爱惜邦线和钢丝治疗尺骨鹰嘴横行骨折的生物力学研究

殷志鹏，戚晓阳，邱旭升，郑冲，王骏飞，陈一心

(南京大学医学院附属鼓楼医院 骨科，江苏 南京 210008)

尺骨鹰嘴骨折是创伤骨科常见损伤之一，10%的肘部骨折累及尺骨鹰嘴[1]。单纯尺骨鹰嘴横行骨折的固定方式首选克氏针张力带固定技术[1-2]，它可以提供一个稳定的构造，将肱三头肌牵拉产生的张力转化为骨折端的压力，允许早期关节运动[3]，但可能由于克氏针突出或钢丝打结处刺激皮肤而引起疼痛症状[4]，有报告显示植入物的去除率高达94%[5]。

如果使用爱惜邦线(ETHIBOND，聚酯不可吸收缝合线，强生公司，美国)代替钢丝对尺骨鹰嘴横行骨折进行固定的话，其优势在于组织相容性好，对皮肤刺激小，能减小内固定取出时的损伤。因此，我们尝试在尺骨鹰嘴骨折治疗中使用临床上可获得的强度最大的5号爱惜邦线代替常用于克氏针张力带技术的7号单股钢丝(柯惠公司，美国)，比较两者的生物力学特性，为临床应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 骨折模型及手术方法

取一健康成年男性右尺桡骨CT扫描原始数据(层厚为0.8 mm，DICOM格式)，运用3D打印技术(南京积亿医疗科技有限公司)，采用聚乳酸材料，制作右尺骨鹰嘴横行骨折模型20例，髓腔孔隙率为70%，克氏针进针角度(25°)及轨道计算机预先设定，轨道孔径1 mm(图1A)。以不锈钢钢丝绳钻入近端骨折块模拟肱三头肌腱。骨折模型复位后采用克氏针张力带固定。若采用钢丝固定则在骨折断端靠拢后继续收紧两圈；若采用爱惜邦线固定则尽可能收紧靠拢。根据张力带是采用5号爱惜邦线固定还是7号单股钢丝固定，将骨折模型分为爱惜邦线组和钢丝组，每组10例。

A.尺骨鹰嘴横型骨折模式图； B.爱惜邦线克氏针张力带固定； C.生物力学实验； D.钢丝克氏针张力带固定

图1爱惜邦线组与钢丝组的生物力学实验与术后照片

Fig1Biomechanicalexperimentpicturesandpost-operativeimagesindifferentgroups

骨折断端复位后，使用持骨钳临时固定，从鹰嘴突通过预设轨道插入2枚2.0 mm克氏针(上海浦东金环医疗用品有限公司)，越过骨折线，穿出对侧骨皮质0.5 cm。尾端保留1.0 cm；再用7号不锈钢钢丝或5号爱惜邦线穿过骨折远端骨干预设的横行钻孔，并“8”字交叉绕过两枚克氏针，在两侧同时收紧(图1B、C)。薄膜压力传感器及RFP-8通道压力数据采集测试系统检测骨折断端间压力。

1.2 生物力学测试

使用电子式疲劳测试仪器(INSTRON E3000,美国)进行以下测试(图1D)：(1)疲劳试验：采用载荷控制的方式，最小载荷10 N，最大载荷500 N，振幅245 N，频率1 Hz，以正弦波加载，循环500次，每50次记录1次骨折断端移位；骨折断端移位>2 mm定义为内固定失败[6]。(2)静态试验：以1 mm·min-1的速率拉动直至内固定断裂，记录钢丝组及爱惜邦线组断端分离(1 mm和2 mm)时所需载荷、弹性模量、内固定断裂时的极限载荷和移位。

1.3 数据分析

根据在两组不同处理骨折模型上骨折端的载荷与移位变化关系，绘制载荷-移位曲线，最后取每种内固定标本行破坏性加载，记录极限载荷。将所测得的数据用SPSS 18.0统计软件进行统计学分析。数据以均数±标准差表示，采用配对t检验进行分析，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

骨折断端间的压力爱惜邦线组为(2.45±0.33)N，钢丝组为(5.23±1.34)N(表1)，由固定后骨折断端间压力测试结果可见钢丝组的平均压力值要比爱惜邦线组大2.8 N。

表1爱惜邦线和单股钢丝的生物力学试验结果

Tab1ThebiomechanicalexperimentresultsofETHIBONDandstainlesssteelwire

生物力学指标爱惜邦线组钢丝组t值P值骨折断端间压力值/N2.45±0.335.23±1.34-6.38<0.001疲劳试验后断端移位/mm1.79±0.050.63±0.1720.62<0.001断端分离1 mm所需压力值/N45.81±6.0366.32±24.72-2.550.029断端分离2 mm所需压力值/N135.89±9.40197.49±70.19-2.750.022弹性模量/MPa834.74±52.351152.74±234.23-4.190.002内固定断裂时极限载荷/N702.96±114.231135.99±174.35-6.670.001内固定断裂时移位/mm10.3±2.25.4±1.95.390.001

