王逸揚(yáng) 楊雷 周飛亞

[摘要] 目的 通過測量不同內(nèi)固定技術(shù)在骨生物力學(xué)研究替代材料斷端獲得的壓力，比較不同內(nèi)固定技術(shù)在治療骨折時的加壓效果。 方法 在骨生物力學(xué)研究替代材料上制作不同骨折斷端類型，測量兩種常用骨折斷端內(nèi)固定加壓技術(shù)獲得的壓力作為對照組，測量4種不同內(nèi)固定加壓技術(shù)獲得的壓力作為實(shí)驗(yàn)組，將實(shí)驗(yàn)組和對照組獲得的斷端間加壓力進(jìn)行比較。 結(jié)果 對照組1和實(shí)驗(yàn)組2、對照組1和實(shí)驗(yàn)組3、對照組2和實(shí)驗(yàn)組2加壓效果比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。其他實(shí)驗(yàn)組和對照組加壓效果比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。 結(jié)論 復(fù)位鉗加壓后置入1枚位置螺釘獲得的加壓效果，比拉力螺釘技術(shù)獲得的加壓效果差，在骨折手術(shù)中要盡量避免使用此種方法；在缺少標(biāo)準(zhǔn)加壓器械的情況下，復(fù)位鉗加壓后置入兩枚位置螺釘，或許可以成為替代拉力螺釘技術(shù)的加壓方法；偏心螺釘技術(shù)在橫行斷面和短斜形斷面獲得的加壓效果相當(dāng)；拉力螺釘技術(shù)與偏心螺釘技術(shù)在斜形45°斷面獲得的加壓效果相當(dāng)。

[關(guān)鍵詞] 骨折；橫斷骨折；斜形骨折；內(nèi)固定；鋼板；拉力螺釘；加壓；壓力

[中圖分類號] R683.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-9701（2018）22-0023-04

[Abstract] Objective To compare the pressure effect of different internal fixation techniques on the treatment of fracture， through measuring the pressure gained by different internal fixation techniques in bone biomchanics in replacement of material ends. Methods Different fracture end types were made with the substitute material of bone biomechanics. The pressure obtained by two kinds of commonly used fractures internal fixation pressure technology was used as control group. The pressure obtained by four different internal fixation and compression techniques was measured as experiment group. The pressure intermittently applied between the experimental group and the control group was compared. Results The effect of pressure between the control group 1 and the experimental group 2， the control group 1 and the experimental group 3， and between the control group 2 and the experimental group 2， the differece was statistically significant（P<0.05）. There was no significant difference of the effect of pressure between the other experimental groups and the control group（P>0.05）. Conclusion The compression effect obtained by inserting one position screw after compression of the forceps is worse than that achieved by the lag screw technique. This method should be avoided in the fracture surgery. In the absence of standard compression instruments， the placement of two position screws after compression of the forceps may be a method of pressurization instead of the lag screw technique. The eccentric screw technology is equivalent to the pressurization effect obtained in the transverse section and the short oblique section. The compression effect obtained by the lag screw technique and the eccentric screw at the oblique 45° section is equivalent.

[Key words] Fracture； Tansverse fracture； Oblique fracture； Internal fixation； Plate； Lag screw； Compression； Pressure

雖然閉合復(fù)位髓內(nèi)釘固定技術(shù)已經(jīng)成為治療骨干骨折的標(biāo)準(zhǔn)方式，但是對于鎖骨、肱骨、尺橈骨以及掌骨等上肢骨折，鋼板螺釘內(nèi)固定技術(shù)仍然是治療的常用方法[1，2]。AO/ASIF國際內(nèi)固定研究學(xué)會強(qiáng)調(diào)，對于簡單骨折，如橫斷型、斜行骨折，骨折端間需進(jìn)行加壓[3-5]。有數(shù)種在骨折端進(jìn)行加壓的方式：對于骨干橫斷及短斜形骨折，采用在鋼板上置入偏心位皮質(zhì)骨螺釘?shù)姆绞竭M(jìn)行加壓[5]；對于長斜形及螺旋型骨折，采用以拉力方式置入螺釘實(shí)現(xiàn)骨折端間加壓[6-8]。骨折手術(shù)中，在處理長斜形骨折或大段劈裂骨折塊時，因?yàn)榕R近重要解剖結(jié)構(gòu)，有時沒有嚴(yán)格遵守骨折端間加壓的原則，往往采用垂直骨折線置入位置螺釘（非拉力螺釘技術(shù)），或者以骨折復(fù)位鉗進(jìn)行骨折端間加壓，再置入位置螺釘，期望置入的位置螺釘可以維持骨折端間的壓力[9]。對于某些斜行骨折，治療時常面臨骨折端間是用拉力螺釘方式，還是用偏心位置入螺釘?shù)姆绞竭M(jìn)行加壓的選擇。大多數(shù)生物力學(xué)研究關(guān)注于骨折內(nèi)固定后整體的強(qiáng)度和抗疲勞性[10-12]，鮮有文獻(xiàn)報道不同內(nèi)固定技術(shù)在骨折端間的加壓效果。此研究旨在模擬骨折手術(shù)中骨折端的內(nèi)固定技術(shù)，測量不同內(nèi)固定技術(shù)在骨折端間獲得的加壓力，為在骨折手術(shù)操作中加壓方式的選擇提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和截骨方法

