胫骨近端骨折两种钢板内固定稳定性的生物力学比较

程玉达 王键 郝明 彭阿钦

胫骨近端骨折占所有胫骨干骨折的5%～11%。其固定方法多种多样，常用的固定器材有钢板、髓内钉和外固定架等。就钢板固定而言，哪种方法固定更可靠，尚无统一的认识。本实验对临床常用的两种胫骨近端骨折的钢板固定方法进行稳定性比较，以期对临床工作有所帮助。

1 材料与方法

1.1 标本 选用6对防腐处理1年左右的成人尸体胫骨标本，其中男4例，女2例;平均年龄40～60岁;所有标本均由河北医科大学解剖教研室提供。所有胫骨标本均自膝关节和踝关节处离断，剔除肌肉及软组织，经肉眼观察除外畸形，每个标本行正侧位X线检查，排除任何有关的病理变化(例如:严重的骨质疏松、肿瘤、以往骨折等)。Osteocore3-EXA型骨密度仪(Medileink，Inc，FRA)行骨密度测量，未发现骨质疏松。用塑料膜密封，－20℃冷冻保存，实验前12 h室温下解冻。

1.2 建立模型 以AO分类法的标准确定标本胫骨近端的正方形区域，在AO-41、AO-42的过渡区进行截骨，去掉10 mm骨段，形成胫骨近端骨折模型(图1)。

图1 骨折模型示意图

1.3 分组及固定方法 将6对标本左右侧各为一组。左侧用普通双钢板固定，称为DP组(double-plate双钢板)，其内侧用6孔3.5 mm普通重建钢板固定，骨折两端各固定2枚螺钉;外侧用6孔4.5 mm胫骨近端外侧钢板固定，骨折两端各固定4枚螺钉(图2)。右侧用单一4.5 mm胫骨近端外侧锁定加压钢板固定，称为LCP组(locking compression plate锁定加压钢板)。见图3。

图2 双钢板固定X线显示侧位

图3 锁定加压钢板固定正侧位X线显示

1.4 生物力学实验 每个标本先进行轴向负荷实验，然后行扭转实验。

1.4.1 轴向负荷试验:将标本两端以聚甲基丙烯酸甲酯固定并放置在力学实验机平台上，先调零预加载，使标本紧贴有弹性的加载圆盘(图4)，使向下加载时力量均匀，方向一致。垂直加载时，先预加载至50 N，完全卸载3次，以消除骨标本与材料间蠕变。调零后安装好引伸计(取胫骨嵴连线骨折块间作为测量点)，每个标本测量1次，加载速度为5 N/s，阅读并记录载荷达350 N时骨折端位移数值。

图4 轴向加载示意图

图5 扭转实验示意图

1.4.2 扭转实验:将经过加载实验的标本两端固定在进行扭转实验的两个固定模具中，用多枚螺钉从不同的多个方向将标本固定，要保证扭转轴与标本长轴力线一致。实验机调零后，顺时针方向扭转，先预加载消除蠕变，然后逐级扭转，每个标本扭转1次，转速6°/min，分别记录每个标本扭矩为8 Nm时所对应的扭转角度数值。

1.5 统计学分析 应用 SPSS 17.0统计软件，计量资料以表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大体观察 内固定钢板与骨面敷贴。各组标本在实验过程中钢板螺钉均无断裂、松动等情况出现。标本与夹具之间连接紧密，标本无他处骨折。

2.2 轴向负荷 随着轴向压力的增加，所有的实验均可看到线性弹性形变。经过压缩实验后全部标本完好无损。DP组的轴向位移为(2.10±0.22)mm，LCP组的轴向位移为(3.11±0.46)mm，2组比较差异有统计学意义(P＜0.05)。见表1。

表1 2组各标本轴向位移数值 n=6，mm

2.3 扭转实验 DP组的扭转角度为(8.8±0.9)°，LCP组的扭转角度为(13.0±2.7)°，2组比较差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 2。

