新型彈性固定治療脛骨髁間嵴骨折的實驗研究

王江濤，步建立，常晗，滕立佳，錢宇航，周勇，車建偉，羅濤，孫成，劉玉杰

(1.中國人民解放軍第980醫院骨二科，河北 石家莊 050000；2.中國人民解放軍總醫院骨科，北京 1008533.中國人民解放軍92196部隊，山東 青島 266000；4.中國人民解放軍第984醫院骨科，北京 100094)

Ⅲ、Ⅳ型脛骨髁間嵴骨折骨塊移位明顯，前交叉韌帶松弛，有的合并半月板前角嵌入骨折間隙，治療不當可造成膝關節殘疾[1-3]。臨床上固定方式多樣，最佳固定方法目前尚無定論[4]。骨折塊大可以采用螺釘、鋼絲等剛性固定，骨折塊小或粉碎性骨折剛性固定難以完成[5]。傳統縫線、縫合錨釘等彈性固定強度低，術后膝關節需制動，臨床效果不理想[6-7]。筆者設計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，為臨床應用提供可靠數據支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 豬膝關節新鮮標本16個，均為雌性，平均月齡7個月，-20℃冷凍保存，實驗前放室溫復溫24 h。

1.2 實驗器材 1.5 cm寬骨鑿、1.2 mm克氏針(蘇州市康力骨科器械有限公司)、肩關節弧形縫合過線器(強生公司，美國)、2號Ultrabraid縫線(Smith & Nephew公司，美國)、力學測試機(ElectroForce 3520；BOSE公司，美國)。

1.3 骨折模型制備 去除肌肉、半月板等軟組織，保留前交叉韌帶，用骨鑿沿脛骨髁間嵴前、內、外側緣傾斜45°角將髁間嵴完整撬起，制造Ⅲ型脛骨髁間嵴骨折模型，骨塊大小為1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm。

1.4 實驗分組及方法 采用電腦隨機方法將骨折模型分為兩組(n=8)，分別給予縫線網狀套扎固定(A組)和縫合錨釘固定(B組)。所有操作由同一術者完成。

縫線網狀套扎組(A組)：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并穿出，每2股縫線以領帶結樣環形套扎于前交叉韌帶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，縫線引出后在骨橋上打結固定。于脛骨結節處鉆取1.2 mm橫向骨道，骨道進口位于脛骨結節內側，出口位于脛骨結節外側。使用硬膜外穿刺針帶2號PDS線經脛骨前方皮下組織沿脛骨結節兩側穿入關節腔，PDS線將剩余2股固定骨折塊的縫線由骨塊前方經脛前皮下潛行引出，將縫線交叉穿過骨道并在骨橋上打結固定(見圖1～2)。注意事項：(1)縫線環繞套扎前交叉韌帶基底部，避免穿過韌帶實質部及骨折塊。(2)脛骨骨道關節內靠近骨折塊前內緣及前外緣，即4：30和7：30位置，避免醫源性軟骨損傷。

縫合錨釘組(B組)：將骨折塊解剖復位，采用直徑3.5 mm帶線(2號Ultrabraid縫線)縫合錨釘(Smith & Nephew公司，美國)于骨塊前方2～3 mm處以45°角置入，將縫線穿過前交叉韌帶基底部后打結固定(見圖3)。注意事項：(1)縫線環扎前交叉韌帶基底部；(2)錨釘沒入骨面下5 mm。

圖1 縫線網狀套扎固定示意圖 圖2 A組縫線網狀套扎組固定方式大體照 圖3 B組縫合錨釘組固定方式大體照

1.5 生物力學測試 所有實驗在室溫條件下進行。兩組骨折固定模型制備完成后，將標本固定于力學試驗機上(ElectroForce 3520；BOSE公司，美國)，股骨與脛骨呈60°夾角固定，使載荷沿前交叉韌帶方向傳導，位移上限設定為17 mm。生物力學測試包括疲勞試驗和抗拔出試驗，具體方案：實驗開始時給予1 Hz、5～20 N、20次循環預載荷消除組織粘滯性，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。之后進行抗拔出試驗，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。

2 結 果

所有標本均完成測試，未發生骨折、前交叉韌帶斷裂等試驗失敗的情況。

2.1 失敗模式 縫線網狀套扎組(A組)的失敗模式為位移超限8個；縫合錨釘組(B組)的失敗模式為錨釘拔出4個、縫線斷裂2個、縫線切割脛骨平臺2個(見圖4～7)。錨釘拔出概率為50%，表明縫合錨釘固定的強度較低，術后發生固定失效的風險較高。縫線網狀套扎組未發生因固定強度造成固定失效的問題，表明縫線網狀套扎固定穩定性良好。

2.2 生物力學結果 縫線網狀套扎組(A組)最大失敗載荷優于縫合錨釘組(B組)，兩組比較差異有統計學意義(P=0.001，P<0.05)；縫線網狀套扎組(A組)失效載荷優于縫合錨釘組(B組)，兩組比較差異有統計學意義(P=0.001，P<0.05)；縫線網狀套扎組(A組)循環位移優于縫合錨釘組(B組)，兩組比較差異有統計學意義(P=0.001，P<0.05)；縫線網狀套扎組(A組)剛度相比縫合錨釘組(B組)差異無統計學意義(P=0.386，P>0.05，見表1)。

