Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯合分離的生物力學研究

景孟軍，茹正良，吳明義，楊成杰，黃 群

·論 著·

Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯合分離的生物力學研究

景孟軍，茹正良，吳明義，楊成杰，黃 群

目的 探討Endobutton帶袢鋼板固定下腓聯合分離的生物力學特性，為臨床應用提供科學依據。方法 將9具新鮮成人尸體足標本分為3組：A組為帶袢鋼板固定組，B組為全螺紋（直徑3.5 mm）1枚皮質骨螺釘固定組，C組為可吸收螺釘固定組。運用生物力學實驗應力分析方法和壓敏片技術，測量3組與原始標本脛腓骨的強度、剛度、分離位移、足不同位置關節處的應變、脛距關節接觸面積等生物力學特性。結果 3組及原始標本脛腓骨強度及剛度，水平位移、垂直位移及跖屈位移差異均有統計學意義（均＜0.05）；A組脛腓剛度及強度，水平位移、垂直位移及跖屈位移均高于B組及C組（均＜0.05），與原始標本差異均無統計學意義（均＞0.05）。3組脛距關節接觸面積及接觸壓差異均有統計學意義（＜0.05），A組與B組及C組差異均有統計學意義（均＜0.05)。結論 帶袢鋼板固定下脛腓聯合分離具有優越的生物力學特性，是目前下脛腓聯合分離內固定的一種優良術式。

內固定器；生物力學；下脛腓聯合分離

[Modem Piactiacal Medicine,2016,28 (e) :707-705]

踝關節的外翻或外旋暴力會造成下脛腓骨之間的韌帶松弛或斷裂，因而造成下脛腓的間隙增寬，常伴有骨折[1]。目前大多數學者都強調下脛腓聯合的固定，大多數固定方法包括普通螺釘、可吸收螺釘及Endonbutton袢鋼板。近年來袢鋼板固定下脛腓聯合分離報道很多，但關于生物力學方面的報道少見[2]。本研究擬探討Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯合分離的生物力學，報道如下。

1 資料與方法

1.1 實驗標本 收集新鮮成人踝關節標本9具，寧波大學解剖學教研室提供。其中男6例，女3例；年齡39～58歲，平均（47.4±6.1）歲；身高（169.7±3.3）cm；體質量（69.3±1.9）kg。均截取脛腓骨高度30cm，自截骨平面以下范圍，完全去除皮膚、筋膜、骨骼肌、骨膜等軟組織，完全顯露脛腓前韌帶、脛腓后韌帶、脛腓骨間韌帶（脛腓橫韌帶）等構成的下脛腓穩定復合體。X線攝片剔除骨病、殘肢，取正常完整無損的標本。依次編號1～9號，保存在 30℃冰箱內，實驗前逐級解凍，并做好實驗前各項準備工作。

1.2 標本分組 設A組（1、4、7號標本）為帶袢鋼板固定組，B組（2、5、8號標本）為全螺紋（直徑3.5mm）1枚皮質骨螺釘固定組，C組（3、6、9號標本）為可吸收螺釘修復固定組。

1.3 實驗器材 帶袢鋼板 Endobutton，型號為7207325，線圈直徑10 mm（美國Smith﹠amp;Nephew，Inc.Endos copy Division公司生產）；鈦合金皮質骨螺釘為常規螺釘（直徑3.5mm，浙江慈溪醫療器械公司生產）；可吸收螺釘為聚左旋乳酸可吸收骨固定系統，型號SHO-45%（日本剛子公司生產）。

