金翔赟 沈一凡 李廣翼 李曉林

肩鎖關節(jié)脫位約占所有肩關節(jié)損傷的9%，多見于青年及參與對抗性運動項目的運動員[1-2]。肩鎖關節(jié)脫位最常見的損傷機制是直接暴力作用于肩部外上緣，使肩胛骨向下移位，引起肩鎖韌帶、喙鎖韌帶及三角肌-斜方肌筋膜的損傷[3]。Rockwood分型為最常用分型，可根據(jù)損傷程度將肩鎖關節(jié)脫位由輕至重分為6型[4]。Ⅰ型和Ⅱ型肩鎖關節(jié)脫位通常采取保守治療[3,5-6]，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型肩鎖關節(jié)脫位則常采取手術治療[7]。但Ⅲ型肩鎖關節(jié)脫位的治療方案一直存在爭議，一般傾向于先保守治療，若保守治療失敗再手術治療[8]。

肩鎖關節(jié)脫位的手術內固定方式經歷了堅強內固定、微動內固定及解剖內固定的演變。目前認為，解剖重建喙鎖韌帶最符合肩鎖關節(jié)的生物力學特性，臨床效果最佳。最常用的喙鎖韌帶重建技術為TightRope技術，即采用高強度縫線和紐扣鋼板來微創(chuàng)重建喙鎖韌帶。臨床結果及影像學表現(xiàn)均證實其療效令人滿意[9]。但TightRope技術也可能引起術后并發(fā)癥，主要包括：①縫線剛度不足，術后可因上肢重力發(fā)生拉伸，進而導致肩鎖關節(jié)半脫位；②鎖骨上方局部應力過大，導致鎖骨上方骨折，紐扣鋼板陷入鎖骨內；③喙突骨折[10-12]。

為降低喙鎖重建術的并發(fā)癥發(fā)生率，本研究提出一種新型內固定器械，即帶錨鈦纜系統(tǒng)。采用該器械的目的為，在解剖重建的基礎上，增強內固定的固定剛度，降低并發(fā)癥發(fā)生率。帶錨鈦纜系統(tǒng)包含以下幾部分：①置入喙突的直徑為5.0 mm的松質骨螺釘，該螺釘頭端帶孔，可穿入鈦纜；②直徑為1.3 mm的鈦纜，其兩束分別模擬錐狀韌帶和斜方韌帶；③2個直徑為12 mm的墊圈及1個鎖緊扣(圖1)。 本研究通過體外生物力學測試，比較喙鎖韌帶與帶錨鈦纜的生物力學特性，預測帶錨鈦纜的臨床表現(xiàn)及可能存在的問題。

圖1 帶錨鈦纜系統(tǒng)實物圖

1 材料與方法

1.1 標本準備

本研究采用10例新鮮冰凍尸體的肩關節(jié)標本，由上海交通大學醫(yī)學院提供，年齡(74.6±9.8)歲，其中男4例，女6例，已排除可能有陳舊性肩鎖關節(jié)脫位的肩關節(jié)。所有標本均儲藏在-20 ℃冰箱內，實驗前在室溫下解凍24 h。標本首先通過剔除皮膚、皮下組織及肌肉暴露肩鎖韌帶與喙鎖韌帶，并在完整地取下肩胛骨與鎖骨后使肩鎖韌帶與喙鎖韌帶保持完整性。肩胛骨體以特制的包埋劑包埋，包埋劑凝固后，肩胛骨與包埋劑結合為一體。喙鎖韌帶在包埋過程中須保持長軸垂直向上，且在切除肩鎖韌帶后仍予以保留。實驗過程中標本始終用生理鹽水保持濕潤。

2.2 帶錨鈦纜重建

本研究中使用的帶錨鈦纜系統(tǒng)為本文通信作者的專利產品[13]，由廣慈醫(yī)療器械有限公司生產。以帶錨鈦纜重建喙鎖韌帶的步驟如下：①以直徑為3.0 mm的鉆頭在喙突基底部前方1 cm處鉆孔，鉆頭方向與關節(jié)盂平行，并指向關節(jié)盂7點鐘方向；②在鉆孔處置入長度為30 mm、直徑為5.0 mm的螺釘，使鈦纜方向與喙鎖韌帶在喙突上的止點方向平行；③在鎖骨遠端距肩鎖關節(jié)4 cm處偏后方及距肩鎖關節(jié)1.5 cm處偏前方，先用直徑為2.5 mm克氏針沿垂直方向鉆孔，再用穿線器將鈦纜穿過上述兩孔并置于鎖骨上方；④在鈦纜兩端分別置入墊圈，再將鈦纜兩端以相反方向穿入鎖緊扣，利用加壓器進行復位，最后用鎖緊扣將鈦纜鎖緊。見圖2。

