Acutrak无头加压螺钉与AO空心拉力螺钉应用于LetenneurⅠ型Hoffa骨折的生物力学比较

朱履刚，常 祺，任洪峰，陈国立，黄昌林

（中国人民解放军第150中心医院创伤骨科，河南 洛阳 471031）

Acutrak无头加压螺钉与AO空心拉力螺钉应用于LetenneurⅠ型Hoffa骨折的生物力学比较

朱履刚，常 祺，任洪峰，陈国立，黄昌林

（中国人民解放军第150中心医院创伤骨科，河南 洛阳 471031）

目的 分析Acutrak无头加压螺钉与AO空心拉力螺钉应用于LetenneurⅠ型Hoffa骨折的生物力学差异。方法选取16根新鲜冷冻成人尸体股骨标本，制备成LetenneurⅠ型Hoffa骨折模型。随机分为Acutrak无头加压螺钉固定的观察组(n=8)、AO空心拉力螺钉固定的对照组(n=8)，比较两组骨折间压力及轴向压缩位移、循环负荷位移及极限负荷值。结果(1)观察组模型采用Acutrak无头加压螺钉固定后的骨折块间固定压力大于对照组、骨折块间轴向移动距离小于对照组(P＜0.05)；(2)观察组模型采用Acutrak无头加压螺钉固定后的各个循环负荷周期位移均明显小于对照组(P＜0.05)；(3)观察组模型极限负荷值明显大于对照组模型(P＜0.05)。结论Acutrak无头加压螺钉固定LetenneurⅠ型Hoffa骨折的强度与稳定性优于AO空心拉力螺钉，更有利于骨折的早期愈合及肢体功能恢复。

Hoffa骨折；Acutrak无头加压螺钉；AO空心拉力螺钉

Hoffa骨折在临床中较为常见，属于关节面骨折，多发生于青壮年，其中LetenneurⅠ型骨折最为常见。Hoffa骨折受伤机制为屈膝位的高能量损伤，易造成伸膝装置包括半月板、关节软骨、前交叉韧带等损伤。LetenneurⅠ型Hoffa骨折需要坚强内固定，以利于解剖复位的维持同时避免内固定物松动断裂导致的骨折端再次移位。以往采用骨折端可吸收钉固定较多，但是其强度较弱，无法适应膝关节较大的活动剪切力，存在螺钉断裂风险[1]。Acutrak无头加压螺钉与AO空心拉力螺钉均为近年来出现的全新内固定螺钉，具有较高的内固定强度，但是两者的具体LetenneurⅠ型Hoffa骨折应用后生物力学比较研究寥寥[2]。本次研究主要分析Acutrak无头加压螺钉与AO空心拉力螺钉应用于LetenneurⅠ型Hoffa骨折的生物力学差异，现将结果报道如下：

1 资料与方法

1.1 实验材料 内固定材料选择Acutrak无头加压螺钉(钉尖6 mm，钉尾7 mm)与AO空心拉力螺钉(直径7.3 mm)。X线骨密度仪由美国HOLOGIC公司提供，力学测试仪由美国MTS公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1 标本制备方法 取来自我省骨库中心骨密度＞0.3 g/cm2的新鲜冷冻成人股骨标本14根，死亡时间在实验时间半年内，16根股骨来自14人，男性，年龄27～52岁，平均(36.17±7.28)岁，所有标本经正侧位X线片、三维CT检查后均未发现骨质缺损及病理损伤。其后将标本以生理盐水纱布包裹、塑料袋封装后置入-20℃冰箱中冻存备用。

1.2.2 LetenneurⅠ型Hoffa骨折制作方法 实验前24 h将标本在常温下解冻，用线锯截取股骨远端25 cm，用厚约1 mm医用电动摆在股骨后皮质沿线冠状面截断外侧踝制成LetenneurⅠ型Hoffa骨折模型。

1.2.3 骨折固定方法 将以上16根股骨模型标本随机配对分为两组，分别为观察组：Acutrak无头加压螺钉固定(n=8)；对照组：AO空心拉力螺钉固定(n=8)。骨折截面矢状面中线中上1/3、中下1/3处作进钉位置，螺钉固定后在矢状面排列并与骨折面垂直。股骨近端采用牙托粉包埋，将2枚直径3.0 mm的克氏针穿过远端股骨干，确保力学测试时股骨的固定稳定、牢靠[3]。

1.3 观察指标

1.3.1 骨折间压力及轴向压缩测试 将膜片压力传感器置入骨折块之间，记录两组模型的螺钉固定压力；将模型置于生物力学试验机上，对模型远端骨折块施加260 N压力，采用merlin软件自动测量骨折块间轴向移动距离。

1.3.2 循环负荷测试 沿着股骨轴线，向模型远端骨折块垂直施加200～600 N周期循环力。频率1.5周期/s，循环不间断施压10 000周期，采用MaxV6.7软件自动测量骨折块间轴向位移，记录间隔为100周期/次，选取第100、1 000、2 000、5 000、10 000周期时轴向位移数据进行比较。

