新型缝线固定技术治疗髁间嵴骨折的力学实验
发布时间：2021-05-06
[摘要]目的探讨缝线网状套扎固定法治疗胫骨髁间嵴骨折的生物力学性能。方法取新鲜猪膝关节标本24个，制备Ⅲ型胫骨髁间嵴骨折模型，采用电脑随机方法分为缝线网状套扎固定组和缝线领带结套扎固定组，每组12个标本。分别进行疲劳试验和拔出试验，比较2组最大失败载荷、失效载荷、拔出刚度及循环位移。结果失败模式：A组位移超限12例，B组位移超限7例、骨块翘起3例，骨块旋转2例。生物力学显示，缝线网状套扎固定组最大失败载荷、失效载荷高于缝线领带结套扎固定组，循环位移低于缝线领带结套扎固定组，差异有统计学意义(P<0.05);2组拔出刚度差异无统计学意义(P>0.05)。结论缝线网状套扎固定Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折的生物力学性能可能优于缝线领带结套扎固定法。
[关键词]胫骨骨折;缝线固定;生物力学;猪
Ⅲ、Ⅳ型胫骨髁间嵴撕脱骨折骨块与骨床分离，前交叉韧带松弛，同时半月板前角撕裂移位嵌夹在骨折块之间，影响骨折复位，非手术治疗效果欠佳，需要手术治疗[1-4]。如果治疗不当可致膝关节松弛、关节僵硬、骨折畸形愈合或骨折不愈合等，影响膝关节运动功能[5]。缝线固定、螺钉固定和缝合锚钉固定是临床上常用的3种固定方法[6-8]。研究表明，缝线领带结套扎固定强度明显优于螺钉固定和缝合锚钉固定，特别适合骨折块小或粉碎性骨折以及严重骨质疏松患者，临床治疗效果良好[9-11]。但是，笔者发现该方法在治疗骨折块较大的Ⅲ型胫骨髁间嵴骨折时容易出现骨折块前部翘起、旋转移位等问题。为此，设计了缝线网状套扎固定法。本研究旨在通过生物力学测试，比较缝线网状套扎固定与缝线领带结套扎固定Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折的生物力学性能，为临床应用提供依据。报告如下。
1资料与方法
1.1一般资料选取新鲜猪膝关节标本24个，购自同一饲养场，品种和饲养方法相同，均为雌性，平均月龄7个月，置于-20℃冷冻保存，实验前室温下复温24h。去除膝关节周围软组织，保留前交叉韧带。用特制骨凿(宽1.5cm，并刻有深度标记线)沿胫骨髁间嵴前、内、外侧缘倾斜45°角凿入，深度1.0cm，然后将髁间嵴完整撬起，制造Ⅲ型胫骨髁间嵴骨折模型，骨块大小为1.5cm×1.5cm×1.0cm。采用电脑随机方法将骨折模型分为缝线网状套扎固定组和缝线领带结套扎固定组，每组12个关节。本研究由同一术者完成。
1.2骨折固定方法缝线网状套扎固定组先将骨折块解剖复位，使用肩关节缝合弯钩过线器将6股2号Ultrabraid缝线(Smith&Nephew公司，美国)环绕前交叉韧带胫骨基底部穿出，每2股缝线以领带结套扎前交叉韧带基底部与骨折块交界处。使用前交叉韧带胫骨定位器(角度45°)自胫骨结节前内侧1.5cm间隔8mm向骨折块两侧钻取2个直径1.2mm骨道，将缝线由骨道牵出，每侧骨道2股缝线于皮质骨骨桥上打结固定。于胫骨结节处钻取直径1.2mm的横向骨道，将另外2股缝线由骨折块前方，经皮下引出并交叉穿过骨道，在皮质骨骨桥上打结固定(图1)。技术要点：①缝线环型套扎前交叉韧带基底部不穿过韧带实质部，对韧带组织和骨块无直接损伤;②缝线对折环绕前交叉韧带后，线尾穿过线环形成活袢样固定结构，避免因捆扎过紧造成韧带血运障碍;③骨道关节内口分别自骨块前内、前外穿出，即4∶30和7∶30方位，尽量避免损伤胫骨平台软骨;④骨块前方2股缝线经胫骨近端前方由皮下隧道潜行牵出，可使用钝头硬膜外穿刺针带2号PDS线沿胫骨结节两侧皮下至关节腔，导引线将缝合线牵出，可避免因暴力操作致皮下隧道过大造成不必要组织损伤或术后关节液外渗;⑤尾线于皮质骨桥上打结时以3～5个方结为宜，降低线结对局部组织刺激。
