新型彈性固定治療脛骨髁間嵴骨折的實驗研究

王江濤，步建立，常晗，滕立佳，錢宇航，周勇，車建偉，羅濤，孫成，劉玉杰

(1.中國人民解放軍第980醫(yī)院骨二科，河北 石家莊 050000；2.中國人民解放軍總醫(yī)院骨科，北京 1008533.中國人民解放軍92196部隊，山東 青島 266000；4.中國人民解放軍第984醫(yī)院骨科，北京 100094)

Ⅲ、Ⅳ型脛骨髁間嵴骨折骨塊移位明顯，前交叉韌帶松弛，有的合并半月板前角嵌入骨折間隙，治療不當可造成膝關節(jié)殘疾[1-3]。臨床上固定方式多樣，最佳固定方法目前尚無定論[4]。骨折塊大可以采用螺釘、鋼絲等剛性固定，骨折塊小或粉碎性骨折剛性固定難以完成[5]。傳統縫線、縫合錨釘等彈性固定強度低，術后膝關節(jié)需制動，臨床效果不理想[6-7]。筆者設計縫線網狀套扎固定法，旨在通過生物力學試驗，探討其生物力學性能，為臨床應用提供可靠數據支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 豬膝關節(jié)新鮮標本16個，均為雌性，平均月齡7個月，-20℃冷凍保存，實驗前放室溫復溫24 h。

1.2 實驗器材 1.5 cm寬骨鑿、1.2 mm克氏針(蘇州市康力骨科器械有限公司)、肩關節(jié)弧形縫合過線器(強生公司，美國)、2號Ultrabraid縫線(Smith & Nephew公司，美國)、力學測試機(ElectroForce 3520；BOSE公司，美國)。

1.3 骨折模型制備 去除肌肉、半月板等軟組織，保留前交叉韌帶，用骨鑿沿脛骨髁間嵴前、內、外側緣傾斜45°角將髁間嵴完整撬起，制造Ⅲ型脛骨髁間嵴骨折模型，骨塊大小為1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm。

1.4 實驗分組及方法 采用電腦隨機方法將骨折模型分為兩組(n=8)，分別給予縫線網狀套扎固定(A組)和縫合錨釘固定(B組)。所有操作由同一術者完成。

縫線網狀套扎組(A組)：將骨折塊解剖復位，采用肩關節(jié)縫合過線器引導6股2號Ultrabraid縫線(Smith & Nephew公司，美國)環(huán)繞前交叉韌帶脛骨基底部并穿出，每2股縫線以領帶結樣環(huán)形套扎于前交叉韌帶基底部與骨塊交界處。自脛骨結節(jié)前內側向骨折塊兩側鉆取兩個直徑1.2 mm骨道，將縫線自兩脛骨骨道牽出，每側骨道2股縫線，縫線引出后在骨橋上打結固定。于脛骨結節(jié)處鉆取1.2 mm橫向骨道，骨道進口位于脛骨結節(jié)內側，出口位于脛骨結節(jié)外側。使用硬膜外穿刺針帶2號PDS線經脛骨前方皮下組織沿脛骨結節(jié)兩側穿入關節(jié)腔，PDS線將剩余2股固定骨折塊的縫線由骨塊前方經脛前皮下潛行引出，將縫線交叉穿過骨道并在骨橋上打結固定(見圖1～2)。注意事項：(1)縫線環(huán)繞套扎前交叉韌帶基底部，避免穿過韌帶實質部及骨折塊。(2)脛骨骨道關節(jié)內靠近骨折塊前內緣及前外緣，即4：30和7：30位置，避免醫(yī)源性軟骨損傷。

縫合錨釘組(B組)：將骨折塊解剖復位，采用直徑3.5 mm帶線(2號Ultrabraid縫線)縫合錨釘(Smith & Nephew公司，美國)于骨塊前方2～3 mm處以45°角置入，將縫線穿過前交叉韌帶基底部后打結固定(見圖3)。注意事項：(1)縫線環(huán)扎前交叉韌帶基底部；(2)錨釘沒入骨面下5 mm。

