莊健 翟啟麟 王馭愷 周凱華 潘福根 羅從風(fēng)

脛骨平臺(tái)骨折是常見的下肢關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，以Schatzker法分型時(shí)Schatzker Ⅳ型骨折為內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)骨折。隨著術(shù)前CT檢查的普及，臨床醫(yī)生發(fā)現(xiàn)Schatzker Ⅳ型骨折合并后外側(cè)關(guān)節(jié)面塌陷時(shí)具有特殊性[1-2]，其特點(diǎn)為內(nèi)側(cè)骨折塊的復(fù)位和固定相對(duì)容易，而后外側(cè)關(guān)節(jié)面塌陷的復(fù)位和固定存在困難[3]。針對(duì)此類骨折，主要手術(shù)固定方式有3種：①采用傳統(tǒng)內(nèi)側(cè)入路，通過骨折間隙復(fù)位后側(cè)關(guān)節(jié)面，脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)以鋼板固定，其近端以螺釘固定關(guān)節(jié)面(圖1a)[4]；②采用后內(nèi)側(cè)入路，在脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)鋼板固定基礎(chǔ)上，加用后側(cè)鋼板支撐固定關(guān)節(jié)面(圖1b)[5]；③采用內(nèi)外側(cè)入路，通過外側(cè)平臺(tái)截骨窗復(fù)位關(guān)節(jié)面，內(nèi)外側(cè)以雙鋼板固定(圖1c)[6]。

圖1合并后外側(cè)關(guān)節(jié)面塌陷的Schatzker Ⅳ型脛骨平臺(tái)骨折的3種手術(shù)固定方式[4-6]a. 內(nèi)側(cè)鋼板固定,術(shù)前X線片(左)、術(shù)中復(fù)位過程中X線透視(中)及術(shù)后X線片(右)b. 內(nèi)側(cè)鋼板固定加后側(cè)鋼板支撐固定，術(shù)前CT影像(左)及術(shù)后X線片(右) c. 外側(cè)平臺(tái)截骨后，內(nèi)外側(cè)平臺(tái)雙鋼板固定示意圖，術(shù)前(左)、術(shù)中截骨窗及復(fù)位(中)和術(shù)后(右)

本研究擬通過模擬以上3種方式的體外試驗(yàn)，比較不同固定方式對(duì)骨折復(fù)位后關(guān)節(jié)面穩(wěn)定性的影響，評(píng)估不同固定方式對(duì)關(guān)節(jié)面固定的生物力學(xué)效果。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

人工合成脛骨(1110型，右側(cè)，瑞士Synbone公司)，脛骨近端3.5 mm系統(tǒng)接骨板和螺釘，人工合成股骨(2350型，右側(cè)，瑞士Synbone公司)，電子萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)(Instron5569型)。

1.2 骨折模型制備

內(nèi)側(cè)大塊型骨折在SchatzkerⅣ型骨折中占比最高，根據(jù)文獻(xiàn)[7]及本研究小組前期研究結(jié)果其主要形態(tài)學(xué)特征如下：①主要骨折線角度(內(nèi)側(cè)平臺(tái)骨折線與股骨后髁線的夾角)為84.42 °±6.48 °；②內(nèi)側(cè)骨折塊高度(骨塊最遠(yuǎn)端到關(guān)節(jié)面的垂直距離)為(57.21±7.89) mm；③內(nèi)側(cè)骨折塊關(guān)節(jié)面與整個(gè)平臺(tái)關(guān)節(jié)面的面積比為59.76%±3.79%；④后外側(cè)塌陷關(guān)節(jié)面與整個(gè)平臺(tái)關(guān)節(jié)面的面積比為17.56%±8.31%；⑤后外側(cè)塌陷關(guān)節(jié)面的深度為(11.76±3.53) mm；⑥在脛骨平臺(tái)橫斷面建立坐標(biāo)系，塌陷關(guān)節(jié)面中心的坐標(biāo)位置為平均坐標(biāo)(14.68, -5.65)[8]。

