脛骨近端骨折兩種鋼板內固定穩定性的生物力學比較

程玉達 王鍵 郝明 彭阿欽

脛骨近端骨折占所有脛骨干骨折的5%～11%。其固定方法多種多樣，常用的固定器材有鋼板、髓內釘和外固定架等。就鋼板固定而言，哪種方法固定更可靠，尚無統一的認識。本實驗對臨床常用的兩種脛骨近端骨折的鋼板固定方法進行穩定性比較，以期對臨床工作有所幫助。

1 材料與方法

1.1 標本 選用6對防腐處理1年左右的成人尸體脛骨標本，其中男4例，女2例;平均年齡40～60歲;所有標本均由河北醫科大學解剖教研室提供。所有脛骨標本均自膝關節和踝關節處離斷，剔除肌肉及軟組織，經肉眼觀察除外畸形，每個標本行正側位X線檢查，排除任何有關的病理變化(例如:嚴重的骨質疏松、腫瘤、以往骨折等)。Osteocore3-EXA型骨密度儀(Medileink，Inc，FRA)行骨密度測量，未發現骨質疏松。用塑料膜密封，－20℃冷凍保存，實驗前12 h室溫下解凍。

1.2 建立模型 以AO分類法的標準確定標本脛骨近端的正方形區域，在AO-41、AO-42的過渡區進行截骨，去掉10 mm骨段，形成脛骨近端骨折模型(圖1)。

圖1 骨折模型示意圖

1.3 分組及固定方法 將6對標本左右側各為一組。左側用普通雙鋼板固定，稱為DP組(double-plate雙鋼板)，其內側用6孔3.5 mm普通重建鋼板固定，骨折兩端各固定2枚螺釘;外側用6孔4.5 mm脛骨近端外側鋼板固定，骨折兩端各固定4枚螺釘(圖2)。右側用單一4.5 mm脛骨近端外側鎖定加壓鋼板固定，稱為LCP組(locking compression plate鎖定加壓鋼板)。見圖3。

圖2 雙鋼板固定X線顯示側位

圖3 鎖定加壓鋼板固定正側位X線顯示

1.4 生物力學實驗 每個標本先進行軸向負荷實驗，然后行扭轉實驗。

1.4.1 軸向負荷試驗:將標本兩端以聚甲基丙烯酸甲酯固定并放置在力學實驗機平臺上，先調零預加載，使標本緊貼有彈性的加載圓盤(圖4)，使向下加載時力量均勻，方向一致。垂直加載時，先預加載至50 N，完全卸載3次，以消除骨標本與材料間蠕變。調零后安裝好引伸計(取脛骨嵴連線骨折塊間作為測量點)，每個標本測量1次，加載速度為5 N/s，閱讀并記錄載荷達350 N時骨折端位移數值。

圖4 軸向加載示意圖

圖5 扭轉實驗示意圖

1.4.2 扭轉實驗:將經過加載實驗的標本兩端固定在進行扭轉實驗的兩個固定模具中，用多枚螺釘從不同的多個方向將標本固定，要保證扭轉軸與標本長軸力線一致。實驗機調零后，順時針方向扭轉，先預加載消除蠕變，然后逐級扭轉，每個標本扭轉1次，轉速6°/min，分別記錄每個標本扭矩為8 Nm時所對應的扭轉角度數值。

1.5 統計學分析 應用 SPSS 17.0統計軟件，計量資料以表示，采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 大體觀察 內固定鋼板與骨面敷貼。各組標本在實驗過程中鋼板螺釘均無斷裂、松動等情況出現。標本與夾具之間連接緊密，標本無他處骨折。

2.2 軸向負荷 隨著軸向壓力的增加，所有的實驗均可看到線性彈性形變。經過壓縮實驗后全部標本完好無損。DP組的軸向位移為(2.10±0.22)mm，LCP組的軸向位移為(3.11±0.46)mm，2組比較差異有統計學意義(P＜0.05)。見表1。

