髋臼横行骨折经前入路不同内固定的生物力学研究

何全杰，李力更，吴啸波，马爱国，徐凤松，刘弘扬，王　雷



·论著·

髋臼横行骨折经前入路不同内固定的生物力学研究

何全杰，李力更，吴啸波，马爱国，徐凤松，刘弘扬，王雷

目的比较髋臼横行骨折经前侧入路给予髋臼前柱3种内固定方式的稳定性。方法将制成髋臼横行骨折模型的18个新鲜标本，随机、平均分为3组。LS组：单纯拉力螺钉固定组；RP组：重建接骨板固定组；LP组：锁定重建接骨板固定组。本实验在美国BOSE-3500型生物力学试验机上进行，依据3枚克氏针所代表的三维坐标平面，将半骨盆标本调整至人体倒置单足站立位置固定于包埋盒中，实验进行连续性轴向加载直至三组内固定均达到失效。观察3组标本在同一载荷下的纵向移位、纵向位移均>2.00mm时的载荷及此时的内固定轴向刚度。结果LS组骨折的纵向位移大于RP组、LP组，轴向刚度小于RP组、LP组,差异具有统计学意义(P<0.05)，RP组与LP组的纵向位移及轴向刚度之间均无统计学差异(P>0.05)。结论经前侧入路给予前柱内固定治疗髋臼横行骨折时，锁定重建接骨板固定组与重建接骨板固定组稳定性相似，无统计学差异，单纯拉力螺钉固定组稳定性较弱。

髋臼骨折； 内固定； 生物力学

髋臼骨折的发生常伴随骨折块较明显且复杂的移位，故而治疗难度较大[1]。目前，手术及内固定治疗方案用于明显移位的髋臼骨折已被越来越多的学者认可，Matta和Merritt[2]指出涉及双柱的髋臼骨折应首先固定前柱。而现实中髋臼横行骨折的骨折块常向前移位，故髋臼横行骨折主要向前移位者，采用前入路即可达到有效的解剖复位[3]。近年来，锁定钢板用于四肢骨折内固定已被多数骨科医生所接受，但目前对于锁定钢板用于髋臼骨折治疗的相关报道较为少见[4]，故本实验通过经前入路分别给予髋臼前柱逆行拉力螺钉、前柱重建接骨板、前柱锁定重建接骨板3种内固定方式，并通过进行生物力学比较，为临床治疗提供理论依据。

材料与方法

1标本的制备

取成人新鲜标本9具(男性)，由华北理工大学医学解剖教研室提供。标本均由第4腰椎水平与双大腿中断截断，仔细剔除附着于骨盆、股骨干的软组织。使骨盆处于单足站立体位[5]，垂直于坐骨结节处的三维平面分别钻入1枚克氏针。对每个标本进行骨密度测量，证实无骨质疏松[6]。沿骶骨正中及耻骨联合水平用手锯平整截断，得半骨盆标本18个。

2模型的制备

用手锯沿坐骨大切迹的中点至前柱髂耻隆起中点的连线截断臼顶，得到平滑骨折线[7]。

3标本分组及内固定模型的制备

将所有标本随机编号，分为单纯拉力螺钉固定组(LS)、重建接骨板固定组(RP)、锁定重建接骨板固定组(LP)，每组6个。LS组给予逆行前柱拉力螺钉内固定[8-9](图1)， RP组给予12孔重建接骨板及两端各4枚螺钉固定(图2)， LP组给予12孔锁定重建接骨板及两端各4枚单皮质螺钉固定(图3)。行钢板内固定时注意：(1)参考Shazar等[10]提出的，靠近骨折断端的两孔各放置1枚螺钉以增加固定强度；(2)螺钉固定依据均参考王先泉等[11]提出的前柱螺钉安全进针的方向及长度选择。

