髖臼橫行骨折經(jīng)前入路不同內(nèi)固定的生物力學(xué)研究

何全杰，李力更，吳嘯波，馬愛(ài)國(guó)，徐鳳松，劉弘揚(yáng)，王　雷

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·論著·

髖臼橫行骨折經(jīng)前入路不同內(nèi)固定的生物力學(xué)研究

何全杰，李力更，吳嘯波，馬愛(ài)國(guó)，徐鳳松，劉弘揚(yáng)，王雷

目的比較髖臼橫行骨折經(jīng)前側(cè)入路給予髖臼前柱3種內(nèi)固定方式的穩(wěn)定性。方法將制成髖臼橫行骨折模型的18個(gè)新鮮標(biāo)本，隨機(jī)、平均分為3組。LS組：?jiǎn)渭兝β葆敼潭ńM；RP組：重建接骨板固定組；LP組：鎖定重建接骨板固定組。本實(shí)驗(yàn)在美國(guó)BOSE-3500型生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，依據(jù)3枚克氏針?biāo)淼娜S坐標(biāo)平面，將半骨盆標(biāo)本調(diào)整至人體倒置單足站立位置固定于包埋盒中，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行連續(xù)性軸向加載直至三組內(nèi)固定均達(dá)到失效。觀察3組標(biāo)本在同一載荷下的縱向移位、縱向位移均>2.00mm時(shí)的載荷及此時(shí)的內(nèi)固定軸向剛度。結(jié)果LS組骨折的縱向位移大于RP組、LP組，軸向剛度小于RP組、LP組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，RP組與LP組的縱向位移及軸向剛度之間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。結(jié)論經(jīng)前側(cè)入路給予前柱內(nèi)固定治療髖臼橫行骨折時(shí)，鎖定重建接骨板固定組與重建接骨板固定組穩(wěn)定性相似，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，單純拉力螺釘固定組穩(wěn)定性較弱。

髖臼骨折； 內(nèi)固定； 生物力學(xué)

髖臼骨折的發(fā)生常伴隨骨折塊較明顯且復(fù)雜的移位，故而治療難度較大[1]。目前，手術(shù)及內(nèi)固定治療方案用于明顯移位的髖臼骨折已被越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)可，Matta和Merritt[2]指出涉及雙柱的髖臼骨折應(yīng)首先固定前柱。而現(xiàn)實(shí)中髖臼橫行骨折的骨折塊常向前移位，故髖臼橫行骨折主要向前移位者，采用前入路即可達(dá)到有效的解剖復(fù)位[3]。近年來(lái)，鎖定鋼板用于四肢骨折內(nèi)固定已被多數(shù)骨科醫(yī)生所接受，但目前對(duì)于鎖定鋼板用于髖臼骨折治療的相關(guān)報(bào)道較為少見(jiàn)[4]，故本實(shí)驗(yàn)通過(guò)經(jīng)前入路分別給予髖臼前柱逆行拉力螺釘、前柱重建接骨板、前柱鎖定重建接骨板3種內(nèi)固定方式，并通過(guò)進(jìn)行生物力學(xué)比較，為臨床治療提供理論依據(jù)。

材料與方法

1標(biāo)本的制備

取成人新鮮標(biāo)本9具(男性)，由華北理工大學(xué)醫(yī)學(xué)解剖教研室提供。標(biāo)本均由第4腰椎水平與雙大腿中斷截?cái)?，仔?xì)剔除附著于骨盆、股骨干的軟組織。使骨盆處于單足站立體位[5]，垂直于坐骨結(jié)節(jié)處的三維平面分別鉆入1枚克氏針。對(duì)每個(gè)標(biāo)本進(jìn)行骨密度測(cè)量，證實(shí)無(wú)骨質(zhì)疏松[6]。沿骶骨正中及恥骨聯(lián)合水平用手鋸平整截?cái)?，得半骨盆?biāo)本18個(gè)。