實(shí)驗(yàn)選擇的內(nèi)固定材料為Synthes3.5 mm鎖定加壓接骨板，以及Synthes3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘。實(shí)驗(yàn)選擇的生物力學(xué)材料為美國第四代骨生物力學(xué)研究替代材料Sawbones（CYLINDER： 20MM OD， SOLID， 500MM LENGTH， 4TH GEN COMPOSITE）。材料截成40 mm的長度。將制備的材料做如下模擬骨折的截骨：（1）橫斷骨折，在圓柱形材料的中間垂直圓柱體的縱軸行橫斷（1號實(shí)驗(yàn)材料），制備6組；（2）斜形骨折，在圓柱體材料的中部與圓柱體的縱軸成45°鋸開（2號實(shí)驗(yàn)材料），制備6組；（3）測量加壓螺釘技術(shù)加壓效果的材料制備，與圓柱體的縱軸平行，將圓柱體制備成對稱的兩部分（3號實(shí)驗(yàn)材料），制備6組。見圖1。

1.2 測量方法

實(shí)驗(yàn)用的壓力測量感受器和壓力接收測量系統(tǒng)分別是RFP803薄膜壓力感受器，和RFP-cj847薄膜傳感器壓力測量系統(tǒng)（杭州宇博智能科技公司）。實(shí)驗(yàn)用的數(shù)據(jù)采集軟件是LabVIEW2015（美國國家儀器公司）。

測量兩種常用骨折斷端內(nèi)固定加壓技術(shù)獲得的壓力作為對照組，測量4種不同內(nèi)固定加壓技術(shù)獲得的壓力作為實(shí)驗(yàn)組，具體如下：①測量橫行斷端間加壓力。在1號實(shí)驗(yàn)材料斷端中間放置壓力感受器，復(fù)位實(shí)驗(yàn)材料兩斷端，放置鋼板，在斷端一側(cè)使用2.5 mm鉆頭鉆孔并攻絲，置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，在另一側(cè)使用加壓導(dǎo)向套筒遠(yuǎn)離斷端的偏心位置鉆孔并攻絲，置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，測量斷端間壓力。此為對照組1（圖1a）。② 測量45°斜形斷端間加壓力。在2號實(shí)驗(yàn)材料斷端中間放置壓力感受器，復(fù)位實(shí)驗(yàn)材料兩斷端，放置鋼板，在實(shí)驗(yàn)材料斷端與鋼板成45°的一側(cè)使用2.5 mm鉆頭鉆孔并攻絲，置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，在另一側(cè)（實(shí)驗(yàn)材料斷端和鋼板成135°）使用加壓導(dǎo)向套筒遠(yuǎn)離斷端的偏心位置鉆孔并攻絲，置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，測量斷端間壓力。此為實(shí)驗(yàn)組1（圖1b）。③復(fù)位鉗加壓后置入單枚位置螺釘（非拉力螺釘技術(shù)）。將壓力感受器放置在3號實(shí)驗(yàn)材料斷端中間，實(shí)驗(yàn)者用復(fù)位鉗以單手最大力量進(jìn)行加壓，測量斷端間壓力。使用2.5 mm鉆頭在壓力感受器旁鉆孔并攻絲，置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，置入程度以實(shí)驗(yàn)者感到有明顯阻力為止。松開復(fù)位鉗，測量斷端間壓力。此為實(shí)驗(yàn)組2（圖1c）。④復(fù)位鉗加壓后置入兩枚位置螺釘。將壓力感受器放置在實(shí)驗(yàn)組2測量過的材料斷端中間，實(shí)驗(yàn)者用復(fù)位鉗以單手最大力量進(jìn)行加壓，測量斷端間壓力。使用2.5 mm鉆頭在壓力感受器另一側(cè)鉆孔并攻絲。置入兩枚皮質(zhì)骨螺釘，置入程度以實(shí)驗(yàn)者感到有明顯阻力為止，松開復(fù)位鉗，測量斷端間壓力。此為實(shí)驗(yàn)組3（圖1d）。⑤拉力螺釘技術(shù)。取實(shí)驗(yàn)組3測量過的實(shí)驗(yàn)材料，將壓力感受器放置在實(shí)驗(yàn)材料斷端中間，使用3.5 mm鉆頭在實(shí)驗(yàn)材料近側(cè)原2.5螺釘孔處將原孔擴(kuò)大，置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，置入程度以實(shí)驗(yàn)者感到有明顯阻力為止，測量斷端間壓力。此為對照組2（圖1e）。⑥復(fù)位鉗加壓后以拉力方式置入單枚皮質(zhì)骨螺釘。取對照組2測量過的實(shí)驗(yàn)的材料，將壓力感受器放置在實(shí)驗(yàn)材料斷端中間，實(shí)驗(yàn)者用復(fù)位鉗以單手最大力量進(jìn)行加壓，測量斷端間壓力。置入3.5 mm皮質(zhì)骨螺釘，置入程度以實(shí)驗(yàn)者感到有明顯阻力為止，松開復(fù)位鉗，測量斷端間壓力。此為實(shí)驗(yàn)組4（圖1f）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以（x±s）表示，運(yùn)用單個樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)結(jié)果是否服從正態(tài)分布。如結(jié)果數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，采用配對t檢驗(yàn)，如結(jié)果數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，采用Wilcoxon檢驗(yàn)。α=0.05，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