4实验方法

本实验在美国BOSE-3500型生物力学试验机上进行，依据3枚克氏针所代表的三维坐标平面，将半骨盆标本调整至人体倒置单足站立位置固定于包埋盒中进行实验(图4)。本实验为了反映切实情况，对内固定采用连续轴向加载[12]，速度为20N/s，直至内固定失效，并记录数据。为了减少加载所致误差，本组实验将每个标本重复测压5次，取其均值作为该组最终数据。

5内固定失效标准的确定

内固定失效标准定为负载下髋臼关节面的纵向位移>2.00mm[13]。

6主要观察指标

三组标本在同一载荷下的纵向移位、纵向位移均>2.00mm时的载荷及此时的内固定轴向刚度。

7统计学方法

本实验采用SPSS17.0统计软件包对三组最终数据进行单因素方差分析，纵向位移及轴向刚度采用均数±标准差表示，P<0.05时存在统计学差异。

结　果

1骨折的纵向位移与内固定稳定性

结果显示：同一载荷下，LS组的纵向位移均大于RP、LP两组，差异具有统计学意义(P<0.05，表1)，RP组与LP组稳定性相似(P>0.05，表1)。

2三组内固定均失效时的轴向刚度与内固定稳定性

内固定的轴向刚度也是一项作为反映内固定稳定性的重要参考标准，即轴向刚度与内固定稳定性成正相关，内固定方式的轴向刚度越小，表明此类内固定方式抗剪切、形变的力量越弱，此内固定方式所能提供的用于维持髋关节稳定性的强度越低。计算公式：轴向刚度(EF)=加载力(P)/内固定形变所产生的位移(ΔL)。本次实验，当加载力达到1 000N时，3组标本纵向位移均>2mm。根据计算得知，3组内固定的轴向刚度分别为LS组(48.62+1.43)N/mm、RP组(157.88+15.37)N/mm、LP组(147.68+9.85)N/mm， 结果显示：在1 000N时，LS组的轴向刚度均小于RP、LP两组，差异具有统计学意义(F=155.45，P=0.000)，RP组与LP组比较差异无统计学意义(P=0.323)。

表1　髋臼横行骨折不同内固定载荷与骨折线纵向移位关系±s,n=6)

与LS组比较:P1<0.05;RP组与LP组比较:P2>0.05

讨　论

髋臼骨折的发生往往伴随骨折端的明显移位，且相较于四肢长骨等部位，髋臼具有更为复杂的解剖形态及四周器官、组织的比邻关系，治疗更为棘手。 目前，临床中对于髋臼骨折所采取的最常规的治疗方式为切开复位内固定，且该理念也得到了多数学者的认同[14-15]。Baumgaertner[16]认为，在移位明显的髋臼骨折治疗中，骨折的解剖复位与早期坚强的内固定对于术后最大程度上恢复髋关节功能、保证患者的远期预后至关重要。故此，作为一名合格的临床医生，在髋臼骨折的治疗中应该探寻更加合适的治疗方式。

随着髋臼双柱这一概念的提出以及在临床的教学与工作中的普遍应用，Harnroongroj等[17]发现，前柱相较于后柱在骨盆环整体的稳定性中担任着更加重要的角色。因此笔者认为髋臼骨折中，前柱固定对于骨折固定的稳定性十分必要，故而本次实验针对髋臼横行骨折，主要将前柱作为本次实验的衡量标准，通过对不同内固定方式的比较，提供生物力学依据。

目前，临床上对于涉及到髋臼前柱的骨折治疗中，拉力螺钉和切开复位钢板技术的应用最为广泛，也最为广大医师所接受，且国内外学者的研究结果显示拉力螺钉与重建接骨板在治疗髋臼横行骨折行双柱固定时所表现出来的稳定性无显著性差异[18-20]。近年来，基于重建接骨板有较强的抗剪切应力，韧性好，易于塑形等特点，已被广泛医师接受并应用于髋臼骨折的临床治疗中。拉力螺钉技术，基于其入针标志明显，结合C型臂X线机的透视引导，往往可采用闭合复位或仅需采取有限切开复位技术，较钢板固定技术而言，在一定程度上缩减了手术所需时间，减小了医源性手术创伤的风险，且后期内固定易于取出。锁定重建接骨板作为一种较新的内固定材料，目前在四肢长骨骨折中获得较为广泛的应用[21]， 而针对其治疗髋臼横行骨折的相关研究报道甚为少见，所以，本次实验将其选为探讨与研究的对象。

