应用改良延长支撑板架牵引床复位股骨转子骨折的力学研究

穆欢喜 侯世文 李崇鑫

应用悬空骨科牵引床已成为复位并维持固定治疗股骨近段骨折的一种趋势[1]。但是，目前临床治疗中应用骨科牵引床复位，易出现各种骨折成角(尤其是向后成角)，难以纠正，而且维持固定所需的牵引力量很大，骨折断端错位调整难度大，难以达到解剖复位[2]；尤其遇到肥胖及骨折移位复杂患者，很难达到满意解剖复位，不仅需要切开暴露骨折断端直视下操作，助手也要用力推压复位，致使手术过程很艰难，效果不满意[3]。无牵引床复位股骨转子骨折时，容易牵引复位，但助手不能在骨折复位满意后长期保持固定状态，在“C”型臂X线机透视时骨折断端上下易被床底遮挡[4-5]。为避免上述困难，只能将患者向床尾侧挪移。如果保留会阴柱，可使用与床面水平面一致的延长支撑板架，继而使用延长支撑板架连接足踝部牵引器。复位成功后，再固定牵引器旋转及内收、外展方向，释放水平方向上牵引力量，纠正分离移位，予以水平方向加压固定，以防止术后骨折不愈合(图1)[6]。

注：A：牵引床尾； B1：牵引杆；C：足踝牵引器；D：会阴柱

图1悬空牵引床

一、复位理论

悬空牵引床复位股骨转子骨折，水平方向受到骨折断端两侧周围纵向牵拉力；垂直方向受到以足为中心、下肢重力与足至骨折断端为力臂的垂直牵拉力(图2)。复位时常因垂直方向牵拉力易导致向后成角，且复位后难以给骨折断端加压。而需维持的牵引力量很大，骨折断端错位调整难度大，尤其是对于肥胖患者。而保留会阴柱，将悬空牵引床患侧的悬空支架设计成与床面在同一个平面的支撑板，支撑板尾侧连接牵引器，故命名为延长支撑板架牵引床(图3)。使用延长支撑板架牵引床复位患肢时，患肢放置在支撑板架上，不需要克服垂直方向上的牵拉力，复位大体受到骨折断端两侧周围的纵向牵拉力(图4)。麻醉状态下肌肉松弛，纵向牵拉力就更少，因此，复位就只需要牵引后调整下肢内外旋及内收外展，将骨折复位简单化。复位成功后，固定下肢牵引器旋转及内收外展角度，释放水平方向上牵引力量，纠正分离移位，可在水平方向加压使骨折对位贴合。这种方式固定可避免内固定器材与骨折断端的应力集中，达到有效、满意的固定。

二、牵引床复位力学

1.悬空骨科牵引床复位力学:以骨折断端为受力中心(O)，骨折复位水平方向受到会阴柱对抗牵拉力(F1)和足踝牵引器牵引力(F2)；垂直方向受到以足为中心，下肢重力(G)和足至骨折断端距离为力臂(M=OA)的力矩(NM)，其在垂直方向合力定义为G1， F1、F2、G1的合力中心为O'， 受力中心由O变至O'，其产生的力形成了骨折断端向后成角的剪切力(F剪)。F剪是阻挡骨折对位对线的不良因素(图2,5)。

图2 悬空骨科牵引床复位力学图

注：A：牵引床尾；B2：延长支撑板架；C：足踝牵引器；D：会阴柱

图3延长支撑板架牵引床

2.延长支撑板架牵引床复位力学:以骨折断端为受力中心(O)，骨折复位水平方向受到会阴柱对抗牵拉力(F1)和足踝牵引器牵引力(F2)；垂直方向因水平支撑板架支撑了肢体重量，抵消了骨折断端在垂直方向的受力， O与O'点重合。水平方向上骨折断端复位受到两侧周围纵向牵拉力，骨折断端两侧周围肌肉纵向牵拉力表现在骨折断端两侧的肌肉收缩力。麻醉状态下肌肉松弛，肌肉收缩力明显降低，因此骨折断端的复位只需要调整下肢内外旋及内收外展，复位所需的力量明显减小(图4)。

