鎖骨骨折及其內(nèi)固定的生物力學(xué)研究進展

潘志高

南寧市第十人民醫(yī)院 廣西 南寧 530105

鎖骨骨折為骨科常見骨折，主要是指鎖骨在遭受直接或間接外力打擊后造成的鎖骨斷裂，其占全身骨折5.98%左右，若不盡早采取有效的治療措施，不僅會造成鎖骨畸形愈合或不愈合，還可能因韌帶、神經(jīng)與血管的損傷而產(chǎn)生其他并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者身心健康，降低其生活質(zhì)量[1]。解剖復(fù)位與穩(wěn)定的內(nèi)固定對良好的預(yù)后具有重要作用，隨著鎖骨生物力學(xué)研究不斷深入，與內(nèi)固定器械不斷發(fā)展，鎖骨骨折的治療獲得一定改變，但仍為一種難題[2]。鎖骨骨折手術(shù)效果與內(nèi)固定生物力學(xué)性能密切相關(guān)，不同內(nèi)固定方式各有優(yōu)劣，即便為同一種內(nèi)固定物，放置部位、角度等不同，其穩(wěn)定性也不盡相同，促使臨床醫(yī)師在選擇時發(fā)生困擾[3]。本文就鎖骨骨折及其內(nèi)固定的生物力學(xué)研究進展做一綜述，旨在日后指導(dǎo)臨床治療鎖骨骨折提供一定的理論依據(jù)。

1 鎖骨骨折分型

鎖骨骨折可分為鎖骨外1/3骨折、鎖骨中1/3骨折與鎖骨內(nèi)1/3骨折。其中鎖骨外1/3骨折，又分為微小移位、肩鎖關(guān)節(jié)面骨折、粉碎性骨折、喙鎖韌帶內(nèi)側(cè)骨折及兒童移位骨折5個類型，鎖骨內(nèi)1/3骨折又可分為移位伴韌帶損傷、微小移位、粉碎性骨折、胸鎖關(guān)節(jié)面骨折、骨骺分離[4]。

2 鎖骨骨折生物力學(xué)分析

鎖骨外、中、內(nèi)1/3分別為扁平狀、管狀、漏斗狀，其中中段在三段中最厚，可抵抗軸向力，各階段分別附著不同肌肉，并伴上肢重力、韌帶拉力影響，具有較為復(fù)雜的解剖，生物力學(xué)特點主要取決鎖骨受力機制[5]。喙鎖韌帶附著在鎖骨中外1/3，以對肌肉所產(chǎn)生的動力進行制約，一旦垂直向下的力作用在彎曲的鎖骨時，可產(chǎn)生剪切應(yīng)力，導(dǎo)致中段骨折；而向下的力作用在鎖骨遠(yuǎn)端，可造成鎖骨遠(yuǎn)端骨折[6]；而鎖骨近端骨折則是由鎖骨外側(cè)遭受間接外力，造成內(nèi)側(cè)骨折。一項關(guān)于鎖骨骨折生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在鎖骨標(biāo)本上模擬上肢重力、內(nèi)側(cè)模擬胸鎖乳突肌拉力，同時施以軸向壓力，發(fā)現(xiàn)鎖骨骨折平均負(fù)荷在1526.19N，主要是在中1/3段兩個彎曲交界處發(fā)生骨折，骨折遠(yuǎn)端占鎖骨長度49%左右[7]。王晨、楊娜[8]等人分析肩鎖關(guān)節(jié)垂直方向的生物力學(xué)，結(jié)果顯示，肩鎖韌帶斷裂拉力為（201.3±1.9）N，喙鎖韌帶斷裂拉力為（374.6±1.2）N，斜方韌帶斷裂拉力（192.3±4.3）N，錐形韌帶斷裂拉力（345.7±1.1）N。部分治療對鎖骨結(jié)構(gòu)完整性可產(chǎn)生一定影響，而鎖骨結(jié)構(gòu)缺損可對生物力學(xué)特性產(chǎn)生影響，將鎖骨切除，可使肩部不穩(wěn)定性增加，上肢外展肩胛骨可向前移動[9]。

針對鎖骨骨折，實施鋼板內(nèi)固定可提供足夠穩(wěn)定性，鎖骨中斷骨折鋼板固定后三點彎曲、扭轉(zhuǎn)剛度、強度與正常標(biāo)本無差異，鋼板周圍特別是螺釘周圍存在應(yīng)力集中，有助于早期維持骨折斷端穩(wěn)定，特別是鋼板及鎖骨接觸面內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性不足，常會造成內(nèi)固定失效，故內(nèi)固定需足夠抗旋轉(zhuǎn)能力[10]。

3 鎖骨骨折內(nèi)固定物生物力學(xué)

