犬胫骨骨折模型的夹板固定方法研究

沈忠愿 范逸哲 章 晓 韩 真 魏成建

1.南京中医药大学第一临床医学院，江苏南京 210023；2.南京中医药大学附属医院骨伤科，江苏南京 210029

小夹板固定治疗四肢长骨骨折是祖国医学的特色，其优势在于可使断端产生微动，促进骨折愈合[1]。目前骨折愈合实验以鼠、兔作为实验动物较为多见[2]，但鼠、兔体型较小，在骨折实验中较难固定，骨折愈合周期也较短，无法进行长时间观察骨折愈合的完整过程[3-4]。与其他实验动物相比，比格犬在骨成分、骨密度等方面与人类骨骼相似度最高，并且根据机械性能检测，犬的骨骼强度也与人类相似，是开展四肢骨折愈合实验的良好实验动物[5]。但实验动物依从性差，实验动物的夹板固定模型构建困难，导致夹板治疗骨折的动物实验难以开展。本团队在预实验中发现了普通夹板固定犬胫骨骨折存在如下几个问题：①犬难以配合制动，患肢经常自行负重，导致骨折移位；②犬的跟腱及腓肠肌尤为细长有力，传统五块夹板的模式（即前侧、前内侧、前外侧、后内侧、后外侧）固定下骨折远段依旧发生向前和旋转移位；③犬的习性导致其后腿更偏向于弯曲，后侧夹板长期压迫腘窝，导致压疮；④犬常舔舐伤口、撕咬夹板导致夹板脱落，固定失效。为探究安全有效的犬胫骨骨折模型夹板固定方法，本团队对普通夹板进行改良，研发了专用于犬胫骨骨折固定的跟托式夹板，并且研发一款固定架用以犬胫骨骨折夹板固定后的辅助固定，已获得实用新型专利（专利号：ZL202222052214.6）。该固定架在将患肢悬挂固定、保证夹板固定有效的同时，避免了犬的其他活动对骨折的影响。为验证跟托式夹板联合自行研制固定架固定犬胫骨骨折的安全有效性，本研究选取8 只雄性比格犬，建立比格犬单侧胫骨骨折模型，随机分为观察组与对照组，观察组予跟托式夹板联合自行研发的固定架固定，对照组予普通夹板联合自行研发的固定架固定，现将固定架的设计与实验研究结果报道如下。

1 实验方法与材料

1.1 固定架的设计方法

本实验研究犬胫骨骨折夹板固定方法，前期预实验发现单独使用夹板固定容易被犬撕咬、挣脱，同时患肢易着地承重使断端移位，因此本团队拟设计一款辅助固定的固定架解决上述问题。初期本团队使用铁质带滑轮固定架（图1），该固定架可悬吊犬足跟处保持胫骨悬空状态，滑轮代替患肢满足日常活动，通过横杆与前胸部相连，分散后部滑轮处的承重压力，减少滑轮连接杆的形变，并限制犬前侧肢体的活动，防止撕咬固定架与夹板。但铁制支架各连接部位存在棱角，容易损伤犬皮肤，固定架存在前后移动不能长时间保持犬患肢的悬空，并且焊接处不够牢靠，易被犬挣脱损坏，虽然进行3次改良，使用铁丝加固、模拟环形外固定支架辅助患肢承重等方法（图2 ～4），但均无法满足实验需求。因此本团队自行设计3D 打印了适用于犬胫骨骨折模型夹板固定的固定架。

图1 固定架初次设计

图2 固定架第一次修改

图3 固定架第二次修改

图4 固定架第三次修改

选取一只雄性实验比格犬，通过测量得到腹围、下肢腿长、腿围等数据。基于满足悬吊患肢同时犬可以正常活动的原则，使用UG NX 12.0 软件设计绘制固定架图纸（图5）。通过3D 打印技术制作固定架，固定架材料为Lasty-701，该材料是一种具备精确和耐久特性的类ABS 的立体光造型树脂，具有耐温、不易损坏的优点。固定架由5 部分组成：①项圈：套于犬类脖颈和前肢后侧；②固定套：将犬中后部躯体包裹其中且固定套位于犬后肢处留有供犬类后肢安放的弧形缺口；③用于支撑犬类移动的支架：支架两两为一组，分别对称安装在固定套左右两侧，用于支撑犬的后半部躯体活动；④用于防护骨折处的防护罩：固定在弧形缺口处的支架上，防护罩内侧设置有用于绑定患肢的绑定部；⑤万向轮：固定在固定架的底部，代替双侧后肢进行活动。

