新型内固定器固定肱骨大结节骨折的生物力学研究

薛兆龙，孟艳丽，王勤业，罗亚平

(上海市嘉定区南翔医院骨科，上海 201802)

肱骨大结节骨折占肱骨近端骨折的20%，肩关节脱位患者中，合并有大结节骨折的发生率为10%～30%[1]。有明显移位的大结节骨折畸形愈合可致肩关节撞击、外展受限等。目前临床上治疗明显移位大结节骨折的常用方法有：a)空心螺钉固定；b)张力带固定；c)锚定缝线固定；d)肱骨近端锁定钢板固定。当肱骨大结节为粉碎性骨折时，采用上述方法很难将骨折解剖复位并维持良好复位[2]，临床上尚缺少该类骨折复位后稳定有效的内固定物固定报道。基于此，课题组通过对肩关节尸体标本进行解剖结构研究，设计出专用于固定肱骨大结节的新型内固定器(见图1)，并获得发明专利(ZL 2014 1 0265853.8)。目前对肱骨大结节锁定钢板与上述内固定方式的强度缺少生物力学研究及比较，本文旨在通过建立标准的肱骨大结节骨折尸体骨模型，比较空心螺钉、张力带、新型内固定器三者在固定肱骨大结节骨折中的生物力学稳定性，从而为临床治疗肱骨大结节骨折提供新思路和新方法。

图1 设计钢板大体照

1 资料与方法

1.1 大结节骨折模型的制备 取—20℃冷柜保存新鲜冰冻肩关节标本18具(由西南医科大学解剖教研室提供)，男11具，女7具；年龄26～48岁，平均年龄(38±5)岁。肉眼观察及X线片证实标本无肿瘤、骨折，肩袖无损伤等异常变化。室温下提前1天取出标本解冻12 h，保留所有标本冈上肌附着于肱骨大结节超过3 cm、肱骨干近端20 cm。标记出大结节基本轮廓；牵开冈上肌腱，用摆锯沿大结节轮廓切割大结节(与肱骨冠状面约成55°角)，建立大结节骨折模型。

1.2 三种不同的内固定方式 依照随机分组的结果，对每组标本采用相应的内固定方式。a)空心螺钉组(A组)[3]：复位大结节骨折块，垂直骨折线平行拧入2枚直径4.5 mm空心螺钉，螺钉的长度应抵至对侧软骨下约5 mm，不应穿过对侧软骨(见图2)。b)张力带组(B组)[4]：大结节骨折块复位后，予两根2.0 mm克氏针固定，在距离冈上肌止点下方骨折线以远约1.5 cm处肱骨干上钻孔，用1.0 mm钢丝穿过此孔并向对侧交叉形成“8”字，然后绕冈上肌肌腱止点前外方固定(见图3)。c)新型内固定器组(C组)：复位大结节骨折，将该内固定器放置于大结节顶点下5 mm处，近端尖钩钩住大结节骨块两侧，贴敷良好，2.0 mm克氏针经缝合孔临时固定，先经结合孔植入1枚3.5 mm全螺纹螺钉，然后近、远端依次锁定螺钉固定(见图4)。

图2 空心螺钉组

图3 张力带线组

图4 新型内固定器组

1.3 加载装置 将标本模型的肱骨干远端固定在力学实验机测试台夹具内，冈上肌近端钢丝编织并固定于实验机拉伸加载器上，调整冈上肌肌腱的拉伸方向，使其与正上方拉伸方向为同一方向，模拟肩关节外展0°动作。

1.4 测试方法 在测试前，每个模型均给予3次加、卸载预处理，每次加载速度为10 mm/min，在0～80 N之间，每次30 s时间间隔，以消除标本模型的肌肉黏弹性及松弛效应，提高数据的可重复性及稳定性。最后将加载值调零，设定在保护载荷(900 N)下对每个标本匀速加载(10 mm/min)，标本的位移大小及相应载荷情况通过实验机的计算机软件自动记录，选取骨折线位移在2 mm、5 mm的大结节加载负荷作为比较数据。

2 结 果

肱骨大结节骨块移位2 mm时三种不同固定方式所受到的拉力大小及统计分析见表1～2。肱骨大结节骨块移位5 mm时三种不同固定方式所受到的拉力大小及统计分析见表3～4。

表1 三组位移2 mm时标本所受载荷数值(N)

表2 三组样本两两比较的q检验(Newman-Keuls法)

表3 三组位移5 mm时标本所受载荷数值(N)

表4 三组样本两两比较的q检验(Newman-Keuls法)

3 讨 论

3.1 肱骨大结节骨折对肩关节功能的影响 肱骨近端骨折约占全身骨折的4%～5%，其中累及到大结节的骨折占13%～33%[5]，单纯分离型大结节骨折约占14%～21%[6]。基于肱骨大结节解剖特性，其骨折愈合不良除造成肩峰下撞击外，还可造成肩袖肌功能紊乱等结果，影响到患肩功能的康复[7-8]。所以，正确合理的治疗对减少致残率，恢复肩关节正常功能具有重要意义。目前治疗方法较多，不仅要根据骨折块移位大小和方向，还要结合患者自身情况进行选择。

