单独顺行交锁髓内钉与加用阻挡钉、小钢板3种不同方法治疗股骨远端骨折生物力学的研究

高学峰，陈国江，郭宇松，李增炎*

（1.河北医科大学第三医院创伤急救中心，河北省骨科研究所，河北石家庄 050051；2.冀中能源邢矿集团总医院骨科，河北邢台 054021）

单独顺行交锁髓内钉与加用阻挡钉、小钢板3种不同方法治疗股骨远端骨折生物力学的研究

高学峰1，陈国江2，郭宇松1，李增炎1*

（1.河北医科大学第三医院创伤急救中心，河北省骨科研究所，河北石家庄 050051；2.冀中能源邢矿集团总医院骨科，河北邢台 054021）

目的通过生物力学实验研究评价单独顺行交锁髓内钉、顺行交锁髓内钉加用小钢板、顺行交锁髓内钉加用阻挡钉3种不同方法治疗股骨远端AO：33-A3型骨折的稳定性。方法实验标本来自9具（18个股骨）青壮年防腐尸体。将实验标本随机分成A、B、C 3组，标本均制成由顺行交锁髓内钉固定的AO：33-A3型骨折模型。A组标本使用髓内钉加小钢板固定（双皮质，髓内钉从后侧穿过）；B组标本使用髓内钉加阻挡钉固定；C组标本单独使用髓内钉固定。将A、B、C 3组标本分别置于生物力学测试机上进行轴向压缩及三点弯曲负荷实验，负荷600N。计算机自动记录加载后产生的位移数据。结果A组骨折端轴向压缩和三点弯曲平均位移分别为（0.96± 0.04）mm、（1.57±0.16）mm；B组分别为（1.72±0.07）mm、（2.57±0.18）mm；C组分别为（1.89±0.07）mm、（3.94±0.28）mm。A、B、C组轴向压缩及三点弯曲的位移结果两两之间比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论顺行交锁髓内钉加用阻挡钉、小钢板均比单独顺行交锁髓内钉固定股骨远端骨折显著增加生物力学稳定性；相对于阻挡钉，小钢板的增强作用更加明显。

股骨骨折；骨折固定术，髓内；生物力学

流行病学调查显示股骨远端AO：33-A3型骨折占总骨折的0.23%，占成人股骨骨折的1.84%［1］。该类骨折常见于两类人群：一类由高能量损伤导致，多为青壮年男性患者；另一类由相对低能量损伤导致，多为50岁以上骨质疏松的女性患者。目前临床上常采用顺行交锁髓内钉技术治疗股骨远端骨折，此术式是治疗股骨远端骨折的有效处理方式之一［2］，然而，由于髓内钉主钉和锁钉之间发生的“套管效应”（togg1ing），以及肌肉的牵拉作用，影响了交锁髓内钉固定的可靠性。为解决顺行交锁髓内钉固定股骨远端骨折不稳定的问题，临床上应用阻挡钉或小钢板增强其固定稳定性，疗效满意，但未见其相关的生物力学研究报道。本课题通过生物力学的研究评价单独顺行交锁髓内钉、顺行交锁髓内钉加小钢板、顺行交锁髓内钉加阻挡钉3种不同方法固定股骨远端AO：33-A3型骨折的生物力学稳定性，旨在为临床治疗股骨远端骨折提供生物力学资料和依据。

1 资料与方法

1.1 标本的准备：实验标本来自9具青壮年防腐尸体，年龄23～48岁，平均34.7岁。共18根完整股骨，完全剔除肌肉、骨膜、关节囊等软组织，肉眼及X线观察无骨折、骨质疏松及其他骨骼系统病理改变，生物力学测试机（长春试验机研究所 CSS-44020）顺行交锁髓内钉及配套器械（创生医疗器械有限公司）。

1.2 模型的制备：将实验标本随机分成A、B、C 3组（每组6个），均制成由顺行交锁髓内钉固定的AO：33-A3型骨折模型。髓内钉置入时采取扩髓技术。首先确定进钉点，开孔器开口，使用硬钻由小到大扩髓，选取长短、粗细合适的顺行交锁髓内钉置入髓腔，先锁近端2枚锁钉，再锁远端2枚锁钉，最后拧入尾帽，在距股骨远端第1枚锁钉上方3cm处用线锯环绕整个股骨锯去1cm宽度骨缺损，制成AO：33-A3型骨折模型（图1）。A组于股骨远端前外侧加用双皮质9孔3.5mm钢板固定，远近骨折端分别用3枚螺钉固定钢板（髓内钉从后侧穿过）；B组在骨缺损与股骨远端第1枚锁钉之间紧贴髓内钉内侧置入1枚阻挡钉（带锁髓内钉自配锁钉），该钉与锁钉平面垂直；C组单独使用顺行交锁髓内钉固定。