1.3.3 极限负荷测试 以1.5 mm/min的速率沿股骨轴对模型远端骨折块垂直下压至内固定失效，采用merlin软件记录得出的极限负荷值，比较两组差异。

1.4 统计学方法 采用SPSS18.0软件录入数据并进行分析，计量资料以均数±标准差(±s)表示，组间比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 骨折间压力及轴向压缩测试 观察组模型采用Acutrak无头加压螺钉固定后的骨折块间固定压力大于对照组、骨折块间轴向移动距离小于对照组(P＜0.05)，见表1。

表1 两组模型的骨折间压力及轴向压缩测试结果比较(±s)

表1 两组模型的骨折间压力及轴向压缩测试结果比较(±s)

t值P值6.935＜0.05 8.273＜0.05

2.2 循环负荷测试 观察组模型采用Acutrak无头加压螺钉固定后的各个循环负荷周期位移均明显小于对照组(P＜0.05)，见表2。

表2 两组模型的循环负荷测试结果比较(±s，mm)

表2 两组模型的循环负荷测试结果比较(±s，mm)

观察组对照组t值P值0.328±0.075 0.597±0.115 5.938＜0.05 0.482±0.083 0.831±0.103 6.394＜0.05 0.498±0.085 0.912±0.173 6.883＜0.05 0.573±0.093 1.021±0.218 7.048＜0.05 0.672±0.105 1.218±0.298 8.724＜0.05

2.3 极限负荷值 观察组模型极限负荷值为(2 391.73±398.66)N，对照组极限负荷值为(1 205.82± 167.95)N，两组间差异具有统计学意义(P＜0.05)。

3 讨论

Hoffa骨折为股骨踝冠状面骨折，外侧单发骨折较多见，具体可以分为三型，其中LetenneurⅠ型骨折累及整个股骨踝后部且骨折部位与股骨后侧皮质平行，为临床最常见类型[4]。治疗LetenneurⅠ型Hoffa骨折的传统方式为拉力螺钉固定外加支撑钢板，但随着近年来高能量创伤因素引发骨折患者增多，传统螺钉内固定后骨折不愈合、内固定失败患者亦大幅增多。目前有学者推荐使用Acutrak无头加压螺钉，此种螺钉从钉尖到钉尾直径逐步变大，而螺距逐步变小，钉尖进入骨质速度快于钉尾，在螺钉推进同时对骨折面进行加压[2]。

Acutrak无头加压螺钉在进钉时对软骨面的破坏较普通拉力螺钉小，且能完全埋入软骨面下，以此减小对骨折端关节软骨及周围组织的不良刺激，对骨折最终愈合也有积极影响。但是目前临床对于Acutrak无头加压螺钉能否给骨折患者带来更高的早期稳定性仍存疑，其相关固定Hoffa骨折的生物力学研究开展较少。对生物力学的研究载体可以选择尸体骨及符合材料骨，复合材料骨来源广、机械强度及骨折变异小，但是其硬度无法真实模仿人体骨的生物学特性，其皮质较尸体骨厚、易获得更好的假性实验结果[5-6]。故本次研究选择尸体骨作为模型制作材料，尸体骨可以真实反映骨骼的生物学特性，且松质骨生物学特性不受深低温储藏时间影响。本次实验的模型材料为在-80℃环境中保存半年以上的新鲜尸体骨，其生物力学特性与活体相当，是十分理想的模型原料，保证实验结果的可靠性[7]。

在骨折间压力测试中，观察组模型骨折间压力为(98.32±16.93)N，对照组模型骨折间压力为(63.82± 12.05)N，可见Acutrak无头加压螺钉进入骨质进行内固定后可以为骨折两端带来更大的固定压力，增强了骨折断端的强度。骨折间轴向测试的加载力是根据膝关节生理受力确定，本次研究中将体质量60 kg作为力学加载标准，因此在压力测试中选择260 N作为加载力[8]。在轴向压缩测试中，对照组模型的轴向位移(1.265±0.338)mm，明显大于观察组模型的(0.472± 0.069)mm，可见应用Acutrak无头加压螺钉固定的LetenneurⅠ型Hoffa骨折模型初始稳定性较好。

LetenneurⅠ型Hoffa骨折患者术后膝关节锻炼时，膝关节伸直至0°时受股四头肌牵拉产生的压力约为600 N，下床锻炼时患者首先部分负重200 N，故选择负荷200～600 N作为循环负荷测试的压力[9]。在循环负荷测试中，观察组模型在各个特定选择周期的轴向位移均小于对照组模型，可见Acutrak无头加压螺钉在经历了较长时间的循环负荷中，较AO空心拉力螺钉更能保持最初的固定强度及稳定性，这可能与Acutrak无头加压螺钉的全螺纹设计增加固定面接触面积、螺纹螺距的锥形设计获得更大的螺钉把持力、抗拔除力等形态设计相关[10-11]。

