小儿肱骨髁上骨折内固定的力学评价

贾传广

【摘要】目的 比较三种治疗小儿肱骨髁上骨折的内固定方法,为临床选用提供科学依据。方法 采用8具尸体上肢标本,制成骨折损伤模型,随机分组分别适用交叉克氏针加8字钢丝,交叉克氏针、平行克氏针等三种方法固定后,模拟肘关节伸、屈和扭转三种情况下进行加载。结果 采用交叉克氏针加8字钢丝无论在强度还是刚度方面均优于单用交叉克氏针内固定,更比平行克氏针内固定的效果好,前者比后者强度平均高出12%和30%。刚度平均高出15%和33%(P<0.01)。结论 交叉克氏针加钢丝固定,它操作简单、牢固、稳定性好,是治疗肱骨髁上骨折防止肘内翻的较好方法。

【关键词】 肱骨髁上骨折；内固定；力学

肱骨髁上骨折是临床上常见的儿童骨折类型,对于严重移位的,或肿胀明显,或伴有神经损伤的肱骨髁上骨折采用切开复位内固定是必要的。目前大多采用交叉克氏针固定,但尚存在着固定不稳、肘内翻等并发症。为此2004年以来我们在交叉克氏针固定的基础上加桡侧8字钢丝固定治疗肱骨髁上骨折,取得较好的效果。为探索它的机制,证实它的疗效,我们通过生物力学试验对三种内固定方法进行比较,为临床运用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 标本制备 采用8具尸体上肢骨标本,保留肘关节韧带、关节囊,肱二头肌、肱三头肌等主要肌肉,制成肱骨髁上骨折模型后,标本经随机取样分组,每组2具,分别用交叉克氏针加8字形钢丝(F1 ),平行克氏针(F2 ),交叉克氏针(F3 )等三种方法固定。其余2具进行破坏性试验。

1.2 加载方法 采用液压加载,速度控制在1.5 mm/min,载荷级别250N直至破坏,扭转载荷以5°为一级。

1.3 测试过程 标本安装在WD-5万能试验机中,安置组合夹具,接上传感器,测力使用数字式应变仪以及KG-101光栅数显高精度测微仪,以测定标本在不同情况下应力、应变位移及刚度。试验分拉伸、弯曲和扭转三种情况以模拟肘关节主要生理活动状态,每步加载后30 s内采集一次数据。

1.4 数据处理及统计方法 本实验的实验数据以线性回归,方差分析经最小二乘法加以处理,按照数理统计理论加以检验,计算有关参数,经t检验和精度分析。

2 结果与分析

2.1 肘关节伸直状态下内固定时肱骨髁内侧(A侧)的应变及位移值。在伸直状态下三种不同内固定肘肱骨髁内侧的应变值变化及位移变化,在生理载前下,基本上呈现线性变化,如图1,2,三者比较应变值变化,前后者相差分别达33%和56%,差异有统计学意义(P<0.01),而移位变化三者之间差异为1∶1.1∶1.2,(P<0.05)。

为论证肱骨髁上内侧三种不同内固定在生理载荷拉伸应力作用下产生的应变和位移结果的正确性,同时对肱骨髁外侧的应变与位移值进行测量结果证明应变变化结果规律与内侧相同,三者应变差异有统计学意义(P<0.01)相差分别为48%、70%。而F1 的位移值较F2 、F3 分别小14%与26%,证明采用交叉克氏针和8字钢丝加固的有效性。

2.2 弯曲载荷的影响 肘关节在弯曲载荷作用下,同样会引起肱骨髁上的应变与位移、它们的变化规律仍然是线性变化,如图3、4,F1 比F2 与F3 应变分别小13%和40%,而F1 的位移分别比F2 ,F3 相差26%和41%。

对侧肱骨髁的应变和位移测定结果也同样提示F1 的位移值及应变值较小,即固定稳定性好。

2.3 肱骨髁内固定的抗扭能力 肱骨髁除了受到拉伸、弯曲载荷外,还受到扭转力矩的影响,根据7具尸体标本的试验结果,得到三种不同内固定下肱骨髁内翻时受到扭转力矩与转角之间的关系结果见图5,提示F1 的扭转力矩最大。在肘外翻15°情况下,试验结果也同样提示F1 扭转力矩最大。

3 讨 论

肱骨髁上骨折内固定后骨折端的受力与肘关节一样随着不同运动状态而不同,在外力作用下将产生拉伸、弯曲和扭转力矩。因此,生物力学测试将分拉伸、弯曲和扭转三种情况进行。应用生物力学评价内固定的效果,其指标是看其是否满足原有骨的强刚度要求,交叉克氏针加8字形钢丝固定无论在强度还是刚度方面均优于单用交叉克氏针,更比平行克氏针内固定的效果强得多,前者比后者强度平均高出12%和30%,刚度平均高出15%和13%。

从结构力学中结构机动性的角度来分析[1] ,平行克氏针固定为不稳定结构,只要有点力作用它就产生移位,而机动性结构中最为稳定的结构是三角形连接结构。因此采用交叉克氏针固定比较合理。在此基础上加用8字钢丝固定形成抵抗肘内翻的T字型张力带,进一步增加了固定端的稳定性。

小儿肱骨髁上骨折最常见的并发症是肘内翻畸形,尽管目前产生肘内翻的原因尚不完全清楚,但不少人认为与上肢活动时,特别是上肢外展前屈时,肱骨的外髁位于内髁上方,由于肢体的重力作用,使骨折端桡侧可能逐渐分离而发生肘内翻[2] ,因此在交叉克氏针固定的基础上通过钢丝穿透肱骨近端8字环绕在桡侧加以固定,这样可使肱骨髁桡侧增加抗张力量形成T形张力带,增加了固定的稳定性,它有利于骨折端的加压,促进了骨折的愈合,防止肘内翻的发生,因此交叉克氏针加钢丝内固定方法操作简便,固定可靠,是一种治疗儿童肱骨髁上骨折较为理想的方法之一。

参考文献

[1]钱令希.结构力学.高等教育出版社,1958：12-20.

[2]徐华梓,李也白,池永龙，等.儿童肱骨髁上骨折切开复位术后肘内翻畸形.中华小儿外科杂志,2005,26：29.