按照上述形態(tài)學(xué)測量結(jié)果，在人工合成脛骨上描繪出內(nèi)側(cè)大塊型SchatzkerⅣ型脛骨平臺(tái)骨折合并關(guān)節(jié)面塌陷的骨折線走向，然后操作如下：首先，在人工骨上用電動(dòng)擺鋸制造內(nèi)側(cè)骨折塊(圖2a)；其次，利用切下的骨塊切面使用鉆頭打空塌陷關(guān)節(jié)面以下10 mm區(qū)域，打空高度為12 mm(圖2b)；最后，沿所畫的塌陷關(guān)節(jié)面邊緣用2.5 mm克氏針打孔至上述已打空區(qū)域，塌陷關(guān)節(jié)面與周圍相連皮質(zhì)的弧度和小于20 °(圖2c、2d)。

圖2后外側(cè)關(guān)節(jié)面塌陷的SchatzkerⅣ型脛骨平臺(tái)骨折模型制備 a. 切下內(nèi)側(cè)骨塊后的切面 b. 打空的塌陷關(guān)節(jié)面下方10 mm起始區(qū)域 c. 在脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)面沿所畫的塌陷關(guān)節(jié)面邊緣用克氏針打孔 d. 塌陷關(guān)節(jié)面與周圍相連皮質(zhì)的弧度和小于20 °

1.3 實(shí)驗(yàn)分組及處理

共制備18例骨折模型，將其隨機(jī)均分為3組，分別采用3種內(nèi)固定方式固定。A組采用脛骨近端內(nèi)側(cè)3.5 mm系統(tǒng)解剖型鎖定接骨板固定。術(shù)者行骨折解剖復(fù)位后，將鋼板置于脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)，近端釘孔方向垂直于骨折線，以克氏針臨時(shí)固定；在骨折線遠(yuǎn)端以普通螺釘固定；最后，使用鎖定套筒鉆孔、測深及鎖定螺釘固定，鋼板近端釘孔鎖定固定。B組內(nèi)側(cè)鋼板固定同A組，在此基礎(chǔ)上增加后側(cè)支撐鋼板，即于后方由外上向內(nèi)下安放3.5 mm干骺端鋼板，使近端1枚螺釘?shù)奈恢们『么蛉胨蓐P(guān)節(jié)面下方，各釘孔使用鎖定螺釘固定。C組在內(nèi)側(cè)鋼板固定基礎(chǔ)上增加脛骨近端外側(cè)解剖型鋼板。首先依據(jù)文獻(xiàn)[6]方法制作：采用電動(dòng)擺鋸在外側(cè)平臺(tái)上進(jìn)行截骨，截骨線連通塌陷關(guān)節(jié)面，其后方的皮質(zhì)不予處理以模擬骨窗。術(shù)者先行內(nèi)側(cè)鋼板固定(方法同A組)，然后在外側(cè)使用2根克氏針經(jīng)鋼板近端克氏針孔臨時(shí)固定以確定鋼板位置，鋼板近端的后緣不越過腓骨切跡；以普通螺釘固定確認(rèn)鋼板位置滿意后，使用鎖定套筒鉆孔、測深及鎖定螺釘固定。見圖3。

