不同骨折端加压技术的加压行为和效果

王逸扬 杨雷 周飞亚

[摘要] 目的 通过测量不同内固定技术在骨生物力学研究替代材料断端获得的压力，比较不同内固定技术在治疗骨折时的加压效果。 方法 在骨生物力学研究替代材料上制作不同骨折断端类型，测量两种常用骨折断端内固定加压技术获得的压力作为对照组，测量4种不同内固定加压技术获得的压力作为实验组，将实验组和对照组获得的断端间加压力进行比较。 结果 对照组1和实验组2、对照组1和实验组3、对照组2和实验组2加压效果比较，差异有统计学意义（P<0.05）。其他实验组和对照组加压效果比较，差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 复位钳加压后置入1枚位置螺钉获得的加压效果，比拉力螺钉技术获得的加压效果差，在骨折手术中要尽量避免使用此种方法；在缺少标准加压器械的情况下，复位钳加压后置入两枚位置螺钉，或许可以成为替代拉力螺钉技术的加压方法；偏心螺钉技术在横行断面和短斜形断面获得的加压效果相当；拉力螺钉技术与偏心螺钉技术在斜形45°断面获得的加压效果相当。

[关键词] 骨折；横断骨折；斜形骨折；内固定；钢板；拉力螺钉；加压；压力

[中图分类号] R683.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2018）22-0023-04

[Abstract] Objective To compare the pressure effect of different internal fixation techniques on the treatment of fracture， through measuring the pressure gained by different internal fixation techniques in bone biomchanics in replacement of material ends. Methods Different fracture end types were made with the substitute material of bone biomechanics. The pressure obtained by two kinds of commonly used fractures internal fixation pressure technology was used as control group. The pressure obtained by four different internal fixation and compression techniques was measured as experiment group. The pressure intermittently applied between the experimental group and the control group was compared. Results The effect of pressure between the control group 1 and the experimental group 2， the control group 1 and the experimental group 3， and between the control group 2 and the experimental group 2， the differece was statistically significant（P<0.05）. There was no significant difference of the effect of pressure between the other experimental groups and the control group（P>0.05）. Conclusion The compression effect obtained by inserting one position screw after compression of the forceps is worse than that achieved by the lag screw technique. This method should be avoided in the fracture surgery. In the absence of standard compression instruments， the placement of two position screws after compression of the forceps may be a method of pressurization instead of the lag screw technique. The eccentric screw technology is equivalent to the pressurization effect obtained in the transverse section and the short oblique section. The compression effect obtained by the lag screw technique and the eccentric screw at the oblique 45° section is equivalent.

[Key words] Fracture； Tansverse fracture； Oblique fracture； Internal fixation； Plate； Lag screw； Compression； Pressure

雖然闭合复位髓内钉固定技术已经成为治疗骨干骨折的标准方式，但是对于锁骨、肱骨、尺桡骨以及掌骨等上肢骨折，钢板螺钉内固定技术仍然是治疗的常用方法[1，2]。AO/ASIF国际内固定研究学会强调，对于简单骨折，如横断型、斜行骨折，骨折端间需进行加压[3-5]。有数种在骨折端进行加压的方式：对于骨干横断及短斜形骨折，采用在钢板上置入偏心位皮质骨螺钉的方式进行加压[5]；对于长斜形及螺旋型骨折，采用以拉力方式置入螺钉实现骨折端间加压[6-8]。骨折手术中，在处理长斜形骨折或大段劈裂骨折块时，因为临近重要解剖结构，有时没有严格遵守骨折端间加压的原则，往往采用垂直骨折线置入位置螺钉（非拉力螺钉技术），或者以骨折复位钳进行骨折端间加压，再置入位置螺钉，期望置入的位置螺钉可以维持骨折端间的压力[9]。对于某些斜行骨折，治疗时常面临骨折端间是用拉力螺钉方式，还是用偏心位置入螺钉的方式进行加压的选择。大多数生物力学研究关注于骨折内固定后整体的强度和抗疲劳性[10-12]，鲜有文献报道不同内固定技术在骨折端间的加压效果。此研究旨在模拟骨折手术中骨折端的内固定技术，测量不同内固定技术在骨折端间获得的加压力，为在骨折手术操作中加压方式的选择提供依据。

