小兒肱骨髁上骨折內(nèi)固定的力學評價

賈傳廣

【摘要】目的 比較三種治療小兒肱骨髁上骨折的內(nèi)固定方法,為臨床選用提供科學依據(jù)。方法 采用8具尸體上肢標本,制成骨折損傷模型,隨機分組分別適用交叉克氏針加8字鋼絲,交叉克氏針、平行克氏針等三種方法固定后,模擬肘關節(jié)伸、屈和扭轉(zhuǎn)三種情況下進行加載。結(jié)果 采用交叉克氏針加8字鋼絲無論在強度還是剛度方面均優(yōu)于單用交叉克氏針內(nèi)固定,更比平行克氏針內(nèi)固定的效果好,前者比后者強度平均高出12%和30%。剛度平均高出15%和33%(P<0.01)。結(jié)論 交叉克氏針加鋼絲固定,它操作簡單、牢固、穩(wěn)定性好,是治療肱骨髁上骨折防止肘內(nèi)翻的較好方法。

【關鍵詞】 肱骨髁上骨折；內(nèi)固定；力學

肱骨髁上骨折是臨床上常見的兒童骨折類型,對于嚴重移位的,或腫脹明顯,或伴有神經(jīng)損傷的肱骨髁上骨折采用切開復位內(nèi)固定是必要的。目前大多采用交叉克氏針固定,但尚存在著固定不穩(wěn)、肘內(nèi)翻等并發(fā)癥。為此2004年以來我們在交叉克氏針固定的基礎上加橈側(cè)8字鋼絲固定治療肱骨髁上骨折,取得較好的效果。為探索它的機制,證實它的療效,我們通過生物力學試驗對三種內(nèi)固定方法進行比較,為臨床運用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 標本制備 采用8具尸體上肢骨標本,保留肘關節(jié)韌帶、關節(jié)囊,肱二頭肌、肱三頭肌等主要肌肉,制成肱骨髁上骨折模型后,標本經(jīng)隨機取樣分組,每組2具,分別用交叉克氏針加8字形鋼絲(F1 ),平行克氏針(F2 ),交叉克氏針(F3 )等三種方法固定。其余2具進行破壞性試驗。

1.2 加載方法 采用液壓加載,速度控制在1.5 mm/min,載荷級別250N直至破壞,扭轉(zhuǎn)載荷以5°為一級。

1.3 測試過程 標本安裝在WD-5萬能試驗機中,安置組合夾具,接上傳感器,測力使用數(shù)字式應變儀以及KG-101光柵數(shù)顯高精度測微儀,以測定標本在不同情況下應力、應變位移及剛度。試驗分拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)三種情況以模擬肘關節(jié)主要生理活動狀態(tài),每步加載后30 s內(nèi)采集一次數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計方法 本實驗的實驗數(shù)據(jù)以線性回歸,方差分析經(jīng)最小二乘法加以處理,按照數(shù)理統(tǒng)計理論加以檢驗,計算有關參數(shù),經(jīng)t檢驗和精度分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 肘關節(jié)伸直狀態(tài)下內(nèi)固定時肱骨髁內(nèi)側(cè)(A側(cè))的應變及位移值。在伸直狀態(tài)下三種不同內(nèi)固定肘肱骨髁內(nèi)側(cè)的應變值變化及位移變化,在生理載前下,基本上呈現(xiàn)線性變化,如圖1,2,三者比較應變值變化,前后者相差分別達33%和56%,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),而移位變化三者之間差異為1∶1.1∶1.2,(P<0.05)。

為論證肱骨髁上內(nèi)側(cè)三種不同內(nèi)固定在生理載荷拉伸應力作用下產(chǎn)生的應變和位移結(jié)果的正確性,同時對肱骨髁外側(cè)的應變與位移值進行測量結(jié)果證明應變變化結(jié)果規(guī)律與內(nèi)側(cè)相同,三者應變差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)相差分別為48%、70%。而F1 的位移值較F2 、F3 分別小14%與26%,證明采用交叉克氏針和8字鋼絲加固的有效性。

2.2 彎曲載荷的影響 肘關節(jié)在彎曲載荷作用下,同樣會引起肱骨髁上的應變與位移、它們的變化規(guī)律仍然是線性變化,如圖3、4,F1 比F2 與F3 應變分別小13%和40%,而F1 的位移分別比F2 ,F3 相差26%和41%。

對側(cè)肱骨髁的應變和位移測定結(jié)果也同樣提示F1 的位移值及應變值較小,即固定穩(wěn)定性好。

2.3 肱骨髁內(nèi)固定的抗扭能力 肱骨髁除了受到拉伸、彎曲載荷外,還受到扭轉(zhuǎn)力矩的影響,根據(jù)7具尸體標本的試驗結(jié)果,得到三種不同內(nèi)固定下肱骨髁內(nèi)翻時受到扭轉(zhuǎn)力矩與轉(zhuǎn)角之間的關系結(jié)果見圖5,提示F1 的扭轉(zhuǎn)力矩最大。在肘外翻15°情況下,試驗結(jié)果也同樣提示F1 扭轉(zhuǎn)力矩最大。

3 討 論

肱骨髁上骨折內(nèi)固定后骨折端的受力與肘關節(jié)一樣隨著不同運動狀態(tài)而不同,在外力作用下將產(chǎn)生拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩。因此,生物力學測試將分拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)三種情況進行。應用生物力學評價內(nèi)固定的效果,其指標是看其是否滿足原有骨的強剛度要求,交叉克氏針加8字形鋼絲固定無論在強度還是剛度方面均優(yōu)于單用交叉克氏針,更比平行克氏針內(nèi)固定的效果強得多,前者比后者強度平均高出12%和30%,剛度平均高出15%和13%。

從結(jié)構(gòu)力學中結(jié)構(gòu)機動性的角度來分析[1] ,平行克氏針固定為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),只要有點力作用它就產(chǎn)生移位,而機動性結(jié)構(gòu)中最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是三角形連接結(jié)構(gòu)。因此采用交叉克氏針固定比較合理。在此基礎上加用8字鋼絲固定形成抵抗肘內(nèi)翻的T字型張力帶,進一步增加了固定端的穩(wěn)定性。

小兒肱骨髁上骨折最常見的并發(fā)癥是肘內(nèi)翻畸形,盡管目前產(chǎn)生肘內(nèi)翻的原因尚不完全清楚,但不少人認為與上肢活動時,特別是上肢外展前屈時,肱骨的外髁位于內(nèi)髁上方,由于肢體的重力作用,使骨折端橈側(cè)可能逐漸分離而發(fā)生肘內(nèi)翻[2] ,因此在交叉克氏針固定的基礎上通過鋼絲穿透肱骨近端8字環(huán)繞在橈側(cè)加以固定,這樣可使肱骨髁橈側(cè)增加抗張力量形成T形張力帶,增加了固定的穩(wěn)定性,它有利于骨折端的加壓,促進了骨折的愈合,防止肘內(nèi)翻的發(fā)生,因此交叉克氏針加鋼絲內(nèi)固定方法操作簡便,固定可靠,是一種治療兒童肱骨髁上骨折較為理想的方法之一。

參考文獻

[1]錢令希.結(jié)構(gòu)力學.高等教育出版社,1958：12-20.

[2]徐華梓,李也白,池永龍，等.兒童肱骨髁上骨折切開復位術后肘內(nèi)翻畸形.中華小兒外科雜志,2005,26：29.