圖1 縫線網狀套扎固定示意圖 圖2 A組縫線網狀套扎組固定方式大體照 圖3 B組縫合錨釘組固定方式大體照

1.5 生物力學測試 所有實驗在室溫條件下進行。兩組骨折固定模型制備完成后，將標本固定于力學試驗機上(ElectroForce 3520；BOSE公司，美國)，股骨與脛骨呈60°夾角固定，使載荷沿前交叉韌帶方向傳導，位移上限設定為17 mm。生物力學測試包括疲勞試驗和抗拔出試驗，具體方案：實驗開始時給予1 Hz、5～20 N、20次循環(huán)預載荷消除組織粘滯性，隨后加載5～150 N力并以100 mm/min速率循環(huán)200次，每20 Hz采樣1次，記錄載荷和位移變化數據。之后進行抗拔出試驗，以0.5 mm/s的速率施加單次拔出載荷直至失敗，記錄最大失敗載荷、失效載荷、拔出剛度及循環(huán)位移數據。最大失敗載荷定義為固定失敗時所施加的負荷，即載荷位移曲線最高點的載荷數值；失效載荷定義為載荷不再直線上升時的載荷數值；拔出剛度定義為載荷位移曲線中直線區(qū)域的斜率；循環(huán)位移是指施加200次循環(huán)載荷后骨塊的位移程度。

2 結 果

所有標本均完成測試，未發(fā)生骨折、前交叉韌帶斷裂等試驗失敗的情況。

2.1 失敗模式 縫線網狀套扎組(A組)的失敗模式為位移超限8個；縫合錨釘組(B組)的失敗模式為錨釘拔出4個、縫線斷裂2個、縫線切割脛骨平臺2個(見圖4～7)。錨釘拔出概率為50%，表明縫合錨釘固定的強度較低，術后發(fā)生固定失效的風險較高。縫線網狀套扎組未發(fā)生因固定強度造成固定失效的問題，表明縫線網狀套扎固定穩(wěn)定性良好。

2.2 生物力學結果 縫線網狀套扎組(A組)最大失敗載荷優(yōu)于縫合錨釘組(B組)，兩組比較差異有統計學意義(P=0.001，P<0.05)；縫線網狀套扎組(A組)失效載荷優(yōu)于縫合錨釘組(B組)，兩組比較差異有統計學意義(P=0.001，P<0.05)；縫線網狀套扎組(A組)循環(huán)位移優(yōu)于縫合錨釘組(B組)，兩組比較差異有統計學意義(P=0.001，P<0.05)；縫線網狀套扎組(A組)剛度相比縫合錨釘組(B組)差異無統計學意義(P=0.386，P>0.05，見表1)。

表1 兩組生物力學測試指標比較

圖4 A組位移超限大體照 圖5 B組錨釘拔出大體照 圖6 B組縫線斷裂大體照 圖7 B組縫線切割大體照

3 討 論

脛骨髁間嵴撕脫骨折分為四型：Ⅰ型骨折塊無明顯移位；Ⅱ型脛骨平臺前1/3～1/2翹起，后1/2仍相連；Ⅲ型骨折塊完全分離移位，伴或不伴旋轉；Ⅳ型為粉碎性骨折。Ⅰ型、Ⅱ型骨折相對穩(wěn)定可保守治療，Ⅲ、Ⅳ型骨折塊與骨床完全分離，前交叉韌帶松弛，影響膝關節(jié)穩(wěn)定性，需手術治療[4，8]。現有手術方式有剛性固定和彈性固定兩大類[9-12]。髁間嵴骨折塊大時可采用空心螺釘、鋼絲等剛性固定，但需再次手術取內固定，容易發(fā)生醫(yī)源性骨塊骨折、內撞擊等并發(fā)癥[13-15]。嚴重骨質疏松患者或粉碎性骨折是剛性固定禁忌證。傳統縫線固定強度低，單點固定易導致骨塊翹起或骨塊旋轉[6，11]；縫合錨釘固定價格昂貴，固定強度較低，術后發(fā)生錨釘拔出的情況多見[16-17]。我們設計了縫線網狀套扎固定法，通過生物力學研究分析比較了該方法的固定性能。