1 资料与方法

1.1 实验材料和截骨方法

实验选择的内固定材料为Synthes3.5 mm锁定加压接骨板，以及Synthes3.5 mm皮质骨螺钉。实验选择的生物力学材料为美国第四代骨生物力学研究替代材料Sawbones（CYLINDER： 20MM OD， SOLID， 500MM LENGTH， 4TH GEN COMPOSITE）。材料截成40 mm的長度。将制备的材料做如下模拟骨折的截骨：（1）横断骨折，在圆柱形材料的中间垂直圆柱体的纵轴行横断（1号实验材料），制备6组；（2）斜形骨折，在圆柱体材料的中部与圆柱体的纵轴成45°锯开（2号实验材料），制备6组；（3）测量加压螺钉技术加压效果的材料制备，与圆柱体的纵轴平行，将圆柱体制备成对称的两部分（3号实验材料），制备6组。见图1。

1.2 测量方法

实验用的压力测量感受器和压力接收测量系统分别是RFP803薄膜压力感受器，和RFP-cj847薄膜传感器压力测量系统（杭州宇博智能科技公司）。实验用的数据采集软件是LabVIEW2015（美国国家仪器公司）。

测量两种常用骨折断端内固定加压技术获得的压力作为对照组，测量4种不同内固定加压技术获得的压力作为实验组，具体如下：①测量横行断端间加压力。在1号实验材料断端中间放置压力感受器，复位实验材料两断端，放置钢板，在断端一侧使用2.5 mm钻头钻孔并攻丝，置入3.5 mm皮质骨螺钉，在另一侧使用加压导向套筒远离断端的偏心位置钻孔并攻丝，置入3.5 mm皮质骨螺钉，测量断端间压力。此为对照组1（图1a）。② 测量45°斜形断端间加压力。在2号实验材料断端中间放置压力感受器，复位实验材料两断端，放置钢板，在实验材料断端与钢板成45°的一侧使用2.5 mm钻头钻孔并攻丝，置入3.5 mm皮质骨螺钉，在另一侧（实验材料断端和钢板成135°）使用加压导向套筒远离断端的偏心位置钻孔并攻丝，置入3.5 mm皮质骨螺钉，测量断端间压力。此为实验组1（图1b）。③复位钳加压后置入单枚位置螺钉（非拉力螺钉技术）。将压力感受器放置在3号实验材料断端中间，实验者用复位钳以单手最大力量进行加压，测量断端间压力。使用2.5 mm钻头在压力感受器旁钻孔并攻丝，置入3.5 mm皮质骨螺钉，置入程度以实验者感到有明显阻力为止。松开复位钳，测量断端间压力。此为实验组2（图1c）。④复位钳加压后置入两枚位置螺钉。将压力感受器放置在实验组2测量过的材料断端中间，实验者用复位钳以单手最大力量进行加压，测量断端间压力。使用2.5 mm钻头在压力感受器另一侧钻孔并攻丝。置入两枚皮质骨螺钉，置入程度以实验者感到有明显阻力为止，松开复位钳，测量断端间压力。此为实验组3（图1d）。⑤拉力螺钉技术。取实验组3测量过的实验材料，将压力感受器放置在实验材料断端中间，使用3.5 mm钻头在实验材料近侧原2.5螺钉孔处将原孔扩大，置入3.5 mm皮质骨螺钉，置入程度以实验者感到有明显阻力为止，测量断端间压力。此为对照组2（图1e）。⑥复位钳加压后以拉力方式置入单枚皮质骨螺钉。取对照组2测量过的实验的材料，将压力感受器放置在实验材料断端中间，实验者用复位钳以单手最大力量进行加压，测量断端间压力。置入3.5 mm皮质骨螺钉，置入程度以实验者感到有明显阻力为止，松开复位钳，测量断端间压力。此为实验组4（图1f）。

1.3 统计学方法

使用SPSS 22.0软件进行分析，计量资料以（x±s）表示，运用单个样本Kolmogorov-Smirnov检验，检验测得的数据结果是否服从正态分布。如结果数据服从正态分布，采用配对t检验，如结果数据不服从正态分布，采用Wilcoxon检验。α=0.05，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

不同内固定技术在断端获得的压力，以及实验组和对照组加压效果比较如表1所示。不同对照组和实验组内固定加压技术在断端获得的压力测量结果数据服从正态分布（P>0.05）。对照组1和实验组2、对照组1和实验组3、对照组2和实验组2加压效果比较，差异有统计学意义（P<0.05）。其他实验组和对照组加压效果比较，差异无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

