犬脛骨骨折模型的夾板固定方法研究

沈忠愿 范逸哲 章 曉 韓 真 魏成建

1.南京中醫藥大學第一臨床醫學院，江蘇南京 210023；2.南京中醫藥大學附屬醫院骨傷科，江蘇南京 210029

小夾板固定治療四肢長骨骨折是祖國醫學的特色，其優勢在于可使斷端產生微動，促進骨折愈合[1]。目前骨折愈合實驗以鼠、兔作為實驗動物較為多見[2]，但鼠、兔體型較小，在骨折實驗中較難固定，骨折愈合周期也較短，無法進行長時間觀察骨折愈合的完整過程[3-4]。與其他實驗動物相比，比格犬在骨成分、骨密度等方面與人類骨骼相似度最高，并且根據機械性能檢測，犬的骨骼強度也與人類相似，是開展四肢骨折愈合實驗的良好實驗動物[5]。但實驗動物依從性差，實驗動物的夾板固定模型構建困難，導致夾板治療骨折的動物實驗難以開展。本團隊在預實驗中發現了普通夾板固定犬脛骨骨折存在如下幾個問題：①犬難以配合制動，患肢經常自行負重，導致骨折移位；②犬的跟腱及腓腸肌尤為細長有力，傳統五塊夾板的模式（即前側、前內側、前外側、后內側、后外側）固定下骨折遠段依舊發生向前和旋轉移位；③犬的習性導致其后腿更偏向于彎曲，后側夾板長期壓迫腘窩，導致壓瘡；④犬常舔舐傷口、撕咬夾板導致夾板脫落，固定失效。為探究安全有效的犬脛骨骨折模型夾板固定方法，本團隊對普通夾板進行改良，研發了專用于犬脛骨骨折固定的跟托式夾板，并且研發一款固定架用以犬脛骨骨折夾板固定后的輔助固定，已獲得實用新型專利（專利號：ZL202222052214.6）。該固定架在將患肢懸掛固定、保證夾板固定有效的同時，避免了犬的其他活動對骨折的影響。為驗證跟托式夾板聯合自行研制固定架固定犬脛骨骨折的安全有效性，本研究選取8 只雄性比格犬，建立比格犬單側脛骨骨折模型，隨機分為觀察組與對照組，觀察組予跟托式夾板聯合自行研發的固定架固定，對照組予普通夾板聯合自行研發的固定架固定，現將固定架的設計與實驗研究結果報道如下。

1 實驗方法與材料

1.1 固定架的設計方法

本實驗研究犬脛骨骨折夾板固定方法，前期預實驗發現單獨使用夾板固定容易被犬撕咬、掙脫，同時患肢易著地承重使斷端移位，因此本團隊擬設計一款輔助固定的固定架解決上述問題。初期本團隊使用鐵質帶滑輪固定架（圖1），該固定架可懸吊犬足跟處保持脛骨懸空狀態，滑輪代替患肢滿足日常活動，通過橫桿與前胸部相連，分散后部滑輪處的承重壓力，減少滑輪連接桿的形變，并限制犬前側肢體的活動，防止撕咬固定架與夾板。但鐵制支架各連接部位存在棱角，容易損傷犬皮膚，固定架存在前后移動不能長時間保持犬患肢的懸空，并且焊接處不夠牢靠，易被犬掙脫損壞，雖然進行3次改良，使用鐵絲加固、模擬環形外固定支架輔助患肢承重等方法（圖2 ～4），但均無法滿足實驗需求。因此本團隊自行設計3D 打印了適用于犬脛骨骨折模型夾板固定的固定架。

圖1 固定架初次設計

圖2 固定架第一次修改

圖3 固定架第二次修改

圖4 固定架第三次修改

選取一只雄性實驗比格犬，通過測量得到腹圍、下肢腿長、腿圍等數據。基于滿足懸吊患肢同時犬可以正常活動的原則，使用UG NX 12.0 軟件設計繪制固定架圖紙（圖5）。通過3D 打印技術制作固定架，固定架材料為Lasty-701，該材料是一種具備精確和耐久特性的類ABS 的立體光造型樹脂，具有耐溫、不易損壞的優點。固定架由5 部分組成：①項圈：套于犬類脖頸和前肢后側；②固定套：將犬中后部軀體包裹其中且固定套位于犬后肢處留有供犬類后肢安放的弧形缺口；③用于支撐犬類移動的支架：支架兩兩為一組，分別對稱安裝在固定套左右兩側，用于支撐犬的后半部軀體活動；④用于防護骨折處的防護罩：固定在弧形缺口處的支架上，防護罩內側設置有用于綁定患肢的綁定部；⑤萬向輪：固定在固定架的底部，代替雙側后肢進行活動。

