带孔克氏针与可吸收线固定髌骨横断骨折的生物力学评价

作者：艾昌淼，张勇华，林勇，于滨生，陈建伟，徐栋梁    作者单位：1.广东省佛冈县人民医院骨科，广东 清远 511600；2.中山大学附属第一医院骨科研究所，广东 广州 510700 　　【摘要】  目的 与钢丝张力带相比较，观察预置带孔克氏针结合可吸收线张力带固定髌骨横断骨折的生物力学稳定性。方法 取26个成人髌骨标本制成髌骨横断骨折模型，分成两组各13个髌骨，克氏针纵向贯穿髌骨后，分别以可吸收线和钢丝形成张力带固定，利用MTS生物材料试验机行顶伸折曲和拉力破坏试验以测定其固定的稳定性。结果 固定失效时最大压力和牵拉力，克氏针结合可吸收线组与克氏针结合钢丝组差异无显著性意义(P＞0.05)。结论 克氏针可吸收线张力带与克氏针钢丝张力带治疗髌骨骨折生物力学效果相当，临床上可相互替代使用。

　　【关键词】  髌骨；骨折；内固定术；生物力学

　　Biomechanics Evaluation of Tension Band System of Kirschner Wire with Hole Combined Absorbable Sutures for Interfixation of Transversed Patellar Fracture　AI Changmiao，ZHANG Yonghua，LIN Yong，et al　　Department of Orthopadic Surgery，People′s Hosptial of Fogang County，Guang dong 511600，China    Abstract：Objective  To compare the biomechanics stability of the holed Kirschner wire tension bands combined absorbable sutures or steelwire for treatment of transversed patella fracture.Methods  26 adult cadaveric patella were made as the transversed fracture and divided into two groups.Kirschner wires were drilled acorssing the fracture line vertically，then were fixed with absorbable sutures or steelwire tension bands respectively.Biomechanical stability of bending test and axial tention were tested under Materials Testing System.Results  The maximun bendagainst and axial tensile force of the transversed patella fixed by the absorbable sutures tension bands were simmlar to the steelwire ones(P＞0.05).Conclusion  Biomechanical effect of Kirschner wire combined absorbable sutures tension bands is simmlar to that combined steelwire band，might be selected in the treatment of patellar fracture. Key words：patellar；fracture；interfixation；biomechanics    髌骨骨折是一种常见的关节内骨折，它占所有骨折的1.65％［1］，复位标准要求解剖复位。其内固定方法较多，有克氏针、螺钉、记忆合金、解剖钢板、钢丝、可吸收线、人工韧带张力带内固定等，其中克氏针加钢丝的张力带内固定得到了临床医生的广泛认可。但克氏针加钢丝的张力带内固定在临床上有许多并发症，如术中在术野内扭曲克氏针时空间受限，克氏针移位或钢丝断裂而致内固定失效，克氏针穿破皮肤引起感染，针尾触痛影响功能锻炼，应力集中钢丝勒断骨质，骨折块严重粉碎不易固定等。作者于2004年10月至2006年12月，在临床上试用改良的预置带孔克氏针加可吸收线构建的张力带系统内固定治疗髌骨骨折，取得了良好疗效［2］，但可吸收线能否完全代替钢丝在理论上缺乏依据。为此，作者通过复制髌骨横断性骨折标本，分别以克氏针结合可吸收线与结合钢丝张力带固定后进行生物力学测试，通过稳定性试验与破坏试验的比较，了解它们能否满足髌骨骨折的固定要求。

　　1  材料和方法

　　1.1  实验材料

　　取13具新鲜尸体左右膝关节标本，年龄20～40 岁，X线片证实无膝关节疾患，除保留股四头肌腱和髌韧带外剔除所有髌旁软组织。在髌骨横轴上分成3等份，分别于内1/3处、中1/3处，自髌骨下极向上极钻入直径2 mm的克氏针。克氏针上每间隔40 mm横行预钻孔一个，直径1 mm，以便穿可吸收线或钢丝以构建张力带系统。在髌骨纵轴上中点处作水平标线，水平锯断，将髌骨一分为二，制成髌骨横断骨折模型。标本冷藏保存于－20℃冰柜中，实验前12 h取出自然解冻。

　　1.2 实验方法

　　将26个髌骨标本随机分成两组，每组13个，制成髌骨横断骨折。两组均使用2根直径2 mm的克氏针固定。一组用克氏针加双股可吸收线行张力带固定，另一组用克氏针加直径0.8 mm的钢丝行张力带固定。可吸收线组采用美国强生公司生产的2号“薇乔”线，直径约0.8 mm。该缝线通过水解反应，4～5周开始降解，56～70 d之间在体内基金项目：2006年度广东省清远市科技计划项目(清科字200616号)。完全吸收和代谢。    　　距髌骨骨折线1 cm处，在髌骨上下极部位，分别用4根直径2 mm、长50 mm的克氏针水平方向钻入髌骨骨折块中，用薄层橡皮泥包埋暴露于髌骨外的内固定材料(2根克氏针两端、髌骨前面的可吸收线、钢丝)以模拟体内状况。距髌骨骨折断面0.5 cm处，与髌骨体三维空间平行，做2个8 cm×8 cm×8 cm的牙托粉正方体，分别包埋于髌骨标本的上下端(两个正方体相距1 cm)。干固后将标本采用夹具在MTS 858 Min Bionix试验机(美国，MTS系统公司)上行标本生物力学检测，用推压杆进行顶伸折曲试验，以50 N/s匀速施压，试验机自动记录压力与推压杆位移情况，以骨折线分离为终点。

