Endobutton带袢钢板治疗下胫腓联合分离的生物力学研究

景孟军，茹正良，吴明义，杨成杰，黄 群

·论 著·

Endobutton带袢钢板治疗下胫腓联合分离的生物力学研究

景孟军，茹正良，吴明义，杨成杰，黄 群

目的 探讨Endobutton带袢钢板固定下腓联合分离的生物力学特性，为临床应用提供科学依据。方法 将9具新鲜成人尸体足标本分为3组：A组为带袢钢板固定组，B组为全螺纹（直径3.5 mm）1枚皮质骨螺钉固定组，C组为可吸收螺钉固定组。运用生物力学实验应力分析方法和压敏片技术，测量3组与原始标本胫腓骨的强度、刚度、分离位移、足不同位置关节处的应变、胫距关节接触面积等生物力学特性。结果 3组及原始标本胫腓骨强度及刚度，水平位移、垂直位移及跖屈位移差异均有统计学意义（均＜0.05）；A组胫腓刚度及强度，水平位移、垂直位移及跖屈位移均高于B组及C组（均＜0.05），与原始标本差异均无统计学意义（均＞0.05）。3组胫距关节接触面积及接触压差异均有统计学意义（＜0.05），A组与B组及C组差异均有统计学意义（均＜0.05)。结论 带袢钢板固定下胫腓联合分离具有优越的生物力学特性，是目前下胫腓联合分离内固定的一种优良术式。

内固定器；生物力学；下胫腓联合分离

[Modem Piactiacal Medicine,2016,28 (e) :707-705]

踝关节的外翻或外旋暴力会造成下胫腓骨之间的韧带松弛或断裂，因而造成下胫腓的间隙增宽，常伴有骨折[1]。目前大多数学者都强调下胫腓联合的固定，大多数固定方法包括普通螺钉、可吸收螺钉及Endonbutton袢钢板。近年来袢钢板固定下胫腓联合分离报道很多，但关于生物力学方面的报道少见[2]。本研究拟探讨Endobutton带袢钢板治疗下胫腓联合分离的生物力学，报道如下。

1 资料与方法

1.1 实验标本 收集新鲜成人踝关节标本9具，宁波大学解剖学教研室提供。其中男6例，女3例；年龄39～58岁，平均（47.4±6.1）岁；身高（169.7±3.3）cm；体质量（69.3±1.9）kg。均截取胫腓骨高度30cm，自截骨平面以下范围，完全去除皮肤、筋膜、骨骼肌、骨膜等软组织，完全显露胫腓前韧带、胫腓后韧带、胫腓骨间韧带（胫腓横韧带）等构成的下胫腓稳定复合体。X线摄片剔除骨病、残肢，取正常完整无损的标本。依次编号1～9号，保存在 30℃冰箱内，实验前逐级解冻，并做好实验前各项准备工作。

1.2 标本分组 设A组（1、4、7号标本）为带袢钢板固定组，B组（2、5、8号标本）为全螺纹（直径3.5mm）1枚皮质骨螺钉固定组，C组（3、6、9号标本）为可吸收螺钉修复固定组。

1.3 实验器材 带袢钢板 Endobutton，型号为7207325，线圈直径10 mm（美国Smith﹠amp;Nephew，Inc.Endos copy Division公司生产）；钛合金皮质骨螺钉为常规螺钉（直径3.5mm，浙江慈溪医疗器械公司生产）；可吸收螺钉为聚左旋乳酸可吸收骨固定系统，型号SHO-45%（日本刚子公司生产）。

