雙邊可調式彈性外固定架治療脛腓骨骨折的研究和臨床應用

劉裕明 李忠陽 姚仕鵬 馬興創(chuàng) 鄭遠思 陳錫秋

下肢骨折，尤其是脛腓骨骨折，是臨床上的常見病、多發(fā)病[1]。由于小腿局部解剖特點，常給骨折治療帶來較大困難，容易造成傷口感染、皮膚缺損、骨折延遲愈合或不愈合、關節(jié)僵直、功能障礙等。新近骨愈合相關理論研究表明，骨折愈合不僅需要骨折端良好接觸，骨折周圍基本的血運，而且應力和微動在骨折愈合過程中的作用也是舉足輕重的。因此，根據骨折愈合應力機制，減少應力遮擋效應。我科自行研制了雙邊可調式彈性外固定支架治療脛腓骨骨折，通過其彈性裝置，對骨折端產生軸向壓應力，促進骨折愈合，獲得滿意效果，現(xiàn)報告如下。

1 器械的原理及研制

骨折愈合早期需要高剛度固定，而中后期則需彈性固定。Wallace等[2]研究證明,骨折端接受細微運動,其軸向位移為2mm時,可視為骨折愈合的最佳力學環(huán)境。設計一種在縱軸上可彈性位移2mm的固定器，利用自體重力,使骨折端反復受到擠壓,促進骨折愈合。

該固定器由鎖針器、支撐桿（中間帶彈性加壓延長裝置，位移2mm）、延長鎖鈕、骨針(中間帶螺紋)四部分組成。（1）鎖針器：位于外固定器的上下兩端，作用是將骨針和外固定部分連接在一起。（2）支撐桿：中間帶彈性加壓延長裝置，設定位移2mm,彈性裝置上端固定,下端可沿支撐桿上下滑行。（3）延長鎖鈕：位于支撐桿彈性裝置下方，可于彈性裝置下方設定，使其無彈性，松開后彈性裝置恢復彈性。（4）骨針：中間帶螺紋，其螺紋可防止穿針后骨與針之間的滑動。

2 資料與方法

2.1 一般資料 選擇我院2010年6月～2011年12月收治的62例脛腓骨骨折患者為研究對象，男43例，女19例；年齡14～78歲，平均34歲。致傷原因：車禍傷40例，墜落傷12例，跌傷6例，壓砸傷4例。開放性骨折38例，閉合性骨折24例；骨折部位：上段18例，中段24例，下段20例；骨折類型：粉碎性骨折12例，節(jié)段性骨折5例，余為單純性脛腓骨骨折,無合并骨膜室綜合征及大血管、神經損傷。將患者隨機分為彈性外固定組（治療組32例）和對照組（30例）。

2.2 治療方法

2.2.1 治療組 采用連續(xù)硬膜外麻醉。閉合性骨折在骨折處做小弧線切口，盡量少剝離骨膜，復位骨折，大的骨碎塊用螺釘固定。若為開放性骨折，應先清創(chuàng)，將骨折復位，皮膚缺損可行轉移皮瓣、游離植皮或減張縫合。復位完成后安裝彈性裝置：近端第一根骨針穿刺部位在脛骨結節(jié)與腓骨小頭連線的中點，由外側進針，要求與膝關節(jié)平行。在其下2.5cm處平行穿入第二根骨針。遠端第一根骨針在外踝上方4cm處于腓骨前緣進針，與踝關節(jié)平行，第二根骨針在外踝上6.5cm處，同樣由外側進針。四根骨針內側段部分進至中段螺紋處用旋入器將固定針旋入，使螺紋正位于骨干部[3]。骨針穿入鎖針器的針孔中，將帶加壓延長裝置的支撐桿套入鎖針器滑動孔內，支撐桿加壓延長裝置的滑動側在下，旋緊鎖針器，裝置穩(wěn)固后將加壓延長裝置下的延長鎖鈕鎖緊。術后處理：術后第二天即可在床上活動關節(jié)；術后1W行患肢蹬床頭功能鍛煉，術后2W扶雙拐下床活動，4～6W后松開延長鎖鈕，使加壓延長裝置恢復彈性機制(位移2mm)，并可棄拐或雙拐部分負重步行活動。針孔處每日用75%酒精消毒。

2.2.2 對照組 采用連續(xù)硬膜外麻醉。開放性骨折必須先清創(chuàng)，如腫脹明顯，可先行跟骨牽引，消腫后再行手術。手術切開復位鋼板內固定或髓內釘內固定、單臂外固定器治療。骨痂形成后部分負重行走。

2.2.3 評價方法 骨折臨床愈合以骨折處無疼痛，無縱向叩擊痛及異?；顒雍蚗線片骨折線模糊為準。從骨折發(fā)生到骨折臨床愈合這段時間為骨折臨床愈合時間。通過隨訪，收集兩組患者臨床愈合時間，并進行統(tǒng)計分析比較。

2.2.4 統(tǒng)計學方法 數據以均數±標準差(x±s)表示,采用SPSS 13.0統(tǒng)計學處理軟件對試驗數據進行t檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

