IMN與MIPPO治療脛骨中下段骨折的生物力學(xué)性能及對骨折愈合的影響

王 勇，蘇建敏，李中心，侯江偉

脛骨中下段骨折常由高處墜落、交通事故或摔倒等因素導(dǎo)致，占全身各部位骨折發(fā)生率的8%～15%[1]。脛骨中下段骨折均需行手術(shù)治療，交鎖髓內(nèi)釘(IMN)和微創(chuàng)經(jīng)皮鋼板內(nèi)固定(MIPPO)是治療的兩種主要手段[2]。IMN屬于中心固定，相對穩(wěn)定，適用于長斜行或橫行骨折；MIPPO是近年來隨著微創(chuàng)外科發(fā)展而出現(xiàn)的新型固定方式，符合生物學(xué)固定原則，可有效減少術(shù)中對脛骨軟組織的損傷和對脛骨供血系統(tǒng)的破壞[3]，保護(hù)骨膜，促進(jìn)骨折面愈合[4-5]。兩種方法各有優(yōu)劣，其生物力學(xué)性能和在脛骨中下段骨折中的療效尚不確定。本研究通過分析兩種內(nèi)固定方式的生物力學(xué)性能，比較其臨床療效，為臨床手術(shù)方案的選擇提供指導(dǎo)。

臨床資料

1 實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本

2014 年2月選取鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖教研室提供的新鮮成人踝關(guān)節(jié)標(biāo)本10具，男性6具，女性4具；年齡48～67歲，平均56.1歲；平均體重66.7kg，平均身高1.72m。將標(biāo)本上的軟組織除關(guān)節(jié)韌帶和關(guān)節(jié)囊外全部去除，模擬正常人單足站立姿勢，然后用骨水泥固定標(biāo)本，制備脛骨中下段骨折模型。將其按隨機(jī)數(shù)字法分為觀察組和對照組，每組5例。分別采用IMN和MIPPO固定。固定后拍攝正側(cè)位X線片(R=130Ω，k=2.27，標(biāo)距2.0mm×2.0mm)。

2 生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)

標(biāo)本均由本校解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供， WDW-50萬能材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)由濟(jì)南川佰儀器設(shè)備有限公司提供，進(jìn)行以下三種力學(xué)實(shí)驗(yàn)：(1)三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。連接標(biāo)本與磨具及實(shí)驗(yàn)儀器后施加應(yīng)力，方向自脛骨前內(nèi)側(cè)向后外側(cè)，從0開始，逐漸加大至300N。(2)軸向壓縮實(shí)驗(yàn)。應(yīng)力方向從脛骨近端軸向試壓，逐漸加大至650N。(3)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。應(yīng)力方向自骨折近端向內(nèi)側(cè)扭轉(zhuǎn)，最大扭矩為3 Nm。(1)、(2)加載速度均為10N/s，(3)為0.1Nm/s，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。固定失效標(biāo)準(zhǔn)：(1)出現(xiàn)新骨折，或骨折縫明顯增寬；應(yīng)力形變曲線中線性負(fù)載曲線出現(xiàn)偏離或中斷；(2)固定失效時(shí)的載荷為極限壓縮載荷；(3)記錄壓縮位移曲線及極限壓縮載荷[3]。

3 臨床資料

回顧性分析2013年1月—2015年12月在鄭州市第一人民醫(yī)院骨二科就診的76例脛骨中下段骨折患者的臨床資料，按治療方法不同分為IMN組(38例)和MIPPO組(38例)。其中IMN組男性19例，女性19例；年齡27～62歲，平均44.8歲；病程0～6d，平均2.2d;骨折分型： A1型10例， A2型9例， B1型9例， B2型4例， C型6例。MIPPO組男性20例，女性18例;年齡26～62歲，平均45.1歲；病程0～6d，平均病程2.5d；骨折分型： A1型10例， A2型8例， B1型9例， B2型5例， C型6例。均為閉合性骨折，不伴重要神經(jīng)血管損傷。兩組一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)[批件號：倫審批(2013)第3號]，并簽署知情同意書。

