外固定和内固定对股骨骨折患者生物力学的影响比较

张小克 魏冰 应春宁 刘奕兵

[摘要] 目的 探討外固定和内固定对股骨骨折患者生物力学的影响。方法 选择2017年1月至2018年6月浙江省永康市第一人民医院收治的80例股骨骨折患者进行研究，随机分为外固定组（n=40）和内固定组（n=40）。外固定组接受外固定术，内固定组接受内固定术。统计两组的一般临床资料，比较两组术中指标、股骨生物力学指标、术后关节功能、并发症发生率。 结果 两组手术时长、愈合时间、关节功能、愈合延迟的发生率比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;外固定组术中出血量明显少于内固定组（P<0.05）;外固定组接骨板、股骨、螺杆的步态最大应力及爬楼梯最大应力明显大于内固定组（P<0.05），两组骨折区域步态最大应力、爬楼梯最大应力、股骨各部位的最大位移比较，差异无统计学意义（P>0.05）;外固定组感染率及再骨折发生率均明显高于内固定组（P<0.05）。 结论 外固定和内固定对股骨骨折均有较好的治疗效果，外固定股骨各部位应力大于内固定，临床可根据患者的病情需要选择适宜的固定方式。

[关键词] 外固定;内固定;股骨骨折;生物力学

[中图分类号] R683.4          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2022）12-0072-04

[Abstract] Objective To compare the biomechanical effects of external fixation and internal fixation in patients with femoral fracture. Methods Eighty patients with femoral fracture admitted to the First People′s Hospital of Yongkang in Zhejiang Province from January 2017 to June 2018 were randomly divided into the external fixation group （n=40） and the internal fixation group（n=40）.The external fixation group received external fixation， and the internal fixation group received internal fixation. The general clinical data of the two groups were statistically analyzed. The intraoperative indicators，femoral biomechanical indicators， postoperative joint function， and incidence of complications were compared between the two groups. Results There was no significant difference in the operation time， healing time， joint function， and the incidence rate of delayed healing between the two groups （P>0.05）. The intraoperative blood loss in the external fixation group was significantly less than in the internal fixation group （P<0.05）. The maximum gait stress and stair climbing maximum stress of the bone plate， femur， and screw in the external fixation group were significantly greater than those in the internal fixation group（P<0.05）.There was no significant difference in the maximum gait stress，stair climbing maximum stress，and the maximum displacement of each femur part between the two groups（P>0.05）.The infection rate and the incidence rate of refracture in the external fixation group were significantly higher than those in the internal fixation group（P<0.05）. Conclusion Both external fixation and internal fixation have an excellent therapeutic effect on femoral fracture. The stress in each part of the femur for external fixation is more significant than internal fixation. Clinically， the appropriate fixation method can be selected according to the patient′s condition.

[Key words] External fixation; Internal fixation; Femoral fracture; Biomechanics

股骨可将人体上身的重量传递至下肢，解剖位置极为重要，主要承受压力、张力、剪力、错位力、平切力等外力，在受到外界撞击后，内部肌肉作用于股骨的力量可为体重的数倍，易造成骨折[1-2]。股骨干骨折是骨科临床中下肢骨折常见的一种，保守治疗患者需长期卧床、下肢制动，且复位后的稳定性较差、并发症多，治疗效果不佳[3]，且股骨周边有大量肌肉组织，发生骨折后，若断端移位严重，不及时复位，可引起严重后果，如股四头肌肌力变化、膝关节功能障碍等[4-5]。内固定术对骨折周边软组织具有较好的保护作用，可减轻周边组织的损伤;而外固定术可使骨折断端的骨膜、血运等免受破坏，且固定作用较牢固[6]。目前，股骨骨折术后的固定方式尚未统一，本研究比较外固定和内固定对股骨骨折患者生物力学的影响，以期为临床固定方式的选择提供参考，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2017年1月至2018年6月浙江省永康市第一人民医院收治的股骨干骨折患者进行研究。纳入标准[7]：符合股骨骨折临床诊断标准;未合并其他部位的骨折/脱位;意识清楚可配合研究。排除标准[7]：粉碎性骨折、开放性骨折、陈旧性骨折等;由原发性/转移性肿瘤引发的骨折;合并重要器官如心脏、肾脏、肝脏等损伤;伴有严重感染;合并严重骨性关节炎或长期卧床，下肢行走功能丧失;意识障碍或有精神类疾病，无法配合研究者。共纳入80例股骨干骨折患者进行研究，随机分为外固定组和内固定组，每组各40例。本研究已经医院医学伦理委员会审核并通过，研究对象均签署知情同意书。

1.2 方法

收集两组患者的一般临床资料，如年龄、性别、患肢（左/右）、体质量指数（BMI）、受伤至接受手术的时间等。两组患者术前骨折情况见图1。

外固定组患者进行局麻/椎管内麻醉，取仰卧位，牵引患肢的外侧，进行闭合手法复位，若操作成功，即可安装外固定支架，若操作不成功，需在骨折处对应的大腿前外侧切4 cm切口，将骨折断端在直视下复位，并在骨折的远端、近端分别进行定位，置入2枚平行的皮质螺纹针，最后安装外固定支架，固定螺母及连杆。再次对骨折位置、固定处进行透视，冲洗切口并缝合。

内固定组患者经全麻/连续硬膜外麻醉，取仰卧位，牵引患肢的外侧，透视拍摄患肢骨折处，在骨折处对应的大腿前外侧切4 cm切口，将骨折断端在直视下复位，在骨折远端的大腿内侧和外侧各置入1枚髓内钉，将骨折的断端进行固定。再次对骨折位置、固定處进行透视，固定满意后，完成切口的冲洗及缝合。

