捆绑带对骨折愈合影响的实验研究

倪东馗，郑道明，庞小建，朱福良，景成伟

（天津医科大学第二医院骨科，天津 300211）

随着交通运输业及工矿业、建筑业的发展，高能损伤所致的骨折越来越多，尤其是多段粉碎性骨折用常规钢板固定或髓内针固定对于中间游离骨段或骨片有一定困难，需要加用捆绑带辅助固定。但是捆绑带对于骨折愈合以及骨膜血运有无影响，目前相关的研究报道很少，本文拟探讨捆绑带对于骨折愈合及骨膜的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料 医用不锈钢带（天津市威曼生物材料有限公司），制备成简易捆绑带，长4 cm，宽0.6 cm。表面抛光后放入装有丙酮液的容器内超声清洗15min，倒去丙酮液后加入75%酒精去除剩余丙酮，超声清洗10min，反复2次，分装密封后高温高压消毒备用。3.5mm医用骨元针 (天津市威曼生物材料有限公司)分装密封后高温高压消毒备用。微型压力传感器（北京林业大学林业与环境特种装备研究所研制测试）。

1.2 实验动物及模型制作 健康成年新西兰大白兔30只，体重2.0～2.5 kg，随机分成实验组和对照组，每组15只，按观察时间每5只分成2、4、6周组，雌雄不拘。以3%戊巴比妥钠耳缘静脉注射麻醉（均由天津医科大学医学动物中心提供），兔子仰卧位固定，术区脱毛、消毒、铺巾。切开股骨前外侧皮肤，皮下组织，骨膜，暴露股骨干，用电动微型摆动锯，在股骨干中部斜行锯断造成斜行骨折，对照组以4mm骨元针髓内固定，实验组以骨元针髓内固定，骨折部位加用捆绑带轴向捆绑以150牛顿加压固定，对位分层严密缝合。

术后肌肉注射青霉素20万U/d×3 d，预防感染并单独喂养。观察术后实验动物的饮食、活动情况及切口反应。按时切口换药，术后2周拆线。分别于术后2、4、6周在耳缘静脉注射空气处死动物，做进一步观察。

1.3 观察指标

1.3.1 临床情况 观察术后动物的进食、饮水、活动情况，检测伤口愈合情况及局部组织反应。

1.3.2 骨密度测定 取术后2、4、6周带周围肌肉组织的股骨标本，取出固定内植物后，在Hologic QDR 2000DXA仪上行骨密度扫描，并分析骨折端一定范围内的骨矿物质含量和骨密度值。

1.3.3 骨痂前后直径 沿原手术切口切开皮肤及肌层，取出内植物，大体观察骨折端愈合情况，用游标卡尺测量各组骨痂前后直径。

1.3.4 组织学观察 取两组骨折部位标本，以10%中性福尔马林固定，取材经脱钙(10%硝酸)、脱水、透明、石蜡包埋，在德国Leica2235型切片机上切片，厚度约6μm，HE染色，LeicaDM 2500型显微镜观察。

1.4 统计学评价 采用SPSS10.0统计软件，相关数据以均数±标准差表示，采用配对t检验方法，P<0.05为有统计学意义。

2 结果

2.1 实验动物情况 各组动物术后第2天，能正常饮食，可站立，轻微跛行；2周后能自由活动。伤口均一期愈合，无死亡动物，未出现病理性骨折。

2.2 骨折部位大体观察 对照组在术后2周和4周，各有1例出现骨折分离移位，术后6周有1例成角畸形，剔除出组，各组按4只动物进行统计。对照组及实验组观察动物固定物均固定牢靠，未见松动、断裂。术后2周两组断端骨折缝隙明显，血肿形成，可见少许骨痂。术后4周骨折缝隙模糊，骨折处有部分骨痂，实验组外骨痂较对照组稍少。术后6周，两组骨折缝隙模糊，骨折处骨痂包绕，实验组可见捆绑带包绕的痕迹。

2.3 骨密度和骨矿含量 在2周和4周时实验组骨密度和骨矿含量与对照组相比，无显著性差异。在6周时对照组骨密度和骨矿含量与实验组相比，有明显统计学差异（P＜0.05)，见表 1。

