應用改良延長支撐板架牽引床復位股骨轉子骨折的力學研究

穆歡喜 侯世文 李崇鑫

應用懸空骨科牽引床已成為復位并維持固定治療股骨近段骨折的一種趨勢[1]。但是，目前臨床治療中應用骨科牽引床復位，易出現各種骨折成角(尤其是向后成角)，難以糾正，而且維持固定所需的牽引力量很大，骨折斷端錯位調整難度大，難以達到解剖復位[2]；尤其遇到肥胖及骨折移位復雜患者，很難達到滿意解剖復位，不僅需要切開暴露骨折斷端直視下操作，助手也要用力推壓復位，致使手術過程很艱難，效果不滿意[3]。無牽引床復位股骨轉子骨折時，容易牽引復位，但助手不能在骨折復位滿意后長期保持固定狀態，在“C”型臂X線機透視時骨折斷端上下易被床底遮擋[4-5]。為避免上述困難，只能將患者向床尾側挪移。如果保留會陰柱，可使用與床面水平面一致的延長支撐板架，繼而使用延長支撐板架連接足踝部牽引器。復位成功后，再固定牽引器旋轉及內收、外展方向，釋放水平方向上牽引力量，糾正分離移位，予以水平方向加壓固定，以防止術后骨折不愈合(圖1)[6]。

注：A：牽引床尾； B1：牽引桿；C：足踝牽引器；D：會陰柱

圖1懸空牽引床

一、復位理論

懸空牽引床復位股骨轉子骨折，水平方向受到骨折斷端兩側周圍縱向牽拉力；垂直方向受到以足為中心、下肢重力與足至骨折斷端為力臂的垂直牽拉力(圖2)。復位時常因垂直方向牽拉力易導致向后成角，且復位后難以給骨折斷端加壓。而需維持的牽引力量很大，骨折斷端錯位調整難度大，尤其是對于肥胖患者。而保留會陰柱，將懸空牽引床患側的懸空支架設計成與床面在同一個平面的支撐板，支撐板尾側連接牽引器，故命名為延長支撐板架牽引床(圖3)。使用延長支撐板架牽引床復位患肢時，患肢放置在支撐板架上，不需要克服垂直方向上的牽拉力，復位大體受到骨折斷端兩側周圍的縱向牽拉力(圖4)。麻醉狀態下肌肉松弛，縱向牽拉力就更少，因此，復位就只需要牽引后調整下肢內外旋及內收外展，將骨折復位簡單化。復位成功后，固定下肢牽引器旋轉及內收外展角度，釋放水平方向上牽引力量，糾正分離移位，可在水平方向加壓使骨折對位貼合。這種方式固定可避免內固定器材與骨折斷端的應力集中，達到有效、滿意的固定。

二、牽引床復位力學

1.懸空骨科牽引床復位力學:以骨折斷端為受力中心(O)，骨折復位水平方向受到會陰柱對抗牽拉力(F1)和足踝牽引器牽引力(F2)；垂直方向受到以足為中心，下肢重力(G)和足至骨折斷端距離為力臂(M=OA)的力矩(NM)，其在垂直方向合力定義為G1， F1、F2、G1的合力中心為O'， 受力中心由O變至O'，其產生的力形成了骨折斷端向后成角的剪切力(F剪)。F剪是阻擋骨折對位對線的不良因素(圖2,5)。

圖2 懸空骨科牽引床復位力學圖

注：A：牽引床尾；B2：延長支撐板架；C：足踝牽引器；D：會陰柱

圖3延長支撐板架牽引床

2.延長支撐板架牽引床復位力學:以骨折斷端為受力中心(O)，骨折復位水平方向受到會陰柱對抗牽拉力(F1)和足踝牽引器牽引力(F2)；垂直方向因水平支撐板架支撐了肢體重量，抵消了骨折斷端在垂直方向的受力， O與O'點重合。水平方向上骨折斷端復位受到兩側周圍縱向牽拉力，骨折斷端兩側周圍肌肉縱向牽拉力表現在骨折斷端兩側的肌肉收縮力。麻醉狀態下肌肉松弛，肌肉收縮力明顯降低，因此骨折斷端的復位只需要調整下肢內外旋及內收外展，復位所需的力量明顯減小(圖4)。