3 結果

對照組30例，其中28例達到骨性愈合，3例釘孔感染，2例未達到骨性愈合，28例骨性愈合的平均骨折臨床愈合時間為（13±4.7）W。治療組32例，其中31例達到骨性愈合，0例釘孔感染，1例未達到骨性愈合，31例骨性愈合的平均骨折臨床愈合時間為（13±2.7）W。治療組的平均骨折臨床愈合時間較對照組明顯減少，P＜0.01。治療組未發(fā)現(xiàn)骨折部感染,骨碎塊螺釘固定處無皮膚壞死,切開減張傷口均Ⅱ期愈合。

4 討論

4.1 應力遮擋效應對骨折端影響 在應力對骨折效應的研究中發(fā)現(xiàn)了應力遮擋效應[4]，當不同彈性模量成分并聯(lián)承擔載荷時，較高彈性模量的成分承擔較多載荷，即對低彈性模量成分起到應力、應變遮擋作用。根據應力遮擋效應原理，人們應用外固定器治療骨折，使堅強外固定承擔骨折后骨骼不能承擔的過大應力，以幫助骨折愈合。研究證明，適當的應力能促進骨折愈合，太大的應力則對骨折愈合不利，反而產生應力遮擋效應，即傳統(tǒng)的堅強固定使固定材料過分分擔應力，造成應力向骨折斷端的傳遞障礙，進而使骨折愈合延遲或不愈合。固定材料還可使愈合骨密度降低，影響鈣在新骨中的沉積。常規(guī)鋼板的應力遮擋效應較大，常造成術后骨折不愈合或愈合緩慢。雙邊可調性彈性外固定架在骨折早期承擔骨折后骨骼不能承受的過大應力。骨折中后期松開延長鎖鈕后，利用自體重力及彈性裝置部分緩沖力，只對骨折端產生部分應力，從而促進骨痂形成。

4.2 應力和微動對骨折愈合的促進作用 1848年,Wollff就注意到了骨的功能和形態(tài)的關系,他觀察了股骨近端骨小梁的排列,注意到骨的活動量與骨形態(tài)結構之間的關系,提出了一個重要假說：骨在功能需要的地方就生長,不需要的地方就吸收。意思是說：骨的生長、改變、消亡都與骨的受力狀態(tài)有關，而且骨是最優(yōu)化的功能形態(tài)結構去承受載荷的,這就是骨改建的經典定律，通常稱為沃爾夫定律（Wolff Law）。根據沃爾夫定律，只有骨折端應力水平與組織分化所需刺激相協(xié)調時，才會促進骨折愈合[5]。在應力的作用下骨折端會產生運動，適當的微小幅度運動可以刺激骨折端骨痂進一步的礦化[6]。動物實驗證明，術后骨折斷端給予適當的軸向壓力可以促進骨折愈合。因為非軸向力的作用可能產生剪應力作用，對骨折的吻合有影響，嚴重者可能導致骨折處成角或形成假關節(jié)。應力和微動作是影響骨折愈合的兩個因素，是獨立的也是相互聯(lián)系的，應力能產生微動，同時微動能改變應力。我科研制的雙邊可調式彈性外固定架，在軸向上產生可控制的壓應力和可調的微動，其設計合理，符合應力和微動原理，能明顯縮短骨折愈合時間。

4.3 雙邊可調式彈性外固定架的可操作性 彈性外固定架從操作上較簡便，手術入路部位恒定，區(qū)域通道較安全，對周圍組織損傷少，骨折部位避免了過多的骨膜剝離，從而對骨折部位血運破壞少，有利于骨折端愈合。外固定架另一個優(yōu)勢是對開放性及粉碎性骨折同樣適用，不影響創(chuàng)口置管沖洗及更換敷料，不限制關節(jié)活動，無需二次住院拆除內植物。

綜上所述,該項目設計成功并應用于臨床,解決了脛腓骨骨折切開復位鋼板或髓內釘固定而出現(xiàn)的臨床弊端,而且骨折愈合快,操作方便,所用材料費用減少,病人住院時間縮短,使患者最大限度受益，值得臨床上廣泛推廣應用。

[1]王永維,張志勇.外固定支架在脛腓骨多段開放性骨折治療中的應用[J].當代醫(yī)學,2011,17(2):91.

[2]Wallace AL,Draper ERC,Strachen ID,et al.The vascular respcense to Micromovement in experimental fracture.Micromovement in orthopaedics[M].1st edi.London:university of Oxford,1992:40-44.

[3]王西彬，孫永強.縱向生理加壓外固定治療脛腓骨骨折的研究[J].河南中醫(yī)學院學報,2005,20(6)：38-39.

[4]袁凌偉,夏亞一,魯茂森,等.骨折愈合應力機制研究進展[J].國際骨科學雜志,2007,28(2):84-86.

[5]張恒,李文銳.影響骨折愈合的因素-應力和微動[J].海南醫(yī)學,2010,21(1):112-116.

[6]喻鑫罡,張先龍,曾炳芳.骨折段低頻可控微動影響骨痂礦化與力學特征的實驗研究[J].上海交通大學學報(醫(yī)學版),2008,28(2):1491-1495.