圖2帶錨鈦纜重建流程 a. 于喙鎖韌帶的喙突止點斜行鉆孔 b. 置入帶錨鈦纜 c. 于喙鎖韌帶的鎖骨兩止點分別垂直鉆孔 d. 利用穿線器將鈦纜通過上述兩孔穿至鎖骨上方，并置入墊圈后鎖緊

2.3 生物力學測試

本實驗采用E10000測試機(INSTRON公司)及WaveMatrix動態(tài)記錄軟件進行生物力學測試，其負荷精度誤差<0.5%。首先將10個喙鎖韌帶完整的標本作為原始喙鎖韌帶組，對其進行疲勞實驗及拉伸實驗；再采用帶錨鈦纜對上述標本進行喙鎖韌帶重建，作為帶錨鈦纜重建組，對其重復進行疲勞實驗及拉伸實驗。具體實驗方法如下：肩胛骨通過特制固定器械固定在測試機底部，鎖骨遠端則固定在可垂直活動的夾持器上，該夾持器用以提供拉伸負荷(圖3)。在開始測試前，預加載5 N的力使鎖骨與肩胛骨維持在其解剖位置，并用20 N的力垂直拉伸10次以解除爬行現(xiàn)象。在疲勞試驗中，用20 ～70 N的力和1 Hz的頻率對鎖骨遠端向上拉伸1 000次，以模擬康復鍛煉中的生理負荷；同時記錄鎖骨遠端與肩胛骨的負荷-位移曲線，記錄第1次拉伸及第1 000次拉伸時的最大位移，以兩者差值作為疲勞拉伸長度。拉伸實驗中，從5 N的力開始，以5 mm/min的速度向上拉伸鎖骨遠端，直至喙鎖韌帶失效[14]；記錄失效時的最大拉力及長度，記錄拉力-長度曲線，并通過線性擬合方法計算剛度。

2.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS17.0進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學分析。所得測量數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差表示，采用配對t檢驗比較完整韌帶及重建模型的疲勞拉伸長度、最大拉力負荷、最大拉伸長度及剛度，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

圖3 生物力學測試

3 結果

原始喙鎖韌帶組及帶錨鈦纜重建組均能承受疲勞實驗，兩組的疲勞拉伸長度沒有顯著性差異(P>0.05)。兩組的斷裂強度及拉伸長度有顯著性差異(P<0.05)，但剛度無顯著性差異(P>0.05)。原始喙鎖韌帶組均因喙鎖韌帶斷裂而失效，帶錨鈦纜重建組最終都因螺釘拔出而失效。見表1。

表1 兩組疲勞拉伸長度、斷裂強度、拉伸長度和剛度的比較

4 討論

為降低喙鎖韌帶重建后肩鎖關節(jié)半脫位及縫線斷裂的發(fā)生率，本研究采用高強度及高剛度的帶錨鈦纜系統(tǒng)，模擬喙鎖韌帶進行喙鎖重建，以維持復位后肩鎖關節(jié)的穩(wěn)定性，從而使喙鎖韌帶自然愈合。通過體外生物力學研究發(fā)現(xiàn)，帶錨鈦纜系統(tǒng)的剛度與喙鎖韌帶相似，可承受術后康復鍛煉時的反復生理負荷而不發(fā)生半脫位，可有效降低術后半脫位、內固定斷裂及內固定周圍骨折的發(fā)生率。