图5 3D 打印固定架设计图

1.2 比格犬胫骨骨折模型的建立

1.2.1 实验动物 取8 只12 ～18 个月雄性比格犬，体重10 ～15 kg，购自江苏泰斯特生物科技有限公司。根据随机数表法分为观察组（n=4）和对照组（n=4）。适应性饲养3 d，12 h/12 h 光照循环，自由进食用水，实验环境温度：（23±3）℃，湿度：40%～70%。本研究经南京中医药大学动物实验伦理审查批准（编号：A221001），实验过程中按照实验动物3R 原则给予人道关怀。

1.2.2 骨折模型的建立 将比格犬笼中饲养3 d以适应环境，X 线透视排除骨折和畸形。使用速眠新Ⅱ[敦化市圣达动物药品有限公司，批准文号：兽药字（2010）070031582，规格：1.5 ml ∶0.03 g，10 支/盒]0.05 ml/kg 肌内注射麻醉，术中根据犬的个体反应差异可追加30%以维持良好的麻醉状态。对犬的右侧胫骨手术区域进行备皮、消毒后，沿胫骨干中点内侧纵行切开皮肤、皮下组织约5 cm，切开深筋膜，牵开胫骨前肌，部分骨膜下剥离暴露胫骨中段。使用摆锯垂直于胫骨下1/3 骨面处截断。保证断端平滑、对位良好。碘伏、生理盐水冲洗后缝合切口，无菌纱布包扎伤口。

1.3 固定方法

1.3.1 对照组 将普通柳木夹板裁剪为五块夹板（11 cm×1 cm，3 块；5 cm×1 cm，2 块）。骨折模型成功建立后患肢予普通夹板固定，两前侧板及内外侧板上达膝关节下方，下达足跟，后侧板上达腘窝下方，下达足跟。夹板放置完毕后扎带固定。X 线透视保证断端对位良好。将犬置于固定架内，患肢膝关节屈曲以保证胫骨断端处不受重力影响分离移位。

1.3.2 观察组 跟托式夹板的制作：将普通柳木夹板裁剪为五块夹板（11 cm×1 cm，4 块；5 cm×1 cm，1 块，较普通夹板底部多一铁丝半圆形环）（图6）。骨折模型成功建立后患肢予跟托式夹板固定，先放置后侧跟托式夹板，将犬后跟置于夹板远端的铁丝半圆形内，后跟刚好放置于两侧铁丝之间的间隙中，跟骨后突、跟腱无压迫，高度至腘窝下方，内外侧及前内、前外侧夹板上达膝关节下方，下达足跟。夹板放置完毕后扎带固定。X 线透视保证断端对位良好。将犬置于固定架内，患肢膝关节屈曲以保证胫骨断端处不受重力影响分离移位（图7）。

图6 跟托式夹板实物图

图7 固定架使用实物图

1.4 术后处理

术后前3 d 予注射用青霉素钠[商丘市成达动物药品厂，批准文号：兽药字（2012）162471253，规格：0.96 g（160 万单位）×50 支]80 万单位+0.9%氯化钠注射液肌内注射预防切口感染，切口渗血较多时进行换药。每天对犬外出牵遛、排便直至骨折愈合。

1.5 观察指标及评价标准

1.5.1 骨折对位对线情况 术后每日使用便携式X 线机透视观察骨折对位对线情况，并于当天及术后1、2、4、8 周行X 线检查，术后8 周根据X 线骨折对位对线标准评估对位对线成功率。骨折对位对线标准[6]：①解剖对位或接近解剖对位：对线对位满意，对位在2/3 以上，侧方移位及成角＜5°，无内外翻，无旋转，短缩＜0.5 cm。②功能对位：骨折对线良好，无旋转移位，对位＞1/3，干骺端骨折对位＞3/4，内外翻＜5°，短缩≤2 cm，成角移位与关节活动方向一致，且成角≤15°。③畸形：长骨干骨折对位对线差，成角＞15°，旋转＞10°，短缩＞2 cm。解剖对位或接近解剖对位以及功能对位为成功，畸形为失败。

1.5.2 夹板脱落次数、夹板调整次数 记录整个研究过程夹板脱落次数及根据骨折对位情况调整夹板的次数。

1.5.3 压疮评分 采用压疮评分评估压疮情况[7]：按发生部位、深度和面积分别进行评分（1 个部位为1 分，以后每增加1 个部位加2 分；深度按通用标准：Ⅰ度1 分，每增加1 度加3 分；面积2 cm2以内为1分，2 ～5 cm2为3 分，以后每增加5 cm2加3 分），总分为三项分值相加之和。

