掌骨、近節(jié)指骨骨折鋼板、交叉及單根克氏針固定的生物力學(xué)對(duì)比

姜志剛

掌骨、近節(jié)指骨骨折鋼板、交叉及單根克氏針固定的生物力學(xué)對(duì)比

姜志剛

目的利用力學(xué)分析方法對(duì)三種掌骨、指骨骨折內(nèi)固定方式進(jìn)行力學(xué)分析，以求最佳內(nèi)固定方法。方法以國(guó)人新鮮尸體手部為標(biāo)本，利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)使用三種固定方式的標(biāo)本進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、統(tǒng)計(jì)學(xué)分級(jí)。結(jié)果采用了鋼板內(nèi)固定的實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本在壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)及骨粘彈性試驗(yàn)方面較其他兩組更具有優(yōu)勢(shì)。結(jié)論應(yīng)用微型鋼板內(nèi)固定手部骨折的方法較克氏針固定骨折的方法更具有生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)，有利于手部骨折的盡早愈合。

微型鋼板，粘彈性；應(yīng)力松弛；蠕變

1資料與方法

1.1一般資料隨機(jī)選用正常國(guó)人新鮮尸體手部標(biāo)本6側(cè)，男3例，女3例，年齡21～32歲。用線鋸沿近節(jié)指骨及掌骨中段切割標(biāo)本，人為造成掌骨及近節(jié)指骨的中段橫行骨折。實(shí)驗(yàn)組：采用5孔掌骨及近節(jié)指骨微型鋼板掌背側(cè)面固定骨折。對(duì)照組Ⅰ：采用直徑為1.0 mm克氏針交叉內(nèi)固定骨折。對(duì)照組Ⅱ：采用直徑為1.2 mm單根克氏針軸向內(nèi)固定骨折。測(cè)量試件原始尺寸并輸入計(jì)算機(jī)。

1.2儀器與方法采用AG-10TA型(日本島津公司)自動(dòng)控制電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)，以50N作為壓縮彎曲的初始基礎(chǔ)量，支座跨距為30mm，以2 mm/min的試驗(yàn)速度對(duì)試件施加壓力，進(jìn)行壓縮及彎曲實(shí)驗(yàn)，測(cè)量試件的承載負(fù)荷、強(qiáng)度極限及彎距，由計(jì)算機(jī)記錄最大載荷、強(qiáng)度極限、彎距數(shù)據(jù)。

分別對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)調(diào)處理的實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組縱向和橫向試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先向計(jì)算機(jī)輸入試樣序號(hào)、試樣尺寸等參數(shù)，設(shè)定應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)程序。在36.5℃±0.5℃的溫度場(chǎng)下，將試樣置于pH=7.4的生理鹽水槽中，對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組縱向和橫向各6個(gè)試樣分別以50%/min和0.5 gPa/min的應(yīng)變?cè)黾铀俣葘?duì)試樣施加常應(yīng)變，從時(shí)間t(0)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，每0.6 s采集一個(gè)數(shù)據(jù)，采集10次，之后每10 s采集一個(gè)數(shù)據(jù)，采集40次；之后每136 s采集一個(gè)數(shù)據(jù)，采集50個(gè)數(shù)據(jù)，共采集100個(gè)數(shù)據(jù)。

2結(jié)果

2.1各組試件壓縮力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表1、2)和彎曲力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表3、4)表明實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組壓縮最大載荷、強(qiáng)度極限、三點(diǎn)彎曲最大載荷、彎距差異顯著。微型鋼板固定在控制斷端彎曲，壓縮方面強(qiáng)度較大。由于鋼板本身強(qiáng)度、剛度加上4枚螺釘與骨質(zhì)緊密接觸保證了斷端穩(wěn)定性。

表1第5掌骨不同固定壓縮力學(xué)性能數(shù)據(jù)

表2第2近節(jié)指骨不同固定壓縮力學(xué)性能數(shù)據(jù)

表3第5掌骨不同固定三點(diǎn)彎曲力學(xué)性能數(shù)據(jù)

表4第2近節(jié)指骨不同固定三點(diǎn)彎曲力學(xué)性能數(shù)據(jù)

2.2各組試件壓縮壓縮應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表5)和壓縮蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表6)表明實(shí)驗(yàn)組的骨應(yīng)力松弛及蠕變介于兩個(gè)對(duì)照組之間，無(wú)顯著差異，對(duì)骨的粘彈性影響小。

表1實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3討論

掌、指骨骨折是手外科常見(jiàn)的創(chuàng)傷性疾病，常為多發(fā)性損傷，約占手外傷的1/4。由于手部需要完成多種精細(xì)動(dòng)作，手部骨折后的功能重建極為重要。治療掌、指骨骨折應(yīng)力求解剖復(fù)位，嚴(yán)禁有旋轉(zhuǎn)、側(cè)方成角和大于10°的掌背向成角移位。

常規(guī)治療掌、指骨骨折的方法有閉合手法復(fù)位，指托、石膏或各種支架外固定，克氏針固定，但療效均難滿意，容易產(chǎn)生骨折復(fù)位不滿意，不穩(wěn)定骨折不易維持固定，固定時(shí)間較長(zhǎng)，容易并發(fā)關(guān)節(jié)僵硬、畸形愈合和骨不連，嚴(yán)重地影響了手部功能的康復(fù)。內(nèi)固定方法有效與否、取決于內(nèi)固定材料本身的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及與骨組織的接合部位和接合方式[1]。而微型鋼板內(nèi)固定與上述常規(guī)治療方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①適應(yīng)證較廣。②固定牢固，無(wú)需外固定。③不影響手指功能鍛煉。④利于植骨或有肌腱損傷的恢復(fù)[2]。

本文將微型鋼板內(nèi)固定和交叉克氏針及單根克氏針內(nèi)固定方法進(jìn)行了生物力學(xué)比較,發(fā)現(xiàn)應(yīng)用微型鋼板內(nèi)固定手部骨折從彎曲強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度明顯優(yōu)于克氏針固定，且對(duì)骨的粘彈性影響微型鋼板固定界于單根克氏針及交叉克氏針固定之間，對(duì)骨的粘彈性影響較小。結(jié)果表明應(yīng)用微型鋼板內(nèi)固定手部骨折,在表面剛度、骨折斷端的穩(wěn)定性和壓力均優(yōu)于其他內(nèi)固定方法；而這些優(yōu)勢(shì)均有助于手部骨折的盡早愈合。

[1]楊國(guó)敬，張雷，張力威,等.AO微型鋼板與克氏針治療掌、指骨骨折的療效對(duì)比.中華手外科雜志，2006，22(1)：40-42.

[2]唐三元，楊輝,等.克氏針與微型鋼板內(nèi)固定治療掌指骨骨折的比較.中國(guó)骨傷雜志，2004，17(2)：69-70.

130051 吉林省長(zhǎng)春市中心醫(yī)院骨二科

手部骨折在日常生活中十分常見(jiàn)。由于手部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能特殊，因此應(yīng)十分重視手部骨折的診斷及治療。本文針對(duì)手部掌骨、指骨的不同特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)三種不同內(nèi)固定方法進(jìn)行生物力學(xué)研究，進(jìn)而得出具有最佳生物力學(xué)的固定方式。