縫線網狀套扎固定治療脛骨髁間嵴骨折的力學實驗

王江濤，步建立，滕立佳，常 晗，錢宇航，周 勇，車建偉，羅 濤，孫 成，劉玉杰

1解放軍總醫院第一醫學中心 骨科，北京 100853；2白求恩國際和平醫院 骨二科，河北石家莊 050000；3解放軍第984醫院 骨科，北京 100094；4解放軍92196部隊，山東青島 266000

脛骨髁間嵴撕脫骨折常發生于兒童及青少年，膝關節前交叉韌帶附著處脛骨撕脫骨折造成膝關節不穩，可使半月板前角附著處損傷，導致關節功能障礙[1-3]。Ⅰ、Ⅱ型脛骨髁間嵴撕脫骨折可保守治療，Ⅲ、Ⅳ型骨折則需手術復位固定，治療不當可造成膝關節殘疾[4-5]。髁間嵴大塊骨折多采用空心螺釘固定，小塊骨折或粉碎性骨折則難以處理。本研究設計了縫線網狀套扎固定法，旨在通過生物力學試驗，探討其生物力學性能，為臨床應用提供數據支撐。

材料與方法

1 實驗材料及分組 選取平均月齡7個月的新鮮豬膝關節16個，-20℃冷凍保存，實驗前室溫下復溫24 h。去除膝關節周圍軟組織，保留前交叉韌帶，制備脛骨髁間嵴撕脫骨折Ⅲ型模型，骨塊大小為1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm。根據固定方法將骨折模型分為縫線網狀套扎組(A組)和空心螺釘組(B組)，每組8個關節。本研究實驗操作均由同一術者完成。

2 縫線網狀套扎骨折固定法(A組) 方法概要：將骨折塊解剖復位，采用肩關節縫合過線器引導6股2號Ultrabraid縫線(Smith & Nephew公司，美國)環繞前交叉韌帶脛骨基底部穿出，每2股縫線以領帶結樣環形套扎于ACL基底部與骨塊交界處。自脛骨結節前內側向骨折塊兩側鉆取兩個直徑1.2 mm骨道，將縫線自兩脛骨骨道牽出，每側骨道2股縫線，縫線引出后在脛骨結節內側骨橋上打結固定。其余縫線由骨塊前方經脛骨前方皮下引出，于脛骨結節處鉆取橫向骨道，將縫線穿過骨道后在骨橋上打結固定(圖1)。技術要點：1)縫線環抱前交叉韌帶基底部而非穿過韌帶實質部，避免損傷韌帶組織和骨塊；2)雙股縫線環繞前交叉韌帶后，線尾穿過頂部線環形成活袢樣結構，避免因捆扎過緊導致前交叉韌帶血運障礙；3)關節內兩脛骨骨道分別自骨塊前內、前外穿出，即4：30和7：30兩個方位，并盡量避免損傷脛骨平臺軟骨；4)制作脛前皮下潛行隧道時可使用鈍頭硬膜外穿刺針沿脛骨上行直至關節腔，導引線將縫合線牽出，避免皮下隧道過大造成不必要的組織損傷或關節液外滲致切口感染、愈合不良；5)尾線打結時不易過多，以3 ～ 5個方結為宜，在保證線結牢靠的前提下最大程度降低線結對局部組織刺激。

3 空心螺釘骨折固定法(B組) 將骨折塊解剖復位后使用電鉆于骨塊中心自前上向后下鉆入導針(直徑2.7 mm)，沿導針擰入空心螺釘(直徑3.5 mm，Johnson & Johnson公司，美國)固定骨折塊(圖1)。

4 生物力學測試指標 實驗于室溫下進行。標本制備完成后，使用特制夾具將標本固定于力學測試儀(ElectroForce 3520；BOSE公司，美國)，使股骨干與脛骨干呈60°夾角，以便載荷更好地沿ACL方向傳導，力學測試機最大位移限定為17 mm。首先進行疲勞實驗，給予1 Hz、5～20 N、20次循環預載荷消除組織黏滯性；隨后加載5 ～ 150 N力并以100 mm/min速率循環200次；每20 Hz采樣1次，記錄載荷和位移變化數據。而后進行抗拔出測試，以0.5 mm/s的速率施加單次拔出載荷直至失敗，記錄最大失敗載荷、失效載荷、拔出剛度及循環位移數據。最大失敗載荷定義為固定失敗時所施加的負荷，即載荷位移曲線最高點的載荷數值；失效載荷定義為載荷不再直線上升時的載荷數值；拔出剛度定義為載荷位移曲線中直線區域的斜率；循環位移是指施加200次循環載荷后骨塊的位移程度。

5 統計學方法 統計分析采用SPSS23.0軟件進行。計量數據以表示，均為正態分布或輕微偏態，采用參數檢驗，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。檢驗水準α=0.05。

圖1 脛骨髁間嵴撕脫骨折固定模型A：縫線網狀套扎組； B：空心螺釘Fig. 1 Fixation modes for tibial eminence avulsion fractureA： Reticular loop ligature fixation;B： Cannulated screw fi xation

結 果

1 失敗模式 所有標本均完成測試，無前交叉韌帶斷裂、骨折等實驗失敗情況發生。縫線網狀套扎組(A組)失敗模式為位移超限8例，未發生縫線斷裂、骨塊碎裂等情況，表明縫線網狀套扎法固定效果良好?？招穆葆敼潭ńM(B組)失敗模式為螺釘拔出6例、骨塊碎裂2例，螺釘拔出概率75%，骨塊碎裂概率25%，表明螺釘固定最常見的失效原因是螺釘拔出。見圖2。