表1 2組各標本軸向位移數值 n=6，mm

2.3 扭轉實驗 DP組的扭轉角度為(8.8±0.9)°，LCP組的扭轉角度為(13.0±2.7)°，2組比較差異有統計學意義(P＜0.05)。見表 2。

表2 試驗組各標本扭轉角度 n=6，°

3 討論

隨著交通及建筑業的發展，高能量創傷逐漸增加，脛骨近端粉碎性骨折也不斷增多。脛骨近端粉碎性骨折常用的治療方法有外固定架、髓內釘、鋼板及內外組合固定技術，其中鋼板固定最為常見。很多研究證實，除閉合性脛骨近端骨折外，GustiloⅠ、Ⅱ及ⅢA型骨折均可使用鋼板固定。鋼板固定的優點在于其軸向和旋轉穩定性較強，操作相對簡單，能使患者早期開始患肢功能鍛煉［1，2］。本實驗的目的是比較臨床工作中最常用的兩種鋼板固定方法對不穩定型脛骨近端骨折固定的穩定性，希望對臨床提供一定的幫助。

按Peindl等［3］提供的方法，在脛骨的AO 41～42的過渡區截去10mm脛骨，制成一個高度不穩定的AO-41-A骨折模型。骨折區的骨缺損可有效的防止生物力學測試期間骨折塊間的相互絞索作用，以減少實驗誤差。實驗結果表明，DP組和LCP組相比，無論是抗壓和抗扭轉方面均有一定的優勢(P＜0.05)。它提示我們在固定不穩定的脛骨近端骨折時，如皮膚條件允許，盡量使用雙鋼板固定，以提高固定的穩定性。Horwits等［4］將SchatzkerⅥ型脛骨平臺骨折模型分別用外側單鋼板、內外側雙鋼板、外側單鋼板加前內側抗滑鋼板固定后，進行軸向和循環負荷實驗，并分別測量脛骨內側平臺下沉位移。結果顯示，在兩種載荷模式下，單純外側支撐鋼板固定的穩定性最差，而脛骨近端內外側聯合固定可明顯提高固定的穩定性，而使用體積較小的重建鋼板代替傳統的體積較大的支撐鋼板固定內側骨折，不會降低其固定的穩定性。羅從風等［5］的臨床研究也證明單側鋼板的固定雖然減少了軟組織并發癥，但對嚴重粉碎性脛骨近端骨折的固定不夠穩定。其為了避免軟組織并發癥，采用外側鋼板加后內側抗滑鋼板取得了較好的臨床療效。采用雙鋼板固定，雖然其生物力學穩定有所提高，但增加了軟組織感染、壞死等并發癥的發生率。喻任等［6］采用微創雙鋼板治療不累及關節面的復雜脛骨近端骨折，強調加用內側支持鋼板，可以提供持續、穩定的固定，有效防止骨折再移位及下肢力線的改變和軟組織的并發癥。

本實驗不足之處在于由于條件限制，實驗樣本較少，軸向壓縮及扭轉實驗使用同一標本，理論上可能影響具體數值的準確性，但由于實驗條件完全相同，所以對結果無明顯影響。

本實驗研究表明，模擬生理情況下，對于脛骨近端骨折，普通雙鋼板固定其生物力學穩定性強于單一外側鎖定加壓鋼板。這一結論對臨床工作有一定的指導意義。

1 姜銳，羅從風，曾炳芳，等.脛骨近端骨折手術治療.國際骨科學雜志，2006，27:211-213.

2 Boldin C，Fankhauser F，Hofer HP，et al.Three-year results of proximal tibia fractures treated with the LISS.Clin Orthop Relat Res，2006，445:222-229.

3 Peindl RD，Zura RD，Vincent A，et al.Unstable proximal ertraarticular tibia fractures:a biomechanical evaluation of four methods of fixation.J Orthop Trauma，2004，18:540-545.

4 Horwits DS，Bechus KN，Craig MA，et al.A Bimechanical Analysis of Internal Fixtion of Complex Tibial Plateau Fracture.J Orthop Trauma，1999，13:545-549.

5 羅從風，陳云豐，高洪，等，改良雙鋼板法治療復雜脛骨平臺骨折.中華骨折雜志，2004，24:326-329.

6 喻任，顧國慶，婁玉健，等.微創雙鋼板治療不經關節面的復雜脛骨近端骨折.中國骨與關節損傷雜志，2009，24:375-375.