1.4 实验力学模型和方法 将标本近端胫骨干放置在特制夹具中，将义齿基托树脂自凝型粉剂和水剂（上海医疗器械股份有限公司齿科材料厂，上海，中国），按比例调制好后倒入夹具内达一定深度后，待其自然冷却包埋胫骨近端。静置1h以上，确保牙托粉凝固，并且保证其与夹具间无空隙存在，确保实验过程中标本不会发生松动。标本远端足部应用自制特殊夹具夹持，确保其稳固性。在图1中内踝、外踝、胫腓骨间前后安置传感器。彻底除去贴位点处的骨膜，清洁粘贴位点的骨质，用二甲苯脱水，用石蜡作隔潮层，横向粘贴应变片，焊接导线与引线，联接桥盒与应变仪，施加生理载荷500N，分级加载，速率在1.5 mm/min，测得在500 N载荷下的胫腓骨强度刚度、分离位移。运用日本富氏压敏片技术在关节面上铺垫富士超低压压敏片，预先用透明玻璃纸包裹以防体液浸润而导致失效，持续加压500 N 2 min后取出，平铺显色的压敏片，用浓度计测量测点周围9点的浓度值，输入压力转换器，换算后显示接触压。内固定之前首先测定原始标本的胫腓骨刚度、强度，原始标本的水平位移直、垂直位移及跖屈位移。手术刀切断下胫腓前、后韧带和骨间韧带，造成下胫腓联合分离损伤模型，模拟临床切开复位内固定手术，按照分组分别应用双Endobutton钢板、皮质钉、可吸收钉复位固定下胫腓联合，再测标本的生物力学性能。

1.5 统计方法 数据采用SPSS19.0软件分析，计量资料采用均数±标准差表示，多组间比较采用检验，多重比较采用检验。＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 强度和刚度比较 3组及原始标本胫腓骨强度及刚度差异均有统计学意义（均＜0.05），A组胫腓刚度及强度均高于B组及C组（≥13.22，均＜0.05），与原始标本差异均无统计学意义（≤1.34，均＞0.05）。见表1。

2.2 下胫腓联合分离位移比较 3组与原始标本水平位移、垂直位移及跖屈位移差异均有统计学意义（＜0.05），A组与B组及C组差异均有统计学意义（≥7.13，均＜0.05)，与原始标本差异均无统计学意义（≤1.18，均＞0.05）。见表2。

2.3 3组胫距关节接触力学特征 3组胫距关节接触面积及接触压差异均有统计学意义（＜0.05），A组与B组及C组差异均有统计学意义（≥14.76，均＜0.05)。见表3。

3 讨论

图1 踝关节下胫腓联合分离不同方式内固定的生物力学试验示意图

下胫腓联合由胫腓骨远端和下胫腓韧带复合体构成[1]。下胫腓韧带复合体由下胫腓前韧带、下胫腓后韧带、骨间韧带、胫腓横韧带和骨间膜的远端部分组成，其中骨间韧带和下胫腓前后韧带较重要，这些韧带的断裂将影响下胫腓联合的稳定。下胫腓联合的损伤造成的关节间隙增加，可以引起后期踝关节的创伤性关节炎。在踝关节骨折脱位中常合并有下胫腓联合分离，临床必须要给予及时有效地内固定，以利于断裂的韧带得到合理的修复。

表1 3组与原始标本胫腓骨强度和刚度比较

表2 3组与原始标本下胫腓联合分离位移比较 mm

表3 3组胫距关节的接触特征

AO组织主张应用1～2枚3.5～4.5mm的全螺纹皮质骨螺钉固定，但是皮质骨螺钉固定常出现螺钉松动或断裂的现象。目前一些学者[3]认为下胫腓联合分离不应当坚强固定，它将限制腓骨的顺应性调节，从而影响踝穴对距骨的运动。Thomas等[4]将钮扣缝线系统应用于下胫腓联合分离，认为效果和金属螺钉固定相当。Klitzman等[5]的一项前瞻性研究比较了纽扣钢板与金属螺钉固定的差异，发现纽扣钢板固定的患者，其术后踝后足评分表（AOFAS）平均评分显著高于螺钉固定患者，且术后能更早地负重及恢复工作。有学者[6]使用1个Arthrex Tightrope袢钢板装置修复下胫腓联合，如为Maisonneuve骨折则使用双袢钢板固定，认为可有效地动态固定下胫腓。国内也有不少学者支持动态固定观点，如王强等[7]。但是，也有学者认为[3]包括Arthrex Tightrope在内的方法固定力还是弱于金属螺钉，无法取代金属螺钉固定的地位。但是金属螺钉与带袢钢板相比固定强度没有优势，反而限制了下胫腓关节的活动，通常术后下地负重前需取螺钉防止断钉。孙辉等[8]报道治疗下胫腓联合分离使用皮质骨螺钉固定会出现螺钉松动、退出、断裂的风险，带袢钢板治疗下胫腓联合分离后可以避免二次手术取出，可吸收螺钉与之相比，其固定后通常需要石膏外固定，固定周期过长，能保证损伤的愈合，但其功能必定受到影响，而且也限制了下胫腓关节的活动。