帶錨鈦纜系統(tǒng)有以下特點：①實現(xiàn)解剖固定。喙鎖韌帶分為斜方韌帶與錐狀韌帶，生物力學研究發(fā)現(xiàn)，手術治療肩鎖關節(jié)脫位時，錐狀韌帶和斜方韌帶應當分別予以解剖重建[15-16]。使用帶錨鈦纜系統(tǒng)重建可最大程度地模擬喙鎖韌帶的解剖形態(tài)及力學表現(xiàn)。在距鎖骨遠端15 mm處偏前方、40 mm處偏后方及喙突基底部前方10 mm處鉆孔可實現(xiàn)兩束鈦纜分別重建錐狀韌帶及斜方韌帶。鈦纜兼具柔韌性及抗拉伸性，允許肩鎖關節(jié)進行正常生理運動，且可防止異常的過度活動。②降低手術風險。喙突下方有臂叢神經及動靜脈穿過，TightRope技術在術中需暴露喙突下方，可能增加手術風險；帶錨鈦纜置入方向為喙突基底部指向關節(jié)盂7點鐘方向，該區(qū)域無重要血管神經通過，因此可降低手術風險。③縮短手術時間。帶錨鈦纜重建手術全程只需3次鉆孔及1次鎖緊，在鎖緊加壓器的幫助下可使肩鎖關節(jié)輕松復位。手術時間縮短有利于顯著降低感染率和出血量。④減少術中損傷。帶錨鈦纜重建技術只需暴露鎖骨遠端4 cm處窗口即可完成手術操作，不損傷肩峰下任何軟組織，不會引起肩峰下骨溶解，患者功能恢復更快。

在疲勞實驗中，通過用20～70 N的力垂直拉伸1 000次模擬術后功能鍛煉時的生理負荷發(fā)現(xiàn)，帶錨鈦纜系統(tǒng)可承受疲勞實驗且表現(xiàn)出與喙鎖韌帶相似的延長性，延伸長度僅為(0.32±0.16) mm。由此可見，帶錨鈦纜系統(tǒng)可承受術后正常功能鍛煉時的反復外力，且不會由于功能鍛煉而導致內固定失效或肩鎖關節(jié)半脫位。

在拉伸實驗中，帶錨鈦纜重建組的剛度與原始喙鎖韌帶組無差異。而傳統(tǒng)的TightRope縫線的剛度較喙鎖韌帶低[17]，術后行上肢重力及功能鍛煉時易發(fā)生縫線拉伸和延長，導致喙鎖間隙增寬及肩鎖關節(jié)半脫位。本研究以鈦纜代替縫線，發(fā)現(xiàn)帶錨鈦纜與喙鎖韌帶的剛度相似，提示重建術后肩關節(jié)可恢復正?；顒?，且不會在上肢的重力作用下發(fā)生喙鎖間隙增寬及肩鎖關節(jié)半脫位。

本研究發(fā)現(xiàn)，帶錨鈦纜系統(tǒng)的不足之處在于其固定強度略低于原始喙鎖韌帶，約為喙鎖韌帶的68%。拉伸實驗中，帶錨鈦纜重建標本最終都因螺釘拔出而失效，但未發(fā)生內固定鈦纜斷裂及鎖緊扣松脫等情況，提示螺釘在喙突固定的部分是整個內固定系統(tǒng)中最薄弱處。盡管如此，帶錨鈦纜系統(tǒng)尚足以提供對抗上肢可承受的拉力，僅在極限情況下(如患者體質量過大、摔倒或拎重物時)可能發(fā)生內固定失效。

本研究存在以下不足：第一，肩鎖關節(jié)脫位好發(fā)于年輕男性，而本研究中采用的尸體年齡偏大，且未進行骨密度測定，因此可能由骨密度偏低導致固定強度降低，從而影響實驗結果，帶錨鈦纜在實際應用時的負載可能高于本研究結果；第二，由于樣本量較小，本實驗未比較帶錨鈦纜與TightRope的生物力學特性，而是將其與喙鎖韌帶比較，以喙鎖韌帶強度作為基線。與其他技術相比，帶錨鈦纜重建技術的生物力學強度的優(yōu)勢和不足尚有待進一步研究。

帶錨鈦纜系統(tǒng)是一種操作簡單且安全的解剖型內固定系統(tǒng)，通過鈦纜分別解剖重建錐狀韌帶及斜方韌帶可提供術后早期的穩(wěn)定性，有利于韌帶愈合。通過體外生物力學研究發(fā)現(xiàn)，雖然帶錨鈦纜的最大負荷低于喙鎖韌帶，但足以承受術后康復鍛煉時的反復生理負荷，且其剛度與喙鎖韌帶相似，可減少術后半脫位的發(fā)生率，其臨床效果還有待進一步評估。