1.4 實驗力學模型和方法 將標本近端脛骨干放置在特制夾具中，將義齒基托樹脂自凝型粉劑和水劑（上海醫療器械股份有限公司齒科材料廠，上海，中國），按比例調制好后倒入夾具內達一定深度后，待其自然冷卻包埋脛骨近端。靜置1h以上，確保牙托粉凝固，并且保證其與夾具間無空隙存在，確保實驗過程中標本不會發生松動。標本遠端足部應用自制特殊夾具夾持，確保其穩固性。在圖1中內踝、外踝、脛腓骨間前后安置傳感器。徹底除去貼位點處的骨膜，清潔粘貼位點的骨質，用二甲苯脫水，用石蠟作隔潮層，橫向粘貼應變片，焊接導線與引線，聯接橋盒與應變儀，施加生理載荷500N，分級加載，速率在1.5 mm/min，測得在500 N載荷下的脛腓骨強度剛度、分離位移。運用日本富氏壓敏片技術在關節面上鋪墊富士超低壓壓敏片，預先用透明玻璃紙包裹以防體液浸潤而導致失效，持續加壓500 N 2 min后取出，平鋪顯色的壓敏片，用濃度計測量測點周圍9點的濃度值，輸入壓力轉換器，換算后顯示接觸壓。內固定之前首先測定原始標本的脛腓骨剛度、強度，原始標本的水平位移直、垂直位移及跖屈位移。手術刀切斷下脛腓前、后韌帶和骨間韌帶，造成下脛腓聯合分離損傷模型，模擬臨床切開復位內固定手術，按照分組分別應用雙Endobutton鋼板、皮質釘、可吸收釘復位固定下脛腓聯合，再測標本的生物力學性能。

1.5 統計方法 數據采用SPSS19.0軟件分析，計量資料采用均數±標準差表示，多組間比較采用檢驗，多重比較采用檢驗。＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 強度和剛度比較 3組及原始標本脛腓骨強度及剛度差異均有統計學意義（均＜0.05），A組脛腓剛度及強度均高于B組及C組（≥13.22，均＜0.05），與原始標本差異均無統計學意義（≤1.34，均＞0.05）。見表1。

2.2 下脛腓聯合分離位移比較 3組與原始標本水平位移、垂直位移及跖屈位移差異均有統計學意義（＜0.05），A組與B組及C組差異均有統計學意義（≥7.13，均＜0.05)，與原始標本差異均無統計學意義（≤1.18，均＞0.05）。見表2。

2.3 3組脛距關節接觸力學特征 3組脛距關節接觸面積及接觸壓差異均有統計學意義（＜0.05），A組與B組及C組差異均有統計學意義（≥14.76，均＜0.05)。見表3。

3 討論

圖1 踝關節下脛腓聯合分離不同方式內固定的生物力學試驗示意圖

下脛腓聯合由脛腓骨遠端和下脛腓韌帶復合體構成[1]。下脛腓韌帶復合體由下脛腓前韌帶、下脛腓后韌帶、骨間韌帶、脛腓橫韌帶和骨間膜的遠端部分組成，其中骨間韌帶和下脛腓前后韌帶較重要，這些韌帶的斷裂將影響下脛腓聯合的穩定。下脛腓聯合的損傷造成的關節間隙增加，可以引起后期踝關節的創傷性關節炎。在踝關節骨折脫位中常合并有下脛腓聯合分離，臨床必須要給予及時有效地內固定，以利于斷裂的韌帶得到合理的修復。

表1 3組與原始標本脛腓骨強度和剛度比較

表2 3組與原始標本下脛腓聯合分離位移比較 mm

表3 3組脛距關節的接觸特征

AO組織主張應用1～2枚3.5～4.5mm的全螺紋皮質骨螺釘固定，但是皮質骨螺釘固定常出現螺釘松動或斷裂的現象。目前一些學者[3]認為下脛腓聯合分離不應當堅強固定，它將限制腓骨的順應性調節，從而影響踝穴對距骨的運動。Thomas等[4]將鈕扣縫線系統應用于下脛腓聯合分離，認為效果和金屬螺釘固定相當。Klitzman等[5]的一項前瞻性研究比較了紐扣鋼板與金屬螺釘固定的差異，發現紐扣鋼板固定的患者，其術后踝后足評分表（AOFAS）平均評分顯著高于螺釘固定患者，且術后能更早地負重及恢復工作。有學者[6]使用1個Arthrex Tightrope袢鋼板裝置修復下脛腓聯合，如為Maisonneuve骨折則使用雙袢鋼板固定，認為可有效地動態固定下脛腓。國內也有不少學者支持動態固定觀點，如王強等[7]。但是，也有學者認為[3]包括Arthrex Tightrope在內的方法固定力還是弱于金屬螺釘，無法取代金屬螺釘固定的地位。但是金屬螺釘與帶袢鋼板相比固定強度沒有優勢，反而限制了下脛腓關節的活動，通常術后下地負重前需取螺釘防止斷釘。孫輝等[8]報道治療下脛腓聯合分離使用皮質骨螺釘固定會出現螺釘松動、退出、斷裂的風險，帶袢鋼板治療下脛腓聯合分離后可以避免二次手術取出，可吸收螺釘與之相比，其固定后通常需要石膏外固定，固定周期過長，能保證損傷的愈合，但其功能必定受到影響，而且也限制了下脛腓關節的活動。