在极限负荷测试中，观察组模型极限负荷值为(2 391.73±398.66)N，对照组极限负荷值为(1 205.82± 167.95)N。可见Acutrak无头加压螺钉的最大失效负荷较大，具有更为强大的固定强度，其应用于LetenneurⅠ型Hoffa骨折内固定后可以获得更好的稳定性。

综上所述，Acutrak无头加压螺钉固定LetenneurⅠ型Hoffa骨折的强度与稳定性优于AO空心拉力螺钉，更有利于骨折的早期愈合及肢体功能恢复，值得临床实践中推广应用。

[1]Somford MP,van Ooij B,Schafroth MU,et al.Hoffa nonunion,two cases treated with headless compression screws[J].J Knee Surg, 2013,26(Suppl 1):89-93.

[2]Soni A,Sen RK,Saini UC,et al.Buttress plating for a rare case of comminuted medial condylar Hoffa fracture associated with patellar fracture[J].Chin J Traumatol,2012,15(4):238-240.

[3]谢庆云,张 波,康 夏.Acutrak空心无头加压螺钉治疗Hoffa骨折早期疗效分析[J].西部医学,2012,24(8):1503-1505.

[4]Bali K,Mootha AK,Prabhakar S,et al.Isolated Hoffa fracture of the medial femoral condyle in a skeletally immature patient[J]. Bull NYU Hosp Jt Dis,2011,69(4):335-338.

[5]Werner BC,Miller MD.Intraoperative Hoffa fracture during primary ACL reconstruction:can hamstring graft and tunnel diameter be too large[J].Arthroscopy,2014,30(5):645-650.

[6]彭 静,张树良,冯 品..Acutrak无头加压螺钉与AO空心拉力螺钉固定Hoffa骨折模型的生物力学研究[J].四川大学学报, 2013,44(2):226-230.

[7]Gavaskar AS,Tummala NC,Krishnamurthy M.Operative management of Hoffa fractures—a prospective review of 18 patients[J].Injury,2011,42(12):1495-1498.

[8]Lal H,Bansal P,Khare R,et al.Conjoint bicondylar Hoffa fracture in a child:a rare variant treated by minimally invasive approach [J].J Orthop Traumatol,2011,12(2):111-114.

[9]Dua A,Shamshery PK.Bicondylar Hoffa fracture:open reduction internal fixation using the swashbuckler approach[J].J Knee Surg, 2010,23(1):21-24.

[10]林 涛,杨述华,肖宝钧.空心拉力螺钉结合侧方支持钢板治疗空心拉力螺钉结合侧方支持钢板治疗Letenneur LetenneurⅠ型及Ⅲ型Ⅰ型及Ⅲ型Hoffa Hoffa骨折骨折[J].中国修复重建外科杂志,2013,27(9):1050-1052.

[11]Weninger P,Schultz A,Traxler H,et al.Anatomical assessment of the Hoffa fat pad during insertion of a tibial intramedullary nail--comparison of three surgical approaches[J].J Trauma,2009, 66(4):1140-1145.

Biomechanical comparison of Acutrak headless compression screw and AO cannulated lag screw for Letenneur typeⅠHoffa fracture.

ZHU Lv-gang,CHANG Qi,REN Hong-feng,CHEN Guo-li,HUANG Chang-lin.Department of Orthopaedics,the 150thCentral Hospital of Chinese PLA,Luoyang 471031,Henan,CHINA

ObjectiveTo analyze biomechanical comparison of Acutrak headless compression screw and AO cannulated lag screw for Letenneur typeⅠHoffa fracture.MethodsSixteen root fresh frozen adult corpses femurs were selected and prepared into LetenneurⅠHoffa fracture model,which were then randomly divided into observation group with Acutrak headless compression screw(n=8)and control group with AO cannulated lag screw (n=8).Fracture pressure and axial compressive displacement,cyclic load limit load and displacement value were compared between the two groups.Results(1)The fixed pressure in the observation group was greater than that in the control group,and axial moving distance between blocks was less than that in the control group(P＜0.05).(2)The load cycle displacement of every cycle in the observation group was significantly less than that in the control group (P＜0.05).(3)The limit load value in the observation group was significantly greater than that in the control group (P＜0.05).ConclusionAcutrak headless compression screw for fixing LetenneurⅠ Hoffa fracture type is better than AO cannulated lag screw in strength and stability,which is more conducive to early healing of fracture and recovery of limb function.

Hoffa fracture;Acutrak headless compression screw;AO cannulated lag screw

R683

A

1003—6350（2015）07—0973—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.07.0348

2014-10-24)

广东省中医药管理局项目（编号:20131136）

朱履刚。E-mail：zhuming19683@126.com