圖3 A、B、C組的內(nèi)固定方式

1.4 生物力學(xué)測試

取制作好的標(biāo)本固定于萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上，為模擬膝關(guān)節(jié)負(fù)重，通過人工合成的股骨遠(yuǎn)端進(jìn)行軸向載荷加壓。載荷加壓采用靜態(tài)負(fù)載方式，以700 N為起始負(fù)荷，即相當(dāng)于70 kg體質(zhì)量人體步行時(shí)膝關(guān)節(jié)所承受的負(fù)載[9]；然后以每10 N遞增，測試塌陷關(guān)節(jié)面與周圍相連皮質(zhì)斷裂時(shí)的載荷和垂直位移>3 mm時(shí)的載荷。塌陷關(guān)節(jié)面與周圍相連皮質(zhì)的斷裂采用大體觀察法，即骨折模型關(guān)節(jié)面各克氏針鉆孔間皮質(zhì)均斷裂；垂直位移判定采用測量法，以關(guān)節(jié)面水平為基準(zhǔn)，塌陷關(guān)節(jié)面上任意一點(diǎn)距此水平大于3 mm時(shí)即為垂直位移>3 mm。記錄以上兩種情況發(fā)生時(shí)的靜態(tài)載荷。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0版軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t法(方差齊)或Dunnett T3法(方差不齊)，P<0.05為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中未發(fā)生螺釘或鋼板斷裂。塌陷關(guān)節(jié)面與周圍相連皮質(zhì)斷裂時(shí)所加載負(fù)荷分別為A組(1 715.0±52.1) N、B組(2 631.7±81.8) N、C組(2 763.3±51.6) N。經(jīng)檢驗(yàn)3組數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分析條件并具方差齊性，予方差分析顯示3組間加載負(fù)荷存在差異(F=486.183，P=0.000)；進(jìn)一步采用LSD-t法行兩兩比較，PAB=0.000、PAC=0.000、PBC=0.003，3組間載荷均存在差異。塌陷關(guān)節(jié)面垂直位移>3 mm時(shí)的載荷分別為A組(2 360.0±71.0) N、B組(3 125.0±104.4) N、C組(3 418.3±81.3) N。經(jīng)檢驗(yàn)3組數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分析條件并具方差齊性，予方差分析顯示3組間載荷存在差異(F=238.140，P=0.000)；進(jìn)一步采用LSD-t法行兩兩比較，PAB=0.000，PAC=0.000、PBC=0.000，3組間載荷均存在差異。

3 討論

脛骨平臺(tái)骨折應(yīng)用最廣泛的分型是Schatzker骨折分型，其中SchatzkerⅣ型為內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)骨折，可伴有骨折脫位。隨著術(shù)前CT檢查的廣泛應(yīng)用，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)部分SchatzkerⅣ型骨折可伴外側(cè)平臺(tái)關(guān)節(jié)面塌陷，且塌陷通常位于外側(cè)平臺(tái)中部或后部，這給手術(shù)復(fù)位及固定帶來一定困難[1,4-6,10-11]。

內(nèi)側(cè)手術(shù)入路及固定是治療SchatzkerⅣ型骨折的經(jīng)典方式，該入路可直接暴露內(nèi)側(cè)平臺(tái)骨折塊，于直視下行復(fù)位和固定，但對(duì)于存在后外側(cè)平臺(tái)塌陷者，此入路在復(fù)位和固定上均存在一定困難，而后外側(cè)關(guān)節(jié)面的處理在手術(shù)中是非常重要的[12]。有學(xué)者認(rèn)為，可通過此入路于骨折塊間隙插入撐開器，然后使用頂棒等工具在X線透視下復(fù)位后外側(cè)關(guān)節(jié)面[4]。也有學(xué)者建議，內(nèi)側(cè)切口僅處理內(nèi)側(cè)骨塊，在前外側(cè)增加切口，利用關(guān)節(jié)內(nèi)截骨技術(shù)新增外側(cè)平臺(tái)骨折窗，將SchatzkerⅣ型骨折轉(zhuǎn)化為SchatzkerⅤ型，通過新增的骨折窗復(fù)位后外側(cè)骨折塊并以外側(cè)鋼板固定[6]。還有學(xué)者使用脛骨平臺(tái)后內(nèi)側(cè)倒“L”形入路處理此類骨折，該方法通過1個(gè)切口暴露內(nèi)側(cè)和后側(cè)柱，在內(nèi)側(cè)鋼板固定基礎(chǔ)上增加后側(cè)支撐固定[5]。這3種手術(shù)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但尚無生物力學(xué)研究比較它們固定關(guān)節(jié)面的穩(wěn)定性。