2 生物力學結果 縫線網狀套扎組(A組)的最大失敗載荷平均為517.798 N，空心螺釘組(B組)平均為247.841 N，A組是B組的2.089倍(P=0.000)。縫線網狀套扎組(A組)的失效載荷平均為278.769 N，空心螺釘組(B組)平均為149.063 N，A組是B組的1.870倍(P=0.001)?？p線網狀套扎組(A組)的循環位移平均為2.316 mm，空心螺釘組(B組)平均為4.522 mm，A組明顯小于B組(P=0.000)。縫線網狀套扎組(A組)的拔出剛度平均為40.062 N，空心螺釘組(B組)平均為38.253 N，A組略大于B組，但兩組差異無統計學意義(P=0.780)。生物力學結果表明，縫線網狀套扎固定組的固定強度和固定穩定性明顯優于空心螺釘固定組，能夠滿足術后膝關節早期功能鍛煉的力學要求；空心螺釘固定組固定強度較低，術后膝關節需制動，以免螺釘受力造成內固定失效導致骨折塊再次移位。見表1。

表1 兩組生物力學測試指標比較Tab. 1 Comparison of biomechanical indexes between the two groups

討 論

關節內骨折治療關鍵是解剖復位，堅強固定[6]。關節鏡技術的應用解決了微創條件下脛骨髁間嵴撕脫骨折解剖復位的問題[7]。目前，臨床上固定方式多樣，哪種固定方式最佳尚無定論[8-12]?？招穆葆敼潭ǖ膬瀯菰谟诠潭ㄖ睆酱笥诼葆斨睆?倍以上且骨塊完整的大骨塊，可以起到直接復位、加壓固定的作用[11-12]，但需再次手術取出內固定，有發生醫源性骨塊碎裂、內撞擊及骺板損傷的危險，特別是骨質疏松的患者容易發生螺釘拔出失效[13-16]。縫合錨釘的優點是可用于骨折塊小或粉碎性骨折的病例，但是其價格昂貴，抗拔出力弱和固定強度較低，術后易發生錨釘拔出導致固定失效，影響早期康復鍛煉[17]。傳統縫線固定為柔性固定，取材方便、價格低廉，但其骨道穿過骨塊可致再骨折[16]。因其固定強度低且單點固定易導致骨塊翹起或骨塊旋轉，術后早期需膝關節制動，影響膝關節早期功能康復鍛煉[18]。筆者設計了縫線網狀套扎固定法，通過生物力學研究證實該方法的固定性能可靠。

圖2 兩組力學測試的失敗模式A：位移超限； B：螺釘拔出； C：骨塊碎裂Fig. 2 Failure modes of biomechanical testA: Displacement is beyond limit; B: Pullout of cannulated screw; C: Bone fragment refracture

研究結果顯示，縫線網狀套扎組失效載荷及最大失敗載荷均大于空心螺釘組，循環位移小于空心螺釘組，提示縫線網狀套扎固定的生物力學性能優于空心螺釘固定。主要是由于縫線網狀套扎術在不同方向的縫線均勻分散了載荷，有效地保證了骨折塊的穩定性?？p線尾端通過脛骨前方骨橋固定，此處為皮質骨，強度高，抗負載能力強，而螺釘固定處為松質骨，骨質抗拉強度低，抗拔出能力弱。生物力學表明網狀縫線套扎固定法可滿足術后早期康復鍛煉要求。

文獻報告，人體正常行走及日?；顒訒r，前交叉韌帶受力約為150 N，上樓梯或慢跑等較劇烈的活動時受力約450 N[19]。本研究顯示縫線網狀套扎固定法的最大失敗載荷平均為517 N，理論上能夠滿足術后膝關節早期功能鍛煉的力學要求。在模擬早期功能鍛煉及日?；顒又邢リP節受力環境下，縫線網狀套扎固定組的平均循環位移為2.32 mm，表明早期康復鍛煉時能夠維持膝關節穩定性。因此，縫線網狀套扎固定術后可無需過度制動，便于早期康復鍛煉?？招穆葆敼潭ńM循環位移接近5 mm，提示術后需早期制動，以避免受力后導致內固定松動或移位。以上結論與相關臨床研究相符[20-21]。

文獻報道，空心螺釘固定主要失敗模式是螺釘拔出及繼發骨塊碎裂[22]。本研究螺釘拔出6例，骨塊碎裂2例?？招穆葆斨萌脒^程中發生骨塊碎裂1例，究其原因主要是空心螺釘擰入骨塊，局部壓力大而發生骨折。研究結果與既往報道相似?？p線網狀套扎固定組的失敗模式皆為位移超限，未發生因固定強度問題導致的失效現象，表明其固定性能優于螺釘固定。

縫線網狀套扎固定主要適用于Ⅲ型以上的脛骨髁間嵴撕脫骨折，特別適合骨折塊小、粉碎性骨折或骨質疏松嚴重者。該方法對于關節鏡技術要求較高，有一定學習曲線。術中注意事項包括：1)縫線環抱前交叉韌帶基底部而非穿過韌帶實質部；2)脛骨骨道關節內口分別自骨塊前內、前外穿出，避免損傷脛骨平臺軟骨；3)制作脛前皮下潛行隧道時可使用鈍頭硬膜外穿刺針沿脛骨上行直至關節腔，導引線將縫合線牽出，避免皮下隧道過大造成不必要組織損傷或關節液外滲致切口感染、愈合不良；4)尾線打結時不易過多，以3 ～5個方結為宜，在保證線結牢靠的前提下最大程度降低線結對局部組織刺激。

綜上所述，縫線網狀套扎固定法生物力學性能較空心螺釘固定法更好，有利于術后早期功能康復。尤其對于髁間嵴骨折塊小、粉碎性骨折或骨質疏松病例，縫線網狀套扎固定法具有明顯優勢。