两组患者的术后复查情况见图2，两组患者的术后1年情况见图3，内固定组拆除内固定后见图4。

1.3 观察指标及评价标准

①统计两组的手术操作时间、术中出血量及术后骨折愈合时间，骨折愈合标准为，患处局部无压痛/纵向叩击痛、无活动异常、影像学发现形成连续性骨痂且骨折线模糊、可平地行走3 min且多于30步、连续2周患处无变形。②对膝关节功能进行美国特种外科医院评分（hospital for special surgery，HSS）[8]，膝关节可完全伸直、屈曲120°、无疼痛/成角、短缩<1 cm为优;可完全伸直、屈曲90°、轻微疼痛/成角、短缩<2 cm为良;差10°伸直、活动范围>60°、经常疼痛、内外角<10°、短缩<3 cm为尚可;差10°伸直、活动范围<60°、明显疼痛、内外角>10°、短缩>3 cm为差。（优良率=优+良）例数/总例数×100%;③对髋关节功能进行Harris髋关节评分（harris hip score）[9]，根据髋关节有无疼痛、功能活动情况、患侧肢体有无畸形得分，满分100分，90～100分为优，80～89分为良，70～79分为中，<70分为差，优良率=（优+良）例数/总例数×100%。④根据桥接组合式内固定系统测定两组股骨多部位的步态最大应力、步态最大位移、爬楼梯最大应力、爬楼梯最大位移[10]。⑤比较两组的并发症，如感染、再骨折、愈合延迟等的发生率。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0统计学软件对本次研究的数据进行统计处理分析，计量资料用均数±标准差（x±s）表示，采用t检验;计数资料采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者的一般临床资料比较

两组患者的一般临床资料比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。

2.2 两组患者的手术情况及愈合时间比较

外固定组的术中出血量明显少于内固定组（P<0.05）。两组的手术时间及愈合时间比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

2.3 两组患者治疗后膝关节、髋关节评分优良率比较

两组患者的治疗后膝关节、髋关节评分优良率比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。见表3。

2.4 两组患者的股骨各部位最大应力及最大位移比较

外固定组接骨板、股骨、螺杆的步态最大应力及爬楼梯最大应力明显大于内固定组（P<0.05），两组的骨折区域、股骨各部位的步态最大应力及爬楼梯最大应力比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表4。

2.5 两组不良反应发生率比较

外固定组感染率明显高于内固定组（P<0.05），再骨折发生率明显高于内固定组（P<0.05），两组的愈合延迟发生率比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表5。

3 讨论

股骨骨折在临床外科中较为常见，是较为容易发生骨折的部位，因股骨是连接上半身和下半身的重要位置，承受大量的压力、张力、剪力、错位力、平切力等，在受到外界撞击后，内部肌肉作用于股骨的力量可为体重的数倍，易造成骨折。由于股骨解剖位置极为重要，股骨骨折的治疗更需引起重视，股骨干骨折是股骨骨折中较为常见的一种，若治疗失当，可引发畸形、严重疼痛、关节活动障碍、创伤性关节炎等多种不良并发症，甚则致残、致死。目前，手术治疗是股骨干骨折的主要方式，可分为外固定术、内固定术等多种。

内固定术是用金属螺钉、钢板、髓内针、钢丝或骨板等物直接在断骨内或外面将断骨连接固定起来。这种手术多用于骨折断裂严重需要切开复位，以保持骨折端的复位。据报道，大部分股骨干骨折采用内固定术后可取得良好效果，内固定具有牢固、创伤性小等优势[11-13]，但操作过程中易破坏骨量、且对医师技术要求较高、材料昂贵[14-15]。对骨量流失较多、破碎性较大的骨折，无法耐受麻醉的患者可采用外固定术[16-17]，可保护骨折断端附近的软组织、骨膜及血液循环，相对较牢固[18-19]，但外固定支架的针道不便于护理、影响穿衣行动、携带不便，甚则支架松动、感染。但外固定也有其优势，主要在于外固定术可使骨折断端的骨膜、血运等免受破坏，且固定作用较牢固[20-21]。本研究显示，两组患者的手术操作时间及术后骨折愈合时间无明显差异，外固定组的术中出血量明显少于内固定组，可见，内固定组对骨量破坏较大。两组患者的治疗后髋关节、膝关节功能评分未见明显差异，可见，两种手术方式均可取得较好治疗效果，髋关节、膝关节功能恢复较好。

本研究显示，两组患者的步态最大应力、爬楼梯最大应力均出现在螺杆部位，其次是接骨板处，股骨及骨折区域应力较小。其中，外固定组接骨板、股骨、螺杆的步态最大应力及爬楼梯最大应力明显大于内固定组，两组的骨折区域应力比较，差异无统计学意义（P>0.05），两组的股骨各部位步态最大位移、爬楼梯最大位移比较，差异无统计学意义（P>0.05）。外固定组的再骨折及感染发生率均明显高于内固定组，可见，外固定支架的牢固性不如内固定组，骨折处固定不牢易出现再次骨折，且外固定架护理不当易引发感染。两组的愈合延迟发生率比较，差异无统计学意义（P>0.05）。

综上所述，外固定和内固定对股骨骨折均有较好的治疗效果，内固定对骨量的破坏较大，而外固定术后具有感染、再骨折的风险，外固定股骨各部位应力大于内固定，临床可根据患者的病情需要选择适宜的固定方式，由于本研究样本量较小，两种固定方式的优劣仍需进一步研究。

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（收稿日期：2021-04-15）