徐鳳松，李力更，吳嘯波，王一兵,張文艷

(1華北理工大學附屬唐山二院，河北唐山 063000；2 華北理工大學研究生院)

髖臼橫行骨折K-L入路不同內固定方式的生物力學穩(wěn)定性比較

徐鳳松1，2，李力更1，吳嘯波1，王一兵1,張文艷2

(1華北理工大學附屬唐山二院，河北唐山 063000；2 華北理工大學研究生院)

目的 比較髖臼橫行骨折K-L入路單重建接骨板、單鎖定重建接骨板、雙重建接骨板三種不同內固定方式的生物力學穩(wěn)定性。方法 選取9具防腐成人尸體，制成18個髖臼橫行骨折模型，隨機分為單重建組、單鎖定重建組、雙重建組，每組6個。單重建組采用單重建接骨板固定，單鎖定重建組采用單鎖定重建接骨板固定，雙重建組采用雙重建接骨板固定。進行軸向加載試驗，比較三組在不同載荷作用下骨折斷端的縱向位移及軸向剛度。結果 隨著載荷的不斷增加，三組縱向位移均逐漸升高。在相同載荷下，單重建組縱向位移明顯高于單鎖定重建組、雙重建組，單鎖定重建組縱向位移明顯高于雙重建組(P均<0.05)。在1 400 N載荷下，單重建組軸向剛度為(93.08±4.26)N/mm，單鎖定重建組為(135.75±9.80)N/mm，雙重建組為(266.88±25.72)N/mm，多組間比較有統(tǒng)計學差異(P<0.05)；單重建組軸向剛度明顯低于單鎖定重建組、雙重建組，單鎖定重建組軸向剛度明顯低于雙重建組(P均<0.05)。結論 髖臼橫形骨折采用K-L入路進行內固定時，雙重建接骨板內固定的穩(wěn)定性最好，單鎖定重建接骨板居中，單重建接骨板最差。

髖臼；骨折；內固定；生物力學；穩(wěn)定性

髖臼骨折為常見的嚴重創(chuàng)傷，其中髖臼橫行骨折(按Judet-Letournel分型)占6%～13%[1]。骨盆結構復雜，髖臼周圍存在重要的神經、血管，其骨折時可能合并嚴重的并發(fā)癥，治療不當則可能發(fā)生創(chuàng)傷性關節(jié)炎[2]。目前對于有移位的髖臼橫行骨折行切開復位內固定已成為一種共識。髖臼骨折手術入路及內固定的方式有多種選擇， 內固定物仍限于重建接骨板及拉力螺釘，關于鎖定接骨板的臨床應用研究較少。2015年1～5月，本研究通過引入鎖定重建接骨板，對髖臼橫行骨折采用單一K-L入路，比較單重建接骨板、單鎖定重建接骨板、雙重建接骨板三種內固定方式的生物力學穩(wěn)定性，現(xiàn)將結果報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 內固定物由常州市康輝醫(yī)療器械有限公司提供，美國BOSE 3500生物力學試驗機由河北省骨科研究所提供。 選擇華北理工大學基礎醫(yī)學院解剖實驗室的防腐成人尸體10具，自第4腰椎水平至雙大腿中上1/3交界處將標本橫斷，剝離附著的肌肉及軟組織，仔細剔除髖關節(jié)囊及韌帶，保留關節(jié)盂。其中1具標本由于肉眼觀察及X線檢查發(fā)現(xiàn)股骨頭壞死，予以棄用；其余9具標本均無骨折、結核、風濕、腫瘤、骨質疏松等病變及解剖學改變，予以保留。自正中矢狀面鋸開骶骨及恥骨聯(lián)合，修整后得到半骨盆標本18個。于坐骨結節(jié)處，按骨盆站立位的水平面、冠狀面及矢狀面，分別鉆入1枚克氏針，代表三維坐標系。標本覆蓋甲醛液紗布待用。

1.2 髖臼橫行骨折模型制備 骨盆標本取中立位，在髖臼頂點與月狀面頂點的連線中點畫一條通過臼頂?shù)臋M行骨折線，使得該線向臼外延伸，后柱到達坐骨大切跡頂點下方，前柱通過髂恥隆起后側的髂腰肌溝中央。用手鋸(鋸片厚度約0.5 mm)沿骨盆標本上標記的骨折線平滑鋸斷，制備髖臼橫行骨折模型。

1.3 骨折標本分組及內固定模型制備 將18個髖臼橫行骨折模型標本分別標號為1～18，采用隨機數(shù)字表法將其分為單重建組、單鎖定重建組、雙重建組，每組6個。三組均于直視下解剖復位骨折端，單重建組采用8孔單重建接骨板固定，近端用3枚、遠端用2枚螺釘固定；單鎖定重建組采用8孔鎖定重建接骨板固定，兩端各用3枚單皮質螺釘固定；雙重建組采用8孔+6孔雙重建接骨板固定，遠端用2枚螺釘固定，近端8孔板用3枚、6孔板用2枚螺釘固定。所用重建接骨板充分塑形，使之與骨皮質密切貼合，螺釘不可穿入髖關節(jié)，最遠端螺釘打入坐骨結節(jié)。鎖定重建接骨板適當塑形，注意塑形時不能破壞鎖定孔。