图4 延长支撑板架力学

图5 竖直牵拉

三、改良延长支撑板架牵引床

1.去除部分床尾及支撑板架：正常人体股骨颈的中轴线与股骨内外髁中点间的连线形成12°～15°的前倾角，因此,固定股骨颈不能与支撑板架平行。为避免股骨颈固定时床外沿阻挡固定器械(倾斜固定)造成不便而去除部分床尾及支撑板架(E)，方便术中固定操作(图6)。

2.快速垂直可调式足踝牵引器：使用悬空骨科牵引床时，因为肢体悬空，不影响手术消毒铺巾。而使用延长支撑板架牵引床复位，可以同上使用，亦可首先由助手抬高患肢后进行皮肤消毒，消毒完成后铺单，需要对患肢无菌巾单进行包裹，而后将患肢足踝固定在牵引器，再行牵引器周围铺单，其他部位常规铺单。改良设计快速垂直可调式足踝牵引器固定杆后，可以直接将患肢固定在足踝牵引器上，垂直升高足踝牵引器后直接消毒铺单，不需要助手抬高患肢消毒，完成后直接垂直降低足踝牵引器即可(图7)。

注：E为去除床尾及支撑架部分

图6去除部分床尾及支撑板架

注：F：快速垂直可调式足踝牵引器固定杆；C1：垂直升高的足踝牵引器

图7快速垂直可调式足踝牵引器

讨 论

悬空蛙式位固定健侧肢体以利于术中透视。使用悬空骨科牵引床，先复位，后消毒铺单行闭合手术。根据杠杆力矩(Nm)=力(N)×力臂(OA)公式，患者越肥胖，患肢重量越大，肢体越长，OA距离越长，垂直方向上产生的牵拉力越大，其导致成角畸形受力越大，复位难度越大。为了对抗垂直方向上的牵拉力，缩小O'至O的距离，只能加大水平方向的牵引力F2。因此需要牵引的力量越大，水平方向F2的牵引力越大，骨折断端周围肌肉收缩越紧张，骨折复位难度越大。只要依靠暴力对抗复位，就容易损伤骨折断端周围组织及会阴部组织，影响预后[7]。虽然骨折断端复位，但是向后成角的牵拉力是通过过度牵引，加大了水平方向F2的牵引力，这种牵引力不会凭空消失。在此种状态下予以内固定，当放松牵引器后，向后成角的牵拉力是否会化成为静态作用于内固定的剪切力，值得进一步研究证实。是否会出现旋转畸形代偿骨折断端应力等问题有待研究。这种方式固定后致内固定在垂直面上产生剪切力是否会致骨折不愈合或延迟愈合，也需要进一步探讨。为对抗垂直方向上产生的牵拉力，部分医生于下肢中段或近骨折段使用支撑架对抗重力，能够解决一部分问题，但仍然不能在释放压力作用下予以足够支撑，更不能在此种状态下加压固定。

使用改良延长支撑板架牵引床，亦可消毒铺单，后复位行闭合手术。患肢放置在支撑板架上，不需要克服垂直方向上的牵拉力， O与O'点重合，骨折复位不受肥胖重力及OA距离影响。因此，在理论上骨折复位不会在垂直面上产生牵拉力，断端牵引克服牵拉力轻微，避免了骨折复位在过度牵张状态下出现断端受力不均而产生剪切力,配合旋转、内外收而达到复位目的。位置达到预期目标后，固定下肢牵引器旋转及内收外展方向，释放水平方向上牵引力量，纠正分离移位，根据复位情况可在水平方向加压使骨折对位贴合,尤其适合合并骨质疏松症不能耐受暴力牵引的高龄患者。加压固定可避免骨折因贴合不紧密而产生骨折断端剪切力，防止应力集中，达到满意固定。

骨折手术有艺术的内涵，而不是暴力操作。股骨转子骨折在牵引床上复位受力是空间力学结构，在临床实际应用中，会出现各个方向的成角，也会出现非理论状态的向后成角。只有尽量将三维力学转化为平面力学模式，将复杂问题简单化，方能在临床中灵活运用。当轻度牵引时仍然出现各个方向成角移位，不需要强大暴力牵引，仅需在骨折成角周围予以消毒布块支撑对抗即可。当然在实际操作中会面临很多问题，需要在遵循骨科力学原则的基础上予以个性化治疗。