脛腓骨中段骨折夾板和鋼板治療的生物力學比較研究

摘要：脛腓骨中段骨折是骨科臨床常見骨折之一，脛骨干上1/3呈三角形，下1/3呈四方形，中1/3是三角形和四方形骨干的移行部，最細弱，故脛腓骨中段的結構為力學薄弱點，易發生骨折。小夾板固定和鋼板內固定均為臨床治療該骨折的常用治療方法，兩者各有其利弊，下文將對兩種治法在生物力學方面有關問題進行簡要分析。

關鍵詞：脛腓骨骨折；夾板固定；鋼板固定；生物力學

脛腓骨中段骨折是骨科常見損傷之一，脛骨干上1/3呈三角形，下1/3呈四方形，中1/3是三角形和四方形骨干的移行部，最細弱，為骨折好發部位。脛骨內側僅有皮膚覆蓋，易發生開放骨折。腓骨的上1/3交點及中下1/3交點均是兩組肌肉附著區的臨界點，也是相對活動與相對不動的臨界點，隨的張應力較大，在肌肉強力收縮下，可能容易使腓骨遭受損傷。

正常情況下，脛腓骨通過上下脛腓韌帶及骨間膜將其連結在一起，形成一個完整的力學結構，身體的重量通過這一力學結構傳遞到足部。其中脛骨負擔了85﹪以上載荷，是小腿的主要負重結構。脛骨骨干并非完全平直，而是有一向前內側形成的10°左右的生理弧度，其髓腔上下寬、中間窄，狹部相對較短。正是由于這一特殊解剖結構，從而形成了脛骨前內側為張力面，一旦骨折由于應力不平衡，極易導致移位和成角畸形。同時小腿肌肉均位于小腿后外側，骨折后在脛骨的前內側存在著張應力，由于受肌力不平衡和重力的影響，脛腓骨骨折是極不穩定的骨折，位置越低，穩定性越差。另外脛骨的營養血管由其上1/3后外側滋養孔穿入髓腔，所以中下段骨折時，營養血管極易受損，導致下段骨折供血不足，發生延遲愈合或不愈合。

踝與膝兩關節是在平行軸上的運動，故在治療脛腓骨骨折時必須防止成角和旋轉移位，保持膝、踝關節軸的平行一致。

脛腓骨干雙骨折整復的關鍵是如何有效地控制兩骨折端移位并相互靠攏，避免畸形愈合。從生物學角度分析，用小夾板固定不剝離骨折端的骨膜，可以最大限度地保護骨折斷的血運，有利于骨折的愈合[1]；從力學角度分析，使用五塊塑形木質夾板所產生的力有持續均衡作用，它吸收了中西醫的優點，根據小腿解剖生理特點、骨折類型，適宜不同加壓墊治療。

夾板通過塑形后符合肢體生理弧度，通過紙棉壓墊效應力、夾板的彈性固定力、扎帶的約束力的作用，夾板與肢體更緊密地接觸。一方面，肌肉的收縮可以引起骨折的再移位，另一方面，肌肉起著\"肌肉夾板\"的作用，限制骨折的移位。同時肌肉的收縮活動還可以加強局部外固定的穩定性，維持骨折整復后的位置[2]。小夾板、壓墊應用大小相等、方向相反的外力來抵消骨折端移位的傾向力。把由于肌肉收縮活動而使骨折移位的消極因素轉變為維持固定、矯正殘余畸形的積極作用。隨著肢體運動肌肉產生的內在動力，反復推擠移位的骨折端，迫使斷端復位，而使畸形得到糾正[3]。小夾板固定給骨折端提供了相對穩定的彈性力學環境，對骨折端無應力遮擋效應或者說應力遮擋效應很小，對皮質骨血運亦無破壞，對骨折自然愈合的過程無干擾，最符合骨組織的生物適應性。經復位后小夾板與肢體長軸固定，骨折端無應力遮擋，小夾板不阻礙患者早期活動患肢所產生的肌肉收縮力和自重力傳導。因此，達到了骨折端骨干縱軸方向上保持相對的運動。國外文獻證實，骨折愈合早期骨折段控制性細微運動可以促進骨生長，加速骨折愈合[4]。微動可促進血腫吸收、骨膜反應性肥厚增生、骨細胞分化提前、血管再生豐富、骨痂生長及鈣化迅速、愈合時問提前。而復位后的骨折端之間的相互嵌插，有助于骨折面緊密銜接，并且對斷端之間起到持續輕緩的加壓作用，刺激成骨細胞的生長一方面，防止了斷端分離，使骨折端更加穩定；另一方面，在骨折端形成持續的壓力應力刺激，促進骨折端成骨活躍，有利于骨痂進一步生長和骨骼的模造，確保骨愈合。