1.3 力学实验

1.3.1 轴向压缩生物力学测试：将A、B、C 3组标本分别模拟正常人体单肢负重下受力情况，用自制股骨髁部夹具将标本固定于生物力学测试机的模具中（图2）。应用生物力学测试机按5mm/min负荷在标本股骨头负重区垂直加载，至负荷达600N停止加载。计算机自动记录加载后产生的位移数据。

图1 骨折模型 图2 轴向压缩测试 图3 三点弯曲测试图4 轴向压缩的平均位移 图5 三点弯曲的平均位移

1.3.2 三点弯曲生物力学测试：将标本固定在河北省骨科研究所提供的三点弯曲试验夹具上，2个支点间距离为30cm，固定时保持两锁钉与生物力学测试机台面垂直、股骨头朝上（图3）。从股骨内侧加压，应用生物力学测试机按5mm/min加载至负荷达600N时停止，计算机自动记录加载后产生的位移数据。

1.4 统计学方法：应用SPSS13.0软件进行统计学分析，计量资料以±s表示，符合方差齐性和正态性分布的实验数据比较采用LSD法，不符合方差齐性和正态性分布的实验数据比较采用Wi1coxon秩和检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

轴向压缩3组实验数据统计学检验符合方差齐性和正态性分布。在轴向压缩实验载荷为600N时，A组骨折端平均位移（0.96±0.04）mm，B组骨折端平均位移（1.72±0.07）mm，C组骨折端平均位移（1.89±0.07）mm。采用LSD法两两比较A、B、C组之间的位移情况，其差异均有统计学意义（P＜0.05）。见图4。

三点弯曲实验载荷为600N时A组骨折端平均位移（1.57±0.16）mm，B组骨折端平均位移（2.57±0.18）mm，C组骨折端平均位移（3.94± 0.28）mm。C组数据不符合正态性分布，而且3组数据方差不齐。采用Wi1coxon秩和检验两两比较A、B、C组之间的位移情况，其差异均有统计学意义（P＜0.05）。见图5。

3 讨 论

股骨远端骨折的治疗要求复位准确、固定可靠、允许早期进行有效的功能锻炼等，然而，股骨远端的解剖特点给该类骨折的复位和固定都带来困难，尤其是股骨远端低位粉碎性骨折。

股骨交锁髓内钉是目前有关股骨骨折内固定技术的首选方法。在股骨远端1/3骨折时，由于股骨远端形状不规则、髓腔大、皮质薄，交锁髓内钉固定常不稳定。应用顺行交锁髓内钉技术治疗股骨远端骨折，骨折端常发生微动及成角，即使髓内钉足够长，在锁定的情况下亦难以避免。而且在髓内钉主钉和锁钉之间可发生“套管效应”（togg1ing），再加上肌肉的牵拉作用，影响了内固定装置的可靠性，不能达到良好固定的目的。究其原因，主要有以下2点：一是股骨干骺端髓腔宽大，髓内钉与骨皮质缺乏接触；二是目前常用带锁髓内钉远端锁钉大都是冠状面平行放置。Wo1insky等［3］报道顺行交锁髓内钉技术治疗股骨远端骨折551例，44例发生5°以上的成角。Bucho1z等［4］报道应用顺行交锁髓内钉治疗股骨远端骨折，断杆率达15%。由于股骨远端骨髓腔较中段相对宽阔，髓内钉在骨髓腔内活动范围增大，造成骨质对髓内钉的束缚作用降低，导致内固定装置固定不稳和骨折段端剪切应力的存在。当锁钉孔直径大于髓内钉直径的30%时，在锁钉孔处的应力将大大增加，顺行交锁髓内钉固定股骨远端骨折，其远端锁钉及股骨上对应锁钉的钉孔处应力集中十分明显。Lin等［5］研究发现，远端有第2根锁钉时，可以使第1根锁钉的应力负荷减少30%，但第1根锁钉承受的应力负荷仍是第2根的5～6倍。可见远端第1根锁钉在维持髓内钉力学特性上相当重要。Bucho1z等［4］对股骨顺行交锁髓内钉应力分布特点进行有限元模型分析发现，如果远端第1个锁钉到骨折线的距离＜5cm，围绕该锁钉周围的应力负荷会迅速的增加，尤其是更靠近骨折线的那个锁钉及股骨上对应的锁钉的钉孔处应力集中更为明显。由此可导致内固定松动、断裂及骨折不愈合。