不同內(nèi)固定技術(shù)在斷端獲得的壓力，以及實(shí)驗(yàn)組和對照組加壓效果比較如表1所示。不同對照組和實(shí)驗(yàn)組內(nèi)固定加壓技術(shù)在斷端獲得的壓力測量結(jié)果數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布（P>0.05）。對照組1和實(shí)驗(yàn)組2、對照組1和實(shí)驗(yàn)組3、對照組2和實(shí)驗(yàn)組2加壓效果比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。其他實(shí)驗(yàn)組和對照組加壓效果比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

3 討論

骨折端間加壓是創(chuàng)傷骨折手術(shù)中經(jīng)常運(yùn)用的一種技術(shù)[13-15]。對于長斜形骨折、螺旋形骨折或大塊的劈裂骨折，術(shù)中常以拉力螺釘技術(shù)置入全螺紋皮質(zhì)骨螺釘?shù)姆绞竭M(jìn)行加壓，操作時需要以3.5 mm及2.5 mm鉆頭分別對骨折線遠(yuǎn)近側(cè)進(jìn)行鉆孔，并對遠(yuǎn)側(cè)皮質(zhì)攻絲[16]。當(dāng)手術(shù)野內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、需要加壓的部位有重要的神經(jīng)血管時，骨折端間的加壓操作有時會被忽略，或在使用骨折復(fù)位鉗加壓后置入位置螺釘，期望置入的位置螺釘可以維持骨折端的壓力。對于骨干橫行和短斜形骨折，常運(yùn)用在鋼板上置入偏心位皮質(zhì)骨螺釘進(jìn)行加壓，對于某些程度的斜形骨折，術(shù)中需要在偏心位螺釘技術(shù)和拉力螺釘技術(shù)兩種加壓方式上進(jìn)行選擇。目前的生物力學(xué)研究主要關(guān)注于骨折復(fù)位內(nèi)固定后的整體穩(wěn)定性和抗疲勞性，尚無文獻(xiàn)報道過鋼板上置入偏心位螺釘在治療橫斷骨折和斜形骨折時的加壓效果，也無文獻(xiàn)對比過復(fù)位鉗加壓后置入位置螺釘和拉力螺釘技術(shù)在骨折端間加壓效果。本研究的目的是通過測量常用骨折內(nèi)固定技術(shù)，在常見簡單骨折端間的加壓效果，為在骨折復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)操作中加壓方式的選擇提供依據(jù)。