4 手術(shù)方法

所有患者均于術(shù)前2h內(nèi)予頭孢替安(哈藥集團(tuán)制藥總廠，國藥準(zhǔn)字H20051741，規(guī)格：2g)2g溶于100mL生理鹽水中靜脈滴注。所有患者行腰硬聯(lián)合麻醉，取仰臥位，將止血帶綁于患肢中上段，傷口消毒，鋪消毒巾。IMN組經(jīng)X線檢查對患者髓腔長度和大小進(jìn)行了解，選擇合適特定髓腔狀況的髓內(nèi)釘。取髕骨上入路，在脛骨結(jié)節(jié)上端斜坡處打開并暴露髓腔，擴(kuò)髓，并同時(shí)復(fù)位近端骨折位點(diǎn)，中下段骨折位點(diǎn)通過瞄準(zhǔn)器將帶鎖的髓內(nèi)釘(瑞士Synthes GmbH公司)打入固定。MIPPO組患者標(biāo)記骨折斷端后，在其上方約5cm處作一長約2cm的縱行切口，暴露骨折端。清除淤血和軟組織，操作時(shí)避免剝離骨膜。牽引、旋轉(zhuǎn)復(fù)位，透視滿意后以1枚拉力螺釘垂直骨折線打入。適當(dāng)鈍性分離皮下組織，建立皮下隧道，選擇合適的解剖型鎖定鋼板(瑞士Synthes GmbH公司)插入，先固定兩端螺釘，不上緊。C型臂X線機(jī)透視滿意后，用等長鋼板測量脛骨中下段骨折部位，兩端各預(yù)留4孔后，做小切口擰入鎖定螺釘并上緊，同法固定其余螺釘。術(shù)后使用頭孢替安抗感染，術(shù)后2個(gè)月部分負(fù)重功能鍛煉，術(shù)后3個(gè)月完全負(fù)重行走。

5 觀察指標(biāo)

手術(shù)后1～6個(gè)月，患者每個(gè)月末均門診復(fù)查，觀察骨折愈合情況和相關(guān)并發(fā)癥，包括內(nèi)固定失敗率、內(nèi)固定松動、斷裂等，以及傷口愈合情況，軟組織情況；同時(shí)進(jìn)行踝關(guān)節(jié)功能評價(jià)：采用Mazur評分系統(tǒng)[6]對患者術(shù)后1年踝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評價(jià)，>92分為優(yōu)，踝關(guān)節(jié)無疼痛感，可自由活動；87～92分為良，活動時(shí)踝關(guān)節(jié)有輕微疼痛感；65～87分為中，活動時(shí)踝關(guān)節(jié)有明顯疼痛感；<65為差，靜止時(shí)踝關(guān)節(jié)有明顯疼痛感且腫脹明顯。采用美國膝關(guān)節(jié)學(xué)會評分系統(tǒng)(KSS)膝評分評價(jià)兩組膝關(guān)節(jié)功能，滿分100分，85～100分為優(yōu)，70～84分為良，60～69分為可，<60分為差。

6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1所有患者均完成1年隨訪，兩組均未發(fā)生內(nèi)固定松動、斷裂等內(nèi)固定失敗情況。IMN組3例出現(xiàn)骨折延遲愈合，2例出現(xiàn)骨折不愈合，愈合時(shí)間平均(13.6±2.1)周；MIPPO組患者骨折均愈合，愈合時(shí)間平均(11.3±1.7)周，未出現(xiàn)切口感染、裂開和竇道等情況。

2兩組術(shù)后1年踝關(guān)節(jié)功能Mazur評分比較，無明顯差異(P>0.05)。見表1。術(shù)后兩組KSS膝關(guān)節(jié)評分MIPPO組(88.7±14.8)分，IMN組(82.9±12.5)分，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.001,P<0.05)。

表1 兩組患者術(shù)后1年踝關(guān)節(jié)功能Mazur評分比較

3兩組生物力學(xué)性能比較，MIPPO組彎曲偏移量、軸向壓縮偏移量和扭轉(zhuǎn)角度均大于IMN組，組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者生物力學(xué)性能比較

