改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定治疗髌骨下极骨折的效果及对骨代谢、疼痛因子的影响

【摘要】 目的：对比改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定对髌骨下极骨折患者术后膝关节功能及生活质量的影响，以及两者对骨代谢、疼痛介质的影响。方法：回顾性选取鹰潭一八四医院2021年6月—2022年12月诊治的99例髌骨下极骨折患者临床资料，根据手术方法不同，将改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定的髌骨下极骨折的患者作为观察组（50例），将钢丝张力带联合微型钢板固定的患者作为对照组（49例）。随访12个月，观察两组手术时间、切口长度、术中出血量、术后骨折愈合及功能恢复情况（Böstman评分、膝关节活动度）、术前术后疼痛视觉模拟评分（VAS）、术后3个月日常生活能力（Barthel指数）、骨代谢指标[血清骨钙素（BGP）、骨碱性磷酸酶（BALP）、骨膜蛋白（POSTN）]及疼痛介质水平[血清神经肽Y（NPY）、前列腺素E2（PGE2）、P物质（SP）、多巴胺（DA）]。结果：两组手术时间、切口长度、术中出血量差异均无统计学意义（Pgt;0.05）；骨折愈合情况及功能恢复：两组术后骨折愈合时间差异无统计学意义（Pgt;0.05），术后12个月观察组Böstman评分[（28.04±1.93）分]高于对照组[（25.53±2.45）分]（Plt;0.05），两组术后膝关节活动度随着时间逐渐增高（Plt;0.05），且观察组术后1、3、6个月膝关节活动度均高于对照组（Plt;0.05）。观察组膝关节功能优率高于对照组（Plt;0.05）；疼痛评分：两组术前、术后3 d、术后7 d的VAS评分差异均无统计学意义（Pgt;0.05），术后30 d，观察组VAS评分低于对照组（Plt;0.05）。观察组Barthel指数为（82.53±10.29）分，高于对照组的（70.16±8.45）分（Plt;0.001）。术后30 d，观察组BGP、BALP、POSTN水平均高于对照组，NPY、PGE2、SP、DA均低于对照组，差异均有统计学意义（Plt;0.05）。两组均无术后并发症。结论：改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定治疗髌骨下极骨折均安全有效，调节骨代谢，抑制疼痛介质，改善患者膝关节功能，提高生活质量，但改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定在改善髌骨下极骨折患者膝关节功能方面更为优秀。

【关键词】 髌骨下极骨折 改良垂直钢丝 钢丝环扎内固定

Modified Vertical Wiring Combined with Wire Cerclage Internal Fixation in the Treatment of Inferior Patella Fracture and Its Effect on Bone Metabolism and Pain Factors/ZHANG Yu， YANG Jun. //Medical Innovation of China， 2024， 21（16）： 0-044

[Abstract] Objective： To compare the effects of modified vertical wiring combined with wire cerclage internal fixation and wire tension band combined with mini-plate fixation on postoperative knee joint function and quality of life in patients with inferior patella fracture， and their influence in bone metabolism and pain mediators. Method： The clinical data of 99 patients with inferior patella fracture in Yingtan No. 184 Hospital from June 2021 to December 2022 were retrospectively selected. According to different surgical methods， patients with inferior patella fracture who were internally fixed with modified vertical wires combined with wire cerclage internal fixation were selected as the observation group （50 cases）， patients fixed with steel wire tension bands combined with mini-plates fixation were selected as the control group （49 cases）. The two groups were followed up for 12 months， and the operation time， incision length， intraoperative blood loss， postoperative fracture healing and functional recovery （Böstman score， knee joint mobility）， preoperative and postoperative VAS， and Barthel index， and bone metabolic markers [serum bone gla protein （BGP）， bone alkaline phosphatase （BALP）， periostin （POSTN）] and pain mediators levels [serum neuropeptide Y （NPY）， prostaglandin E2 （PGE2）， substance P （SP）， dopamine （DA）] at 3 months after operation in both groups were observed. There was no postoperative complication in both groups. Result： There were no statistically significant differences in the operation time， incision length， and intraoperative blood loss between the two groups （Pgt;0.05）; fracture healing and functional recovery： there was no statistical difference in postoperative fracture healing time between the two groups （Pgt;0.05）， the Böstman score of the observation group [（28.04±1.93） points] was higher than that of the control group [（25.53±2.45） points] 12 months after operation （Plt;0.05）， and the postoperative knee joint mobility gradually of the two groups were increased over time （Plt;0.05）， and the knee joint mobility of the observation group were higher than those of the control group 1， 3， 6 months after surgery （Plt;0.05）. The rate of knee joint function in the observation group being excellent was higher than that in the control group （Plt;0.05）; pain score： there were no significant differences in VAS scores between the two groups before operation， 3 days and 7 days after operation （Pgt;0.05）. On the 30th day after operation， VAS score in the observation group was lower than that in the control group （Plt;0.05）. The Barthel index of the observation group was （82.53±10.29） points， which was higher than （70.16±8.45） points of the control group （Plt;0.001）. 30 days after surgery， the BGP， BALP， and POSTN levels of the observation group were higher than those of the control group， while NPY， PGE2， SP， and DA were lower than those of the control group， the differences were statistically significant （Plt;0.05）. Conclusion： Modified vertical wiring combined with wire cerclage internal fixation and steel wire tension band combined with micro-plate fixation are safe and effective in treating inferior patella fracture， can regulate bone metabolism， inhibit pain mediators， improve the function of patients' knee joints and quality of life， but modified vertical wiring combined with wire cerclage internal fixation is better at improving knee joint function in patients with inferior patella fracture.

