杉木皮夹板固定治疗骨折优势的临床研究

唐上德　李振宇　林　青　赵　鹏　吕洲明

[摘要]目的 杉木皮夹板具有良好的通气性、贴附性等优点,在中医伤科治疗骨折中是岭南伤家的主要外固定材料。本文通过对杉木皮夹板和柳木夹板的生物力学测试,进行性能对比分析。探讨杉木皮夹板的性能优势,为临床应用提供依据。方法 ①实验室测试,分别取20套杉木皮夹板和柳木夹板,随机分为8组。随机编号,根据力学原则,不同载荷的作用将会通过位移传感器得到不同的桡度值。得出纵向及横向弯曲最大载荷和载荷位移曲线,分析两种夹板的力学特性。②临床力学测试,在临床50例临床模型肢体上将两种夹板在相同束带压力下测定夹板规定点对肢体表面的压强值,将点间压强差值进行统计分析,对比固定时肢体与夹板接触程度的紧密性。结果 骨折固定时杉木皮夹板更能均匀地分布束带约束力,提示夹板表面与肢体紧密接触程度高,具有减少点式压迫和预防压疮的优势。结论 杉木皮夹板是一种理想的外固定材料。

[关键词]杉木皮夹板;柳木夹板;生物力学

[中图分类号]R683 [文献标识码] A [文章编号]1004-8650(2009)10-041-02-041-02

小夹板局部外固定治疗骨折是传统医学的特色疗法之一。它具有操作简便,骨折愈合快,功能恢复好,病人痛苦少,骨折并发症少等优点[1]。它是根据肢体的动态平衡原理,以固定带、夹板、压垫等装置所组成的局部外固定力学系统,来对抗骨折断端再移位的倾向。固定时夹板各部位能否紧密接触肢体及均匀分布束带的约束力关系到治疗效果的成败,是临床治疗的生物力学首要环节[2]。本实验通过对杉木皮夹板和柳木夹板进行生物力学测试,比较两种夹板的临床优势,以求获得为小夹板现代化改进的科学依据。

1 材料和方法

1.1 夹板的制作

根据实验要求规格制作(包括长度、宽度、厚度等)材料,不同的小腿内外侧夹板各70套。其中杉木皮夹板由桂北林场木材加工厂制作,柳木夹板由河南洛阳夹板加工厂制作。两种夹板均裸板。每组夹板随机编号,抽取20套作为实验室力学测试,50套为临床测使用。

1.2 夹板规格测量要求

长度测量为板的投影长度,宽度为夹板两端宽度的均值,厚度为四边厚度的均值,测量的仪器均为国产的三角尺和游标卡尺。见表1。

1.3 临床模型的建立

所有临床模型的建立选择对象均为健康标准体形,按纳入标准建立。

1.4 实验仪器

1.4.1 实验加载台:为广东省中医院珠海医院力学实验室工作人员依托电子万能实验机制作,平台一端用优质钢板实行固定,保证了测量夹板固定端的稳定性和受力的均匀性。夹板的负荷端用一抗弯强度好地钢片制作的加载片,确保载荷均匀分布。桡度仪是国产WCD-50型位移传感器。压力传感器为环式布带传感器。

1.4.2 工作原理:实验室力学机理:夹板的一端固定,另一端为自由端构成悬臂,当自由端受到一定集中力的作用时,夹板各横截面产生剪力和弯距,通过放置在夹板自由端加载片上的传感器读出其桡度值,这样不同载荷的作用将会通过位移传感器得到不同的桡度值。得出纵向及横向弯曲最大载荷和载荷位移曲线。

临床模型力学测量机理:在临床例临床模型肢体上采用可调式充气式固定带对夹板进行固定,在固定带固定夹板部位的中心点A、边缘点B及两束带中间点C垫入环式布带传感器于夹板与肢体之间。通过自动调压器对束带加至压力7kg时[3]。记录传感器测得夹板各测试部位的压强对应值,通过计算机对数据进行点间压强差 a(A点与B点)、b(A点与C点)进行统计学分析。

1.5 统计学处理:根据实验资料要求,选用t检验,以P<0.05为差异有显著性。

2 测试结果

2.1 实验室力学测试

杉木皮夹板的弹性模量明显大于柳木夹板(表2),有显著性差异(P<0.01)。在横向弯曲时(表3,表4),杉木皮夹板和柳木夹板的强度极限及对应的位移有显著性差异(P<0.01);纵向弯曲时,两种夹板的强度极限及对应的位移无显著性差异(P>0.05)。由此看出,杉木皮夹板的强度在横向弯曲时远远大于柳木夹板,其变形也大于柳木夹板。正是这个方向才是夹板的主要固定点,也是固定带对夹板约束力的主要方向。

3 讨论

夹板外固定治疗是传统医学治疗骨折的主要手段。夹板作为局部外固定治疗骨折的外部杠杆,必须要具有一定的强度和刚度,固定时夹板与骨折端组成一个几何不变的结构,维持骨折端的相对稳定。通过夹板的弹性预防骨折的再移位和纠正残余的畸形。其基本原理是利用压垫和夹板的三点挤压杠杆作用原理来达到对整复后骨折端的维持固定作用[4]。固定带对夹板的作用力主要是横向及纵向弯曲方向。本实验的主要切入点有两个方面:其一是通过测定两种夹板在横纵方向的弯曲最大载荷和相应的位移,利用材料力学的处理方法。对比分析两种夹板的力学特性。其二通过测量在临床模型肢体上,在相同约束力的作用下各固定点间压强值差的变化,对比分析两种夹板固定肢体时紧密接触程度。以此来分析杉木皮夹板的临床优势。

利用杉木皮作为原材料制作小夹板是岭南伤科的特色之一,具有悠久的历史。杉木皮具有良好的通气性,作为原材料制作小夹板能保证受压部位的干洁,能够减少包扎深层部位的感染及霉变的可能性,尤其是在南方高温湿度环境下更具优势。这些是劳动人民在社会生产过程中对杉木皮最直接、最感性认识。是否更具科学性?前人未进行过更深入的研究。这也是本实验研究的主要目的。

根据本实验研究,首先从载荷-变形曲线来看,两种夹板都是粘弹性体,弹性和刚度都能满足临床应用的要求。但是从弹性模量、横向弯曲及临床模型点间压强值差值的变化曲线分析,杉木皮夹板更具优势。杉木皮夹板固定时,束带约束力通过夹板更能均匀分布,表明夹板与肢体表面紧密接触程度高,更能达到固定治疗骨折的目的。其次,从外形结构来看,杉木皮夹板有一定弧度,符合肢体外形,在固定时约束力能均匀施加于伤肢各部,固定作用更加可靠。而柳木夹板外形为平板结构,与肢体的形状不相符,固定时约束力很难均匀分布到肢体各部,往往出现个别压点压力过高造成压疮的形成。再者,杉木皮夹板为皮质结构,纹理走向较稳定。而柳木夹板为木质产物,力学性质不稳定主要与柳木生长情况、纹理走向、树龄、温度及制作的手工工艺有关。

参考文献:

[1] 尚天裕,董福慧.实用中西医结合治疗骨伤科学.北京:北京医科大学、协和医科大学联合出版社,1998:24

[2] FessEE.Splints:mechanics versus convention.J HandTher,1996,9(1):67-68.

[3] 章道胜,陈定家,张俐,等.自动调压夹板的设计和临床应用.福建中医药,1999,30(3):21.

[4] 尚天裕.尚天裕医学文集.北京:中国科技出版社,1991:35.

(收稿日期2009-07-16)