4典型病例見圖1、2。

討 論

脛骨中下段骨折常易導(dǎo)致骨折不愈，復(fù)位固定是骨折愈合的前提，因此治療的首要原則是先行解剖復(fù)位和堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定[7]。臨床上，治療脛骨中下段骨折的金標(biāo)準(zhǔn)是采用髓內(nèi)釘進(jìn)行固定和治療，但是髓內(nèi)釘抗旋轉(zhuǎn)能力差，且對血運(yùn)破壞較多，因此尤其在脛骨中下1/3骨折中，常易導(dǎo)致骨折延遲愈合或不愈合。隨著內(nèi)固定材料和微創(chuàng)外科的發(fā)展，微創(chuàng)經(jīng)皮鋼板植入術(shù)(MIPPO技術(shù))越來越普遍地應(yīng)用于臨床治療中。它遵循生物力學(xué)固定原理，主張減少對骨折部位骨膜的破壞，保證骨折斷端血供。另外，鋼板微創(chuàng)置入、損傷小、切口短，不僅可為骨折端提供具相對穩(wěn)定及合理的生態(tài)環(huán)境，而且更容易被患者接受；另外，MIPPO鋼板類似“內(nèi)支架”，可遠(yuǎn)離骨折端固定，同時(shí)固定可靠。但MIPPO鋼板屬于偏心固定，容易導(dǎo)致應(yīng)力分散，對長斜形和螺旋形骨折的臨床療效尚待考證。如何防止鋼板和螺釘?shù)乃蓜雍蛿嗔咽桥R床研究的熱點(diǎn)之一。

a b

c d

圖1 患者女性，42歲，因交通事故致左脛腓骨下段骨折入院。a、b.術(shù)前CT重建片示左脛腓骨下段骨折；c、d.行MIPPO鋼板內(nèi)固定術(shù)，術(shù)后力線恢復(fù)，骨折對位對線佳

a b c

圖2 患者男性，39歲，因交通事故致右脛腓骨下段骨折入院。a.術(shù)前X線片示右脛腓骨下段骨折，不累及關(guān)節(jié)面；b.行IMN內(nèi)固定術(shù)，術(shù)中透視，骨折對位對線佳，力線可；c.術(shù)后復(fù)查，骨折線模糊，力線正常

在本研究中，透視滿意后以1枚拉力螺釘垂直骨折線打入。適當(dāng)鈍性分離皮下組織，建立皮下隧道，選擇合適的解剖型鎖定鋼板插入，一次固定兩端螺釘，這種做法將拉力螺釘與鎖定鋼板相結(jié)合，更易做到堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定[8-9]。由于經(jīng)皮小切口插入和C臂機(jī)透視下可有效協(xié)助復(fù)位和固定，避免髓內(nèi)釘固定術(shù)中一次不成功而需反復(fù)插入，同時(shí)髓內(nèi)釘具有對旋轉(zhuǎn)對線控制不足的缺陷，因此與髓內(nèi)釘固定系統(tǒng)相比，MIPPO技術(shù)避免了術(shù)中過度破壞骨折端血運(yùn)，明顯縮短了骨折愈合時(shí)間，也在一定程度上避免骨折部位不愈合或者延遲愈合[10-12]。Collinge和Protzman[13]也采用MIPPO鋼板治療脛骨中下段骨折，效果滿意。但也有學(xué)者指出對脛骨中下段骨折采用MIPPO鋼板治療，效果不一，尤其對于部分累及關(guān)節(jié)面的骨折，容易出現(xiàn)關(guān)節(jié)面塌陷等并發(fā)癥。因此筆者認(rèn)為，對復(fù)雜的脛骨中下段骨折不必苛求MIPPO技術(shù)，可行經(jīng)皮鋼板內(nèi)固定，對復(fù)雜骨折，可行切開復(fù)位或髓內(nèi)釘技術(shù)[14]。內(nèi)固定材料的生物力學(xué)性能是選擇固定方式的主要依據(jù)之一。本研究也對兩種材料進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MIPPO組彎曲偏移量、軸向壓縮偏移量和扭轉(zhuǎn)角度均大于IMN組，說明其力學(xué)性能較IMN略差。脛骨中下段解剖結(jié)構(gòu)較為特殊，在張應(yīng)力和重力的作用下，骨折端常不穩(wěn)定，交鎖髓內(nèi)釘屬中心性固定，抗旋轉(zhuǎn)、抗彎曲和軸向壓縮力量均較強(qiáng)，因此在選擇器械時(shí)，除考慮解剖部位之外，應(yīng)盡量減少擴(kuò)髓，避免破壞骨折端的血運(yùn)，在可能的情況下選擇髓內(nèi)固定。

綜上所述，MIPPO與IMN治療脛骨中下段骨折各有利弊， MIPPO可縮小手術(shù)創(chuàng)傷，但力學(xué)性能不如IMN，臨床使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格掌握適應(yīng)證。但本研究納入樣本量不足，隨訪時(shí)間較短，其大樣本統(tǒng)計(jì)還需要進(jìn)一步分析，以減少偏倚，進(jìn)一步為臨床提供指導(dǎo)。

[1] 鄭亦靜,洪建軍,程濤，等.微創(chuàng)經(jīng)皮鎖定鋼板與切開復(fù)位重建鋼板內(nèi)固定在治療鎖骨骨折中的療效比較[J].中華手外科雜志,2013,29(4):225-227.