1.6 统计学方法

采用SPSS 25.0 统计学软件进行数据分析。非正态分布数据以[M（P25，P75）]表示，采用非参数检验；计数资料以例数或百分比表示，采用Fisher确切概率法检验；P＜ 0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组骨折对位对线成功率比较

观察组所有比格犬术后8 周X 线片显示骨折对位对线均良好，对照组移位明显（图8 ～9）。观察组骨折对位对线成功率优于对照组，但差异无统计学意义（P＞ 0.05），见表1。

表1 两组骨折对位对线成功率比较

图8 观察组术后8 周X 线正位片

图9 对照组术后8 周X 线正位片

2.2 两组夹板脱落次数、夹板调整次数比较

观察组夹板脱落次数、夹板调整次数均少于对照组，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见表2。

表2 两组夹板脱落次数、夹板调整次数比较[M（P25，P75）]

2.3 两组压疮评分比较

观察组压疮评分为[1.50（0.00，3.00）]分，低于对照组的[5.50（3.50，6.75）]分，差异有统计学意义（Z=-2.084，P=0.004）。

3 讨论

手法复位小夹板固定治疗四肢长骨骨折是祖国医学的特色，其优势在于“动静结合”，在保证固定牢靠的同时关节可以活动，断端能够产生微动促进骨折愈合[8]。小夹板固定已广泛用于实验动物骨折模型的固定，李睿等[9]将夹板外固定用于兔桡骨骨折模型的固定，实验过程中小夹板固定牢靠、断端稳定；王峰等[10]建立大鼠胫骨闭合性骨折夹板外固定模型，发现该模型较手术切开与髓内固定模型更符合骨折二期愈合的过程，更加贴近临床实际；张伟等[11]建立兔闭合性胫骨骨折模型后使用特殊材质的杜仲胶固定，固定6 周后骨折线基本消失且无明显移位；李瑛等[12]比较不同松紧度的小夹板固定与钢板固定对兔胫骨骨折愈合的影响，发现合理使用小夹板可使骨痂形成、骨折愈合提前，但该实验在模型建立后前5 d 使用石膏固定，说明单独使用小夹板固定兔胫骨骨折存在一定缺陷，有移位可能；孙鲁等[13]使用夹板固定兔于腰椎弯曲位，使踝关节达到颈部以下从而制造兔慢性脊髓损伤夹板固定模型。

目前对于犬胫骨骨折模型夹板固定的研究较少，单独使用夹板固定常容易造成移位与固定失效[14]，本团队前期预实验也发现普通夹板无法适用于犬胫骨骨折模型。而张晗等[15]根据小腿、踝部、足跟部解剖形态设计出托跟式夹板用于治疗儿童中下1/3 闭合性胫腓骨骨折，该夹板的后侧板将跟骨后部与跟腱托起到支撑杠杆作用，不压迫跟腱与跟骨后突的同时控制了骨折移位，在治疗过程中取得较好疗效。犬与儿童同样依从性差、跟腱粗长、普通夹板固定容易移位与发生并发症，本研究从适用于儿童的托跟式夹板中获得启发，改良研发出适用于犬胫骨骨折的跟托式夹板，将普通胫骨夹板的后侧板底部多一铁丝半圆形环，通过塑形可将犬足跟部与跟腱包裹其中，托起足跟并控制足踝部在中立位，使小腿与足踝部连为一体，有效减少骨折远段向前、旋转移位。而自行研制的3D 打印固定架不仅保证骨折断端对位的良好，而且犬可以依靠前肢带动该固定架进行活动。患肢屈膝置于固定架上可以有效避免重力因素造成骨折移位，骨折部位的防护罩也能保护断端、防止犬舔舐伤口造成感染。因此两者结合较好解决了前期预实验犬胫骨骨折模型普通夹板固定所发现的问题，在本研究中使用跟托式夹板联合3D 打印犬胫骨骨折固定架治疗犬胫骨骨折在夹板脱落次数、夹板脱落调整次数、压疮情况方面均优于普通小夹板联合固定架固定，取得较好疗效，而对于骨折对位对线成功率虽优于普通小夹板组，但因本次研究样本量较小，未有明显差异，可在后期大样本动物实验中继续观察。

综上所述，跟托式夹板联合3D 打印固定架是犬胫骨骨折模型安全、有效的夹板固定方式，并且贴近实际临床，为后期开展大型犬类骨折愈合实验创造了条件，值得进一步推广与使用。