本实验借鉴Mehin以及Chang等[22-23]固定骨盆标本的方式，将标本固定于倒置单足站立体位，克服了Khajavi等[24]由于受加载力载荷所限而导致实验的最终数据受到一定程度上的影响这一严重不足。但其操作过程较为繁琐，且实验期标本无法再调整更换体位，因此仍需研究改进。另外本实验的标本为离体骨折模型，行内固定时均在直视下操作，避免了行内固定时螺钉误入关节腔的风险，但由于髋关节周围软组织均被剔除，影响了对内固定物及骨折块复位影响的切实评估与模拟。且标本数量限制、随机误差等因素对于实验结果也会产生影响，基于以上种种不足，后期笔者会进一步采用三维有限元分析来完善本次试验。

本实验研究结果表明，逆行前柱拉力螺钉固定稳定性较差，但近年来，随着C型臂X线机在骨科临床中的广泛应用与闭合复位固定技术的愈加成熟，微创或有限切开的方式对于拉力螺钉在骨折的应用中或许会受到更多医师的青睐，不仅避免了因暴露髋臼前柱而对周围重要神经、血管、脏器所造成的医源性损伤，亦有利于后期的内固定取出，所以笔者认为该固定方式可以在移位不明显或者双柱骨折时作为优先考虑固定前柱的内固定方式。尽管两个钢板内固定方式的生物力学比较无显著性差异，但锁定重建接骨板具备以下两点优势：(1)独特的成角稳定技术及单皮质螺钉固定技术，减小了医源性损伤概率的同时，也更有益于医师的手术操作；(2)独有的内固定支架原理能减少应力遮挡，避免了依靠与骨骼面的摩擦来提高内固定及骨折的稳定性对骨膜血运多造成的破坏。因此，笔者认为与重建接骨板相比，尽管两个钢板生物力学稳定上并无明显差异，但综合临床考虑锁定重建接骨板或许是经前侧入路通过固定前柱治疗髋臼横行骨折更为理想的内固定方式。

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(本文编辑： 黄利萍)

Biomechanical study on different internal fixations for acetabular transverse fracture through the anterior approach

HEQuan-jie，LILi-geng，WUXiao-bo，MAAi-guo,XUFeng-song,LIUHong-yang，WANGLei

(Department of Orthopaedics and Traumatology,Second Hospital of Tangshan,Tangshan063000,China)

ObjectiveTo compare the biomechanic stability of three different internal fixations for transvers acetabular fractures through the anterior approach. MethodsEighteen transverse acetabular fracture models were randomly divided into three groups (n=6). The fractures were fixed with simple lag screws in group LS,with reconstruction plate in group RP,and with locking reconstruction plate in group LP. Continuous axial loading was imposed until the fixation failed. The longitudinal displacements,loading of failed internal fixation and axial stiffness were measured and compared by axial loading experiment between groups. ResultsLongitudinal displacements of group LS was longer than those of group RP and LP(P<0.05). The maximum load and axial stiffness of group LS were smaller than those of group RP and LP(P<0.05). However,there was no significant difference in the longitudinal displacements,loading of failed internal fixation and axial stiffness between group RP and LP(P>0.05). ConclusionFor the acetabular transverse fractures, locking reconstruction plate and reconstruction plate internal fixation can provide greater stability than simple lag screws. And the biomechanic stability of internal fixation with locking reconstruction plate is similar to reconstruction plate.

acetabulum fracture; internal fixation; biomechanics

1009-4237(2016)05-0284-04

063000 河北,唐山市第二医院创伤骨科

李力更，E-mail:cnc26289@163.com

R 683.3

A

10.3969/j.issn.1009-4237.2016.05.008

2015-09-17；

2015-10-15)