本研究結果表明，帶袢鋼板固定的強度、剛度及分離位移已經接近正常韌帶水平，而螺釘固定時剛度過高導致踝關節的微動消失，不利于關節的微調，無法讓踝穴對距骨運動進行順應性調節，固定太堅固，甚至容易導致螺釘的松動和斷裂。帶袢鋼板固定相比螺釘固定，在關節接觸面積和接觸壓兩方面均有優勢，有效增加的接觸面積，能使關節更加穩定可靠，應力集中較小，較小的接觸壓能減輕關節壓力，減少軟骨面的磨損，更好的保護關節，使關節使用壽命延長，更好的發揮關節功能。

綜上所述，Endobutton帶袢鋼板治療下脛腓聯合分離，不但固定強度大，而且能保證下脛腓關節的活動度，比皮質骨螺釘或可吸收螺釘固定效果好。在強度剛度、分離位移，關節面接觸面積等方面均有顯著優勢。

[1]高士濂.實用解剖圖譜（下肢分冊）[M].2版.上海:上海科學技術出版社,2004:295.

[2]彭永岳,黃燕峰,羅軼.帶袢鋼板治療下脛腓聯合損傷的基礎研究[J].中華臨床醫師雜志,2012,6(6):1589-1591.

[3]王茂林.下脛腓聯合損傷的診治進展[J].中國骨與關節損傷雜志, 2012,27（4）:378-379.

[4]Thomas B, Shannon F, Guiney AM, et al. Suture-button syndesmosis fixation: accelerated rehabilitation and improved outcomes[J]. ClinOrthop, 2005, 431: 207-212.

[5]Klitzman R, Zhao H, Zhang LQ, et al. Suture-button versus screw fixation of the syndesmosis: a biomechanical analysis[J]. Foot Ankle Int, 2010, 31(1): 69-75.

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Biomechanical study of tibiofibular joint separation with Endobutton plate treatment

JNG Mengjun, RU Zhengiang, WU Mingyi, YANG Chenjie, JUANG Qun (The Thitd Pecpie's Hospital of Cixi, Cixi 315324, China)

Objective To discuss the biomechanical properties of Endobutton fixation of the syndesmosis separation and its scientific basis of clinical application. Methods Nine fresh adult cadaveric foot specimens were divided into three groups: Group A treated with Endobutton fixation group, group B with one full thread (diameter of 3.5mm) a cortical bone screw fixation, group C with absorbable screw fixation. The biomechanical properties of three kinds of joints, such as strength, stiffness, displacement of the joints, the contact area of the tibia and the joints were measured by stress analysis method and pressure sensitive film technology.Results There were significant difference on tibiofibular strength and rigidity, horizontal displacement, vertical displacement and plantar flexion displacement among three groups and the original specimens ( P＜ 0.05).Tibiofibular stiffness and strength, horizontal displacement, vertical displacement and displacement of plantar flexi on of group A were higher than those ofgroup B and groupC (all P＜0.05), while there were no significant differences compared with the original specimens ( P＞ 0.05). There were significant differences among three groups on tibia from the joint contact area and contact pressure ( P＜ 0.05). Conclusions With superior biomechanical properties, the Endobutton fixation of distal tibiofibular syndesmosis separation is an excellent operation of internal fixation.

Internal fixator; Biomechanics; Tibiofibular joint separation

10.3969/j.issn.1671-0800.2016.06.004

R687.3

A

1671-0800(2016)06-0707-03

2016-03-17

（本文編輯：鐘美春）

寧波市衛生和計劃生育委員會（原寧波市衛生局）資助項目（2014A21）

315324浙江省慈溪，慈溪市第三人民醫院

景孟軍，Email:wrur@163.com