制夾具中，將義齒基托樹脂自凝型粉劑和水劑（上海醫(yī)療器械股份有限公司齒科材料廠，上海，中國），按比例調(diào)制好后倒入夾具內(nèi)達(dá)一定深度后，待其自然冷卻包埋脛骨近端。靜置1h以上，確保牙托粉凝固，并且保證其與夾具間無空隙存在，確保實(shí)驗(yàn)過程中標(biāo)本不會(huì)發(fā)生松動(dòng)。標(biāo)本遠(yuǎn)端足部應(yīng)用自制特殊夾具夾持，確保其穩(wěn)固性。在圖1中內(nèi)踝、外踝、脛腓骨間前后安置傳感器。徹底除去貼位點(diǎn)處的骨膜，清潔粘貼位點(diǎn)的骨質(zhì)，用二甲苯脫水，用石蠟作隔潮層，橫向粘貼應(yīng)變片，焊接導(dǎo)線與引線，聯(lián)接橋盒與應(yīng)變儀，施加生理載荷500N，分級(jí)加載，速率在1.5 mm/min，測(cè)得在500 N載荷下的脛腓骨強(qiáng)度剛度、分離位移。運(yùn)用日本富氏壓敏片技術(shù)在關(guān)節(jié)面上鋪墊富士超低壓壓敏片，預(yù)先用透明玻璃紙包裹以防體液浸潤而導(dǎo)致失效，持續(xù)加壓500 N 2 min后取出，平鋪顯色的壓敏片，用濃度計(jì)測(cè)量測(cè)點(diǎn)周圍9點(diǎn)的濃度值，輸入壓力轉(zhuǎn)換器，換算后顯示接觸壓。內(nèi)固定之前首先測(cè)定原始標(biāo)本的脛腓骨剛度、強(qiáng)度，原始標(biāo)本的水平位移直、垂直位移及跖屈位移。手術(shù)刀切斷下脛腓前、后韌帶和骨間韌帶，造成下脛腓聯(lián)合分離損傷模型，模擬臨床切開復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)，按照分組分別應(yīng)用雙Endobutton鋼板、皮質(zhì)釘、可吸收釘復(fù)位固定下脛腓聯(lián)合，再測(cè)標(biāo)本的生物力學(xué)性能。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法 數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間比較采用檢驗(yàn)，多重比較采用檢驗(yàn)。＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 強(qiáng)度和剛度比較 3組及原始標(biāo)本脛腓骨強(qiáng)度及剛度差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均＜0.05），A組脛腓剛度及強(qiáng)度均高于B組及C組（≥13.22，均＜0.05），與原始標(biāo)本差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（≤1.34，均＞0.05）。見表1。

2.2 下脛腓聯(lián)合分離位移比較 3組與原始標(biāo)本水平位移、垂直位移及跖屈位移差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（＜0.05），A組與B組及C組差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（≥7.13，均＜0.05)，與原始標(biāo)本差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（≤1.18，均＞0.05）。見表2。

2.3 3組脛距關(guān)節(jié)接觸力學(xué)特征 3組脛距關(guān)節(jié)接觸面積及接觸壓差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（＜0.05），A組與B組及C組差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（≥14.76，均＜0.05)。見表3。

3 討論

圖1 踝關(guān)節(jié)下脛腓聯(lián)合分離不同方式內(nèi)固定的生物力學(xué)試驗(yàn)示意圖

下脛腓聯(lián)合由脛腓骨遠(yuǎn)端和下脛腓韌帶復(fù)合體構(gòu)成[1]。下脛腓韌帶復(fù)合體由下脛腓前韌帶、下脛腓后韌帶、骨間韌帶、脛腓橫韌帶和骨間膜的遠(yuǎn)端部分組成，其中骨間韌帶和下脛腓前后韌帶較重要，這些韌帶的斷裂將影響下脛腓聯(lián)合的穩(wěn)定。下脛腓聯(lián)合的損傷造成的關(guān)節(jié)間隙增加，可以引起后期踝關(guān)節(jié)的創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎。在踝關(guān)節(jié)骨折脫位中常合并有下脛腓聯(lián)合分離，臨床必須要給予及時(shí)有效地內(nèi)固定，以利于斷裂的韌帶得到合理的修復(fù)。