表1 各组兔骨折愈台过程中断端骨密度的变化( ，g/cm2）

表1 各组兔骨折愈台过程中断端骨密度的变化( ，g/cm2）

2周0.288 5±0.007 59 0.301 3±0.007 63 2.368 0.932 n44 6周0.351 3±0.001 26 0.358 8±0.003 30 4.243 0.019 4周0.354 5±0.007 42 0.360 5±0.003 32 1.477 0.350组别捆绑带组对照组tP

2.4 不同阶段骨痂前后直径 在2周和4周时实验组的骨痂大小与对照组相比，无明显差异。在6周时对照组外骨痂明显比实验组多，有明显统计学差异（P＜0.05)，见表 2。

表2 各组不同阶段骨痂直径的比较( ，mm）

表2 各组不同阶段骨痂直径的比较( ，mm）

2周7.850 0±0.141 66 7.950 0±0.108 93 1.119 0.788 n44 6周10.195 0±0.050 00 12.242 5±0.252 50 15.909 0.015 4周8.670 0±0.159 79 9.082 5±0.115 29 4.187 0.718组别捆绑带组对照组tP

2.5 组织学观察 术后2周对照组骨折端可见到大量软骨细胞及纤维细胞，幼稚型软骨细胞较多，成熟软骨细胞数量较少，有增生明显的软骨组织，纤维细胞排列疏松。扁平状成骨细胞数量较少。实验组骨折断端间有较多的软骨细胞和大量的纤维组织，血肿坏死组织较少，软骨细胞较多为肥大成熟型，纤维组织排列紧密。骨表面有较多的成骨细胞，可见有新生骨小梁（图 1a、1b）。

术后4周对照组与实验组骨折处均可见新生骨小梁，对照组表面成骨细胞数目较少，类骨质较少，并可见部分纤维性骨痂，软骨组织减少。实验组骨折处大多为新生骨小梁，无软骨性骨痂，骨小梁排列紊乱，无规律，有大量新生毛细血管长入。骨小梁表面成骨细胞多，成骨细胞活跃，偶见破骨细胞。纤维性骨痂较少（图 1c、1d）。

术后6周实验组骨小梁明显增多，骨小梁排列更整齐，骨结构更致密，此期未见成纤维细胞和软骨细胞，骨痂显示较成熟并开始向板层骨转化。对照组骨小梁形成增多，但仍有少量软骨细胞，未见成纤维细胞，可见排列紊乱的编织骨（图1e、1f）。

两组在各时间段镜下均未见骨膜坏死、萎缩等表现。

3 讨论

捆绑带技术治疗长管状骨骨折早在1916年就开始应用，但在将近一个世纪的时间中，有关捆绑带在应用骨折治疗的争论一直存在。有些观点认为捆绑带会影响骨膜、骨痂的形成或对骨折部位的血运有潜在的影响[1]，在临床治疗中使用捆绑带造成骨折不愈合或延迟愈合[2]。但是很多临床和实验研究结果显示截然不同的观点[3-8]，使用捆绑带不会造成骨折愈合和骨折部位血运障碍。由于多段骨折或粉碎性骨折是临床工作中常见的疾患，使用捆绑带有助于这类疾患的治疗，因此本组采用随机分组对照研究，对兔的股骨干骨折应用捆绑带后分别从大体标本、骨密度和骨矿含量、骨痂大小及组织学观察分别加以分析，进一步探讨捆绑带对骨折愈合的影响因素。

3.1 捆绑带有助于维持骨折部位的稳定 本组实验研究显示，实验组在各观察时段捆绑带均无移位、断裂现象，骨折部位无移位现象，在术后2周组和4周组，捆绑带固定骨折时，骨折部位稳定，取下捆绑带后，可以有微动。术后6周组取下捆绑带后，骨折稳定，骨折愈合良好。对照组在术后2周组和4周组各有1例分离移位，术后6周组有1例成角畸形,而实验组没有骨折移位情况出现，与Carrillo等[4]研究结果相似，表明捆绑带对于维持骨折的稳定性有良好效果，这有助于保障骨折正常愈合。临床实践中也表明，使用捆绑带可以安全有效地固定骨折碎块，防止术后出现肢体短缩以及畸形愈合[9]。

