三種鎖釘方式對股骨干骨折帶鎖髓內(nèi)釘固定的生物力學(xué)研究

李文銳 劉小斐 肖勍 龍燕舞

隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展完善和機(jī)動車數(shù)量的不斷增加，骨折的發(fā)病率呈上升趨勢，其中股骨干骨折就約占全身骨折的6%[1]，而髓內(nèi)釘為治療四肢長骨骨折的首選[2]，特別是股骨與脛骨骨折[3]。但是關(guān)于遠(yuǎn)端鎖釘?shù)臄?shù)目目前還有爭議，本試驗(yàn)就遠(yuǎn)端鎖釘?shù)臄?shù)目進(jìn)行體外生物力學(xué)穩(wěn)定性測試，其結(jié)果為臨床治療選擇治療方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 9具青壯年全長防腐股骨標(biāo)本（均來源于廣東醫(yī)學(xué)院解剖教研室），其中男6具，女3具，年齡21~35歲，體重48~69 kg，平均體重60.1 kg。剔除軟組織后攝X線片，以排除新鮮或陳舊骨折與骨??；再測量標(biāo)本骨密度、髓腔平均直徑和大粗隆外下緣至外上髁的距離作為股骨全長（因扭轉(zhuǎn)夾具固定的平面為大粗隆尖和外髁上緣水平）。股骨普通帶鎖髓內(nèi)釘18套，均為320 mm~360 mm×9 mm~12 mm，鎖釘直徑6 mm，長度30 ~65 mm﹙山東威高骨科材料有限公司生產(chǎn)﹚。

1.2 試驗(yàn)儀器 CSS-44020電子萬能生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（長春市實(shí)驗(yàn)機(jī)研究所），EDC-120數(shù)字控制器（德國DOLI公司），800-A X線光機(jī)（德國西門子公司），UBIS5000型超聲骨密度測量儀（法國DMS公司）。

1.3 方法 標(biāo)本隨機(jī)分為A、B、C三組，每組6根，A組采用骨折遠(yuǎn)近兩端各2枚鎖釘鎖定，B組采用骨折近端2枚鎖釘鎖定，最遠(yuǎn)端1枚鎖釘鎖定，C組采用骨折近端2枚鎖釘鎖定，次遠(yuǎn)端1枚鎖釘鎖定。將A、B、C三組股骨標(biāo)本在小粗隆下15 cm處制造1.5 cm骨缺損的股骨干不穩(wěn)定骨折模型，再進(jìn)行帶鎖髓內(nèi)釘固定。本試驗(yàn)?zāi)M人體正常單足站立狀態(tài)（外展15°），因髖關(guān)節(jié)上的載荷會使股骨產(chǎn)生壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)3種力學(xué)狀態(tài)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要確定載荷類型為壓縮載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。加載速度由實(shí)驗(yàn)需要與儀器性能共同決定。軸向壓縮實(shí)驗(yàn)：觀察在生理軸向壓縮載荷范圍與最大壓縮載荷下的股骨位移。扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：觀察在生理扭矩范圍與最大扭矩下的扭轉(zhuǎn)角。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)經(jīng)SAS 8.2軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以（±s）表示，組間比較采用單因素方差分析（ANOVA），兩兩比較采用SNK法，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 A、B、C組三組在軸向壓縮實(shí)驗(yàn)中最大載荷值兩兩比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；軸向壓縮剛度A組較B、C組稍大，但兩兩比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表1。

表1 三組平均最大載荷值及平均軸向壓縮剛度值比較（±s）

表1 三組平均最大載荷值及平均軸向壓縮剛度值比較（±s）

組別 平均最大載荷值﹙N﹚平均軸向壓縮剛度值﹙N/mm﹚A組6732.30±40.07357.91±3.16 B組6618.89±24.69348.01±4.30 C組6654.62±21.90350.26±1.48

2.2 A、B、C組三組在扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中最大扭矩兩兩比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；水平扭轉(zhuǎn)剛度A組較B組大，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；C組較B組大，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；A組較C組大，差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表2。

表2 三組最大扭矩值及水平扭轉(zhuǎn)剛度值比較（±s）

表2 三組最大扭矩值及水平扭轉(zhuǎn)剛度值比較（±s）

組別 最大扭矩值﹙Nm﹚水平扭轉(zhuǎn)剛度值﹙Ncm/°﹚A組31.19±0.1945.36±0.17 B組29.87±0.1743.64±0.12 C組30.49±0.1944.40±0.38

3 討論

目前，帶鎖髓內(nèi)釘固定已成為股骨骨折的首選治療方法，與鋼板螺釘及外固定架等固定相比優(yōu)勢明顯。首先，帶鎖髓內(nèi)釘屬于中心固定，較其他固定更接近身體活動中心，受到的負(fù)荷更小，應(yīng)力分布均勻，應(yīng)力遮擋少，因而局部骨質(zhì)疏松與再骨折少；其次，帶鎖髓內(nèi)釘固定能確保股骨干的正常軸線，位于股骨干中部的峽部對髓內(nèi)釘有把持作用；第三，股骨干骨折帶鎖髓內(nèi)釘固定多采用閉合穿針技術(shù)，對骨折端血腫血運(yùn)沒有破壞，對在骨折愈合早期起關(guān)鍵作用的細(xì)胞與體液因子沒有干擾，屬于生物學(xué)固定。