表1 3組與原始標(biāo)本脛腓骨強(qiáng)度和剛度比較

表2 3組與原始標(biāo)本下脛腓聯(lián)合分離位移比較 mm

表3 3組脛距關(guān)節(jié)的接觸特征

AO組織主張應(yīng)用1～2枚3.5～4.5mm的全螺紋皮質(zhì)骨螺釘固定，但是皮質(zhì)骨螺釘固定常出現(xiàn)螺釘松動(dòng)或斷裂的現(xiàn)象。目前一些學(xué)者[3]認(rèn)為下脛腓聯(lián)合分離不應(yīng)當(dāng)堅(jiān)強(qiáng)固定，它將限制腓骨的順應(yīng)性調(diào)節(jié)，從而影響踝穴對(duì)距骨的運(yùn)動(dòng)。Thomas等[4]將鈕扣縫線系統(tǒng)應(yīng)用于下脛腓聯(lián)合分離，認(rèn)為效果和金屬螺釘固定相當(dāng)。Klitzman等[5]的一項(xiàng)前瞻性研究比較了紐扣鋼板與金屬螺釘固定的差異，發(fā)現(xiàn)紐扣鋼板固定的患者，其術(shù)后踝后足評(píng)分表（AOFAS）平均評(píng)分顯著高于螺釘固定患者，且術(shù)后能更早地負(fù)重及恢復(fù)工作。有學(xué)者[6]使用1個(gè)Arthrex Tightrope袢鋼板裝置修復(fù)下脛腓聯(lián)合，如為Maisonneuve骨折則使用雙袢鋼板固定，認(rèn)為可有效地動(dòng)態(tài)固定下脛腓。國內(nèi)也有不少學(xué)者支持動(dòng)態(tài)固定觀點(diǎn)，如王強(qiáng)等[7]。但是，也有學(xué)者認(rèn)為[3]包括Arthrex Tightrope在內(nèi)的方法固定力還是弱于金屬螺釘，無法取代金屬螺釘固定的地位。但是金屬螺釘與帶袢鋼板相比固定強(qiáng)度沒有優(yōu)勢(shì)，反而限制了下脛腓關(guān)節(jié)的活動(dòng)，通常術(shù)后下地負(fù)重前需取螺釘防止斷釘。孫輝等[8]報(bào)道治療下脛腓聯(lián)合分離使用皮質(zhì)骨螺釘固定會(huì)出現(xiàn)螺釘松動(dòng)、退出、斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，帶袢鋼板治療下脛腓聯(lián)合分離后可以避免二次手術(shù)取出，可吸收螺釘與之相比，其固定后通常需要石膏外固定，固定周期過長，能保證損傷的愈合，但其功能必定受到影響，而且也限制了下脛腓關(guān)節(jié)的活動(dòng)。

本研究結(jié)果表明，帶袢鋼板固定的強(qiáng)度、剛度及分離位移已經(jīng)接近正常韌帶水平，而螺釘固定時(shí)剛度過高導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)的微動(dòng)消失，不利于關(guān)節(jié)的微調(diào)，無法讓踝穴對(duì)距骨運(yùn)動(dòng)進(jìn)行順應(yīng)性調(diào)節(jié)，固定太堅(jiān)固，甚至容易導(dǎo)致螺釘?shù)乃蓜?dòng)和斷裂。帶袢鋼板固定相比螺釘固定，在關(guān)節(jié)接觸面積和接觸壓兩方面均有優(yōu)勢(shì)，有效增加的接觸面積，能使關(guān)節(jié)更加穩(wěn)定可靠，應(yīng)力集中較小，較小的接觸壓能減輕關(guān)節(jié)壓力，減少軟骨面的磨損，更好的保護(hù)關(guān)節(jié)，使關(guān)節(jié)使用壽命延長，更好的發(fā)揮關(guān)節(jié)功能。

綜上所述，Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯(lián)合分離，不但固定強(qiáng)度大，而且能保證下脛腓關(guān)節(jié)的活動(dòng)度，比皮質(zhì)骨螺釘或可吸收螺釘固定效果好。在強(qiáng)度剛度、分離位移，關(guān)節(jié)面接觸面積等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。

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Biomechanical study of tibiofibular joint separation with Endobutton plate treatment

JNG Mengjun, RU Zhengiang, WU Mingyi, YANG Chenjie, JUANG Qun (The Thitd Pecpie's Hospital of Cixi, Cixi 315324, China)

Objective To discuss the biomechanical properties of Endobutton fixation of the syndesmosis separation and its scientific basis of clinical application. Methods Nine fresh adult cadaveric foot specimens were divided into three groups: Group A treated with Endobutton fixation group, group B with one full thread (diameter of 3.5mm) a cortical bone screw fixation, group C with absorbable screw fixation. The biomechanical properties of three kinds of joints, such as strength, stiffness, displacement of the joints, the contact area of the tibia and the joints were measured by stress analysis method and pressure sensitive film technology.Results There were significant difference on tibiofibular strength and rigidity, horizontal displacement, vertical displacement and plantar flexion displacement among three groups and the original specimens ( P＜ 0.05).Tibiofibular stiffness and strength, horizontal displacement, vertical displacement and displacement of plantar flexi on of group A were higher than those ofgroup B and groupC (all P＜0.05), while there were no significant differences compared with the original specimens ( P＞ 0.05). There were significant differences among three groups on tibia from the joint contact area and contact pressure ( P＜ 0.05). Conclusions With superior biomechanical properties, the Endobutton fixation of distal tibiofibular syndesmosis separation is an excellent operation of internal fixation.

Internal fixator; Biomechanics; Tibiofibular joint separation

10.3969/j.issn.1671-0800.2016.06.004

R687.3

A

1671-0800(2016)06-0707-03

2016-03-17

（本文編輯：鐘美春）

寧波市衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)（原寧波市衛(wèi)生局）資助項(xiàng)目（2014A21）

315324浙江省慈溪，慈溪市第三人民醫(yī)院

景孟軍，Email:wrur@163.com