1.4 標本固定 標本取單足倒立體位，以模擬人體承受的實際生理負荷[3,4]。先用克氏針在坐骨結節(jié)處標示出骨盆站立位時的三維坐標，將標本倒置，保持股骨干垂直于水平面，并內旋10°。參照固定于坐骨結節(jié)處克氏針所代表三維坐標系的方向，調整半骨盆標本的體位，使之相對股骨干內收13°。模擬半骨盆標本呈倒置的單足站立體位，然后將其置于包埋盒內，灌注調合適宜的Ⅱ型義齒基托聚合物，直至完全固化。

1.5 縱向位移及軸向剛度檢測 采用軸向加載試驗。使用美國BOSE 3500生物力學試驗機，將股骨干固定于試驗機上端，標本固定于試驗機底座，使股骨干相對骨盆內收13°?？v向預載100 N 3次，以消除標本蠕變等時間效應影響。從400 N開始，以200 N負荷連續(xù)遞增的方式加載至1 400 N，速度為2 mm/min，用光柵位移傳感器(型號:KG-101)測量方形區(qū)骨折斷端的縱向位移。每個標本加載6次，取均值以提高測量精度。骨折斷端的縱向位移越大，表明穩(wěn)定性越差、內固定越不堅固。每次測試間隔30 min，期間用生理鹽水浸潤的棉墊覆蓋標本，以減少外界環(huán)境對標本的影響?？v向位移檢測完成后持續(xù)加載，記錄三組內固定失效時的載荷，按照公認的骨折位移>3 mm定義為內固定失效[5]。由公式EF=P/ΔL(EF為軸向剛度， P為載荷，ΔL為縱向位移)，計算出三組載荷1 400 N時的軸向剛度。剛度越大說明內固定穩(wěn)定骨折斷端的能力越強，即內固定越堅固。

2 結果

2.1 三組不同載荷下的縱向位移比較 隨著載荷的不斷增加，三組縱向位移均逐漸升高。在不同載荷下，三組縱向位移比較有統(tǒng)計學差異(P均<0.05)。在相同載荷下，單重建組縱向位移明顯大于單鎖定重建組、雙重建組，單鎖定重建組縱向位移明顯大于雙重建組(P均<0.05)。見表1。單重建組、單鎖定重建組、雙重建組內固定分別在1 000、1 400、2 000 N載荷下失效。

表1 三組不同載荷下的縱向位移比較

注：與單重建組比較，*P<0.05；與單鎖定重建組比較，#P<0.05。

2.2 三組軸向剛度比較 在1 400 N載荷下，單重建組軸向剛度為(93.08±4.26)N/mm，單鎖定重建組為(135.75±9.80)N/mm，雙重建組為(266.88±25.72)N/mm；單重建組軸向剛度明顯低于單鎖定重建組、雙重建組，單鎖定重建組軸向剛度明顯低于雙重建組(P均<0.05)。

3 討論

髖臼骨折為高能量損傷，隨著現(xiàn)代交通運輸及工業(yè)的發(fā)展，其發(fā)生率日益升高。當暴力直接作用于股骨大轉子處，沿股骨頸傳至髖臼中心，則會造成髖臼橫行骨折。橫行骨折合并癥多，治療困難。目前多數(shù)學者認為，髖臼負重區(qū)移位超過3 mm應行手術內固定治療，治療的關鍵在于滿意復位、堅強有效的內固定和早期功能練習。

臨床上關于髖臼橫行骨折的治療方法及固定材料有很多選擇，可單一固定前柱或是后柱，也可雙柱聯(lián)合固定，亦可使用重建鋼板或拉力螺釘固定[6]。髖臼后柱因其獨特的解剖結構及位置，是放置內固定物最多的地方，但是危險區(qū)的存在又限制了螺釘?shù)氖褂?。以往的研究僅限于重建板及拉力螺釘，而隨著鎖定接骨板在四肢骨折中的廣泛應用，學者也開始將其引入到髖臼骨折中，并獲得了滿意效果[7～9]。在髖臼骨折的治療中，后壁骨折、后柱骨折都可以通過單一的K-L入路完成骨折的復位及內固定，手術中能達到解剖復位或接近解剖復位，術后功能良好[10，11]。單一手術入路具有手術創(chuàng)傷小，出血少，早期可行髖關節(jié)功能鍛煉，術后并發(fā)癥發(fā)生率低等優(yōu)點[12]。

近年來三維有限元技術作為工程領域應用廣泛的力學分析手段,逐漸應用到醫(yī)學生物力學研究領域中[13，14]。有限元分析可對結構、形狀、載荷和材料力學性能較復雜的物體進行應力、應變分析,對髖臼力學性能的測量有很大幫助，而且具有經濟、重復性好、受試驗條件限制小等優(yōu)點。本研究結果顯示，隨著載荷的不斷增加，三組縱向位移均有升高趨勢；在相同載荷下，單重建組、單鎖定重建組、雙重建組縱向位移依次降低，而軸向剛度則依次升高；髖臼橫行骨折采用K-L入路內固定時，雙重建接骨板固定的穩(wěn)定性最好，單鎖定重建接骨板穩(wěn)定性居中，單重建接骨板的穩(wěn)定性最差。

但是，本研究僅從骨折位移程度進行生物力學穩(wěn)定性的評價，對于不同內固定物的選擇還要從關節(jié)腔內應力分布、負重面積的變化等方面進行綜合評價，并且受到樣本量的限制，未來需要結合有限元分析方法來彌補本研究的不足。

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李力更(E-mail： liligenghao@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.16.018

R683.3

B

1002-266X(2016)16-0052-03

2015-09-14)