[Key words] Inferior patella fracture Modified vertical wiring Wire cerclage internal fixation

First-author's address： Department of Orthopedics， Yingtan No. 184 Hospital， Yingtan 335000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.16.008

髌骨下极骨折是指髌骨远端1/4处骨折，常由直接暴力、牵引暴力及二者联合引起，髌骨是人体最大的籽骨，附着有股四头肌肌腱、髌腱、髌韧带，骨折严重影响膝关节功能。髌骨下极骨折的治疗以尽力保留髌骨，恢复连续性伸膝装置，尽可能解剖复位，促进髌骨生物力学功能恢复，维持股四头肌肌力传导及力臂长度[1]。主要手术方法有髌骨下极切除髌韧带修补、切开复位内固定、垂直钢丝固定技术、蓝网状钢板、微型钢板等[2-5]，各有优缺点。其中，蓝网状钢板对髌韧带结构和功能存在较大损伤，使髌韧带缩短或破裂[6]。研究显示，钢丝张力带联合微型钢板固定在髌骨下极骨折中获得较好疗效，但这些研究多为单臂研究[7-8]。垂直钢丝固定由Song首次使用，逐步在临床推广，手术效果较好，固定强度大，且操作简单[9]。但垂直钢丝固定仍存在局限性，在支具的保护下虽然可以早期锻炼，但对于老年骨质疏松患者，不能进行完全伸屈功能，也不能早期负重功能锻炼。而经过不断改进，改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定应运而生[10-11]。本研究对比钢丝张力带联合微型钢板固定、改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定在髌骨下极骨折的临床效果，以期为临床术式选择提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性选取2021年6月—2022年12月鹰潭一八四医院诊治的99例髌骨下极骨折患者临床资料。纳入标准：经影像学检查，符合髌骨下极骨折临床诊断标准[12]；骨折前四肢健全，肢体功能正常；骨折移位gt;3 mm，具备手术指征；单侧新鲜骨折；同一组治疗医师完成手术；入院后手术行改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定，或钢丝张力带联合微型钢板固定；接受并配合随访12个月以上。排除标准：高龄；重度骨质疏松；合并严重基础疾病；肝肾等重要脏器损伤；凝血功能异常；病理性骨折、多发性骨折、陈旧性骨折；代谢性骨病；伴发骨关节炎症性病变。根据手术方法不同，将改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定的髌骨下极骨折的患者作为观察组（50例），将钢丝张力带联合微型钢板固定的患者作为对照组（49例）。本研究已通过鹰潭一八四医院医学伦理委员会审核批准（2023081250）。