有研究表明，股骨骨折帶鎖髓內(nèi)釘固定后，近端兩鎖釘間應(yīng)變相對較小，遠(yuǎn)端兩鎖釘間應(yīng)變相對較大，遠(yuǎn)端鎖釘較易發(fā)生疲勞性斷裂，特別是遠(yuǎn)端靠近骨折線的鎖釘更易發(fā)生斷裂，近端鎖釘疲勞性斷裂較少[4-5]。遠(yuǎn)端鎖釘放置1枚還是2枚，目前仍有爭論[2]。國外Hajet等通過臨床觀察與生物力學(xué)分析指出，在治療股骨干骨折時遠(yuǎn)端只需放置1枚鎖釘便可牢固固定，不會造成主釘斷裂；對于穩(wěn)定性骨折，有研究表明遠(yuǎn)端用1枚或兩枚鎖釘在旋轉(zhuǎn)與軸向負(fù)荷失效方面無明顯差異，而臨床研究也表明遠(yuǎn)端用1枚或2枚鎖釘鎖定在骨折愈合時間與并發(fā)癥方面沒有區(qū)別[6]。

由生物學(xué)固定原則可知，為了能盡量保護(hù)好骨折部位的血運(yùn)，減少局部軟組織損傷，不干擾或盡量少干擾骨折部位的局部生物力學(xué)環(huán)境和生物學(xué)環(huán)境，在骨折端復(fù)位滿意及穩(wěn)定性基本相同時，應(yīng)盡可能選擇創(chuàng)傷少的鎖釘方式，這樣更有利于骨折愈合。從筆者的實(shí)驗(yàn)可以看出，遠(yuǎn)端雙釘交鎖鎖定（A組）與遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖定（B組與C組），最大軸向壓縮負(fù)荷與最大扭轉(zhuǎn)負(fù)荷均無顯著差異，遠(yuǎn)端雙釘交鎖鎖定壓縮強(qiáng)度與遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖定壓縮強(qiáng)度無顯著差異，遠(yuǎn)端雙釘交鎖鎖定扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度與遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖定扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度無顯著差異，此兩種鎖釘方式均可用于股骨中段不穩(wěn)定性骨折。其中，最遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘（B組）抗壓縮能力尚可，抗扭轉(zhuǎn)能力稍差，根據(jù)工程力學(xué)原理，在構(gòu)件斷面劇烈改變的附近區(qū)域，容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，成為力學(xué)上的薄弱點(diǎn)[7]，由此原理可知，在次遠(yuǎn)端鎖釘孔未鎖定時，此處必定應(yīng)力相對集中；又扭轉(zhuǎn)剛度與內(nèi)固定物工作長度成反比，最遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘，此時髓內(nèi)釘工作長度增加，相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)剛度降低，如使用這種鎖釘方式，術(shù)后進(jìn)行傷肢旋轉(zhuǎn)功能鍛煉時需慎重，以免斷釘。而次遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘則與遠(yuǎn)端雙釘交鎖鎖釘方式一樣可以安全有效的用于股骨中段不穩(wěn)定性骨折，這與羅先正等[8]主張的在用遠(yuǎn)端單釘交鎖時一定要鎖定靠近骨折端的鎖釘?shù)淖龇ㄊ且恢碌摹Ｒ蚺R床報道遠(yuǎn)端鎖釘斷裂較多[9]，故術(shù)后應(yīng)嚴(yán)格限制負(fù)重，待有大量骨痂形成后再逐漸增加負(fù)重。另外，本實(shí)驗(yàn)中使用的鎖釘直徑均為6 mm，所以筆者認(rèn)為，無論選用哪種鎖釘方式鎖定時，選擇相對直徑較大的鎖釘更安全有效。另外本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)端單釘交鎖時內(nèi)固定物屈服絕大多數(shù)表現(xiàn)為鎖釘彎曲，僅有1例表現(xiàn)為骨折端移位；遠(yuǎn)端雙釘交鎖時內(nèi)固定物屈服全部表現(xiàn)為髓內(nèi)釘彎曲。

因此，通過對股骨干中段不穩(wěn)定性骨折模型用帶鎖髓內(nèi)釘固定時3種不同鎖釘方式生物力學(xué)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比研究，得出以下結(jié)論：（1）帶鎖髓內(nèi)釘固定股骨干中段不穩(wěn)定性骨折時，遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘與遠(yuǎn)端雙釘交鎖鎖釘軸向最大載荷及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度沒有明顯差異；（2）股骨干中段不穩(wěn)定性骨折時行帶鎖髓內(nèi)釘固定選擇鎖釘方式時，遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘與遠(yuǎn)端雙釘交鎖鎖釘均可選用，二者均能穩(wěn)定骨折端；（3）在選用遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘時，最好選擇次遠(yuǎn)端鎖釘孔鎖釘方式，其抗扭轉(zhuǎn)剛度優(yōu)于最遠(yuǎn)端鎖釘孔鎖釘方式，發(fā)生疲勞性斷釘?shù)目赡苄孕。唬?）股骨干中段不穩(wěn)定骨折行次遠(yuǎn)端單釘交鎖鎖釘為最簡單有效的鎖釘方式，更符合BO內(nèi)固定原則。

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