橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折兩種固定方式的生物力學(xué)對比試驗研究

劉躍輝，龍 寧，吳 輝，向 勇，李 偉

橈骨遠(yuǎn)端骨折是指距橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面3 cm以內(nèi)的骨折是臨床常見骨折，占骨折患者的16% ～20%，大部分患者可以通過閉合復(fù)位石膏或小夾板外固定獲得良好的治療效果，但對于不穩(wěn)定性橈骨遠(yuǎn)端骨折，保守治療常導(dǎo)致骨折再次移位、關(guān)節(jié)面不平整、骨折畸形愈合等，療效不滿意。對于這類不穩(wěn)定性骨折尚無統(tǒng)一的治療標(biāo)準(zhǔn)，目前采用的方法有接骨板、外固定支架及外固定支架或接骨板架結(jié)合克氏針有限內(nèi)固定等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)［1-3］。國外Ruch等［4］及國內(nèi)郭勇等［5］報道應(yīng)用跨關(guān)節(jié)支撐鋼板治療橈骨遠(yuǎn)端粉碎嚴(yán)重不穩(wěn)定性骨折效果較滿意。但由于這種跨關(guān)節(jié)固定手術(shù)方法臨床應(yīng)用較少，對于這種術(shù)式生物力學(xué)研究的報道更少。本研究旨在比較跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定與跨關(guān)節(jié)外固定支架固定治療橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折在抗壓縮及抗彎曲時的差異性，為臨床醫(yī)生選擇術(shù)式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器 新鮮前臂標(biāo)本11具(四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院解剖教研室提供)，1具用于預(yù)試驗，10具用于正式試驗，10具標(biāo)本均為中青年標(biāo)本，男女不限，攝X線片排除骨折破壞;日本島津萬能生物力學(xué)測試機(jī)(型號AG-IS20)及配套數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，支撐鋼板(12孔)及螺釘5套，組合式外固定支架5套。

1.2 方法

1.2.1 試驗分組:將10具前臂標(biāo)本解凍后解剖去除肌肉、血管神經(jīng)等軟組織，保留骨間膜、腕關(guān)節(jié)周圍韌帶的完整性及掌骨間組織，并編號，隨機(jī)分成跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定組及跨關(guān)節(jié)外固定支架固定組，每組5具。

1.2.2 AO C3型橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折模型建立:應(yīng)用擺鋸自橈骨遠(yuǎn)端縱行截骨2 cm間隙致關(guān)節(jié)內(nèi)，干骺端5 mm截骨，形成倒“Y”形，操作中注意保護(hù)腕關(guān)節(jié)周圍韌帶及骨間膜，骨折模型均由第一作者操作，盡量保持操作的一致性，減少操作誤差。

1.2.3 骨折的穩(wěn)定性固定:跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定組骨折模型穩(wěn)定的重建參照郭勇等［5］的手術(shù)方式進(jìn)行，采用背側(cè)鋼板固定于第3掌骨中部及橈骨，近遠(yuǎn)端均應(yīng)用3枚螺釘固定;跨關(guān)節(jié)外固定支架固定組骨折模型穩(wěn)定性的建立采用第2掌骨中部及橈骨固定;近遠(yuǎn)端均應(yīng)用2枚螺釘固定，固定均穿通兩側(cè)骨皮質(zhì)。橈骨處固定位置兩組均在骨折模型骨折端4 cm以遠(yuǎn)，盡量保持標(biāo)本骨折穩(wěn)定性重建的一致性，所有標(biāo)本均將腕關(guān)節(jié)固定在中立位;標(biāo)本遠(yuǎn)端于掌指關(guān)節(jié)處離斷、近端距離腕關(guān)節(jié)15 cm處截斷，兩端應(yīng)用自凝牙托粉包裹固定，標(biāo)本制備好后備用。

1.2.4 生物力學(xué)測試:將制作好的標(biāo)本置于生物力學(xué)測試機(jī)上分別進(jìn)行抗壓縮及抗彎曲試驗?？箟嚎s試驗時軸向加載負(fù)荷連續(xù)加載至100 N，并記錄骨折遠(yuǎn)端位移情況，分別于25、50、75、100 N加載力時對兩組位移進(jìn)行比較;抗彎曲試驗采用三點(diǎn)彎曲試驗，分別從橈骨遠(yuǎn)端橈側(cè)以及尺側(cè)進(jìn)行加壓，三點(diǎn)彎曲加載負(fù)荷連續(xù)加載至40 N，分別于10、20、30和40 N加載力時對兩組橈骨橈度(橈骨由于彎曲引起的垂直于橈骨軸線的位移)進(jìn)行比較。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 18．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗，α=0．05為檢驗水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 兩組軸向壓縮試驗中橈骨位移變化 兩組在軸向壓縮試驗中橈骨位移變化均隨負(fù)荷增加而加大，跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定組在25、50、75、100 N加載力時的橈骨位移均小于跨關(guān)節(jié)外固定支架固定組(P ＜0.05，P ＜0.01)，見表1、圖1。