1.2 方法

1.2.1 对照组 采用钢丝张力带联合微型钢板固定。患者仰卧，将止血带绑于患侧大腿根部，硬膜外麻醉或全身麻醉，取髌骨正前方纵向切口，将髌骨骨折断端、髌韧带髌骨止点显露后，清除患肢血肿、软组织、关节内骨碎屑，冲洗关节腔时注意查看骨质缺损及判断骨折断端复位，然后开始复位骨折端。伸直患肢，暴露髌骨肌腱及胫骨面间隙，预先弯微型钢板，将钢板自胫骨面间隙插到髌骨下缘，骨块较大者经钢板置入螺钉，将钢板与骨块固定牢固，之后钢丝张力带固定，骨块较小者先利用缝线将骨块与髌韧带合并，之后与钢板固定，以髌骨上极内、外侧为入口，钻入2枚直径2 mm克氏针，以髌骨纵轴沿髌骨下极经微型钢板钉孔钻出，在肌膜外留出5 mm，将钢丝以“8”字交叉束于髌骨前并扭紧，在C形臂X线机透视下，确认骨折复位及固定牢靠，可吸收缝线修补缝合髌韧带及两侧支持带，经X线机透视获取满意骨折复位质量。

1.2.2 观察组 采用改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定。患者仰卧，将止血带绑于患侧大腿根部，硬膜外麻醉或全身麻醉，取髌骨正前方纵向切口，将骨折断端与髌韧带髌骨止点显露，清除血肿、软组织、关节内骨碎屑，冲洗关节腔时注意查看骨质缺损及判断骨折断端复位，然后开始复位骨折端。经髌韧带紧贴髌骨下极穿入预置（不收紧）1根环扎钢丝（1 mm），取克氏针（1 mm）在髌骨上极钻孔形成骨隧道，从髌骨近端骨折断端进针，沿关节面从近端髌骨中上方的前侧皮质钻出，穿入钢丝（直径1 mm，3根），出口距骨折线3 cm，3根预穿钢丝远端经髌骨远端骨块后方、预置的1根环扎钢丝远端穿过髌韧带，绕至髌骨中上方的前侧皮质，骨折断端复位，在X线机透视下，确定骨折复位后，将垂直钢丝在髌骨前侧中上方收紧，接着收紧环扎的钢丝，确定固定牢靠，可吸收缝线修补缝合髌韧带及两侧支持带，常规冲洗伤口、逐层缝合、包扎。膝关节充分被动屈伸，检测骨折稳定性，判断膝关节活动度。

1.2.3 术后处理 两组术后无支具固定，常规预防控制切口感染，给予止痛等对症治疗。术后次日协助患者进行功能锻炼。术后2周督促并指导髌骨下极骨折患者负重锻炼，术后4～6周膝关节屈曲gt;120°。骨折愈合后自主负重锻炼。

1.3 观察指标及评价标准

两组均随访12个月。观察指标包括：手术时间、切口长度、术中出血量、术后骨折愈合及功能恢复（膝关节功能、膝关节功能优良率）、疼痛情况[疼痛视觉模拟评分（VAS）]、日常生活能力（Barthel指数）、骨代谢指标及疼痛介质水平。

骨折愈合情况及功能恢复：骨折愈合标准，患者术后经检查，患肢无压痛、叩击痛，X线片检查结果为连续性骨痂通过骨折线；统计两组骨折愈合时间；膝关节功能，术后12个月采用Böstman评分，条目包括膝关节活动范围、疼痛、上楼梯等，总分30分，分值越高，膝关节功能越好。膝关节功能优良率评定，将术后12个月Böstman评分gt;27分设为优，评分20～27分设为良，评分lt;20分设为差，统计比较两组优良率；膝关节活动度：于术后1、3、6个月由同一组医师测量膝关节主动最大屈曲活动度。

疼痛情况及日常生活能力：于术前、术后3 d、术后7 d、术后30 d患者静息时，以VAS评定两组疼痛情况，总分10分，评分越高疼痛越重。术后3个月评测两组日常生活能力，采用Barthel指数，条目包括步行、二便控制、上下楼梯等，0～100分，分值越高骨折患者日常生活能力越好[13]。

实验室指标：分别在术前、术后3 d、术后30 d，采集患者空腹静脉血5 mL，离心（4 000 r/min、10 min），将上清液低温（-80 ℃）保存待测。两组骨代谢指标和疼痛介质水平采用酶联免疫吸附法检测（迈瑞BS-280全自动化分析仪，万孚生物技术有限公司提供试剂盒），骨代谢指标包括血清骨钙素（BGP）、骨碱性磷酸酶（BALP）、骨膜蛋白（POSTN）；疼痛介质水平包括血清神经肽Y（NPY）、前列腺素E2（PGE2）、P物质（SP）、多巴胺（DA）水平。