2模型的制備

用手鋸沿坐骨大切跡的中點(diǎn)至前柱髂恥隆起中點(diǎn)的連線截?cái)嗑薯?，得到平滑骨折線[7]。

3標(biāo)本分組及內(nèi)固定模型的制備

將所有標(biāo)本隨機(jī)編號(hào)，分為單純拉力螺釘固定組(LS)、重建接骨板固定組(RP)、鎖定重建接骨板固定組(LP)，每組6個(gè)。LS組給予逆行前柱拉力螺釘內(nèi)固定[8-9](圖1)， RP組給予12孔重建接骨板及兩端各4枚螺釘固定(圖2)， LP組給予12孔鎖定重建接骨板及兩端各4枚單皮質(zhì)螺釘固定(圖3)。行鋼板內(nèi)固定時(shí)注意：(1)參考Shazar等[10]提出的，靠近骨折斷端的兩孔各放置1枚螺釘以增加固定強(qiáng)度；(2)螺釘固定依據(jù)均參考王先泉等[11]提出的前柱螺釘安全進(jìn)針的方向及長(zhǎng)度選擇。

4實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)在美國(guó)BOSE-3500型生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，依據(jù)3枚克氏針?biāo)淼娜S坐標(biāo)平面，將半骨盆標(biāo)本調(diào)整至人體倒置單足站立位置固定于包埋盒中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(圖4)。本實(shí)驗(yàn)為了反映切實(shí)情況，對(duì)內(nèi)固定采用連續(xù)軸向加載[12]，速度為20N/s，直至內(nèi)固定失效，并記錄數(shù)據(jù)。為了減少加載所致誤差，本組實(shí)驗(yàn)將每個(gè)標(biāo)本重復(fù)測(cè)壓5次，取其均值作為該組最終數(shù)據(jù)。

5內(nèi)固定失效標(biāo)準(zhǔn)的確定

內(nèi)固定失效標(biāo)準(zhǔn)定為負(fù)載下髖臼關(guān)節(jié)面的縱向位移>2.00mm[13]。

6主要觀察指標(biāo)

三組標(biāo)本在同一載荷下的縱向移位、縱向位移均>2.00mm時(shí)的載荷及此時(shí)的內(nèi)固定軸向剛度。

7統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本實(shí)驗(yàn)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)三組最終數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，縱向位移及軸向剛度采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P<0.05時(shí)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

結(jié)　果

1骨折的縱向位移與內(nèi)固定穩(wěn)定性

結(jié)果顯示：同一載荷下，LS組的縱向位移均大于RP、LP兩組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)，RP組與LP組穩(wěn)定性相似(P>0.05，表1)。

2三組內(nèi)固定均失效時(shí)的軸向剛度與內(nèi)固定穩(wěn)定性

內(nèi)固定的軸向剛度也是一項(xiàng)作為反映內(nèi)固定穩(wěn)定性的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，即軸向剛度與內(nèi)固定穩(wěn)定性成正相關(guān)，內(nèi)固定方式的軸向剛度越小，表明此類內(nèi)固定方式抗剪切、形變的力量越弱，此內(nèi)固定方式所能提供的用于維持髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的強(qiáng)度越低。計(jì)算公式：軸向剛度(EF)=加載力(P)/內(nèi)固定形變所產(chǎn)生的位移(ΔL)。本次實(shí)驗(yàn)，當(dāng)加載力達(dá)到1 000N時(shí)，3組標(biāo)本縱向位移均>2mm。根據(jù)計(jì)算得知，3組內(nèi)固定的軸向剛度分別為L(zhǎng)S組(48.62+1.43)N/mm、RP組(157.88+15.37)N/mm、LP組(147.68+9.85)N/mm， 結(jié)果顯示：在1 000N時(shí)，LS組的軸向剛度均小于RP、LP兩組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=155.45，P=0.000)，RP組與LP組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.323)。

表1　髖臼橫行骨折不同內(nèi)固定載荷與骨折線縱向移位關(guān)系±s,n=6)