表2 试验组各标本扭转角度 n=6，°

3 讨论

随着交通及建筑业的发展，高能量创伤逐渐增加，胫骨近端粉碎性骨折也不断增多。胫骨近端粉碎性骨折常用的治疗方法有外固定架、髓内钉、钢板及内外组合固定技术，其中钢板固定最为常见。很多研究证实，除闭合性胫骨近端骨折外，GustiloⅠ、Ⅱ及ⅢA型骨折均可使用钢板固定。钢板固定的优点在于其轴向和旋转稳定性较强，操作相对简单，能使患者早期开始患肢功能锻炼［1，2］。本实验的目的是比较临床工作中最常用的两种钢板固定方法对不稳定型胫骨近端骨折固定的稳定性，希望对临床提供一定的帮助。

按Peindl等［3］提供的方法，在胫骨的AO 41～42的过渡区截去10mm胫骨，制成一个高度不稳定的AO-41-A骨折模型。骨折区的骨缺损可有效的防止生物力学测试期间骨折块间的相互绞索作用，以减少实验误差。实验结果表明，DP组和LCP组相比，无论是抗压和抗扭转方面均有一定的优势(P＜0.05)。它提示我们在固定不稳定的胫骨近端骨折时，如皮肤条件允许，尽量使用双钢板固定，以提高固定的稳定性。Horwits等［4］将SchatzkerⅥ型胫骨平台骨折模型分别用外侧单钢板、内外侧双钢板、外侧单钢板加前内侧抗滑钢板固定后，进行轴向和循环负荷实验，并分别测量胫骨内侧平台下沉位移。结果显示，在两种载荷模式下，单纯外侧支撑钢板固定的稳定性最差，而胫骨近端内外侧联合固定可明显提高固定的稳定性，而使用体积较小的重建钢板代替传统的体积较大的支撑钢板固定内侧骨折，不会降低其固定的稳定性。罗从风等［5］的临床研究也证明单侧钢板的固定虽然减少了软组织并发症，但对严重粉碎性胫骨近端骨折的固定不够稳定。其为了避免软组织并发症，采用外侧钢板加后内侧抗滑钢板取得了较好的临床疗效。采用双钢板固定，虽然其生物力学稳定有所提高，但增加了软组织感染、坏死等并发症的发生率。喻任等［6］采用微创双钢板治疗不累及关节面的复杂胫骨近端骨折，强调加用内侧支持钢板，可以提供持续、稳定的固定，有效防止骨折再移位及下肢力线的改变和软组织的并发症。

本实验不足之处在于由于条件限制，实验样本较少，轴向压缩及扭转实验使用同一标本，理论上可能影响具体数值的准确性，但由于实验条件完全相同，所以对结果无明显影响。

本实验研究表明，模拟生理情况下，对于胫骨近端骨折，普通双钢板固定其生物力学稳定性强于单一外侧锁定加压钢板。这一结论对临床工作有一定的指导意义。

1 姜锐，罗从风，曾炳芳，等.胫骨近端骨折手术治疗.国际骨科学杂志，2006，27:211-213.

2 Boldin C，Fankhauser F，Hofer HP，et al.Three-year results of proximal tibia fractures treated with the LISS.Clin Orthop Relat Res，2006，445:222-229.

3 Peindl RD，Zura RD，Vincent A，et al.Unstable proximal ertraarticular tibia fractures:a biomechanical evaluation of four methods of fixation.J Orthop Trauma，2004，18:540-545.

4 Horwits DS，Bechus KN，Craig MA，et al.A Bimechanical Analysis of Internal Fixtion of Complex Tibial Plateau Fracture.J Orthop Trauma，1999，13:545-549.

5 罗从风，陈云丰，高洪，等，改良双钢板法治疗复杂胫骨平台骨折.中华骨折杂志，2004，24:326-329.

6 喻任，顾国庆，娄玉健，等.微创双钢板治疗不经关节面的复杂胫骨近端骨折.中国骨与关节损伤杂志，2009，24:375-375.