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缝线领带结套扎固定组将骨折块解剖复位后，使用缝合过线器将4股2号Ultrabraid缝线环绕前交叉韧带胫骨附着处穿出，每2股缝线环形套扎于前交叉韧带胫骨附着处。使用前交叉韧带胫骨定位器(角度45°)自胫骨结节前内侧1.5cm间隔8mm向骨折块两侧钻取2个直径1.2mm骨道，将缝线牵出骨道，每侧骨道2股缝线，并于皮质骨骨桥上打结固定(图2)。技术要点：①缝线环绕前交叉韧带胫骨基底部不穿过韧带实质部;②钻头钻取胫骨骨道时避免损伤股骨髁软骨，尽量避免损伤胫骨软骨;③尾线于皮质骨桥上打结时注意避免绞入周围软组织。
1.3生物力学测试模型制备完成后，室温下将标本固定于力学测试机上(ElectroForce3520;BOSE公司，美国)，股骨干与胫骨干呈60°夹角固定，以便沿前交叉韧带方向传导载荷，力学测试机最大位移限定为17mm。生物力学试验先进行疲劳测试，测试开始前先给予1Hz、5～20N、20次循环预载荷以消除标本黏滞性，后加载5～150N力并以100mm/min速率进行200次循环，每20Hz采样1次，记录载荷和位移变化数据。随后进行拔出试验，给予0.5mm/s的速率施加单次拔出载荷直至失败，测量并记录最大失败载荷、失效载荷、拔出刚度及循环位移数据。最大失败载荷定义为固定失败时所施加的负荷，即载荷位移曲线最高点的载荷数值;失效载荷定义为载荷不再直线上升时的载荷数值;拔出刚度定义为载荷位移曲线中直线区域的斜率;循环位移是指施加200次循环载荷后骨块位移程度。
1.4统计学方法应用SPSS23.0统计软件分析数据。正态分布的计量数据比较采用独立样本的t检验;非正态分布的计量资料比较采用Wilcoxon秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2结 果
所有标本均完成测试，未发生骨折、韧带断裂等实验失败情况。失败模式：缝线网状套扎固定组位移超限12例;缝线领带结套扎固定组位移超限7例、骨块翘起3例、骨块旋转2例，骨块失稳率41.7%，其中骨块翘起为25%，骨块旋转为16.7%(图3～6)。生物力学显示，缝线网状套扎固定组最大失败载荷、失效载荷高于缝线领带结套扎固定组，循环位移低于缝线领带结套扎固定组，差异有统计学意义(P<0.05);2组拔出刚度差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。
3讨 论