3.1 克氏針內(nèi)固定

光滑的克氏針難以預(yù)防鎖骨的旋轉(zhuǎn)，克氏針與鎖骨主要是依據(jù)摩擦發(fā)揮軸向定位，其摩擦力大小與接觸面積、接觸壓應(yīng)力大小相關(guān)[11]。相關(guān)研究顯示，克氏針內(nèi)固定治療鎖骨骨折符合生物學(xué)要求，試驗表明，直徑2.0mm的克氏針已完全足夠承受患者上肢重量與日常輕微活動所引發(fā)的剪應(yīng)力[12]。而直徑為2.5mm克氏針能夠承受＞30%剪應(yīng)力。因此雖然克氏針固定已在臨床應(yīng)用并獲得一定的臨床效果，但需注意其生物力學(xué)穩(wěn)定性的不足。

3.2 鋼板螺釘內(nèi)固定

隨著內(nèi)固定材料不斷更新與手術(shù)操作進一步規(guī)范，在鎖骨骨折內(nèi)固定材料選擇上，臨床多采取鋼板螺釘內(nèi)固定。鋼板螺釘內(nèi)固定具有良好的可塑性與彎曲性，且所配套的螺釘固定牢靠，其彌補了克氏針的不足。目前臨床多采取重建鋼板前置進行內(nèi)固定，重建鋼板特殊形狀、設(shè)計，促使其除具備一般鋼板能在長的XY軸上扭轉(zhuǎn)與RS軸上彎曲外，也能在短的PQ軸上進行彎曲，以此可完全依據(jù)鎖骨不規(guī)則的外形實施鋼板塑性，進而使其符合鎖骨“S”型外觀，促使鋼板可緊貼骨面，以對抗彎曲應(yīng)力與旋轉(zhuǎn)力，獲得可靠的內(nèi)固定作用。此外，重建鋼板前置，螺釘從前向后進入，手術(shù)操作安全高。湯凌[13]研究結(jié)果顯示，針對鎖骨中斷骨折，重建鋼板內(nèi)固定治療效果明確，在鋼板位置選擇上，前置生物力學(xué)性質(zhì)更為穩(wěn)定。

3.3 帶鎖髓內(nèi)固定

依據(jù)生物力學(xué)檢測結(jié)果，帶鎖髓內(nèi)釘抗彎曲強度為127.5MPa，抗旋轉(zhuǎn)強度為99.4MPa，抗拉伸強度為128.4MPa[14]。帶鎖髓內(nèi)釘有2枚釘打入凹槽中，鎖骨與髓內(nèi)釘之間可產(chǎn)生直接接觸阻力作用，明顯增強帶鎖髓內(nèi)釘抗旋轉(zhuǎn)與抗拉伸強度。髓釘與鎖骨之間的阻力作用不會隨骨質(zhì)壞死吸收而削弱，因此帶鎖髓內(nèi)釘可長期對抗鎖骨的生理拉伸、旋轉(zhuǎn)力，具有較強的內(nèi)固定效果。項煒、陳彥[15]等人研究得出，交鎖髓內(nèi)釘固定在治療鎖骨中斷骨折更符合生物力學(xué)特性，更具合理性。

3.4 彈性髓內(nèi)固定

將彈性髓內(nèi)釘植入骨髓腔中，其冰球桿頭樣設(shè)計能夠提供軸向穩(wěn)定性、移位穩(wěn)定性與旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，進而維持骨折復(fù)位，且對骨折端血供影響較小，經(jīng)過對骨內(nèi)膜與骨外膜間骨痂生成進行刺激，可有效促進骨折愈合[16]。彈性髓內(nèi)釘固定能夠適應(yīng)鎖骨呈“S”型，促使固定更為穩(wěn)定。骨膜剝離較少，骨折愈合迅速，并發(fā)癥發(fā)生率低，同時手術(shù)切口較小，將其插入髓內(nèi)釘時，可使骨折獲得間接復(fù)位，并可使患肩盡早進行功能鍛煉。但應(yīng)注意，鎖骨中段髓腔較細(xì)，選擇彈性釘過粗不易打入，過細(xì)固定后，骨折不穩(wěn)定，應(yīng)在透視下進行操作[17]。

3.5 空心加壓螺釘內(nèi)固定

空心加壓螺釘內(nèi)固定直徑較小，經(jīng)過螺釘雙重加壓作用，促使鎖骨的骨折斷端固定，具有抗折彎、抗旋轉(zhuǎn)與抗拔除力等特點，且伴良好的解剖復(fù)位效果，固定牢固且微創(chuàng)，操作較為便捷，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低，實施二次手術(shù)取釘較為便捷、瘢痕小，較為美觀。同時空心加壓螺釘內(nèi)固定術(shù)后有助于患肢實施早期功能恢復(fù)訓(xùn)練，可避免關(guān)節(jié)僵硬，促使關(guān)節(jié)功能盡早恢復(fù)。陳勝偉[19]研究顯示，其對25例鎖骨骨折患者給予空心加壓螺釘內(nèi)固定治療，結(jié)果顯示，空心加壓螺釘內(nèi)固定手術(shù)切口較小，無需廣泛剝離骨膜與軟組織，操作較為便捷，不會對血管造成明顯損傷，患者術(shù)中出血量較少，有助于其功能恢復(fù)，減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生，且術(shù)后瘢痕較小。