3.2 应用捆绑带可促使骨折以一期愈合模式达到坚强愈合 在研究观察各个时段中，骨密度和骨矿含量逐渐增加，6周时呈下降，符合骨折愈合过程中，骨密度和骨矿含量逐渐增加，第3周达到峰值，然后又逐渐下降的表现[10]。在2周和4周时实验组的骨密度和骨矿含量以及骨痂大小与对照组相比，无明显差异；但是在6周时对照组外骨痂明显比实验组多，骨密度和骨矿含量明显较实验组高，有明显统计学差异（P＜0.05)。从组织学观察，实验组骨折处大多为新生骨小梁，无软骨性骨痂，成骨细胞活跃；而对照组主要以软骨化骨为主。骨折愈合有一期和二期愈合模式。一期愈合模式，愈合过程中没有骨折端的吸收，骨折端有少量的骨痂生成。坚强内固定术后骨折愈合主要为一期愈合模式。有关研究发现，坚强固定后，由于骨折部缺乏应力刺激，受力学环境调控的细胞功能出现异常，成骨细胞出现延迟、数量减少，同时骨得不到应力的作用，断端间的应变减少或消失，因而影响成骨过程的细胞活动，没有外骨痂[11]。因此说明实验组偏重于一期愈合模式，没有明显的外骨痂，进一步说明加用捆绑带可以保持骨折端稳定，有利于骨折的愈合。

3.3 在适宜压力下应用捆绑带可以促进骨折愈合，不会产生血运障碍 实验组镜下可观察到：骨膜有增生及增厚，骨痂区软骨细胞数量多，软骨细胞从外向内依次由未分化的软骨细胞逐步向成熟的软骨细胞过度再向骨小梁过度，但骨小梁中钙化基质不多，镜下染色较红，4周时大多为新生骨小梁，无软骨性骨痂，6周时成熟软骨细胞占软骨细胞的比例高，6周时骨痂显示较成熟并开始向板层骨转化，骨小梁中可见成骨细胞和少量的破骨细胞，符合一期愈合中骨痂的形态学变化。而对照组中，骨痂直径大，HE染色镜下可见到骨膜增生而且有明显的增厚，较捆绑带组的骨膜有着明显差异，软骨细胞的数量和区域也较实验组多和广，在镜下也可见到软骨细胞依次由未分化软骨细胞向成熟软骨细胞分化，再向骨小梁过度，符合二期愈合中骨痂的形态学变化。一期愈合相对于二期愈合骨折愈合时间短，骨折部位对抗应力作用要强，因此加用捆绑带更可能在促进骨折早期愈合，提高抗应力作用方面起到一定的作用。我们也发现在6周时对照组的骨小梁镜下范围和数量明显较实验组多，且骨小梁中钙质沉着的比例较前者明显增多，这可能是造成对照组比实验组在骨密度和骨矿量要多的原因。

本组研究中没有发现骨膜坏死以及因血运障碍导致的骨坏死，这与相关的报道一致[3-4]。Yeoh等[3]在最长随访10年的报道中，治疗对象为儿童和成人，早期和晚期均没有发现压迫性骨坏死表现。即使捆绑带对骨外膜有些损害作用，有关研究证实由于骨外膜生发层的成骨细胞与哈佛系统中央管及骨痂内骨小梁管腔相通，外骨痂所需成骨细胞可能来自这些结构中，去除外骨膜后对于膜管内、膜管外成骨过程均无影响[12]。骨的愈合取决于骨断端间牢固稳定和生物活性两个因素[13]，骨折端间血管重建有赖于骨折部位的力学环境，骨折端的血管对其所处的力学环境极为敏感，25%的微动之差可造成4倍骨血流量的差异[14]。捆绑带有助于骨断端间牢固稳定，保障骨折断端间的血运修复和重建，因而对骨折愈合起到良好促进作用。

在保持适宜的束缚力的情况下，捆绑带可以有效地维持骨折部位的稳定，避免出现骨折移位或畸形愈合，保障骨折正常的愈合，对于骨膜以及骨折部位血运没有异常的影响。当然有关不同压力对于骨膜和骨折愈合影响的作用以及不同骨折类型对骨折愈合影响情况等问题，正在做进一步研究和探讨。

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