疲劳试验中记录爱惜邦线组与钢丝组的断端移位情况，爱惜邦线组末次平均移位为(1.79±0.05)mm，钢丝组为(0.63±0.169)mm，两组差异具有统计学意义(P<0.001)，但两组都没有达到内固定失败的标准(表1、图2)。分别记录每50次循环时爱惜邦线组与钢丝组的移位情况，由图2可见，随着循环次数的增加，两组移位同时增加，但钢丝组的移位程度都要比爱惜邦线组低。

通过给予骨折断端拉力以模拟肘关节运动时肱三头肌对骨折端的拉力，缓慢提升拉力直至骨折断端移位达到1 mm或2 mm的位置。当移位为1 mm时，爱惜邦线组所需的平均拉力为(45.80±6.04)N，钢丝组的平均拉力为(66.32±24.72)N，两组差异具有统计学意义(P=0.029)。当移位为2 mm时，爱惜邦线组所需的平均拉力为(135.89±9.40)N，钢丝组的平均拉力为(197.49±70.19)N，两组差异具有统计学意义(P=0.022)(表1)。

图2疲劳试验中骨折断端移位与循环次数的相关性

Fig2Correlationbetweentheoffsetoffractureandcyclenumbersduringfatiguetestindifferentgroups

静态实验以1 mm·min-1的速率拉动固定直至内固定断裂，断裂时记录弹性模量、内固定失败时的极限载荷和移位。爱惜邦线组弹性模量为(834.74±52.35)MPa，钢丝组为(1 152.74±234.23)MPa；爱惜邦线组断裂时所需拉力为(702.96±114.23)N，钢丝组为(1 135.99±174.35)N；爱惜邦线组断裂时移位为(10.3±2.2)mm，钢丝组为(5.4±1.9)mm；两组比较差异都具有统计学意义(P<0.01)。见表1、图3。

图3静态实验拉力逐渐增加直到爱惜邦线断裂

Fig3Graduallyincreasethetensionuntilinternalfixationfailed

3 讨 论

爱惜邦线因其具有优良的组织相容性，不易引起异物反应或刺激皮肤，同时具有较强的抗拉强度、韧性和可塑性，在骨科领域得以广泛应用，如手外科肌腱的修补、运动医学韧带的修复等[7]。现已有学者将爱惜邦线取代钢丝用于固定髌骨骨折并取得了较满意的临床效果[8]。

由于尺骨鹰嘴骨折和髌骨骨折同样采用克氏针张力带原理固定，我们希望采用5号爱惜邦线替代7号钢丝用于尺骨鹰嘴骨折的治疗，以减少钢丝相关的并发症[9]。本研究结果表明，经过500次循环的疲劳试验，5号爱惜邦线平均移位(1.7 mm)虽然大于7号的单股钢丝(0.6 mm)，但是5号爱惜邦线与7号的单股钢丝都未出现内固定失败(骨折断端移位>2 mm)。因此，5号爱惜邦线可以提供接近7号单股钢丝的固定强度。与我们的研究结果类似，Lalliss等[10]比较了1.02 mm的不锈钢钢丝、2号爱惜邦线、5号爱惜邦线和5号FiberWire编织缝线用于固定尺骨鹰嘴骨折的固定效果，结果发现在模拟肘关节主动活动15 N受力情况下，经过1 000次循环的疲劳试验，所有固定材料都未出现骨折断端移位大于2 mm的情况，表明在一般的肘关节主动活动情况下，编织缝线可以提供足够的固定强度防止骨折端移位。

当然，我们也应该注意到，在承受更大外力的情况下，爱惜邦线的固定强度还是不如钢丝。比如我们的研究结果表明，造成2 mm骨折断端的移位，5号爱惜邦线只需要135 N的外力，而7号的单股钢丝则需要197 N的外力；一次性破坏试验表明，5号爱惜邦线平均为702 N，而7号的单股钢丝为1 135 N。这或许说明了在某些极端情况下(例如突然的摔跤等)，钢丝拥有比爱惜邦线更好的固定作用。同样，Lalliss等[10]研究表明，在模拟双手从椅子上撑起的450 N外力情况下，2号爱惜邦线固定全部失败(骨折断端移位>2 mm)，5号爱惜邦线5例中有2例失败，而1.02 mm的不锈钢钢丝和5号FiberWire仍然保持有效固定。

本实验的局限性在于我们使用了3D打印的骨折模型，并使用了钢丝模拟肱三头肌肌腱，与直接采用尸体标本的生物力学实验可能存在一定差异。因此本实验研究结果可能需要在尸体标本上进一步证实。

综上所述，我们认为，采用爱惜邦线替代钢丝结合克氏针张力带原理固定尺骨鹰嘴骨折的临床研究值得开展。这种治疗方法的潜在优势在于减少金属内植物对软组织的刺激，同时术后取内固定时只需要一个小切口取出克氏针即可，有利于患者的恢复；当然它的潜在风险在于某些极端情况下(例如突然的摔跤等)，骨折断端移位风险相对较大。

[参考文献]

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