鎖骨骨折及其內固定的生物力學研究進展

潘志高

南寧市第十人民醫院 廣西 南寧 530105

鎖骨骨折為骨科常見骨折，主要是指鎖骨在遭受直接或間接外力打擊后造成的鎖骨斷裂，其占全身骨折5.98%左右，若不盡早采取有效的治療措施，不僅會造成鎖骨畸形愈合或不愈合，還可能因韌帶、神經與血管的損傷而產生其他并發癥，嚴重影響患者身心健康，降低其生活質量[1]。解剖復位與穩定的內固定對良好的預后具有重要作用，隨著鎖骨生物力學研究不斷深入，與內固定器械不斷發展，鎖骨骨折的治療獲得一定改變，但仍為一種難題[2]。鎖骨骨折手術效果與內固定生物力學性能密切相關，不同內固定方式各有優劣，即便為同一種內固定物，放置部位、角度等不同，其穩定性也不盡相同，促使臨床醫師在選擇時發生困擾[3]。本文就鎖骨骨折及其內固定的生物力學研究進展做一綜述，旨在日后指導臨床治療鎖骨骨折提供一定的理論依據。

1 鎖骨骨折分型

鎖骨骨折可分為鎖骨外1/3骨折、鎖骨中1/3骨折與鎖骨內1/3骨折。其中鎖骨外1/3骨折，又分為微小移位、肩鎖關節面骨折、粉碎性骨折、喙鎖韌帶內側骨折及兒童移位骨折5個類型，鎖骨內1/3骨折又可分為移位伴韌帶損傷、微小移位、粉碎性骨折、胸鎖關節面骨折、骨骺分離[4]。

2 鎖骨骨折生物力學分析

鎖骨外、中、內1/3分別為扁平狀、管狀、漏斗狀，其中中段在三段中最厚，可抵抗軸向力，各階段分別附著不同肌肉，并伴上肢重力、韌帶拉力影響，具有較為復雜的解剖，生物力學特點主要取決鎖骨受力機制[5]。喙鎖韌帶附著在鎖骨中外1/3，以對肌肉所產生的動力進行制約，一旦垂直向下的力作用在彎曲的鎖骨時，可產生剪切應力，導致中段骨折；而向下的力作用在鎖骨遠端，可造成鎖骨遠端骨折[6]；而鎖骨近端骨折則是由鎖骨外側遭受間接外力，造成內側骨折。一項關于鎖骨骨折生物力學研究發現，在鎖骨標本上模擬上肢重力、內側模擬胸鎖乳突肌拉力，同時施以軸向壓力，發現鎖骨骨折平均負荷在1526.19N，主要是在中1/3段兩個彎曲交界處發生骨折，骨折遠端占鎖骨長度49%左右[7]。王晨、楊娜[8]等人分析肩鎖關節垂直方向的生物力學，結果顯示，肩鎖韌帶斷裂拉力為（201.3±1.9）N，喙鎖韌帶斷裂拉力為（374.6±1.2）N，斜方韌帶斷裂拉力（192.3±4.3）N，錐形韌帶斷裂拉力（345.7±1.1）N。部分治療對鎖骨結構完整性可產生一定影響，而鎖骨結構缺損可對生物力學特性產生影響，將鎖骨切除，可使肩部不穩定性增加，上肢外展肩胛骨可向前移動[9]。

針對鎖骨骨折，實施鋼板內固定可提供足夠穩定性，鎖骨中斷骨折鋼板固定后三點彎曲、扭轉剛度、強度與正常標本無差異，鋼板周圍特別是螺釘周圍存在應力集中，有助于早期維持骨折斷端穩定，特別是鋼板及鎖骨接觸面內側旋轉穩定性不足，常會造成內固定失效，故內固定需足夠抗旋轉能力[10]。

3 鎖骨骨折內固定物生物力學

3.1 克氏針內固定

光滑的克氏針難以預防鎖骨的旋轉，克氏針與鎖骨主要是依據摩擦發揮軸向定位，其摩擦力大小與接觸面積、接觸壓應力大小相關[11]。相關研究顯示，克氏針內固定治療鎖骨骨折符合生物學要求，試驗表明，直徑2.0mm的克氏針已完全足夠承受患者上肢重量與日常輕微活動所引發的剪應力[12]。而直徑為2.5mm克氏針能夠承受＞30%剪應力。因此雖然克氏針固定已在臨床應用并獲得一定的臨床效果，但需注意其生物力學穩定性的不足。

3.2 鋼板螺釘內固定

隨著內固定材料不斷更新與手術操作進一步規范，在鎖骨骨折內固定材料選擇上，臨床多采取鋼板螺釘內固定。鋼板螺釘內固定具有良好的可塑性與彎曲性，且所配套的螺釘固定牢靠，其彌補了克氏針的不足。目前臨床多采取重建鋼板前置進行內固定，重建鋼板特殊形狀、設計，促使其除具備一般鋼板能在長的XY軸上扭轉與RS軸上彎曲外，也能在短的PQ軸上進行彎曲，以此可完全依據鎖骨不規則的外形實施鋼板塑性，進而使其符合鎖骨“S”型外觀，促使鋼板可緊貼骨面，以對抗彎曲應力與旋轉力，獲得可靠的內固定作用。此外，重建鋼板前置，螺釘從前向后進入，手術操作安全高。湯凌[13]研究結果顯示，針對鎖骨中斷骨折，重建鋼板內固定治療效果明確，在鋼板位置選擇上，前置生物力學性質更為穩定。