表1 軸向壓縮載荷下兩組橈骨位移變化(x ± s，mm)

圖1 軸向壓縮試驗采集數(shù)據(jù)分析圖

2.2 三點(diǎn)彎曲試驗兩組橈骨橈度比較 在彎曲載荷10、20、30及40 N時，無論是橈側(cè)還是尺側(cè)，跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定組橈度均小于跨關(guān)節(jié)外固定支架固定組(P ＜0.01)，見表2、3，圖2、3。

表2 三點(diǎn)彎曲橈側(cè)載荷下兩組橈骨橈度變化(x ± s，mm)

圖2 橈側(cè)三點(diǎn)彎曲試驗采集數(shù)據(jù)分析圖綠色曲線為測量實際曲線，紅色直線為彈性部分趨勢直線

表3 三點(diǎn)彎曲尺側(cè)載荷下兩組橈骨橈度變化(x ± s，mm)

圖3 尺側(cè)三點(diǎn)彎曲試驗采集數(shù)據(jù)分析圖綠色曲線為測量實際曲線，紅色直線為彈性部分趨勢直線

3 討論

對于橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折目前主張行手術(shù)治療［6］，但是對于手術(shù)方法沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，橈骨的長度、腕關(guān)節(jié)面的平整以及存在成角是影響骨折愈合的主要因素。對AO C3型骨折有外支架固定、鎖定接骨板固定、背側(cè)雙鋼板固定、外支架結(jié)合鋼板、克氏針固定等方法［7-9］。對于此類型骨折，應(yīng)用螺釘固定存在把持力不足的問題，外支架固定為較好選擇［10］，但外固定支架力臂較長，穩(wěn)定性仍不佳。國外Ruch等［4］以及國內(nèi)郭勇等［5］報道應(yīng)用跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板治療橈骨遠(yuǎn)端粉碎嚴(yán)重的不穩(wěn)定性骨折的方法，克服了螺釘固定的弊端。本試驗應(yīng)用新鮮尸體前臂骨建立AO C3型橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折模型［11］，通過壓縮、彎曲試驗進(jìn)行分析，比較跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定、跨關(guān)節(jié)外固定支架固定的差異，采集的數(shù)據(jù)更接近人體承重生理應(yīng)力改變，為臨床治療橈骨遠(yuǎn)端AO C3型骨折提供生物力學(xué)基礎(chǔ)。該骨折模型具有以下特點(diǎn):①以往研究中多采用在關(guān)節(jié)外截骨形成骨缺損，模擬AO A型骨折［12-13］，本研究所制備的骨折模型和AO A型模型相比，穩(wěn)定性更差，能更好地模擬臨床不穩(wěn)定性橈骨遠(yuǎn)端骨折。②此骨折模型保留了腕關(guān)節(jié)周圍韌帶、關(guān)節(jié)囊以及前臂尺橈骨遠(yuǎn)端骨間膜，這些組織在腕關(guān)節(jié)起到至關(guān)重要的作用［14］，和以往單純用橈骨制備的骨折模型相比，能更為真實地模擬人體骨折。③此種骨折模型具有很好的可重復(fù)性。

諸多學(xué)者對不穩(wěn)定性橈骨遠(yuǎn)端骨折進(jìn)行了固定方式的生物力學(xué)研究［15-16］，表明各種方式有一定的生物力學(xué)差異，但都可提供較強(qiáng)的穩(wěn)定性，用于不穩(wěn)定性橈骨遠(yuǎn)端骨折的治療，但對于應(yīng)用跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板的生物力學(xué)研究鮮有報道。本試驗進(jìn)行的正是以跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板和跨關(guān)節(jié)外固定支架為固定物的生物力學(xué)對比研究，結(jié)果顯示，在軸向壓縮試驗及彎曲試驗中各加載負(fù)荷下跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定組的穩(wěn)定性要強(qiáng)于跨關(guān)節(jié)外固定支架固定組，原因為跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定時緊貼骨質(zhì)比外固定架緊密，外力作用時其力臂較短，穩(wěn)定性較強(qiáng)。本研究結(jié)論為臨床橈骨遠(yuǎn)端AO C3型骨折的治療提供了理論支持，尤其是在骨折不能選擇應(yīng)用直接固定于橈骨的鋼板時，跨腕關(guān)節(jié)鋼板的應(yīng)用成為可能。

總之，跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板固定治療橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折生物力學(xué)性能優(yōu)于跨關(guān)節(jié)外固定支架固定，其抗壓縮及抗彎曲特性可保證患者早期行掌指及指間關(guān)節(jié)活動，從生物力學(xué)角度為橈骨遠(yuǎn)端不穩(wěn)定性骨折采用跨腕關(guān)節(jié)支撐鋼板治療提供了依據(jù)。

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