Krettek等［6］提出在应用顺行交锁髓内钉固定股骨远端骨折的同时，可紧邻髓内钉放置垂直于锁钉平面的阻挡钉，也称Po11er钉，从而起到防止髓内钉内、外摆动，增强内植物与骨结构的刚度及强度的作用。国内任栋等［7］采用Po11er钉配合交锁髓内钉联合应用治疗股骨远端骨折，术中以压杆定位钻孔作为“窗口”，经此处将髓内钉向成角侧推挤使成角得到部分或完全纠正，再经此处于成角或成角趋势的凹侧的骨皮质和髓内钉之间紧贴髓内钉置入Po11er钉。这样既纠正了骨折成角，又获得了更好的固定稳定性。治疗27例股骨远端骨折，平均愈合时间为5.6个月。平均随访14个月，未发现内固定松动、断裂等病例，未发现感染和骨不愈合者。Po11er钉配合交锁髓内钉联合应用，特别是对于交锁髓内钉固定后骨折对位不良或固定不稳的患者，能明显增加骨折断端的稳定。Po11er钉的作用在于“缩小”了股骨下段髓腔的宽度，迫使髓内钉在髓腔内中心化，相当于增加了钉骨接触面，消除了髓内钉与骨髓腔不相匹配而产生的移动空间，并将锁钉单一平面的锁定变成立体锁定。增加了髓内钉的固定效果和力学性能。

叶毓麟等［8］报道交锁髓内钉加用小钢板增强治疗股骨远端骨折，取得了满意的固定效果。本实验验证单独顺行交锁髓内钉与加用阻挡钉、小钢板固定股骨远端骨折的生物力学效果。利用顺行髓内钉固定AO：33-A3型骨折模型，分别用单独顺行交锁髓内钉、顺行交锁髓内钉加小钢板、顺行交锁髓内钉加阻挡钉3种不同方法固定。根据本课题生物力学测试结果，股骨远端骨折应用顺行交锁髓内钉加1枚Po11er钉固定后，其三点弯曲及轴向刚度均大于单用顺行交锁髓内钉固定，在相同载荷下骨折端的位移明显减小，二者差异有统计学意义（P＜0.05）；股骨远端骨折应用顺行交锁髓内钉加1块小钢板固定后，其三点弯曲及轴向刚度均大于应用Po11er钉增强组及单用髓内钉组，在相同载荷下骨折端的位移明显减小，差异有统计学意义（P＜0.05）。Po11er钉增强髓内钉固定股骨远端骨折，能够起到防止髓内钉内、外摆动，增强内植物与骨结构的固定稳定性；相对于Po11er钉，小钢板增强髓内钉固定股骨远端骨折轴向及侧方稳定性更高，固定效果更加满意。

［1］ 张英泽.临床创伤骨科流行病学［M］.北京：人民卫生出版社，2009：187-191.

［2］ FORSTER MC，KOMARSAMY B，DAVISON JN.Dista1 femora1 fractures：a review of fixation methods［J］.Injury，2006，37（2）：97-108.

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［5］ LIN J，LIN S J，CHEN PQ，et a1.Stress ana1ysis of the dista1 1ocking screws for femora1 inter1ocking nai1ing［J］.J Orthop Res，2001，19（1）：57-63.

［6］ KRETTEK C，SCHANDELMAIER P，TSCHERNE H.Nonreamed inter1ocking nai1ing of c1osed tibia1 fractures with severe soft tissue injury［J］.C1in Orthop，1995，（315）：34-47.

［7］ 任栋，彭阿钦，王鹏程，等.改良Po11er钉在带锁髓内钉治疗股骨胫骨远段骨折中的应用［J］.解剖与临床，2006，11（2）：103-105.

［8］ 叶毓麟，钱成雄，吴坤南，等.髓腔延长顺行交锁髓内钉治疗股骨远端骨折基础与应用研究［J］.中国临床解剖学杂志，2005，23（4）：440-442.

（本文编辑：赵丽洁）

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1007-3205（2012）04-0455-03

2012-02-04；

2012-04-10

高学峰（1985-），男，内蒙古乌海人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事创伤骨折基础与临床研究。

*通讯作者。E-mai1：1izengyan570120@126.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.033