3.3 帶鎖髓內固定

依據生物力學檢測結果，帶鎖髓內釘抗彎曲強度為127.5MPa，抗旋轉強度為99.4MPa，抗拉伸強度為128.4MPa[14]。帶鎖髓內釘有2枚釘打入凹槽中，鎖骨與髓內釘之間可產生直接接觸阻力作用，明顯增強帶鎖髓內釘抗旋轉與抗拉伸強度。髓釘與鎖骨之間的阻力作用不會隨骨質壞死吸收而削弱，因此帶鎖髓內釘可長期對抗鎖骨的生理拉伸、旋轉力，具有較強的內固定效果。項煒、陳彥[15]等人研究得出，交鎖髓內釘固定在治療鎖骨中斷骨折更符合生物力學特性，更具合理性。

3.4 彈性髓內固定

將彈性髓內釘植入骨髓腔中，其冰球桿頭樣設計能夠提供軸向穩定性、移位穩定性與旋轉穩定性，進而維持骨折復位，且對骨折端血供影響較小，經過對骨內膜與骨外膜間骨痂生成進行刺激，可有效促進骨折愈合[16]。彈性髓內釘固定能夠適應鎖骨呈“S”型，促使固定更為穩定。骨膜剝離較少，骨折愈合迅速，并發癥發生率低，同時手術切口較小，將其插入髓內釘時，可使骨折獲得間接復位，并可使患肩盡早進行功能鍛煉。但應注意，鎖骨中段髓腔較細，選擇彈性釘過粗不易打入，過細固定后，骨折不穩定，應在透視下進行操作[17]。

3.5 空心加壓螺釘內固定

空心加壓螺釘內固定直徑較小，經過螺釘雙重加壓作用，促使鎖骨的骨折斷端固定，具有抗折彎、抗旋轉與抗拔除力等特點，且伴良好的解剖復位效果，固定牢固且微創，操作較為便捷，術后并發癥發生率低，實施二次手術取釘較為便捷、瘢痕小，較為美觀。同時空心加壓螺釘內固定術后有助于患肢實施早期功能恢復訓練，可避免關節僵硬，促使關節功能盡早恢復。陳勝偉[19]研究顯示，其對25例鎖骨骨折患者給予空心加壓螺釘內固定治療，結果顯示，空心加壓螺釘內固定手術切口較小，無需廣泛剝離骨膜與軟組織，操作較為便捷，不會對血管造成明顯損傷，患者術中出血量較少，有助于其功能恢復，減少術后并發癥發生，且術后瘢痕較小。

3.6 鎳鈦記憶合金環抱器內固定

近年來，隨著醫學技術不斷提高，內固定器材也在不斷發展，鎳鈦記憶合金環抱器是近年來出現的一種新材料。鎳鈦記憶合金環抱器內固定主要是使用環抱臂對骨折兩端表面的回復力保持骨折端固定、穩定，可有效避免對鎖骨下神經血管造成損傷；且鎳鈦記憶合金環抱器內固定僅需剝離骨外膜，對骨內膜血運基本不會產生影響，具有良好的抗旋轉與抗彎曲能力，在保持骨折穩定性同時，應力遮擋少，有利于促進骨折愈合；且鎳鈦記憶合金環抱器具有操作便捷、術后不良反應發生率低、安全性高等優點，因其屬于環抱形設計，因此無需進行鉆孔，且結合其2/3圓弧狀環形臂設計，在治療鎖骨中1/3粉碎性骨折中具有一定的積極作用，進而使固定更為穩定。柳維才[20]研究顯示，鎳鈦記憶合金環抱器內固定術后聯合中藥治療鎖骨骨折的臨床療效好，且手術時間短，并發癥少。

3.7 其他

近年來，隨著醫療技術不斷發展，內固定材料不斷更新，多種內固定治療方式得以應用，如防滑鎖骨釘、釘棒外固定、具有較佳的多平面彎曲剛度的雙迷你鋼板等，上述鋼板臨床效果還有待研究。除上述常見鎖骨中段骨折內固定治療，針對鎖骨遠端骨折，常規鉤鋼板長度、深度、角度變化均可使肩峰、鎖骨應力分布發生變化[18]。針對合并韌帶損傷患者，在不同情況下，其治療方式逐漸增加，生物力學特性較為復雜，使用時應依據患者實際情況做出選擇；而針對較為罕見的鎖骨近端骨折，其治療方式以保守治療為主，內固定生物力學相關文獻較少。

4 小結

鎖骨骨折是臨床常見骨折，有移位的鎖骨骨折或合并伴行血管神經損傷，手術是治療此類鎖骨骨折主要方式，選擇一種有效的內固定方式對保障生物力學性能一直是臨床研究重點。克氏針內固定具有操作便捷、軟組織剝離少、創傷小、骨折延遲愈合或不愈合發生率低、二期取出容易等優點，是常用內固定方式，但其穩定性、抗旋轉能力較差，克氏針易游移，術后并發癥發生風險高；鋼板螺釘內固定具有較高的穩定性、抗旋轉與抗彎曲能力，但其價格昂貴，且存在排異風險、剝離軟組織相對多影響骨折斷端骨質血液供應、刺激局部組織；髓內釘內固定穩定性、剛度等生物力學均與鋼板相似，但其綜合性能較差；空心加壓螺釘內固定直徑較小，具有微創、二次取釘便捷等優點；鎳鈦記憶合金環抱器是一種新型內固定CIA老，其具有良好的抗旋轉、抗彎曲能力，應力遮擋少，可促進骨折愈合；此外還有防滑鎖骨釘、釘棒外固定等多種治療方式在臨床得以應用，不同固定物具有不同臨床效果，因此臨床應依據患者實際情況選擇合適固定方式，以恢復鎖骨正常生物力學關系，確保固定穩定性。