根據(jù)張力學(xué)說，骨折裂隙間的張力決定了骨折的愈合類型。骨折裂隙間的張力為骨折端的相對活動度與骨折端距離的比值。如果張力小于2%，此時骨折端處于絕對穩(wěn)定狀態(tài)。骨折以膜內(nèi)成骨的方式愈合。如果張力維持在2%～10%范圍內(nèi)，此時骨折端處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，骨折將以軟骨內(nèi)成骨的方式愈合[17，18]。第一種情況相當(dāng)于堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定，第二種情況相當(dāng)于彈性內(nèi)固定。通過解剖復(fù)位、骨折端加壓內(nèi)固定的方式，可以將骨折端間的張力維持在2%范圍內(nèi)。不同內(nèi)固定加壓方式在不同斷端可以獲得不同加壓效果。本研究的結(jié)果提示，鋼板上置入偏心位螺釘?shù)姆绞皆跈M行斷端和斜形45°斷端，獲得的加壓力比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對于小于45°的斜形骨折，使用這種方式進(jìn)行加壓，可能可以獲得與橫斷骨折相同的加壓效果。對于大于此傾斜角度的截骨斷端，使用這種加壓方式是否可以獲得和橫行斷端相同的加壓力，還需要做進(jìn)一步研究。此研究還提示，使用皮質(zhì)骨螺釘垂直斷端以拉力螺釘技術(shù)獲得的壓力，與鋼板上置入偏心位螺釘在斜形45°斷面獲得壓力比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），表明在斜形45°斷面，使用這兩種加壓技術(shù)獲得加壓效果相當(dāng)，在處理斜形45°左右的骨折斷端時，這兩種方式都是可以選擇的技術(shù)。雖然在骨折復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)中，有時會用骨折復(fù)位鉗加壓后置入位置螺釘（非拉力螺釘）的方式進(jìn)行加壓，但本研究提示，這樣獲得的加壓力要明顯小于拉力螺釘技術(shù)的加壓效果，甚至明顯小于鋼板上置入偏心位皮質(zhì)骨螺釘在橫行斷端獲得的加壓力，表明在骨折內(nèi)固定手術(shù)操作中需嚴(yán)格遵守規(guī)范的操作技術(shù)，避免骨折斷端間張力過大，導(dǎo)致骨折延遲愈合及不愈合，造成患者不必要的痛苦。復(fù)位鉗加壓后置入2枚位置螺釘（非拉力螺釘）的方式獲得的壓力，與拉力螺釘技術(shù)獲得的加壓力比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且明顯大于偏心螺釘技術(shù)在橫行斷端獲得的加壓力，如果手術(shù)中缺少標(biāo)準(zhǔn)加壓器械，或許可以用這樣的方式進(jìn)行加壓。

本研究是首次在骨生物力學(xué)替代材料上測量和觀察不同骨折內(nèi)固定技術(shù)獲得的加壓力和加壓行為，所使用的實(shí)驗(yàn)材料的強(qiáng)度和密度和人體骨骼相仿，不同實(shí)驗(yàn)組的材料強(qiáng)度和密度一致，避免了使用尸體標(biāo)本時不同骨密度造成的實(shí)驗(yàn)誤差[19-21]。所使用的薄膜壓力感受器只有0.1 mm厚度，適用于各種不同斷端，對壓力敏感。本研究的不足之處：①實(shí)驗(yàn)材料為實(shí)心材料，與人體骨骼存在不同，但這種材料已經(jīng)廣泛運(yùn)用于生物力學(xué)研究；②使用復(fù)位鉗加壓時，所施加的壓力沒有標(biāo)準(zhǔn)化，但統(tǒng)計(jì)分析表明不同組間復(fù)位鉗施加的壓力沒有顯著性差異；③實(shí)驗(yàn)只測量了偏心螺釘技術(shù)在45°斜形斷端的加壓效果，對于不同內(nèi)固定技術(shù)在其他角度的斜形和螺旋形骨折斷端間的加壓效果，還需做進(jìn)一步研究。

綜上所述，本研究使用不同內(nèi)固定技術(shù)在骨生物力學(xué)研究替代材料Sawbones上進(jìn)行斷端加壓的研究結(jié)果表明：①偏心螺釘技術(shù)在橫行斷端和斜形45°斷端獲得的加壓力相當(dāng)；②拉力螺釘技術(shù)與偏心螺釘技術(shù)在斜形45°斷端獲得的加壓力相當(dāng)；③復(fù)位鉗加壓后置入位置螺釘?shù)姆绞将@得的加壓力，明顯小于拉力螺釘方式獲得的加壓力，骨折內(nèi)固定手術(shù)中要避免使用這種加壓方式；④在缺少標(biāo)準(zhǔn)加壓器械的情況下，復(fù)位鉗加壓后置入兩枚位置螺釘，或許可以成為替代拉力螺釘技術(shù)的加壓方法。

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（收稿日期：2018-01-22）