與LS組比較:P1<0.05;RP組與LP組比較:P2>0.05

討　論

髖臼骨折的發(fā)生往往伴隨骨折端的明顯移位，且相較于四肢長(zhǎng)骨等部位，髖臼具有更為復(fù)雜的解剖形態(tài)及四周器官、組織的比鄰關(guān)系，治療更為棘手。 目前，臨床中對(duì)于髖臼骨折所采取的最常規(guī)的治療方式為切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定，且該理念也得到了多數(shù)學(xué)者的認(rèn)同[14-15]。Baumgaertner[16]認(rèn)為，在移位明顯的髖臼骨折治療中，骨折的解剖復(fù)位與早期堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定對(duì)于術(shù)后最大程度上恢復(fù)髖關(guān)節(jié)功能、保證患者的遠(yuǎn)期預(yù)后至關(guān)重要。故此，作為一名合格的臨床醫(yī)生，在髖臼骨折的治療中應(yīng)該探尋更加合適的治療方式。

隨著髖臼雙柱這一概念的提出以及在臨床的教學(xué)與工作中的普遍應(yīng)用，Harnroongroj等[17]發(fā)現(xiàn)，前柱相較于后柱在骨盆環(huán)整體的穩(wěn)定性中擔(dān)任著更加重要的角色。因此筆者認(rèn)為髖臼骨折中，前柱固定對(duì)于骨折固定的穩(wěn)定性十分必要，故而本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)髖臼橫行骨折，主要將前柱作為本次實(shí)驗(yàn)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)不同內(nèi)固定方式的比較，提供生物力學(xué)依據(jù)。

目前，臨床上對(duì)于涉及到髖臼前柱的骨折治療中，拉力螺釘和切開(kāi)復(fù)位鋼板技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，也最為廣大醫(yī)師所接受，且國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果顯示拉力螺釘與重建接骨板在治療髖臼橫行骨折行雙柱固定時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的穩(wěn)定性無(wú)顯著性差異[18-20]。近年來(lái)，基于重建接骨板有較強(qiáng)的抗剪切應(yīng)力，韌性好，易于塑形等特點(diǎn)，已被廣泛醫(yī)師接受并應(yīng)用于髖臼骨折的臨床治療中。拉力螺釘技術(shù)，基于其入針標(biāo)志明顯，結(jié)合C型臂X線機(jī)的透視引導(dǎo)，往往可采用閉合復(fù)位或僅需采取有限切開(kāi)復(fù)位技術(shù)，較鋼板固定技術(shù)而言，在一定程度上縮減了手術(shù)所需時(shí)間，減小了醫(yī)源性手術(shù)創(chuàng)傷的風(fēng)險(xiǎn)，且后期內(nèi)固定易于取出。鎖定重建接骨板作為一種較新的內(nèi)固定材料，目前在四肢長(zhǎng)骨骨折中獲得較為廣泛的應(yīng)用[21]， 而針對(duì)其治療髖臼橫行骨折的相關(guān)研究報(bào)道甚為少見(jiàn)，所以，本次實(shí)驗(yàn)將其選為探討與研究的對(duì)象。