圖5 3D 打印固定架設計圖

1.2 比格犬脛骨骨折模型的建立

1.2.1 實驗動物 取8 只12 ～18 個月雄性比格犬，體重10 ～15 kg，購自江蘇泰斯特生物科技有限公司。根據隨機數表法分為觀察組（n=4）和對照組（n=4）。適應性飼養3 d，12 h/12 h 光照循環，自由進食用水，實驗環境溫度：（23±3）℃，濕度：40%～70%。本研究經南京中醫藥大學動物實驗倫理審查批準（編號：A221001），實驗過程中按照實驗動物3R 原則給予人道關懷。

1.2.2 骨折模型的建立 將比格犬籠中飼養3 d以適應環境，X 線透視排除骨折和畸形。使用速眠新Ⅱ[敦化市圣達動物藥品有限公司，批準文號：獸藥字（2010）070031582，規格：1.5 ml ∶0.03 g，10 支/盒]0.05 ml/kg 肌內注射麻醉，術中根據犬的個體反應差異可追加30%以維持良好的麻醉狀態。對犬的右側脛骨手術區域進行備皮、消毒后，沿脛骨干中點內側縱行切開皮膚、皮下組織約5 cm，切開深筋膜，牽開脛骨前肌，部分骨膜下剝離暴露脛骨中段。使用擺鋸垂直于脛骨下1/3 骨面處截斷。保證斷端平滑、對位良好。碘伏、生理鹽水沖洗后縫合切口，無菌紗布包扎傷口。

1.3 固定方法

1.3.1 對照組 將普通柳木夾板裁剪為五塊夾板（11 cm×1 cm，3 塊；5 cm×1 cm，2 塊）。骨折模型成功建立后患肢予普通夾板固定，兩前側板及內外側板上達膝關節下方，下達足跟，后側板上達腘窩下方，下達足跟。夾板放置完畢后扎帶固定。X 線透視保證斷端對位良好。將犬置于固定架內，患肢膝關節屈曲以保證脛骨斷端處不受重力影響分離移位。

1.3.2 觀察組 跟托式夾板的制作：將普通柳木夾板裁剪為五塊夾板（11 cm×1 cm，4 塊；5 cm×1 cm，1 塊，較普通夾板底部多一鐵絲半圓形環）（圖6）。骨折模型成功建立后患肢予跟托式夾板固定，先放置后側跟托式夾板，將犬后跟置于夾板遠端的鐵絲半圓形內，后跟剛好放置于兩側鐵絲之間的間隙中，跟骨后突、跟腱無壓迫，高度至腘窩下方，內外側及前內、前外側夾板上達膝關節下方，下達足跟。夾板放置完畢后扎帶固定。X 線透視保證斷端對位良好。將犬置于固定架內，患肢膝關節屈曲以保證脛骨斷端處不受重力影響分離移位（圖7）。

圖6 跟托式夾板實物圖

圖7 固定架使用實物圖

1.4 術后處理

術后前3 d 予注射用青霉素鈉[商丘市成達動物藥品廠，批準文號：獸藥字（2012）162471253，規格：0.96 g（160 萬單位）×50 支]80 萬單位+0.9%氯化鈉注射液肌內注射預防切口感染，切口滲血較多時進行換藥。每天對犬外出牽遛、排便直至骨折愈合。

1.5 觀察指標及評價標準

1.5.1 骨折對位對線情況 術后每日使用便攜式X 線機透視觀察骨折對位對線情況，并于當天及術后1、2、4、8 周行X 線檢查，術后8 周根據X 線骨折對位對線標準評估對位對線成功率。骨折對位對線標準[6]：①解剖對位或接近解剖對位：對線對位滿意，對位在2/3 以上，側方移位及成角＜5°，無內外翻，無旋轉，短縮＜0.5 cm。②功能對位：骨折對線良好，無旋轉移位，對位＞1/3，干骺端骨折對位＞3/4，內外翻＜5°，短縮≤2 cm，成角移位與關節活動方向一致，且成角≤15°。③畸形：長骨干骨折對位對線差，成角＞15°，旋轉＞10°，短縮＞2 cm。解剖對位或接近解剖對位以及功能對位為成功，畸形為失敗。

1.5.2 夾板脫落次數、夾板調整次數 記錄整個研究過程夾板脫落次數及根據骨折對位情況調整夾板的次數。

1.5.3 壓瘡評分 采用壓瘡評分評估壓瘡情況[7]：按發生部位、深度和面積分別進行評分（1 個部位為1 分，以后每增加1 個部位加2 分；深度按通用標準：Ⅰ度1 分，每增加1 度加3 分；面積2 cm2以內為1分，2 ～5 cm2為3 分，以后每增加5 cm2加3 分），總分為三項分值相加之和。