Ⅲ、Ⅳ型胫骨髁间嵴撕脱骨折骨块移位明显[12]，临床上采用的固定方式有多种，哪种效果最佳尚无定论[13-14]。空心螺钉固定主要用于固定直径大于螺钉直径3倍以上的骨折块完整的骨折，不适合骨折块小或粉碎性骨折，而且存在骨块骨折、骨折畸形愈合、内撞击和骺板损伤的问题，术后需要二次手术取出内固定材料[11，15]。缝合锚钉固定可用于骨折块小或粉碎性骨折，但是其固定强度较低，易发生锚钉拔出，特别伴有严重骨质疏松患者[16];传统缝线固定法的优点是价格低廉，可用于骨折块小或粉碎性骨折、伴有严重骨质疏松患者，但是其固定强度较低，术后早期膝关节需制动，影响功能康复[17-18]。缝线领带结套扎固定法继承了传统缝线固定的诸多优点，同时固定强度更大，生物力学测试其固定强度明显优于空心螺钉固定和缝合锚钉固定，术后早期膝关节无需固定，利于膝关节功能锻炼[10]。但是，笔者发现该方法在固定骨折块较大的Ⅲ型胫骨髁间嵴骨折时容易出现骨折块前部翘起和旋转移位等问题。
笔者在缝线领带结固定的基础上设计了缝线网状套扎固定法，对骨折块构成多向网状加压固定，防止骨折块移位，保证骨块固定的稳定性。生物力学研究表明，缝线网状套扎固定法治疗Ⅲ型胫骨髁间嵴骨折，其最大失败载荷、失效载荷高于缝线领带结套扎固定法。失败模式方面，缝线领带结套扎固定组发生骨块翘起3例，骨块旋转移位2例，骨折失稳发生率为41.7%。缝线网状套扎固定组骨折块未发生以上情况，主要是通过增加骨块前外、前内两个方向的缝线固定，从而弥补了缝线领带结套扎固定骨块前部的薄弱环节，固定骨块更加稳定。理论上该固定方法较空心螺钉固定、缝合锚钉固定法的生物力学性能更具有独特的优势。
文献报道，人体日常活动时，前交叉韧带受力约为150N，上楼、慢跑等较剧烈的活动时受力约450N[19]，膝关节前后位移<5mm。本研究结果显示，缝线网状套扎固定组最大失败载荷均数为517.42N，平均循环位移中位数为2.46mm，符合早期关节功能锻炼的生物力学要求。因此，Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折患者术后可以早期功能锻炼。
缝线固定胫骨髁间嵴骨折术中常采用穿过前交叉韧带缝扎固定和环扎前交叉韧带而不穿过实质部分2种技术[11，16]。本研究2种方法均采用不穿过前交叉韧带实质部分的环扎固定技术，避免了因固定物切割致前交叉韧带断裂，造成试验失败的意外情况。因为胫骨髁间嵴骨折可能伴有前交叉韧带实质部分损伤[20]。术中穿刺韧带缝扎，人为加重韧带损伤，发生韧带断裂风险增高。同时，前交叉韧带血供和营养主要来源于韧带周围的滑膜组织，术中反复穿刺缝扎会破坏韧带的供血，加重韧带损伤，降低韧带强度。
缝线网状套扎固定的不足：①操作步骤增加，手术时间相对延长，缝线网状套扎固定相较缝线领带结套扎增加了骨块前方2个方向缝线的操作，手术时间延长约20min;②存在膝前软组织损伤风险，骨块前方缝线自皮下潜行隧道穿出，暴力操作时有膝前软组织损伤及皮下淤血的风险;③存在胫骨嵴骨折风险，胫骨嵴骨道建立时如位置过于靠前、导针过于粗大、操作过于暴力可能导致医源性胫骨嵴骨折。
本研究不足之处：①本文研究对象为非人体标本，且因实验条件局限无法完全模拟人体膝关节屈伸和旋转等活动，研究结果不能完全代表人体实验结果;②本试验为非临床试验，研究结果不能代表临床实际情况，需进一步临床试验验证;③本研究样本数量有限，研究结果可能存在一定误差。
综上所述，缝线网状套扎固定Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折的生物力学性能优于缝线领带结套扎固定法，术后可有效预防骨折块翘起、旋转等对位不良问题，利于膝关节早期功能锻炼。——论文作者：王江涛1，步建立1，常晗2，钱宇航1，罗涛1，刘玉杰3*