3.6 鎳鈦記憶合金環(huán)抱器內(nèi)固定

近年來，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)不斷提高，內(nèi)固定器材也在不斷發(fā)展，鎳鈦記憶合金環(huán)抱器是近年來出現(xiàn)的一種新材料。鎳鈦記憶合金環(huán)抱器內(nèi)固定主要是使用環(huán)抱臂對骨折兩端表面的回復(fù)力保持骨折端固定、穩(wěn)定，可有效避免對鎖骨下神經(jīng)血管造成損傷；且鎳鈦記憶合金環(huán)抱器內(nèi)固定僅需剝離骨外膜，對骨內(nèi)膜血運基本不會產(chǎn)生影響，具有良好的抗旋轉(zhuǎn)與抗彎曲能力，在保持骨折穩(wěn)定性同時，應(yīng)力遮擋少，有利于促進骨折愈合；且鎳鈦記憶合金環(huán)抱器具有操作便捷、術(shù)后不良反應(yīng)發(fā)生率低、安全性高等優(yōu)點，因其屬于環(huán)抱形設(shè)計，因此無需進行鉆孔，且結(jié)合其2/3圓弧狀環(huán)形臂設(shè)計，在治療鎖骨中1/3粉碎性骨折中具有一定的積極作用，進而使固定更為穩(wěn)定。柳維才[20]研究顯示，鎳鈦記憶合金環(huán)抱器內(nèi)固定術(shù)后聯(lián)合中藥治療鎖骨骨折的臨床療效好，且手術(shù)時間短，并發(fā)癥少。

3.7 其他

近年來，隨著醫(yī)療技術(shù)不斷發(fā)展，內(nèi)固定材料不斷更新，多種內(nèi)固定治療方式得以應(yīng)用，如防滑鎖骨釘、釘棒外固定、具有較佳的多平面彎曲剛度的雙迷你鋼板等，上述鋼板臨床效果還有待研究。除上述常見鎖骨中段骨折內(nèi)固定治療，針對鎖骨遠(yuǎn)端骨折，常規(guī)鉤鋼板長度、深度、角度變化均可使肩峰、鎖骨應(yīng)力分布發(fā)生變化[18]。針對合并韌帶損傷患者，在不同情況下，其治療方式逐漸增加，生物力學(xué)特性較為復(fù)雜，使用時應(yīng)依據(jù)患者實際情況做出選擇；而針對較為罕見的鎖骨近端骨折，其治療方式以保守治療為主，內(nèi)固定生物力學(xué)相關(guān)文獻較少。

4 小結(jié)

鎖骨骨折是臨床常見骨折，有移位的鎖骨骨折或合并伴行血管神經(jīng)損傷，手術(shù)是治療此類鎖骨骨折主要方式，選擇一種有效的內(nèi)固定方式對保障生物力學(xué)性能一直是臨床研究重點?？耸厢槂?nèi)固定具有操作便捷、軟組織剝離少、創(chuàng)傷小、骨折延遲愈合或不愈合發(fā)生率低、二期取出容易等優(yōu)點，是常用內(nèi)固定方式，但其穩(wěn)定性、抗旋轉(zhuǎn)能力較差，克氏針易游移，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險高；鋼板螺釘內(nèi)固定具有較高的穩(wěn)定性、抗旋轉(zhuǎn)與抗彎曲能力，但其價格昂貴，且存在排異風(fēng)險、剝離軟組織相對多影響骨折斷端骨質(zhì)血液供應(yīng)、刺激局部組織；髓內(nèi)釘內(nèi)固定穩(wěn)定性、剛度等生物力學(xué)均與鋼板相似，但其綜合性能較差；空心加壓螺釘內(nèi)固定直徑較小，具有微創(chuàng)、二次取釘便捷等優(yōu)點；鎳鈦記憶合金環(huán)抱器是一種新型內(nèi)固定CIA老，其具有良好的抗旋轉(zhuǎn)、抗彎曲能力，應(yīng)力遮擋少，可促進骨折愈合；此外還有防滑鎖骨釘、釘棒外固定等多種治療方式在臨床得以應(yīng)用，不同固定物具有不同臨床效果，因此臨床應(yīng)依據(jù)患者實際情況選擇合適固定方式，以恢復(fù)鎖骨正常生物力學(xué)關(guān)系，確保固定穩(wěn)定性。