1.4 统计学处理

所得数据采用SPSS 26.0处理，计量资料以（x±s）描述，正态分布时行t检验，两组髌骨下极骨折患者不同时间段指标的对比观察采用F检验。计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验。以Plt;0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料比较

两组基线资料差异均无统计学意义（Pgt;0.05），见表1。

2.2 两组手术时间、切口长度、术中出血量比较

两组手术时间、切口长度、术中出血量差异均无统计学意义（Pgt;0.05），见表2。

2.3 两组骨折愈合情况及功能恢复比较

两组术后骨折愈合时间差异无统计学意义（Pgt;0.05）。术后12个月，两组膝关节功能对比，观察组Böstman评分高于对照组（Plt;0.05）。两组术后膝关节活动度随着时间逐渐增高（Plt;0.05），术后1、3、6个月观察组膝关节活动度均优于对照组，两组差异均有统计学意义（Plt;0.05）。见表3。观察组膝关节功能优46例（92.00%），良4例（8.00%），对照组膝关节功能优35例（71.43%），良14例（28.57%），两组均未出现膝关节评分lt;20分（差）。两组膝关节功能优良率一致，但观察组膝关节功能优率高于对照组（字2=7.040，P=0.008）。

2.4 两组疼痛评分比较

两组术前、术后3 d、术后7 d的VAS评分差异均无统计学意义（Pgt;0.05）；术后30 d，观察组VAS评分低于对照组（Plt;0.05）。见表4。

2.5 两组Barthel指数比较

术后3个月，观察组的Barthel指数为（82.53±10.29）分，对照组为（70.16±8.45）分，观察组高于对照组，差异有统计学意义（t=6.530，Plt;0.001）。

2.6 两组骨代谢指标比较

术前、术后3 d，两组骨代谢指标（BGP、BALP、POSTN）水平比较，差异均无统计学意义（Pgt;0.05）；术后30 d，观察组骨代谢指标（BGP、BALP、POSTN）水平均高于对照组，差异均有统计学意义（Plt;0.05）。见表5。

2.7 两组疼痛介质水平比较

术前、术后3 d，两组疼痛介质（NPY、PGE2、SP、DA）水平比较，差异均无统计学意义（Pgt;0.05）；术后30 d，观察组NPY、PGE2、SP、DA四项疼痛介质水平均低于对照组，差异均有统计学意义（Plt;0.05）。见表6。

2.8 两组术后并发症比较

术后两组切口均愈合，无感染，切口未发生延迟愈合，钢丝环扎内固定无松动、断裂、激惹反应等。

3 讨论

髌骨下极骨折属关节外骨折，其不累及关节面。治疗方法主要分为，（1）形成骨与骨愈合，保留髌骨下极并进行骨折内固定；（2）实现骨与肌腱愈合，切除髌骨下极联合髌韧带重建。目前以前者为主，完整的髌骨结构可以维持自身生物力学状态，促进伸膝装置连续性恢复。后者去除髌骨下极骨块后，股四头肌力臂缩短，髌骨关节面压强增大，术后容易出现髌骨关节退行性改变，但对于骨缺损较多的患者、骨质疏松严重及患者软组织条件差的，切除髌骨下极联合髌韧带重建也是较常用且有效的方法[14-15]。