本研究的骨折模型及內(nèi)固定方式均模擬臨床操作。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，內(nèi)固定強(qiáng)度最高的是以內(nèi)外側(cè)雙鋼板固定，其次是以內(nèi)側(cè)鋼板加后側(cè)支撐鋼板固定，強(qiáng)度最低的是以內(nèi)側(cè)鋼板固定，3種固定方式相同之處為均有內(nèi)側(cè)鋼板固定。我們研究位移實(shí)驗(yàn)后的模型發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)鋼板近端3枚螺釘中的2枚可以打入塌陷關(guān)節(jié)面下方區(qū)域進(jìn)行支撐，其中1枚通過塌陷中部，另1枚通過邊緣。相比于單純內(nèi)側(cè)鋼板固定，加用后側(cè)支撐鋼板固定時(shí)，后側(cè)鋼板最近端的1枚螺釘也可打入塌陷關(guān)節(jié)面下方，因此其力學(xué)強(qiáng)度更優(yōu)。而以內(nèi)外側(cè)雙鋼板固定時(shí)生物力學(xué)強(qiáng)度最高，其原因在于外側(cè)鋼板近端也有2枚螺釘可打入塌陷關(guān)節(jié)面下方，因此最多可有4枚螺釘對(duì)塌陷關(guān)節(jié)面起到支撐作用。不過需注意的是無論體外試驗(yàn)還是臨床操作中，內(nèi)外側(cè)雙鋼板固定的近端螺釘均可能存在相互干擾，即當(dāng)一端打入較長螺釘后(通常>70 mm)，另一端通常無法打入長螺釘。在實(shí)踐中，術(shù)者可通過調(diào)整鋼板高度進(jìn)行避讓，使內(nèi)側(cè)鋼板位置略低于外側(cè)鋼板。

生物力學(xué)研究的目的是為臨床決策提供依據(jù)。根據(jù)Morrison[13]的研究，術(shù)后患者進(jìn)行主動(dòng)功能鍛煉時(shí)膝關(guān)節(jié)應(yīng)力約為人體質(zhì)量的1.3倍(體質(zhì)量70 kg者約910 N)，而人行走時(shí)踩地瞬間的膝關(guān)節(jié)應(yīng)力可達(dá)人體質(zhì)量的3.5倍(體質(zhì)量70 kg者約2 500 N)。本研究中，塌陷關(guān)節(jié)面與周圍相連皮質(zhì)斷裂時(shí)載荷最低組(內(nèi)側(cè)鋼板固定組)的負(fù)荷為1 715 N，應(yīng)可以滿足人體非負(fù)重活動(dòng)需要，而另外2組(內(nèi)側(cè)鋼板加后側(cè)支撐鋼板固定組、內(nèi)外側(cè)雙鋼板固定組)的負(fù)荷值理論上均可滿足人行走需要。

本研究的不足之處在于骨折模型與臨床情況存在一定差異。臨床實(shí)踐中，塌陷關(guān)節(jié)面的形狀多不規(guī)則且為游離狀，在利用頂棒等工具抬起后，塌陷關(guān)節(jié)面與周圍組織存在一定的黏液摩擦和滑動(dòng)摩擦，而這在人工骨材料上無法完全模擬。目前，臨床醫(yī)生對(duì)于脛骨平臺(tái)骨折的治療多采用生物學(xué)固定的理念，即在不犧牲生物力學(xué)固定強(qiáng)度的情況下保護(hù)骨折周圍生物學(xué)環(huán)境的穩(wěn)定。盡管本研究的結(jié)果顯示以內(nèi)外側(cè)雙鋼板固定穩(wěn)定性更強(qiáng)，但在臨床實(shí)踐中仍需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合判斷。