骨折堅強固定是術后早期功能鍛煉的前提和保證[18]。文獻報道，人體正常行走及日常活動時，前交叉韌帶受力約為150 N，上樓梯或慢跑等較劇烈的活動時受力約450 N[19]。本研究結果顯示，縫線網狀套扎固定法最大失敗載荷平均為517 N、失效載荷為247 N均明顯優(yōu)于縫合錨釘固定的最大失敗載荷247 N和失效載荷123 N；循環(huán)位移平均為2.32 mm明顯小于縫合錨釘固定的5.42 mm。以上表明縫線網狀套扎固定有良好的生物力學性能，能夠滿足膝關節(jié)早期功能鍛煉的力學要求。縫線網狀套扎固定是多點網狀固定，縫線均勻分散應力載荷，使承載能力更強，骨塊固定更穩(wěn)定。所有縫線環(huán)抱前交叉韌帶而不穿過韌帶實質部，避免對韌帶組織和骨塊直接損傷，縫線尾端在皮質骨骨橋上固定，強度高，抗負載能力強。以上因素保證了術后早期功能鍛煉時骨塊固定的穩(wěn)定性，利于早期康復，減少并發(fā)癥。縫合錨釘固定是單點固定，錨釘固定點為松質骨，抗拉強度低，抗拔出力弱，無法滿足術后早期功能鍛煉的力學要求，而膝關節(jié)需有效制動，以免內固定松動或移位，這與相關臨床研究相符[6-7，20]。既往縫線捆扎固定方法自內外兩側對骨塊加壓固定，骨塊前部固定相對薄弱，當骨塊較大時可發(fā)生骨折塊前部翹起，影響骨折愈合。縫線網狀套扎固定法自骨折塊內側、外側、前內和前外多個方向對骨折塊構成網狀加壓固定，彌補了既往縫線捆扎固定技術骨塊前部固定薄弱的不足，可防止骨折塊前部翹起、旋轉等移位，保證骨塊固定的穩(wěn)定性。

文獻報道，縫合錨釘固定的主要失敗模式為縫線斷裂和錨釘拔出[11]。本研究中錨釘拔出4個，縫線斷裂2個，縫線切割骨折塊2個。研究結果與既往報道相似。縫線網狀套扎固定的失敗模式皆為位移超限，未發(fā)生因固定強度低導致固定失效問題，表明其固定性能優(yōu)于縫合錨釘固定。縫合錨釘植入過程中發(fā)生縫線切割脛骨平臺1個，其原因為錨釘擰入過深導致縫線切割脛骨平臺，提示術中錨釘不易置入過深。因此，松質骨抗拔出性能低，錨釘置入過深易拔出，應以錨釘尾部在骨面下5 mm為宜。

本研究中的兩種固定方法均采用縫線環(huán)扎前交叉韌帶基底部而不穿過前交叉韌帶實質部分，避免了因固定物切割致前交叉韌帶斷裂造成試驗失敗的意外情況。有學者報道脛骨髁間嵴骨折可能伴有前交叉韌帶實質部分損傷[21]，如果手術中反復穿刺韌帶，勢必加重韌帶損傷，甚至可能造成韌帶斷裂的意外事件。本試驗中采用的縫線環(huán)扎技術能避免傳統手術中穿刺縫扎前交叉韌帶造成的醫(yī)源性損傷，最大程度地維護前交叉韌帶的完整，利于術后康復。

綜上所述，縫線網狀套扎固定法生物力學性能優(yōu)于縫合錨釘固定法，骨折穩(wěn)定性更好，能夠滿足術后早期功能鍛煉的要求。