圖4 延長支撐板架力學

圖5 豎直牽拉

三、改良延長支撐板架牽引床

1.去除部分床尾及支撐板架：正常人體股骨頸的中軸線與股骨內外髁中點間的連線形成12°～15°的前傾角，因此,固定股骨頸不能與支撐板架平行。為避免股骨頸固定時床外沿阻擋固定器械(傾斜固定)造成不便而去除部分床尾及支撐板架(E)，方便術中固定操作(圖6)。

2.快速垂直可調式足踝牽引器：使用懸空骨科牽引床時，因為肢體懸空，不影響手術消毒鋪巾。而使用延長支撐板架牽引床復位，可以同上使用，亦可首先由助手抬高患肢后進行皮膚消毒，消毒完成后鋪單，需要對患肢無菌巾單進行包裹，而后將患肢足踝固定在牽引器，再行牽引器周圍鋪單，其他部位常規鋪單。改良設計快速垂直可調式足踝牽引器固定桿后，可以直接將患肢固定在足踝牽引器上，垂直升高足踝牽引器后直接消毒鋪單，不需要助手抬高患肢消毒，完成后直接垂直降低足踝牽引器即可(圖7)。

注：E為去除床尾及支撐架部分

圖6去除部分床尾及支撐板架

注：F：快速垂直可調式足踝牽引器固定桿；C1：垂直升高的足踝牽引器

圖7快速垂直可調式足踝牽引器

討 論

懸空蛙式位固定健側肢體以利于術中透視。使用懸空骨科牽引床，先復位，后消毒鋪單行閉合手術。根據杠桿力矩(Nm)=力(N)×力臂(OA)公式，患者越肥胖，患肢重量越大，肢體越長，OA距離越長，垂直方向上產生的牽拉力越大，其導致成角畸形受力越大，復位難度越大。為了對抗垂直方向上的牽拉力，縮小O'至O的距離，只能加大水平方向的牽引力F2。因此需要牽引的力量越大，水平方向F2的牽引力越大，骨折斷端周圍肌肉收縮越緊張，骨折復位難度越大。只要依靠暴力對抗復位，就容易損傷骨折斷端周圍組織及會陰部組織，影響預后[7]。雖然骨折斷端復位，但是向后成角的牽拉力是通過過度牽引，加大了水平方向F2的牽引力，這種牽引力不會憑空消失。在此種狀態下予以內固定，當放松牽引器后，向后成角的牽拉力是否會化成為靜態作用于內固定的剪切力，值得進一步研究證實。是否會出現旋轉畸形代償骨折斷端應力等問題有待研究。這種方式固定后致內固定在垂直面上產生剪切力是否會致骨折不愈合或延遲愈合，也需要進一步探討。為對抗垂直方向上產生的牽拉力，部分醫生于下肢中段或近骨折段使用支撐架對抗重力，能夠解決一部分問題，但仍然不能在釋放壓力作用下予以足夠支撐，更不能在此種狀態下加壓固定。

使用改良延長支撐板架牽引床，亦可消毒鋪單，后復位行閉合手術。患肢放置在支撐板架上，不需要克服垂直方向上的牽拉力， O與O'點重合，骨折復位不受肥胖重力及OA距離影響。因此，在理論上骨折復位不會在垂直面上產生牽拉力，斷端牽引克服牽拉力輕微，避免了骨折復位在過度牽張狀態下出現斷端受力不均而產生剪切力,配合旋轉、內外收而達到復位目的。位置達到預期目標后，固定下肢牽引器旋轉及內收外展方向，釋放水平方向上牽引力量，糾正分離移位，根據復位情況可在水平方向加壓使骨折對位貼合,尤其適合合并骨質疏松癥不能耐受暴力牽引的高齡患者。加壓固定可避免骨折因貼合不緊密而產生骨折斷端剪切力，防止應力集中，達到滿意固定。

骨折手術有藝術的內涵，而不是暴力操作。股骨轉子骨折在牽引床上復位受力是空間力學結構，在臨床實際應用中，會出現各個方向的成角，也會出現非理論狀態的向后成角。只有盡量將三維力學轉化為平面力學模式，將復雜問題簡單化，方能在臨床中靈活運用。當輕度牽引時仍然出現各個方向成角移位，不需要強大暴力牽引，僅需在骨折成角周圍予以消毒布塊支撐對抗即可。當然在實際操作中會面臨很多問題，需要在遵循骨科力學原則的基礎上予以個性化治療。