一種橈骨遠(yuǎn)端骨折電子智能夾板的設(shè)計(jì)及臨床研究

鄧強(qiáng)，李盛華，趙道洲，姚樹(shù)國(guó)

甘肅省中醫(yī)院，甘肅，蘭州，730050

橈骨遠(yuǎn)端是手和前臂之間力量傳遞的必經(jīng)途徑，46%的軸向負(fù)荷經(jīng)腕骨至橈骨下端的月骨凹，43%至舟骨凹，11%至三角纖維軟骨[1]。橈骨遠(yuǎn)端是骨結(jié)構(gòu)以截面為四邊形的橈骨遠(yuǎn)端和三角形的橈骨干發(fā)生形態(tài)變化的區(qū)域，骨皮質(zhì)較薄，骨皮質(zhì)內(nèi)為承受壓力較小的松質(zhì)骨。橈骨下關(guān)節(jié)面為向掌傾和尺傾的關(guān)節(jié)，在手撐地受傷后，橈骨下關(guān)節(jié)面的掌背側(cè)和尺橈側(cè)的受力并不均勻，因而在橈骨遠(yuǎn)端傳遞力量的大小不均勻，受力比較集中的一側(cè)易造成骨折[2]。

橈骨遠(yuǎn)端骨折系指發(fā)生于旋前方肌近側(cè)緣以遠(yuǎn)部位的骨折(指距橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面3 cm以?xún)?nèi)的骨折)，常以60～69歲婦女患者多見(jiàn)。常導(dǎo)致神經(jīng)受損、骨折的畸形愈合、橈腕及橈尺骨性關(guān)節(jié)炎、前臂旋轉(zhuǎn)功能受限和頑固性腕關(guān)節(jié)疼痛等并發(fā)癥。按骨折類(lèi)型和骨質(zhì)疏松情況，可選擇手法復(fù)位石膏固定、單純外固定架固定、T型支持鋼板內(nèi)固定和鎖定鋼板內(nèi)固定等治療方法[3]。

小夾板外固定治療橈骨遠(yuǎn)端骨折是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的重要手段，但常因醫(yī)生對(duì)患者交待不足或患者重視不夠，使夾板松動(dòng)，導(dǎo)致骨折錯(cuò)位，腕關(guān)節(jié)功能障礙，給患者造成不必要的痛苦，且往往需要再次行手術(shù)治療。電子智能夾板能自動(dòng)監(jiān)測(cè)夾板的松緊度，以便患者隨時(shí)調(diào)整夾板，從而避免骨折移位，2009年10月～2012年3月我院骨科門(mén)診采用該智能夾板治療橈骨遠(yuǎn)端骨折患者180例，效果良好，現(xiàn)就電子智能夾板的設(shè)計(jì)和臨床應(yīng)用作一論述如下。

1 材料與制作

1.1 夾板組成

小夾板四塊，其中一塊為壓力傳感夾板，其上有壓力傳感器。傳感器是整個(gè)測(cè)試工作的首要環(huán)節(jié)，只有通過(guò)傳感器，才能對(duì)各種原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠的測(cè)量。

1.2 監(jiān)測(cè)儀

骨折夾板壓力監(jiān)控儀用于連續(xù)壓力測(cè)量，對(duì)所測(cè)量壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)測(cè)量壓力超過(guò)壓力傳感器的測(cè)量壓力范圍(過(guò)大或過(guò)小)時(shí)，報(bào)警指示燈(紅燈)會(huì)閃爍。

本設(shè)計(jì)用單片機(jī)作為控制核心（涉及到可編程邏輯器件：CPLD、FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)），實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量、顯示等基本功能。該測(cè)量系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集和人機(jī)交互界面三大部分。最小系統(tǒng)部分主要是內(nèi)置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理、A/D轉(zhuǎn)換和DSP涉及算法等部分組成。采用快速高精度的△－∑模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)和先進(jìn)的軟件處理技術(shù)，適用于壓力測(cè)試（1 Kg以?xún)?nèi)）的靜態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。人機(jī)界面部分為按鍵輸入、LCD液晶顯示和LED超量程報(bào)警指示。儀器采用段碼液晶顯示屏顯示。

傳感器與測(cè)試儀主機(jī)通過(guò)USB接口連接，采用3 V紐扣電池供電。

軟件部分采用單片機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的全部控制功能，包括基本的壓力或重力的測(cè)試功能，還可方便的擴(kuò)展其應(yīng)用，以及根據(jù)需要進(jìn)行升級(jí)改造。