但用夾板固定脛腓骨中段骨折不能獲得堅強的固定，不能早期下床負重，早期進行功能恢復鍛煉以促進其恢復。同時還必須適時調整其松緊度，使骨折得到有效的固定，若骨折端不能處于一個穩定的環境將影響骨折的愈合。

必要的牽引力是對抗骨折重疊移位和短縮畸形的固定力。對于不穩定性骨折或骨折部軟組織厚、肌張力強、膨體策略大，單純使用夾板不能防止和矯正移位的傾向時，需要利用牽引來加以對抗。脛腓骨中段骨折常配合跟骨牽引，目前采用的是等張牽引，即在牽引的同時，積極地進行有節制的功能鍛煉，在肌肉收縮與舒張活動時，牽引力與肌張力能較好地達到動態平衡，防止因過牽引贊成的骨端分離或因牽引重量不足致使斷端又重疊移位。

由于致傷外力大多來自外側，小腿肌群分布的特點，傷后肌肉收縮引起的骨折移位趨勢也是向前內成角，故脛腓骨雙骨折的移位趨勢多為向前內成角。用鋼板治療脛腓骨中段骨折目前多采用動力加壓鋼板（DCP），AO學派十分強調，骨干骨折鋼板應置放于該骨的張力側，但脛骨無固定張力側，走路時，人體的重力線交替落于負重脛骨的內或外側。但按上述損傷及移位機制看，此時脛骨的張力側在其內側，外側是完整的軟組織鉸鏈。因而鋼板置于脛骨內側，既可使內側的張應力轉為壓應力，又可利用其外側的軟組織鉸鏈增強骨折復位后的緊密接觸及穩定。另一方面，脛骨張力側的骨膜嚴重破損，意味著局部血運的破壞，保護對側完整的骨膜以保障其尚存的血供顯然極其重要。但由于脛骨內側面僅有一層皮膚覆蓋，缺乏肌肉保護，若將鋼板置于前內側易出現皮膚破裂，或因鋼板突起而贊成滑囊炎樣征，因此習慣上均將鋼板置于脛骨前外側肌肉下。但《骨與關節損傷》筆者認為，若將鋼板置于外側，則不僅將僅存的來自骨膜的血運也完全破壞，也必然同時將滋養動脈破壞，危及髓內血供，大多數脛腓骨雙骨折鋼板應置于內側。一些基層醫院依此原則行脛骨鋼板內固定的患者，療效肯定。

生物力學研究表明骨折造成的骨斷端應力狀態的改變是影響骨折愈合最根本的力學因素，只有糾正這種改變，使其恢復到正常骨骼的應力水平，骨折才能良好的愈合。精確的復位是減少骨折端應力，促進骨折愈合的重要措施[5]。加壓鋼板固定可以使骨折斷端緊密吻合，復位較精確，從而得到堅強固定。縱軸加壓有利于骨痂的生長和骨骼的模造，加快骨折的愈合；同時患者可以早期下床負重，進行早期功能鍛煉，加快恢復。

但加壓鋼板壓力不易控制，壓力過大有可能造成鋼板下段骨折端壓迫壞死，影響骨痂生長。局部骨皮質可因此萎縮變薄，鋼板拆除后可發生再骨折。加壓鋼板固定屬于偏離中心軸的固定，它并不能有效地消除有害應力的影響，同時還會產生應力集中和偏心性應力分布的現象。而且鋼板彈性模量遠大于骨皮質彈性模量，負重時產生的應力遮擋效應易至鋼板下骨質疏松，既不利于骨折的愈合，卸除鋼板后也易再骨折。除此以外鋼板固定，手術創傷大，常需廣泛剝離骨膜，破壞骨折斷端的血運，不利于骨折的愈合。

夾板固定與鋼板固定相比各有各優勢所在，也各自存在其弊端。夾板固定可以盡可能地保護斷端血運，應力遮擋效應較小，愈合后不易出現再骨折。但其不夠堅強，也不夠穩定，不能早點下床功能鍛煉。用加壓鋼板固定可以使斷端獲得堅強的固定，可以早期進行下床功能恢復鍛煉。但加壓鋼板固定將較大程度地破壞骨折斷端的血運，同時由于其偏心受力產生的應力遮擋效應明顯，易造成鋼板下的骨質疏松，從而造成拆除鋼板后的再骨折。

參考文獻：

[1]王亦璁，主編.骨與關節損傷[M].第4版.人民衛生出版社，2008.

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[3]張耀光，周敏，劉一帆，等.脛腓骨骨折內固定器材的選擇與生物力學分析[J].中國臨床解剖學雜志，2003，21（5）.

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[5]張家軍，胡剛，王體沛.脛腓骨骨折治療方法探討[J].河北醫藥，2003，7，25（7）.

編輯/孫杰