本研究结果表明，带袢钢板固定的强度、刚度及分离位移已经接近正常韧带水平，而螺钉固定时刚度过高导致踝关节的微动消失，不利于关节的微调，无法让踝穴对距骨运动进行顺应性调节，固定太坚固，甚至容易导致螺钉的松动和断裂。带袢钢板固定相比螺钉固定，在关节接触面积和接触压两方面均有优势，有效增加的接触面积，能使关节更加稳定可靠，应力集中较小，较小的接触压能减轻关节压力，减少软骨面的磨损，更好的保护关节，使关节使用寿命延长，更好的发挥关节功能。

综上所述，Endobutton带袢钢板治疗下胫腓联合分离，不但固定强度大，而且能保证下胫腓关节的活动度，比皮质骨螺钉或可吸收螺钉固定效果好。在强度刚度、分离位移，关节面接触面积等方面均有显著优势。

[1]高士濂.实用解剖图谱（下肢分册）[M].2版.上海:上海科学技术出版社,2004:295.

[2]彭永岳,黄燕峰,罗轶.带袢钢板治疗下胫腓联合损伤的基础研究[J].中华临床医师杂志,2012,6(6):1589-1591.

[3]王茂林.下胫腓联合损伤的诊治进展[J].中国骨与关节损伤杂志, 2012,27（4）:378-379.

[4]Thomas B, Shannon F, Guiney AM, et al. Suture-button syndesmosis fixation: accelerated rehabilitation and improved outcomes[J]. ClinOrthop, 2005, 431: 207-212.

[5]Klitzman R, Zhao H, Zhang LQ, et al. Suture-button versus screw fixation of the syndesmosis: a biomechanical analysis[J]. Foot Ankle Int, 2010, 31(1): 69-75.

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[8]孙辉,罗从风,王建伟,等.两种材料螺钉固定下胫腓联合损伤的前瞻性随机对照研究[J].中华创伤杂志,2011,27(11):967-973.

Biomechanical study of tibiofibular joint separation with Endobutton plate treatment

JNG Mengjun, RU Zhengiang, WU Mingyi, YANG Chenjie, JUANG Qun (The Thitd Pecpie's Hospital of Cixi, Cixi 315324, China)

Objective To discuss the biomechanical properties of Endobutton fixation of the syndesmosis separation and its scientific basis of clinical application. Methods Nine fresh adult cadaveric foot specimens were divided into three groups: Group A treated with Endobutton fixation group, group B with one full thread (diameter of 3.5mm) a cortical bone screw fixation, group C with absorbable screw fixation. The biomechanical properties of three kinds of joints, such as strength, stiffness, displacement of the joints, the contact area of the tibia and the joints were measured by stress analysis method and pressure sensitive film technology.Results There were significant difference on tibiofibular strength and rigidity, horizontal displacement, vertical displacement and plantar flexion displacement among three groups and the original specimens ( P＜ 0.05).Tibiofibular stiffness and strength, horizontal displacement, vertical displacement and displacement of plantar flexi on of group A were higher than those ofgroup B and groupC (all P＜0.05), while there were no significant differences compared with the original specimens ( P＞ 0.05). There were significant differences among three groups on tibia from the joint contact area and contact pressure ( P＜ 0.05). Conclusions With superior biomechanical properties, the Endobutton fixation of distal tibiofibular syndesmosis separation is an excellent operation of internal fixation.

Internal fixator; Biomechanics; Tibiofibular joint separation

10.3969/j.issn.1671-0800.2016.06.004

R687.3

A

1671-0800(2016)06-0707-03

2016-03-17

（本文编辑：钟美春）

宁波市卫生和计划生育委员会（原宁波市卫生局）资助项目（2014A21）

315324浙江省慈溪，慈溪市第三人民医院

景孟军，Email:wrur@163.com