骨折端间加压是创伤骨折手术中经常运用的一种技术[13-15]。对于长斜形骨折、螺旋形骨折或大块的劈裂骨折，术中常以拉力螺钉技术置入全螺纹皮质骨螺钉的方式进行加压，操作时需要以3.5 mm及2.5 mm钻头分别对骨折线远近侧进行钻孔，并对远侧皮质攻丝[16]。当手术野内解剖结构比较复杂、需要加压的部位有重要的神经血管时，骨折端间的加压操作有时会被忽略，或在使用骨折复位钳加压后置入位置螺钉，期望置入的位置螺钉可以维持骨折端的压力。对于骨干横行和短斜形骨折，常运用在钢板上置入偏心位皮质骨螺钉进行加压，对于某些程度的斜形骨折，术中需要在偏心位螺钉技术和拉力螺钉技术两种加压方式上进行选择。目前的生物力学研究主要关注于骨折复位内固定后的整体稳定性和抗疲劳性，尚无文献报道过钢板上置入偏心位螺钉在治疗横断骨折和斜形骨折时的加压效果，也无文献对比过复位钳加压后置入位置螺钉和拉力螺钉技术在骨折端间加压效果。本研究的目的是通过测量常用骨折内固定技术，在常见简单骨折端间的加压效果，为在骨折复位内固定手术操作中加压方式的选择提供依据。

根据张力学说，骨折裂隙间的张力决定了骨折的愈合类型。骨折裂隙间的张力为骨折端的相对活动度与骨折端距离的比值。如果张力小于2%，此时骨折端处于绝对稳定状态。骨折以膜内成骨的方式愈合。如果张力维持在2%～10%范围内，此时骨折端处于相对稳定状态，骨折将以软骨内成骨的方式愈合[17，18]。第一种情况相当于坚强内固定，第二种情况相当于弹性内固定。通过解剖复位、骨折端加压内固定的方式，可以将骨折端间的张力维持在2%范围内。不同内固定加压方式在不同断端可以获得不同加压效果。本研究的结果提示，钢板上置入偏心位螺钉的方式在横行断端和斜形45°断端，获得的加压力比较，差异无统计学意义，对于小于45°的斜形骨折，使用这种方式进行加压，可能可以获得与横断骨折相同的加压效果。对于大于此倾斜角度的截骨断端，使用这种加压方式是否可以获得和横行断端相同的加压力，还需要做进一步研究。此研究还提示，使用皮质骨螺钉垂直断端以拉力螺钉技术获得的压力，与钢板上置入偏心位螺钉在斜形45°断面获得压力比较，差异无统计学意义（P>0.05），表明在斜形45°断面，使用这两种加压技术获得加压效果相当，在处理斜形45°左右的骨折断端时，这两种方式都是可以选择的技术。虽然在骨折复位内固定手术中，有时会用骨折复位钳加压后置入位置螺钉（非拉力螺钉）的方式进行加压，但本研究提示，这样获得的加压力要明显小于拉力螺钉技术的加压效果，甚至明显小于钢板上置入偏心位皮质骨螺钉在横行断端获得的加压力，表明在骨折内固定手术操作中需严格遵守规范的操作技术，避免骨折断端间张力过大，导致骨折延迟愈合及不愈合，造成患者不必要的痛苦。复位钳加压后置入2枚位置螺钉（非拉力螺钉）的方式获得的压力，与拉力螺钉技术获得的加压力比较，差异无统计学意义，且明显大于偏心螺钉技术在横行断端获得的加压力，如果手术中缺少标准加压器械，或许可以用这样的方式进行加压。

本研究是首次在骨生物力學替代材料上测量和观察不同骨折内固定技术获得的加压力和加压行为，所使用的实验材料的强度和密度和人体骨骼相仿，不同实验组的材料强度和密度一致，避免了使用尸体标本时不同骨密度造成的实验误差[19-21]。所使用的薄膜压力感受器只有0.1 mm厚度，适用于各种不同断端，对压力敏感。本研究的不足之处：①实验材料为实心材料，与人体骨骼存在不同，但这种材料已经广泛运用于生物力学研究；②使用复位钳加压时，所施加的压力没有标准化，但统计分析表明不同组间复位钳施加的压力没有显著性差异；③实验只测量了偏心螺钉技术在45°斜形断端的加压效果，对于不同内固定技术在其他角度的斜形和螺旋形骨折断端间的加压效果，还需做进一步研究。

综上所述，本研究使用不同内固定技术在骨生物力学研究替代材料Sawbones上进行断端加压的研究结果表明：①偏心螺钉技术在横行断端和斜形45°断端获得的加压力相当；②拉力螺钉技术与偏心螺钉技术在斜形45°断端获得的加压力相当；③复位钳加压后置入位置螺钉的方式获得的加压力，明显小于拉力螺钉方式获得的加压力，骨折内固定手术中要避免使用这种加压方式；④在缺少标准加压器械的情况下，复位钳加压后置入两枚位置螺钉，或许可以成为替代拉力螺钉技术的加压方法。

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（收稿日期：2018-01-22）