橈骨遠端不穩定性骨折兩種固定方式的生物力學對比試驗研究

劉躍輝，龍 寧，吳 輝，向 勇，李 偉

橈骨遠端骨折是指距橈骨遠端關節面3 cm以內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位石膏或小夾板外固定獲得良好的治療效果，但對于不穩定性橈骨遠端骨折，保守治療常導致骨折再次移位、關節面不平整、骨折畸形愈合等，療效不滿意。對于這類不穩定性骨折尚無統一的治療標準，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合克氏針有限內固定等，這些方法各有優缺點［1-3］。國外Ruch等［4］及國內郭勇等［5］報道應用跨關節支撐鋼板治療橈骨遠端粉碎嚴重不穩定性骨折效果較滿意。但由于這種跨關節固定手術方法臨床應用較少，對于這種術式生物力學研究的報道更少。本研究旨在比較跨腕關節支撐鋼板固定與跨關節外固定支架固定治療橈骨遠端不穩定性骨折在抗壓縮及抗彎曲時的差異性，為臨床醫生選擇術式提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器 新鮮前臂標本11具(四川大學華西臨床醫學院解剖教研室提供)，1具用于預試驗，10具用于正式試驗，10具標本均為中青年標本，男女不限，攝X線片排除骨折破壞;日本島津萬能生物力學測試機(型號AG-IS20)及配套數據采集分析系統，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具前臂標本解凍后解剖去除肌肉、血管神經等軟組織，保留骨間膜、腕關節周圍韌帶的完整性及掌骨間組織，并編號，隨機分成跨腕關節支撐鋼板固定組及跨關節外固定支架固定組，每組5具。

1.2.2 AO C3型橈骨遠端不穩定性骨折模型建立:應用擺鋸自橈骨遠端縱行截骨2 cm間隙致關節內，干骺端5 mm截骨，形成倒“Y”形，操作中注意保護腕關節周圍韌帶及骨間膜，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 骨折的穩定性固定:跨腕關節支撐鋼板固定組骨折模型穩定的重建參照郭勇等［5］的手術方式進行，采用背側鋼板固定于第3掌骨中部及橈骨，近遠端均應用3枚螺釘固定;跨關節外固定支架固定組骨折模型穩定性的建立采用第2掌骨中部及橈骨固定;近遠端均應用2枚螺釘固定，固定均穿通兩側骨皮質。橈骨處固定位置兩組均在骨折模型骨折端4 cm以遠，盡量保持標本骨折穩定性重建的一致性，所有標本均將腕關節固定在中立位;標本遠端于掌指關節處離斷、近端距離腕關節15 cm處截斷，兩端應用自凝牙托粉包裹固定，標本制備好后備用。

1.2.4 生物力學測試:將制作好的標本置于生物力學測試機上分別進行抗壓縮及抗彎曲試驗。抗壓縮試驗時軸向加載負荷連續加載至100 N，并記錄骨折遠端位移情況，分別于25、50、75、100 N加載力時對兩組位移進行比較;抗彎曲試驗采用三點彎曲試驗，分別從橈骨遠端橈側以及尺側進行加壓，三點彎曲加載負荷連續加載至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)進行比較。

1.3 統計學分析 應用SPSS 18．0軟件進行統計學處理，數據以均數±標準差(x±s)表示，應用獨立樣本t檢驗，α=0．05為檢驗水準。

2 結果

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荷增加而加大，跨腕關節支撐鋼板固定組在25、50、75、100 N加載力時的橈骨位移均小于跨關節外固定支架固定組(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據分析圖

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

表2 三點彎曲橈側載荷下兩組橈骨橈度變化(x ± s，mm)

圖2 橈側三點彎曲試驗采集數據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 三點彎曲尺側載荷下兩組橈骨橈度變化(x ± s，mm)

圖3 尺側三點彎曲試驗采集數據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

對于橈骨遠端不穩定性骨折目前主張行手術治療［6］，但是對于手術方法沒有統一的標準，橈骨的長度、腕關節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、背側雙鋼板固定、外支架結合鋼板、克氏針固定等方法［7-9］。對于此類型骨折，應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，穩定性仍不佳。國外Ruch等［4］以及國內郭勇等［5］報道應用跨腕關節支撐鋼板治療橈骨遠端粉碎嚴重的不穩定性骨折的方法，克服了螺釘固定的弊端。本試驗應用新鮮尸體前臂骨建立AO C3型橈骨遠端不穩定性骨折模型［11］，通過壓縮、彎曲試驗進行分析，比較跨腕關節支撐鋼板固定、跨關節外固定支架固定的差異，采集的數據更接近人體承重生理應力改變，為臨床治療橈骨遠端AO C3型骨折提供生物力學基礎。該骨折模型具有以下特點:①以往研究中多采用在關節外截骨形成骨缺損，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，穩定性更差，能更好地模擬臨床不穩定性橈骨遠端骨折。②此骨折模型保留了腕關節周圍韌帶、關節囊以及前臂尺橈骨遠端骨間膜，這些組織在腕關節起到至關重要的作用［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性。

諸多學者對不穩定性橈骨遠端骨折進行了固定方式的生物力學研究［15-16］，表明各種方式有一定的生物力學差異，但都可提供較強的穩定性，用于不穩定性橈骨遠端骨折的治療，但對于應用跨腕關節支撐鋼板的生物力學研究鮮有報道。本試驗進行的正是以跨腕關節支撐鋼板和跨關節外固定支架為固定物的生物力學對比研究，結果顯示，在軸向壓縮試驗及彎曲試驗中各加載負荷下跨腕關節支撐鋼板固定組的穩定性要強于跨關節外固定支架固定組，原因為跨腕關節支撐鋼板固定時緊貼骨質比外固定架緊密，外力作用時其力臂較短，穩定性較強。本研究結論為臨床橈骨遠端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用直接固定于橈骨的鋼板時，跨腕關節鋼板的應用成為可能。

總之，跨腕關節支撐鋼板固定治療橈骨遠端不穩定性骨折生物力學性能優于跨關節外固定支架固定，其抗壓縮及抗彎曲特性可保證患者早期行掌指及指間關節活動，從生物力學角度為橈骨遠端不穩定性骨折采用跨腕關節支撐鋼板治療提供了依據。

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