　　重新固定克氏针、可吸收线及钢丝，然后进行拉力(破坏)试验，对两端牙托粉固体块以50 N/s匀速施加牵拉力，记录牵拉力与骨折端位移情况。

　　骨折移位的测量：将MTS实验机上线性运动传感器安放在远近骨折块前面，记录骨折间隙相对移位的距离，当骨折块移位3 mm时表明内固定失效，同时记录牵拉及折压的力量［3］。

　　1.3  统计学分析

　　采用SPSS 13.0统计软件进行分析，实验数据以(±s)表示。采用t检验，P＜0.05为有统计学意义。

　　2 结 果

    固定失效时最大折压力：可吸收线张力带组(713.13±88.75) N，钢丝张力带组(958.38±67.49) N；固定失效时最大牵拉力：可吸收线张力带组(358.45±27.75) N，钢丝张力带组(532.91±153.49) N。

　　3  讨论

　　3.1  克氏针加钢丝张力带治疗髌骨骨折的优缺点

　　克氏针加张力带内固定治疗髌骨骨折是目前临床上最常用，效果最好的方法。它操作简便、固定可靠、费用较低，但在临床实践中常常发生一些并发症［4］。作者［2］于1995～2004年用传统克氏针加钢丝张力带内固定治疗髌骨骨折58 例，其中针尾触痛影响功能锻炼10 例，克氏针移位3 例，张力带脱落3 例，穿破皮肤引起感染3 例，钢丝断裂1 例，髌股关节骨关节炎4 例，总并发症发生率达30％以上。2004年10月以后，我们以改良克氏针加可吸收线张力带内固定治疗髌骨骨折。其原理是采用克氏针尾部打孔穿可吸收线张力带的方法，既防止克氏针移位、张力带脱落和内固定失效，又避免克氏针旋转，针尾向外戳破皮肤产生皮肤触痛、感染。并且骨折愈合后取内固定物方便可行，减轻了患者的痛苦，降低了医疗费用，在临床上取得了良好的效果。但从生物力学角度分析，可吸收线能否代替钢丝作为张力带内固定材料的问题未得到试验证实。本实验证实，改良克氏针加可吸收线张力带固定髌骨骨折的稳定性、结构强度与传统克氏针加钢丝张力带无显著性差异，在临床上可吸收线完全可以替代钢丝作为张力带材料。

　　3.2  可吸收线张力带治疗髌骨骨折的可行性

　　张力带固定髌骨骨折多年来一直是人们研究的热点［5～9］，经历了从不可吸收线［5～8］到可吸收线［9～10］的过程。有作者［5，6］用不可吸收缝合线治疗髌骨骨折，缪荣明［9］单用可吸收线来固定认为也可以达到固定的效果。    　　谢扬等［10］比较了可吸收线张力带和钢丝张力带即时和疲劳后在0～300N拉力状态下的骨折线分离情况，钢丝张力带比可吸收线张力带强，疲劳后则相反，超过300N则两者无显著性。

　　内固定失效的标准定为骨折端相对移位3 mm。Bostman等［11］认为骨折块分离小于3 mm对临床效果不产生任何副作用。因此，据此标准测定的固定强度对临床应用很有意义。

　　本研究表明，固定失效时最大压力和牵拉力以及可吸收线张力带和钢丝张力带效果相当。临床实践也证明此方法的确可行［2］。多数报道［5～9］认为它不但承袭了钢丝内固定的优点，适应范围更广，并弥补了钢丝张力带的弊端，可用于各种类型的髌骨骨折。

　　总之，可吸收线作为张力带材料，经生物力学实验与钢丝比较，有如下优点：a)简便了第二次取除内固定的操作，减少患者的组织创伤，降低了患者的医疗费用；b)同样达到内固定要求，有较好的临床应用前景。因此，可吸收线完全可以替代钢丝作为张力带材料应用于临床并适于推广。

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　　［9］缪荣明.羊肠线组合内固定治疗髌骨骨折的力学分析及临床应用［J］.中华现代医药杂志，2007，9(2)：56.

　　［10］谢扬，黄永豪，杨扬震，等.可吸收线与钢丝张力带治疗髌骨横断骨折的生物力学评价［J］.中国临床解剖学杂志，2004，22(4)：411413.