新型弹性固定治疗胫骨髁间嵴骨折的实验研究

王江涛，步建立，常晗，滕立佳，钱宇航，周勇，车建伟，罗涛，孙成，刘玉杰

(1.中国人民解放军第980医院骨二科，河北 石家庄 050000；2.中国人民解放军总医院骨科，北京 1008533.中国人民解放军92196部队，山东 青岛 266000；4.中国人民解放军第984医院骨科，北京 100094)

Ⅲ、Ⅳ型胫骨髁间嵴骨折骨块移位明显，前交叉韧带松弛，有的合并半月板前角嵌入骨折间隙，治疗不当可造成膝关节残疾[1-3]。临床上固定方式多样，最佳固定方法目前尚无定论[4]。骨折块大可以采用螺钉、钢丝等刚性固定，骨折块小或粉碎性骨折刚性固定难以完成[5]。传统缝线、缝合锚钉等弹性固定强度低，术后膝关节需制动，临床效果不理想[6-7]。笔者设计缝线网状套扎固定法，旨在通过生物力学试验，探讨其生物力学性能，为临床应用提供可靠数据支撑。

1 材料与方法

1.1 实验材料 猪膝关节新鲜标本16个，均为雌性，平均月龄7个月，-20℃冷冻保存，实验前放室温复温24 h。

1.2 实验器材 1.5 cm宽骨凿、1.2 mm克氏针(苏州市康力骨科器械有限公司)、肩关节弧形缝合过线器(强生公司，美国)、2号Ultrabraid缝线(Smith & Nephew公司，美国)、力学测试机(ElectroForce 3520；BOSE公司，美国)。

1.3 骨折模型制备 去除肌肉、半月板等软组织，保留前交叉韧带，用骨凿沿胫骨髁间嵴前、内、外侧缘倾斜45°角将髁间嵴完整撬起，制造Ⅲ型胫骨髁间嵴骨折模型，骨块大小为1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm。

1.4 实验分组及方法 采用电脑随机方法将骨折模型分为两组(n=8)，分别给予缝线网状套扎固定(A组)和缝合锚钉固定(B组)。所有操作由同一术者完成。

缝线网状套扎组(A组)：将骨折块解剖复位，采用肩关节缝合过线器引导6股2号Ultrabraid缝线(Smith & Nephew公司，美国)环绕前交叉韧带胫骨基底部并穿出，每2股缝线以领带结样环形套扎于前交叉韧带基底部与骨块交界处。自胫骨结节前内侧向骨折块两侧钻取两个直径1.2 mm骨道，将缝线自两胫骨骨道牵出，每侧骨道2股缝线，缝线引出后在骨桥上打结固定。于胫骨结节处钻取1.2 mm横向骨道，骨道进口位于胫骨结节内侧，出口位于胫骨结节外侧。使用硬膜外穿刺针带2号PDS线经胫骨前方皮下组织沿胫骨结节两侧穿入关节腔，PDS线将剩余2股固定骨折块的缝线由骨块前方经胫前皮下潜行引出，将缝线交叉穿过骨道并在骨桥上打结固定(见图1～2)。注意事项：(1)缝线环绕套扎前交叉韧带基底部，避免穿过韧带实质部及骨折块。(2)胫骨骨道关节内靠近骨折块前内缘及前外缘，即4：30和7：30位置，避免医源性软骨损伤。

缝合锚钉组(B组)：将骨折块解剖复位，采用直径3.5 mm带线(2号Ultrabraid缝线)缝合锚钉(Smith & Nephew公司，美国)于骨块前方2～3 mm处以45°角置入，将缝线穿过前交叉韧带基底部后打结固定(见图3)。注意事项：(1)缝线环扎前交叉韧带基底部；(2)锚钉没入骨面下5 mm。

图1 缝线网状套扎固定示意图 图2 A组缝线网状套扎组固定方式大体照 图3 B组缝合锚钉组固定方式大体照

1.5 生物力学测试 所有实验在室温条件下进行。两组骨折固定模型制备完成后，将标本固定于力学试验机上(ElectroForce 3520；BOSE公司，美国)，股骨与胫骨呈60°夹角固定，使载荷沿前交叉韧带方向传导，位移上限设定为17 mm。生物力学测试包括疲劳试验和抗拔出试验，具体方案：实验开始时给予1 Hz、5～20 N、20次循环预载荷消除组织粘滞性，随后加载5～150 N力并以100 mm/min速率循环200次，每20 Hz采样1次，记录载荷和位移变化数据。之后进行抗拔出试验，以0.5 mm/s的速率施加单次拔出载荷直至失败，记录最大失败载荷、失效载荷、拔出刚度及循环位移数据。最大失败载荷定义为固定失败时所施加的负荷，即载荷位移曲线最高点的载荷数值；失效载荷定义为载荷不再直线上升时的载荷数值；拔出刚度定义为载荷位移曲线中直线区域的斜率；循环位移是指施加200次循环载荷后骨块的位移程度。

2 结 果

所有标本均完成测试，未发生骨折、前交叉韧带断裂等试验失败的情况。

2.1 失败模式 缝线网状套扎组(A组)的失败模式为位移超限8个；缝合锚钉组(B组)的失败模式为锚钉拔出4个、缝线断裂2个、缝线切割胫骨平台2个(见图4～7)。锚钉拔出概率为50%，表明缝合锚钉固定的强度较低，术后发生固定失效的风险较高。缝线网状套扎组未发生因固定强度造成固定失效的问题，表明缝线网状套扎固定稳定性良好。