1.3 工作原理

壓力傳感器受到一定壓力時(shí)，自身發(fā)生形變，并產(chǎn)生相應(yīng)的形變信號(hào)，經(jīng)過(guò)前級(jí)放大、濾波、信號(hào)處理和AD轉(zhuǎn)換，再經(jīng)CPU對(duì)采集到的數(shù)字進(jìn)行快速處理。采用高速DSP的數(shù)字濾波算法，有效抑制干擾信號(hào)，并對(duì)信號(hào)快速轉(zhuǎn)換得到精確可靠的穩(wěn)定數(shù)據(jù)，通過(guò)LCD顯示出來(lái)。整機(jī)硬件的原理框圖如圖1所示。

圖1 智能電子夾板的原理框圖

傳感器彈性矩形環(huán)由鋁合金制成，寬4 mm，厚1 mm，邊長(zhǎng)各為16 mm、11 mm。其受力可以看成一矩形鋼架對(duì)邊受集中載荷。于彈性方環(huán)兩長(zhǎng)邊中點(diǎn)各鉆直徑1 mm 的孔，穿上一段毛尼繩再接布帶，在環(huán)長(zhǎng)邊和相鄰兩邊貼4枚應(yīng)變片，組成全橋電路。傳感器具有較高的靈敏度和精度，線(xiàn)性、重復(fù)性和滯后誤差均在2%范圍內(nèi)，可滿(mǎn)足臨床測(cè)試要求。

2 使用方法

2.1 骨折復(fù)位

在局部血腫內(nèi)麻醉或臂叢神經(jīng)阻滯麻醉下，患者取坐位或平臥位，用持續(xù)對(duì)抗?fàn)恳⒆笥覔u擺、成角反折和提按等手法整復(fù)，先恢復(fù)橈骨的高度，其次為掌傾角，后為尺偏角。骨折手法復(fù)位后，根據(jù)骨折類(lèi)型采用不同的固定體位。Colles骨折固定于掌屈5o～15o及適度尺偏位；Smith骨折固定于前臂旋后和腕關(guān)節(jié)背伸位。以三角巾前臂屈曲90o中立位吊于胸前。術(shù)后攝X片復(fù)查，確認(rèn)骨折達(dá)到復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 夾板固定

常規(guī)前臂小夾板3塊，其中包括帶壓力傳感器夾板1塊，采用醫(yī)用紗布做成壓力墊。所有夾板近端達(dá)前臂上1/3，遠(yuǎn)端掌側(cè)達(dá)掌骨頭，背側(cè)達(dá)近排腕骨，橈側(cè)至第1掌骨基底，尺側(cè)至尺骨莖突。掌側(cè)夾板遠(yuǎn)端固定5 cm×3 cm的繃帶卷制作成錘狀板。測(cè)量骨折的遠(yuǎn)近端，取醫(yī)用紗塊剪切成平墊置于橈側(cè)板的遠(yuǎn)端及尺側(cè)板的近端，掌側(cè)板近端及背側(cè)板遠(yuǎn)端分別置梯形墊。背側(cè)放置傳感器壓力夾板，監(jiān)測(cè)布帶約束力強(qiáng)度值，調(diào)整固定松緊程度，顯示器顯示參數(shù)在600 g-800 g之間。

3 臨床研究

3.1 資料及方法

病例來(lái)源于2009年10月～2012年3月在甘肅省中醫(yī)院門(mén)診及住院部，納入觀(guān)察的患者均符合以下標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn) 年齡19歲以上，新閉合性骨折或骨折移位者，符合橈骨遠(yuǎn)端骨折診斷標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵照醫(yī)囑，按時(shí)復(fù)診，直至骨折愈合。

3.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn) 18歲以下的橈骨遠(yuǎn)端骨骺分離、開(kāi)放性骨折、不完全骨折、骨折無(wú)移位、陳舊性骨折、未按時(shí)復(fù)診或自行解除小夾板者，不符合入選標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 一般資料

本觀(guān)察納入病例共180例，男82例，女98例；年齡20～72歲。右側(cè)骨折102例，左側(cè)骨折78例。平地跌傷或滑倒146例，高處跌傷27例，騎自行車(chē)跌傷7例。全部病例均為閉合性骨折。受傷至就診時(shí)間1h～5 d不等。按骨折AO分型[1]，A2型44例，A3型29例，B1型17例，B2型21例，B3型6例，C1型32例，C2型26例，C3型5例。