本研究两组手术时间、切口长度、术中出血量差异均无统计学意义（Pgt;0.05）。说明改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定耗时差异不大，同样耗时下切口长度、患者术中出血量无明显差异。骨折愈合情况及术后疼痛：两组术后骨折愈合时间及术前、术后3 d、术后7 d的VAS评分差异均无统计学意义（Pgt;0.05），术后30 d，观察组VAS评分疼痛评分低于对照组（Plt;0.05）。说明两种术式术后髌骨下极骨折患者骨折愈合良好，疗效相当，且愈合时间无明显差异，但在降低髌骨下极骨折患者疼痛方面，观察组更有优势。且随访12个月后，观察组Böstman评分高于对照组（Plt;0.05），虽然两组术后膝关节活动度随着时间逐渐增高（Plt;0.05），但观察组术后1、3、6个月膝关节活动度均高于对照组（Plt;0.05），膝关节功能优率（Böstman评分28～30分）高于对照组（Plt;0.05）。说明改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定虽然随着时间增长，膝关节活动度增加，但使用改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定的髌骨下极骨折患者术后膝关节功能恢复更好，膝关节活动幅度改善得更为明显，优于钢丝张力带与微型钢板联合固定。在术后日常生活能力方面，观察组术后3个月日常生活能力评分Barthel指数明显高于对照组（Plt;0.001）。说明改良垂直钢丝与钢丝环扎联合内固定术后患者日常生活能力改善优于钢丝张力带联合微型钢板固定。分析原因，改良垂直钢丝与钢丝环扎联合内固定，在垂直钢丝技术的基础上增添了钢丝环扎，使张力带及环扎技术的优点结合，有效固定髌骨下极散碎骨块，将髌骨前方的张力转变成轴向压力，骨块间的聚合力随之增高[16-18]。优于钢丝张力带联合微型钢板固定，原因还可能与改良垂直钢丝是骨与骨之间加压，减少了内固定物对软组织造成的激惹反应，加上钢丝环扎是对髌骨边缘加压，降低了骨道内软组织压力，因此术后疼痛症状较少，膝关节活动度增大，使患者术后日常生活能力更早开始，更为独立[19-20]。徐希斌等[10]研究也证实，髌骨下极骨折患者采用改良垂直钢丝与钢丝环扎联合内固定，手术操作不仅简单，术后患者切口均一期愈合，疗效可靠，术后患者可尽早进行功能锻炼，Böstman评分平均28.9分，膝关节功能恢复较为满意。

骨折愈合过程中，骨代谢发生着变化，疼痛介质影响着患者的痛觉感受。BGP、BALP、POSTN均为临床常用的骨代谢指标，BGP为成熟骨细胞释放，在骨折愈合过程中，调节骨代谢平衡，反映骨细胞活性，表达越高骨愈合越有利，BALP为成骨细胞，参与骨折后新骨形成，POSTN为细胞外基质蛋白，可在成年机体的骨组织中表达，骨折术后，POSTN可促进激活成骨细胞分化、增殖和黏附，检测含量越高骨折恢复程度越佳。NPY、PGE2、SP及DA水平是临床常见的观察患者疼痛的介质因子，机体在创伤后DA逐步上升，刺激感觉神经末梢，患者产生疼痛感，PGE2通过刺激损伤感觉神经末梢受体，增强痛觉感受，SP广泛存在于细胞神经纤维中，是一种伤害性刺激神经肽，促进增强神经疼痛的传递，NPY为骨内调节因子，通过促进间充质干细胞成骨，来促进骨折后愈合。本研究结果显示，术后3 d，两组骨代谢指标（BGP、BALP、POSTN）和疼痛介质水平（NPY、PGE2、SP、DA）差异均无统计学意义（Pgt;0.05），但术后30 d，观察组BGP、BALP、POSTN三项骨代谢指标水平均高于对照组（Plt;0.05），NPY、PGE2、SP、DA四项疼痛介质水平均低于对照组（Plt;0.05）。说明改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定后，均可通过调控骨代谢，加速骨重建，改善骨愈合，但前者更利于骨重建，术后疼痛更轻。可能与改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定后，张力带结合环扎技术，将髌骨下极散碎骨块合理固定，增加聚合力，骨与骨间加压，髌骨前方产生轴向压力，另外钢丝环扎降低了骨道内软组织压力，减少了内固定物对软组织造成的激惹反应，局部炎症因子释放减少，最终使疼痛介质水平降低，促进骨代谢[21]。

综上所述，改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定治疗髌骨下极骨折均安全有效，可调控骨代谢，抑制疼痛介质，改善髌骨下极骨折后膝关节功能，提高髌骨下极骨折患者生活质量，但与钢丝张力带联合微型钢板固定对比，改良垂直钢丝联合钢丝环扎固定更利于髌骨下极骨折膝关节功能恢复，提高患者生活质量。本研究样本量有限，今后仍需进一步多中心、大样本、生物力学试验等前瞻性研究。

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（收稿日期：2023-12-21） （本文编辑：何玉勤）

①鹰潭一八四医院骨科 江西 鹰潭 335000

通信作者：杨俊