[2] Heiney JP,Redfern RE,Wanjiku S.Subjective and novel objective radiographic evaluation of inflatable bone tamp treatment of articular calcaneus,tibial plateau,tibial pilon and distal radius fractures[J].Injury,2013,44(8):1127-1134.

[3] 俞旭東,薛峰,陳兵乾，等.MIPPO技術(shù)和交鎖髓內(nèi)釘內(nèi)固定治療脛骨中遠(yuǎn)段骨折的療效比較[J].實(shí)用骨科雜志,2013,19(6):560-562.

[4] 趙弟慶,張麗娜,楊廣忠，等.MIPPO技術(shù)結(jié)合PHILOS治療老年骨質(zhì)疏松性肱骨近端骨折[J].中國矯形外科雜志,2014,22(6):508-511.

[5] Mohammed A,Saravanan R,Zammit J，et al.Intramedullary tibial nailing in distal third tibial fractures: distal locking screws and fracture non-union[J]. Int Orthop,2008,32(4):547-549.

[6] 陳凱,蔡俊豐,秦玉星，等.MIPPO技術(shù)治療脛骨中下段粉碎性骨折20例臨床體會[J].生物骨科材料與臨床研究,2013,10(4):57-59.

[7] 姜福龍,郭志強(qiáng),徐麗麗，等.微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)與切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定治療脛骨中下段關(guān)節(jié)外骨折療效比較[J].臨床骨科雜志,2013,16(1):68-70.

[8] Masquijo JJ.Percutaneous plating of distal tibial fractures in children and adolescents[J]. J Pediatr Orthop B，2014,23(3):207-211.

[9] 關(guān)浩.交鎖髓內(nèi)釘治療脛骨骨折術(shù)后再骨折的療效[J].中國老年學(xué)雜志,2013,33(16):4053-4054.

[10] 林健,王秋根,黃建華，等.輔助鋼板結(jié)合擴(kuò)髓交鎖髓內(nèi)釘治療脛骨中上段多段骨折[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2013,45(5):717-722.

[11] Neogi DS,Singh B,Jaiman A，et al.Comment on Mohammed et al.: Intramedullary tibial nailing in distal third tibial fractures: distal locking screws and fracture non-union[J].Int Orthop,2009,33(3):881.

[12] 張浩,申國慶,高發(fā)旺，等.MIPPO技術(shù)在脛骨中下段關(guān)節(jié)外骨折手術(shù)治療中的應(yīng)用[J].中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志,2013,28(4):374-375.

[13] Collinge C，Protzman R.Outcomes of minimally invasive plate osteosynthesis for metaphyseal distal tibia fractures[J].J Orthop Trauma,2010,24(8):24-29.

[14] 陳大偉，李兵，俞光榮.Pilon骨折的切開復(fù)位內(nèi)固定治療進(jìn)展[J].中華創(chuàng)傷骨科雜志，2013，15(3):235-239.

[15] 劉銀,劉荊陵,曾偉，等.MIPPO技術(shù)下前后聯(lián)合入路治療復(fù)雜脛骨平臺骨折的療效[J].醫(yī)學(xué)臨床研究,2012,29(12):2374-2376.

[16] Kuhn S，Appelmann P，Pairon P，et al.The Retrograde Tibial Nail: Presentation and biomechanical evaluation of a new concept in the treatment of distal tibia fractures[J].Injury,2014,45(S1):S81-86.

[17] 孫江波,廖懷章,蔣勇,等.脛骨平臺后柱骨折鋼板固定的三維有限元分析[J].臨床醫(yī)學(xué)研究,2012,29(5):813-817.

[18] Matsunaga FT,Tamaoki MJ,Matsumoto MH,et al.Treatment of the humeral shaft fractures--minimally invasive osteosynthesis with bridge plate versus conservative treatment with functional brace: study protocol for a randomised controlled trial[J].Trials，2013，14:246.