3.3 治療方法

采用統(tǒng)一的閉合復(fù)位手法。小夾板采用電子智能夾板，不超肘關(guān)節(jié)。壓墊放置根據(jù)骨折遠(yuǎn)端和骨碎塊的移位方向而定，向背側(cè)移位放在背側(cè)，向掌側(cè)移位放在掌側(cè)，向橈側(cè)移位加放1塊在橈側(cè)。C3型骨折需要掌背側(cè)均放置壓墊。

3.4 觀(guān)察指標(biāo)

全部病例跟蹤觀(guān)察腫脹消退時(shí)間、自覺(jué)疼痛完全緩解時(shí)間、對(duì)位情況、骨折愈合時(shí)間、骨折愈合后腕關(guān)節(jié)和手的功能恢復(fù)情況。采用Sarmiento改良GW評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行功能評(píng)估。

3.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，配對(duì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平α=0.05。

3.6 治療結(jié)果

疼痛緩解時(shí)間、腫脹消退時(shí)間、骨折愈合時(shí)間和GW評(píng)分180例患者由專(zhuān)人跟蹤觀(guān)察（2～12）個(gè)月。手背腫脹消退時(shí)間（5～11）d，平均(5.8±1.8)d；局部自覺(jué)疼痛緩解時(shí)間（2～12）d，平均(5.1±1.3) d；骨折愈合時(shí)間（30～60）d，平均(36.4±7.1) d。按Sarmieno改良GW評(píng)分，平均分為(3.5±2.3)分，其中優(yōu)78例，良102例，總有效率100%。

4 討論

橈骨遠(yuǎn)端骨折是臨床上常見(jiàn)的骨折類(lèi)型，其發(fā)生率較高，約占急診骨折患者的17%。其中對(duì)于涉及關(guān)節(jié)面的不穩(wěn)定型骨折，采取非手術(shù)治療或因其他原因?qū)е碌闹委熯w延，容易發(fā)生關(guān)節(jié)面對(duì)合不準(zhǔn)和骨折復(fù)位后再移位，繼而導(dǎo)致骨折畸形愈合，并伴有較高的創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎，常引起腕部疼痛、功能障礙等并發(fā)癥，嚴(yán)重影響預(yù)后[4]。

對(duì)于橈骨遠(yuǎn)端骨折手法復(fù)位的夾板目前在各個(gè)醫(yī)院使用的有：柳木夾板、杉樹(shù)皮夾板、塑料夾板、樹(shù)脂夾板、可塑夾板和石膏夾板等。它們都有相同的缺點(diǎn)，即無(wú)法自動(dòng)顯示調(diào)整夾板的松緊度，可導(dǎo)致骨折錯(cuò)位，產(chǎn)生不良并發(fā)癥。

本設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)小夾板技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代生物力學(xué)及電子技術(shù)，自制電子智能夾板，用現(xiàn)代電子技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)臨床應(yīng)用研究，探討電子智能夾板在監(jiān)測(cè)復(fù)位后夾板固定松緊度，以及有效預(yù)防并發(fā)癥方面的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、可行性，為夾板固定技術(shù)提供量化標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)夾板技術(shù)發(fā)展。我們對(duì)180例患者進(jìn)行了追蹤觀(guān)察,臨床結(jié)果表明，電子智能夾板使用方便，效果好。

本設(shè)置雖然采用現(xiàn)代電子技術(shù)，但因目前仍有許多技術(shù)因素、價(jià)格因素及患者經(jīng)濟(jì)承受能力的原因，使電子智能夾板測(cè)試器不能內(nèi)置，攜帶不便。還由于壓力傳感器上的部分電子元件由金屬組成，不能使X光穿透，對(duì)觀(guān)察骨折復(fù)位及移位有一定的影響。這是下一步需要解決的問(wèn)題。

[1]Linscheid R L.Kin ematic considerations of the wrist [ J].Clin Orthop Relat Res, 1986, 202: 27-39.

[2]許寶滿(mǎn), 張愛(ài)國(guó).橈骨遠(yuǎn)端骨折治療進(jìn)展[J].中國(guó)中醫(yī)骨傷科雜志,2011, 13(3): 70-72.

[3]竇海龍, 孫傳祥.老年橈骨遠(yuǎn)端骨折128例治療方法及療效分析[J],中國(guó)社區(qū)醫(yī)師, 2011, 13(4): 40.

[4]劉寧, 趙承斌.陳舊性橈骨遠(yuǎn)端骨折的治療進(jìn)展[J], 中國(guó)矯形外科雜志, 2011, 19(4): 299-301.