表1 兩組生物力學測試指標比較

圖4 A組位移超限大體照 圖5 B組錨釘拔出大體照 圖6 B組縫線斷裂大體照 圖7 B組縫線切割大體照

3 討 論

脛骨髁間嵴撕脫骨折分為四型：Ⅰ型骨折塊無明顯移位；Ⅱ型脛骨平臺前1/3～1/2翹起，后1/2仍相連；Ⅲ型骨折塊完全分離移位，伴或不伴旋轉；Ⅳ型為粉碎性骨折。Ⅰ型、Ⅱ型骨折相對穩定可保守治療，Ⅲ、Ⅳ型骨折塊與骨床完全分離，前交叉韌帶松弛，影響膝關節穩定性，需手術治療[4，8]。現有手術方式有剛性固定和彈性固定兩大類[9-12]。髁間嵴骨折塊大時可采用空心螺釘、鋼絲等剛性固定，但需再次手術取內固定，容易發生醫源性骨塊骨折、內撞擊等并發癥[13-15]。嚴重骨質疏松患者或粉碎性骨折是剛性固定禁忌證。傳統縫線固定強度低，單點固定易導致骨塊翹起或骨塊旋轉[6，11]；縫合錨釘固定價格昂貴，固定強度較低，術后發生錨釘拔出的情況多見[16-17]。我們設計了縫線網狀套扎固定法，通過生物力學研究分析比較了該方法的固定性能。

骨折堅強固定是術后早期功能鍛煉的前提和保證[18]。文獻報道，人體正常行走及日常活動時，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]。本研究結果顯示，縫線網狀套扎固定法最大失敗載荷平均為517 N、失效載荷為247 N均明顯優于縫合錨釘固定的最大失敗載荷247 N和失效載荷123 N；循環位移平均為2.32 mm明顯小于縫合錨釘固定的5.42 mm。以上表明縫線網狀套扎固定有良好的生物力學性能，能夠滿足膝關節早期功能鍛煉的力學要求。縫線網狀套扎固定是多點網狀固定，縫線均勻分散應力載荷，使承載能力更強，骨塊固定更穩定。所有縫線環抱前交叉韌帶而不穿過韌帶實質部，避免對韌帶組織和骨塊直接損傷，縫線尾端在皮質骨骨橋上固定，強度高，抗負載能力強。以上因素保證了術后早期功能鍛煉時骨塊固定的穩定性，利于早期康復，減少并發癥。縫合錨釘固定是單點固定，錨釘固定點為松質骨，抗拉強度低，抗拔出力弱，無法滿足術后早期功能鍛煉的力學要求，而膝關節需有效制動，以免內固定松動或移位，這與相關臨床研究相符[6-7，20]。既往縫線捆扎固定方法自內外兩側對骨塊加壓固定，骨塊前部固定相對薄弱，當骨塊較大時可發生骨折塊前部翹起，影響骨折愈合。縫線網狀套扎固定法自骨折塊內側、外側、前內和前外多個方向對骨折塊構成網狀加壓固定，彌補了既往縫線捆扎固定技術骨塊前部固定薄弱的不足，可防止骨折塊前部翹起、旋轉等移位，保證骨塊固定的穩定性。

文獻報道，縫合錨釘固定的主要失敗模式為縫線斷裂和錨釘拔出[11]。本研究中錨釘拔出4個，縫線斷裂2個，縫線切割骨折塊2個。研究結果與既往報道相似。縫線網狀套扎固定的失敗模式皆為位移超限，未發生因固定強度低導致固定失效問題，表明其固定性能優于縫合錨釘固定。縫合錨釘植入過程中發生縫線切割脛骨平臺1個，其原因為錨釘擰入過深導致縫線切割脛骨平臺，提示術中錨釘不易置入過深。因此，松質骨抗拔出性能低，錨釘置入過深易拔出，應以錨釘尾部在骨面下5 mm為宜。

本研究中的兩種固定方法均采用縫線環扎前交叉韌帶基底部而不穿過前交叉韌帶實質部分，避免了因固定物切割致前交叉韌帶斷裂造成試驗失敗的意外情況。有學者報道脛骨髁間嵴骨折可能伴有前交叉韌帶實質部分損傷[21]，如果手術中反復穿刺韌帶，勢必加重韌帶損傷，甚至可能造成韌帶斷裂的意外事件。本試驗中采用的縫線環扎技術能避免傳統手術中穿刺縫扎前交叉韌帶造成的醫源性損傷，最大程度地維護前交叉韌帶的完整，利于術后康復。

綜上所述，縫線網狀套扎固定法生物力學性能優于縫合錨釘固定法，骨折穩定性更好，能夠滿足術后早期功能鍛煉的要求。