2.2 生物力学结果 缝线网状套扎组(A组)最大失败载荷优于缝合锚钉组(B组)，两组比较差异有统计学意义(P=0.001，P<0.05)；缝线网状套扎组(A组)失效载荷优于缝合锚钉组(B组)，两组比较差异有统计学意义(P=0.001，P<0.05)；缝线网状套扎组(A组)循环位移优于缝合锚钉组(B组)，两组比较差异有统计学意义(P=0.001，P<0.05)；缝线网状套扎组(A组)刚度相比缝合锚钉组(B组)差异无统计学意义(P=0.386，P>0.05，见表1)。

表1 两组生物力学测试指标比较

图4 A组位移超限大体照 图5 B组锚钉拔出大体照 图6 B组缝线断裂大体照 图7 B组缝线切割大体照

3 讨 论

胫骨髁间嵴撕脱骨折分为四型：Ⅰ型骨折块无明显移位；Ⅱ型胫骨平台前1/3～1/2翘起，后1/2仍相连；Ⅲ型骨折块完全分离移位，伴或不伴旋转；Ⅳ型为粉碎性骨折。Ⅰ型、Ⅱ型骨折相对稳定可保守治疗，Ⅲ、Ⅳ型骨折块与骨床完全分离，前交叉韧带松弛，影响膝关节稳定性，需手术治疗[4，8]。现有手术方式有刚性固定和弹性固定两大类[9-12]。髁间嵴骨折块大时可采用空心螺钉、钢丝等刚性固定，但需再次手术取内固定，容易发生医源性骨块骨折、内撞击等并发症[13-15]。严重骨质疏松患者或粉碎性骨折是刚性固定禁忌证。传统缝线固定强度低，单点固定易导致骨块翘起或骨块旋转[6，11]；缝合锚钉固定价格昂贵，固定强度较低，术后发生锚钉拔出的情况多见[16-17]。我们设计了缝线网状套扎固定法，通过生物力学研究分析比较了该方法的固定性能。

骨折坚强固定是术后早期功能锻炼的前提和保证[18]。文献报道，人体正常行走及日常活动时，前交叉韧带受力约为150 N，上楼梯或慢跑等较剧烈的活动时受力约450 N[19]。本研究结果显示，缝线网状套扎固定法最大失败载荷平均为517 N、失效载荷为247 N均明显优于缝合锚钉固定的最大失败载荷247 N和失效载荷123 N；循环位移平均为2.32 mm明显小于缝合锚钉固定的5.42 mm。以上表明缝线网状套扎固定有良好的生物力学性能，能够满足膝关节早期功能锻炼的力学要求。缝线网状套扎固定是多点网状固定，缝线均匀分散应力载荷，使承载能力更强，骨块固定更稳定。所有缝线环抱前交叉韧带而不穿过韧带实质部，避免对韧带组织和骨块直接损伤，缝线尾端在皮质骨骨桥上固定，强度高，抗负载能力强。以上因素保证了术后早期功能锻炼时骨块固定的稳定性，利于早期康复，减少并发症。缝合锚钉固定是单点固定，锚钉固定点为松质骨，抗拉强度低，抗拔出力弱，无法满足术后早期功能锻炼的力学要求，而膝关节需有效制动，以免内固定松动或移位，这与相关临床研究相符[6-7，20]。既往缝线捆扎固定方法自内外两侧对骨块加压固定，骨块前部固定相对薄弱，当骨块较大时可发生骨折块前部翘起，影响骨折愈合。缝线网状套扎固定法自骨折块内侧、外侧、前内和前外多个方向对骨折块构成网状加压固定，弥补了既往缝线捆扎固定技术骨块前部固定薄弱的不足，可防止骨折块前部翘起、旋转等移位，保证骨块固定的稳定性。

文献报道，缝合锚钉固定的主要失败模式为缝线断裂和锚钉拔出[11]。本研究中锚钉拔出4个，缝线断裂2个，缝线切割骨折块2个。研究结果与既往报道相似。缝线网状套扎固定的失败模式皆为位移超限，未发生因固定强度低导致固定失效问题，表明其固定性能优于缝合锚钉固定。缝合锚钉植入过程中发生缝线切割胫骨平台1个，其原因为锚钉拧入过深导致缝线切割胫骨平台，提示术中锚钉不易置入过深。因此，松质骨抗拔出性能低，锚钉置入过深易拔出，应以锚钉尾部在骨面下5 mm为宜。

本研究中的两种固定方法均采用缝线环扎前交叉韧带基底部而不穿过前交叉韧带实质部分，避免了因固定物切割致前交叉韧带断裂造成试验失败的意外情况。有学者报道胫骨髁间嵴骨折可能伴有前交叉韧带实质部分损伤[21]，如果手术中反复穿刺韧带，势必加重韧带损伤，甚至可能造成韧带断裂的意外事件。本试验中采用的缝线环扎技术能避免传统手术中穿刺缝扎前交叉韧带造成的医源性损伤，最大程度地维护前交叉韧带的完整，利于术后康复。

综上所述，缝线网状套扎固定法生物力学性能优于缝合锚钉固定法，骨折稳定性更好，能够满足术后早期功能锻炼的要求。