1.6 統計學方法

采用SPSS 25.0 統計學軟件進行數據分析。非正態分布數據以[M（P25，P75）]表示，采用非參數檢驗；計數資料以例數或百分比表示，采用Fisher確切概率法檢驗；P＜ 0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組骨折對位對線成功率比較

觀察組所有比格犬術后8 周X 線片顯示骨折對位對線均良好，對照組移位明顯（圖8 ～9）。觀察組骨折對位對線成功率優于對照組，但差異無統計學意義（P＞ 0.05），見表1。

表1 兩組骨折對位對線成功率比較

圖8 觀察組術后8 周X 線正位片

圖9 對照組術后8 周X 線正位片

2.2 兩組夾板脫落次數、夾板調整次數比較

觀察組夾板脫落次數、夾板調整次數均少于對照組，差異有統計學意義（P＜ 0.05），見表2。

表2 兩組夾板脫落次數、夾板調整次數比較[M（P25，P75）]

2.3 兩組壓瘡評分比較

觀察組壓瘡評分為[1.50（0.00，3.00）]分，低于對照組的[5.50（3.50，6.75）]分，差異有統計學意義（Z=-2.084，P=0.004）。

3 討論

手法復位小夾板固定治療四肢長骨骨折是祖國醫學的特色，其優勢在于“動靜結合”，在保證固定牢靠的同時關節可以活動，斷端能夠產生微動促進骨折愈合[8]。小夾板固定已廣泛用于實驗動物骨折模型的固定，李睿等[9]將夾板外固定用于兔橈骨骨折模型的固定，實驗過程中小夾板固定牢靠、斷端穩定；王峰等[10]建立大鼠脛骨閉合性骨折夾板外固定模型，發現該模型較手術切開與髓內固定模型更符合骨折二期愈合的過程，更加貼近臨床實際；張偉等[11]建立兔閉合性脛骨骨折模型后使用特殊材質的杜仲膠固定，固定6 周后骨折線基本消失且無明顯移位；李瑛等[12]比較不同松緊度的小夾板固定與鋼板固定對兔脛骨骨折愈合的影響，發現合理使用小夾板可使骨痂形成、骨折愈合提前，但該實驗在模型建立后前5 d 使用石膏固定，說明單獨使用小夾板固定兔脛骨骨折存在一定缺陷，有移位可能；孫魯等[13]使用夾板固定兔于腰椎彎曲位，使踝關節達到頸部以下從而制造兔慢性脊髓損傷夾板固定模型。

目前對于犬脛骨骨折模型夾板固定的研究較少，單獨使用夾板固定常容易造成移位與固定失效[14]，本團隊前期預實驗也發現普通夾板無法適用于犬脛骨骨折模型。而張晗等[15]根據小腿、踝部、足跟部解剖形態設計出托跟式夾板用于治療兒童中下1/3 閉合性脛腓骨骨折，該夾板的后側板將跟骨后部與跟腱托起到支撐杠桿作用，不壓迫跟腱與跟骨后突的同時控制了骨折移位，在治療過程中取得較好療效。犬與兒童同樣依從性差、跟腱粗長、普通夾板固定容易移位與發生并發癥，本研究從適用于兒童的托跟式夾板中獲得啟發，改良研發出適用于犬脛骨骨折的跟托式夾板，將普通脛骨夾板的后側板底部多一鐵絲半圓形環，通過塑形可將犬足跟部與跟腱包裹其中，托起足跟并控制足踝部在中立位，使小腿與足踝部連為一體，有效減少骨折遠段向前、旋轉移位。而自行研制的3D 打印固定架不僅保證骨折斷端對位的良好，而且犬可以依靠前肢帶動該固定架進行活動。患肢屈膝置于固定架上可以有效避免重力因素造成骨折移位，骨折部位的防護罩也能保護斷端、防止犬舔舐傷口造成感染。因此兩者結合較好解決了前期預實驗犬脛骨骨折模型普通夾板固定所發現的問題，在本研究中使用跟托式夾板聯合3D 打印犬脛骨骨折固定架治療犬脛骨骨折在夾板脫落次數、夾板脫落調整次數、壓瘡情況方面均優于普通小夾板聯合固定架固定，取得較好療效，而對于骨折對位對線成功率雖優于普通小夾板組，但因本次研究樣本量較小，未有明顯差異，可在后期大樣本動物實驗中繼續觀察。

綜上所述，跟托式夾板聯合3D 打印固定架是犬脛骨骨折模型安全、有效的夾板固定方式，并且貼近實際臨床，為后期開展大型犬類骨折愈合實驗創造了條件，值得進一步推廣與使用。