影响骨折钢板内固定稳定性因素

宋景仑 张奉琪 王鹏程

钢板内固定是治疗骨折的主要方法之一，它能使患肢早期进行主动和无痛性功能活动，为骨折的修复和关节功能迅速恢复提供一个良好的生物学和力学环境，使骨折在功能活动中愈合，功能在骨折修复中恢复。因此，被临床广泛应用。然而，在长期的临床实践中也发现了一些问题。其中，骨折迟延愈合、不愈合几率仍较高，主要原因是骨折钢板固定后稳定性较差所致。有关因素总结如下。

1 钢板的长度与形状

当钢板固定不够坚强情况下，伤肢受到肌肉牵拉、负重、活动等综合外力的影响，骨折块间产生微动，必然导致钢板的松动、弯曲或折断［1，2］。钢板的选择长度至少为骨折端直径的五倍，才能抵抗一定的剪应力，达到有效固定［3］。在经受悬臂弯曲方面钢板的长度是最重要的因素［4］，钢板的长度比螺丝的数量在向结构提供抗弯强度上能起更大的作用［5］。不同形状的钢板对不同骨折的愈合作用不可低估［6，7］。

2 钢板的位置

钢板安放的位置对钢板-骨骼系统的刚度以及钢板所要承受的载荷是大不相同的，钢板安放张力侧时，钢板-骨骼符合梁的刚度最大，其抵抗外界载荷时变形最小［8，9］。如果将钢板置于压力侧，钢板对侧的皮质骨由于弯曲张力的作用而出现分离现象，正常的生理载荷不能通过骨折截面的核心，大部分载荷经过钢板传递，最终导致钢板弯曲或断裂，因此钢板应安放在张力侧［10］。

3 螺丝钉数目

赵志文等［1］认为，骨折线远端第一枚螺钉缺少时，可使空钉处的钢板上的应力增加一倍，临近螺钉上危险处的应力值也增加20%;骨折线近端第一枚螺钉缺少时，空钉处的钢板上的应力增加约70%，临近螺钉上危险处的应力值也增加16%。两端螺钉缺少时螺钉缺少时应力值增加很小。缺少螺钉时钢板上应力增加的部位一般位于螺钉缺损处，而螺钉上出现应力集中的位置在与空钉临近的螺钉上。抵制扭转载荷，螺丝的数目是最重要的因素［11］。李浩等［11］认为已定钢板长度及工作长度，螺丝钉数目对钢板中央应变及抗变刚度无明显影响，但钢板总应变可能增加。有研究认为如果是下肢骨折，在骨折区两边各用两到三个螺丝就是够了;如果是肱骨和前臂骨折，就在两边各用三到四个螺丝，交替用力;对于只有细小裂缝的轻微骨折，在骨折区两边应减少一个或两个螺丝孔促使自发性骨折愈合，包括新一代愈伤组织的形成;对于裂缝很大的骨折例如粉碎性骨折，建议安装内心螺丝，尽可能的接近骨折区，另外，钢板和骨头的距离要保持很近;使用较长的钢板以保证足够的轴向硬度［12］。

4 螺丝钉位置

在一个模拟有裂隙的粉碎性骨折案例中，研究发现，螺钉应该被放在尽可能靠近骨折处位置以减少钢板应力;在一个模拟有裂纹但无裂隙的横断骨折案例中，发现裂缝骨折时宽距离放置螺钉或者螺钉被远离骨折线则导致较低的应变力［5］。在钢板两端按斜钉能增加固定强度［11］。有关该类实体标本的生物力学实验文章尚未见到。

5 钢丝固定方式

术者为了使骨折解剖复位，将碎骨块全部游离，用钢丝单独固定碎骨块，或者在放置钢板后为了加强稳定性，再外加一道或多道钢丝固定。虽然术后X线片显示基本解剖复位，但进行功能锻炼后会出现钢丝松动，失去固定效果，且骨膜广泛剥离后会影响骨折局部血运及骨痂生长，导致骨折延迟愈合［10］。所以在手术中对碎骨块的处理能用螺钉固定的用螺钉固定，不能用螺钉固定的可考虑用克氏针固定，最好不用钢丝。

6 压力侧骨皮质缺损

传统的张力带固定原则，是将钢板置于骨干的张力侧，由钢板产生压应力以对抗人体所产生的张应力，促进骨折的愈合［11］。但当压力侧的骨皮质产生缺损，无法承受压应力时，钢板将要负荷较高的弯曲应力，被施加循环载荷，使骨折固定不稳，甚至可导致内固定治疗的失败［12］，当压力侧皮质骨存在骨皮质缺损时，将严重影响内固定的稳定，故对骨干压力侧存在骨皮质缺损的病例，在进行钢板内固定时，除应十分重视压力侧骨块的复位以恢复内侧的支撑力外，还应注意保护骨块的有效血运，防止内固定的失败［13］。

7 骨折粉碎程度

静态压缩实验表明，如果由于粉碎骨折骨连接没有在骨折区实现，更长的作用力长度会导致动态负荷实验早期的失败，在动态负载过程中会出现负荷分流，作用在螺丝和钢板上的压力会因为作用长度的增加而增加，在这个试验中，增加螺丝数目将有助于减少骨折区附近螺丝的压力［12］。不同的粉碎程度对骨折的愈合有很大的影响［13，14］。

8 应力遮挡

应力集中于钢板及骨折处，易发生钢板折断及再骨折。在骨折端的横截面上，钢板仅占整个横截面的不足四分之一，加之钢板的弹性模量比骨组织大许多倍，这便使得载荷及应力应变重新分配。具有较高弹性模量的钢板必然承担较多的载荷，而且，任何横截面上的总负荷总是相同的，这便使较多的应力或者说大多数应力集中在占较小横截面积的钢板上。随着时间的推移，不断的负重，长期、反复承受较大载荷的钢板，必将造成疲劳，最终断裂。另一方面，对骨质来说，也因出现应力集中而再骨折。骨的修复需经历血肿机化、原始骨痴形成以及骨塑性改造三个阶段。其中，骨质改造是一个较为漫长的过程。骨质中的骨小梁为适应骨的力学需要进行调整和改变其排列，最后使骨折痕迹在组织学上完全或接近消失，从而恢复其正常的力学结构［15，16］。而在此之前，骨折处仍然是一个力学结构的薄弱区，其强度大大低于健康骨组织。但在单位面积上承受的应力常超过正常应力的好几倍［17］。因此，即使轻微的外力，也能因应力的集中而发生再骨折。针对这一情况，在骨组织完全修复以前，告知患者注意保护患肢，避免有害的应力作用，对预防断裂无疑是有积极意义的［18］。

9 内固定材料性能

由于传统的钢板内固定过于坚强，在这种内固定条件下骨折断端活动度很小，骨折断端缺少适当的应力刺激，从而导致骨质疏松，张英泽等［19］设计的自动生理加压钢板克服了上述钢板的不足之处，随着骨折断端骨组织的缺血坏死，在肌肉收缩及重力的作用下，滑动钢板可以向骨折线处滑动，从而使骨折断端处均匀加压，最大限度地避免了应力遮挡，同时生物力学试验表明，该钢板在抗扭转、抗压缩、抗弯曲方面的稳定性与普通钢板元差别。

10 功能锻炼和负重

不适当负重练习会在骨端产生应力，引起内固定松动、失效，进而影响骨折愈合，只有通过临床和X线证实的情况下，才能完全负重［20］。骨折愈合和内固定失效实际上是一个竞赛过程，若骨折在内固定失效之前已愈合，那么就不会发生内固定失效，因此必须要明确“骨质必须保护内固定”这一概念。

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