本實(shí)驗(yàn)借鑒Mehin以及Chang等[22-23]固定骨盆標(biāo)本的方式，將標(biāo)本固定于倒置單足站立體位，克服了Khajavi等[24]由于受加載力載荷所限而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的最終數(shù)據(jù)受到一定程度上的影響這一嚴(yán)重不足。但其操作過(guò)程較為繁瑣，且實(shí)驗(yàn)期標(biāo)本無(wú)法再調(diào)整更換體位，因此仍需研究改進(jìn)。另外本實(shí)驗(yàn)的標(biāo)本為離體骨折模型，行內(nèi)固定時(shí)均在直視下操作，避免了行內(nèi)固定時(shí)螺釘誤入關(guān)節(jié)腔的風(fēng)險(xiǎn)，但由于髖關(guān)節(jié)周圍軟組織均被剔除，影響了對(duì)內(nèi)固定物及骨折塊復(fù)位影響的切實(shí)評(píng)估與模擬。且標(biāo)本數(shù)量限制、隨機(jī)誤差等因素對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響，基于以上種種不足，后期筆者會(huì)進(jìn)一步采用三維有限元分析來(lái)完善本次試驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，逆行前柱拉力螺釘固定穩(wěn)定性較差，但近年來(lái)，隨著C型臂X線機(jī)在骨科臨床中的廣泛應(yīng)用與閉合復(fù)位固定技術(shù)的愈加成熟，微創(chuàng)或有限切開(kāi)的方式對(duì)于拉力螺釘在骨折的應(yīng)用中或許會(huì)受到更多醫(yī)師的青睞，不僅避免了因暴露髖臼前柱而對(duì)周圍重要神經(jīng)、血管、臟器所造成的醫(yī)源性損傷，亦有利于后期的內(nèi)固定取出，所以筆者認(rèn)為該固定方式可以在移位不明顯或者雙柱骨折時(shí)作為優(yōu)先考慮固定前柱的內(nèi)固定方式。盡管兩個(gè)鋼板內(nèi)固定方式的生物力學(xué)比較無(wú)顯著性差異，但鎖定重建接骨板具備以下兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：(1)獨(dú)特的成角穩(wěn)定技術(shù)及單皮質(zhì)螺釘固定技術(shù)，減小了醫(yī)源性損傷概率的同時(shí)，也更有益于醫(yī)師的手術(shù)操作；(2)獨(dú)有的內(nèi)固定支架原理能減少應(yīng)力遮擋，避免了依靠與骨骼面的摩擦來(lái)提高內(nèi)固定及骨折的穩(wěn)定性對(duì)骨膜血運(yùn)多造成的破壞。因此，筆者認(rèn)為與重建接骨板相比，盡管兩個(gè)鋼板生物力學(xué)穩(wěn)定上并無(wú)明顯差異，但綜合臨床考慮鎖定重建接骨板或許是經(jīng)前側(cè)入路通過(guò)固定前柱治療髖臼橫行骨折更為理想的內(nèi)固定方式。

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(本文編輯： 黃利萍)

Biomechanical study on different internal fixations for acetabular transverse fracture through the anterior approach

HEQuan-jie，LILi-geng，WUXiao-bo，MAAi-guo,XUFeng-song,LIUHong-yang，WANGLei

(Department of Orthopaedics and Traumatology,Second Hospital of Tangshan,Tangshan063000,China)

ObjectiveTo compare the biomechanic stability of three different internal fixations for transvers acetabular fractures through the anterior approach. MethodsEighteen transverse acetabular fracture models were randomly divided into three groups (n=6). The fractures were fixed with simple lag screws in group LS,with reconstruction plate in group RP,and with locking reconstruction plate in group LP. Continuous axial loading was imposed until the fixation failed. The longitudinal displacements,loading of failed internal fixation and axial stiffness were measured and compared by axial loading experiment between groups. ResultsLongitudinal displacements of group LS was longer than those of group RP and LP(P<0.05). The maximum load and axial stiffness of group LS were smaller than those of group RP and LP(P<0.05). However,there was no significant difference in the longitudinal displacements,loading of failed internal fixation and axial stiffness between group RP and LP(P>0.05). ConclusionFor the acetabular transverse fractures, locking reconstruction plate and reconstruction plate internal fixation can provide greater stability than simple lag screws. And the biomechanic stability of internal fixation with locking reconstruction plate is similar to reconstruction plate.

acetabulum fracture; internal fixation; biomechanics

1009-4237(2016)05-0284-04

063000 河北,唐山市第二醫(yī)院創(chuàng)傷骨科

李力更，E-mail:cnc26289@163.com

R 683.3

A

10.3969/j.issn.1009-4237.2016.05.008

2015-09-17；

2015-10-15)