3.2 治疗方案及内固定物的选择 临床上对于肱骨大结节骨折的治疗方案仍有分歧。Platzer[9]做了移位性肱骨大结节骨折手术和非手术治疗的比较研究，结果表明手术治疗组术后明显优于非手术治疗组，差异具有统计学意义。大结节骨折复位的标准，可参考Mclaughlin[10]的研究，大结节骨折块移位大于5 mm，对肩关节的功能有影响。然而有研究[11]发现，对于体力劳动者来说，肩关节不能耐受大结节移位大于3 mm。也有报道当大结节骨折块的移位大于2 mm，可导致肩峰下撞击和外展力量的下降[12]。

临床中肱骨大结节骨折的手术方法及内固定方式较多，常用的有切开复位空心螺钉、张力带钢丝、缝线锚定及肱骨近端锁定钢板螺钉，各有不同的优势及局限性。单纯空心螺钉固定可以闭合复位经皮植入，其创伤小，但是螺钉可能导致骨折块的进一步粉碎，并且尾部加用金属垫圈增加了肩峰下撞击的可能[13-14]，。内固定物越大，对周围组织的创伤增大，肩峰下撞击的概率增加；内固定物过小，固定的强度达不到[14-15]。张力带钢丝具有较好的力学稳定性，它能把张力转化为压力，在治疗肱骨大结节骨折时，该方法固定强度大，可能造成肱骨外科颈的医源性骨折[16]，其强大的牵引力能否对冈上肌肌腱构成损伤，目前尚缺乏相关报道及研究。锚钉缝线固定目前临床应用广泛，冈上肌止点处的撕脱更适合缝合锚定修复[17]，将骨折块固定在骨-肌腱联合处，无需二次取出，长期的随访研究取得满意的结果[16]。但是若骨折块较小且为粉碎性，锚钉缝线可能会使骨块的稳定性进一步降低[18]，并且Braunstein[16]的生物力学测试结果证明锚钉缝线固定的稳定性远低于张力带组和螺钉组，具有明显统计学差异。最新的生物力学研究表明肱骨大结节骨折使用肱骨近端锁定钢板固定，固定强度远远大于张力带以及双排锚定辅助缝合桥固定[19]。理论上锁定钢板可以不剥离骨膜，保护骨块血运，维持骨折复位后的稳定性，使骨折早期愈合[20]。肱骨近端锁定钢板以AO肱骨近端锁定系统钢板应用最为广泛，其体积相对较大，长度较长，术中有损伤腋神经的风险，近端螺钉孔离钢板缘较远，螺钉为求牢固固定大结节，钢板位置放置过高，术后产生肩峰下撞击可能。徐云钦[21]等研究提出，微型钢板在治疗单纯或粉碎性大结节骨折中取得了满意的效果，其体积小，可避免肩峰下撞击风险，并且术中周围组织剥离少，后期肩关节功能恢复好。但由于其体积相对单薄，故在骨折块骨性愈合后需早期取出，防止其断裂。

3.3 新型内固定器的优势及可能的临床应用价值 该新型内固定器是本人及研究组成员基于对36具肩部尸体标本的解剖研究，通过对肱骨大结节上、下宽及高度等参数的测量，设计出专用于肱骨大结节骨折的内固定器材。本研究应用三种不同内固定方式固定大结节骨折并进行力学测试，经预处理后，以骨折端位移2 mm、5 mm作为三组不同固定方式进行比较的指标。实验结果显示，当实验标本预处理后，2 mm位移时，新型内固定器组与张力带组之间差异无统计学意义，两组均优于空心螺钉组；5 mm位移时，新型内固定器组明显优于张力带组和空心螺钉组。在肱骨近端骨折中，60岁以上的患者超过70%[22]，且骨质疏松是该年龄段发病的关键因素[23]。因此，该固定器近端的爪钩能很好地钩在大结节的两侧，不会对冈上肌肌腱造成切割损伤，固定器掌面的尖突能牢固地叩住大结节骨折块，其近端爪钩及掌面尖突呈三角形牢牢地固定住骨块，这样即使大结节粉碎骨折，也会将其牢固地固定在复位后位置，很难再移位。实验应用中该固定器与肱骨大结节贴敷良好，钉板角度固定可以避免骨-钉界面应力集中，使应力分布更为均匀。此固定器在大结节骨折的应用中可能更具优势，在临床应用中更加广泛。

3.4 实验不足 本研究中新型内固定器生物力学稳定性高于空心螺钉及张力带固定。对粉碎性大结节骨折或骨质疏松患者而言，该固定器具有解剖塑形好、固定牢靠、兼有缝合孔等优势，临床使用方便。本研究的局限性为使用的实验模型要排除岗下肌、小圆肌的拉力，这些肌肉的拉力对肱骨大结节骨折会有影响，故本研究中所有的实验模型都和临床实际有差异，不能完全真实地反应临床情况。但是，此研究结果能为临床提供这三种内固定的生物力学信息，在临床实际内固定的选择中具有参考价值。

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