引用本文： 段連鴻, 張鵬, 黃繼鋒, 趙衛東, 程麗. 肩鎖關節脫位并肩胛頸骨折行鋼板內固定的生物力學研究. 華西醫學, 2014, 29(11): 2028-2031. doi: 10.7507/1002-0179.20140614 復制
隨著交通業及建筑業的迅速發展，浮肩損傷正逐漸被骨科醫生所了解、熟悉。浮肩損傷起初是指同側鎖骨干及肩胛頸骨折[1]。后來，肩關節上懸吊復合體（SSSC）概念[2]的提出，進一步擴展了浮肩損傷概念的界定，SSSC的雙重損傷即為廣義浮肩損傷。換句話說，臨床上肩鎖關節脫位（或鎖骨遠端骨折）合并同側肩胛頸骨折也屬于浮肩損傷的范疇。目前，對于浮肩損傷多主張早期手術治療，手術內固定方式相對簡單，也有相關臨床隨訪文獻報道，但缺乏相關的生物力學研究及理論依據。本實驗在防腐尸體上，從生物力學角度對3種不同內固定方式治療肩鎖關節脫位并肩胛頸骨折進行研究，以期為臨床手術方式選擇提供參考。
1 材料與方法
1.1 實驗標本制備
7例包含鎖骨及肩胛骨的右側上肢防腐標本，去除皮膚、皮下組織及肩胛骨和鎖骨周圍附著的肌肉，分離盂肱關節，保留鎖骨及肩胛骨的完整性，保留喙鎖韌帶、喙肩韌帶和肩鎖韌帶及關節囊的完整性。所有標本均攝X線片，排除先天性畸形、風濕、結核、腫瘤等病變及解剖變異，保證標本大小及質量相近。標本以生理鹽水加薄膜包裹密封保濕，-20℃冷凍保存。實驗前6 h室溫下解凍，用聚甲基丙烯酸甲酯（自凝型，上海齒科材料廠生產）將鎖骨-肩胛內緣和肩胛盂分別包埋后，制作成肩關節空白對照模型。然后，用手術刀破壞肩鎖韌帶及關節囊，骨鋸離斷肩胛外科頸（骨折線由喙突內側至肩胛外緣），制作浮肩損傷模型。
1.2 固定方式
7例標本分別進行內固定前后的自身對照。將損傷前的肩關節空白對照模型記為A階段，對損傷模型分別行3種不同內固定方式：單純肩鎖關節固定（B階段）、肩鎖關節固定加肩胛頸單鋼板固定（C階段）、肩鎖關節固定加肩胛頸雙鋼板固定（D階段），觀察在不同狀態下中性區（NZ）及運動范圍（ROM）的變化并進行生物力學評價。肩鎖關節脫位以5孔鎖骨鉤鋼板固定（B階段）；在固定肩鎖關節的基礎上，以5孔重建鋼板按1︰4固定肩胛頸-肩胛骨外側緣（C階段）；在C階段的基礎上，再以4孔重建鋼板按1︰3固定肩胛頸-肩胛岡基底部（D階段）。見圖 1。
圖1
實驗標本及測試模型
1.3 生物力學測試方法
采用南方醫科大學醫學生物力學重點實驗室自行研制的脊柱三維運動分析系統，參考相關文獻的方法[3]，將7例標本分別固定于三維運動測試機上，測試時兩側分別施加3.0 Nm載荷，由激光掃描儀掃描不同測試組肩胛頸骨折塊在零載荷（中立位）及3.0 Nm載荷（極限位）的運動，記錄屈伸、側屈及旋轉等6個方向的運動圖像。依次測量并記錄不同測試組的運動圖像，并將其輸入計算機，運用Geomagic 8.0逆向工程軟件進行分析處理，計算出不同測試階段在不同狀態下的NZ值及ROM值。
1.4 統計學方法
所有的NZ值及ROM值數據均運用SPSS 13.0統計軟件進行統計分析，統計學方法采用重復測量資料的方差分析。首先，對測試數據進行兩因素重復測量資料的方差分析，進行Mauchly球形檢驗，若P＜0.05，采用Greenhouse-Geisser校正結果，計算出主效應及交互效應的F值及P值。然后，再對不同階段及不同狀態的數據分別進行單因素重復測量方差分析，同樣進行Mauchly球形檢驗，若P＜0.05，同樣采用Greenhouse-Geisser校正結果，計算出單獨效應的F值及P值。兩兩比較采用LSD法。統計學檢驗水準設為α=0.05。
2 結果
2.1 浮肩損傷各測試階段NZ值及階段間比較結果
浮肩損傷各測試階段NZ值及階段間比較結果詳見表 1，從中可以看出：① 在屈伸、側屈及旋轉3個狀態中，不同測試階段間NZ值差異有統計學意義（P＜0.05）。同時，不同階段間的NZ值比較結果為：A階段＜D階段＜C階段＜B階段。② 在4個測試階段中，不同狀態對比，除了B階段各狀態NZ值差異有統計學意義（P＜0.05）以外，其余測試階段的NZ值差異無統計學意義（P＞0.05）。③ 不同測試階段對比的主效應有統計學意義（F=88.794，P＜0.001）；不同狀態對比的主效應有統計學意義（F=4.825，P=0.029）；不同階段與狀態間無交互效應（F=3.254，P=0.070）。④ 不同階段間采用LSD檢驗進行兩兩比較，不同測試階段間的數據差異有統計學意義（P＜0.05）。
表1
浮肩損傷各測試階段不同狀態的NZ值及組間比較（n=7，2.2 浮肩損傷標本ROM值及階段間比較結果
浮肩損傷標本3種狀態ROM值比較結果詳見表 2，從中可以看出：① 在屈伸、側屈及旋轉3個狀態中，不同測試階段間ROM值的差異有統計學意義（P＜0.05）。同時，不同階段間的ROM值比較結果為：A階段＜D階段＜C階段＜B階段。② 在4個測試階段中，不同狀態對比的ROM值差異均有統計學意義（P＜0.05）。③ 不同測試階段對比的主效應有統計學意義（F=207.000，P＜0.001）；不同狀態對比的主效應有統計學意義（F=10.800，P=0.002）；不同階段與狀態間無交互效應（F=2.426，P=0.122）。④ 不同階段間采用LSD檢驗進行兩兩比較，不同測試階段間的數據差異有統計學意義（P＜0.05）。
表2
浮肩損傷各測試階段不同狀態的ROM值及組間比較（n=7，3 討論
浮肩損傷是由高能量暴力引起的一類肩部嚴重損傷，其采取手術內固定治療可以恢復肩關節的穩定性，避免畸形愈合導致的關節活動障礙。但是，采取何種內固定方式更好，相關的文獻報道各異，均缺乏有力的實驗數據支持。
3.1 浮肩損傷僅行單一固定的不足
SSSC是穩定肩關節的重要骨-韌帶環結構。單純1處斷裂不能破壞環的完整性和穩定性，若2處或者2處以上發生斷裂可導致肩關節解剖位置的改變或肩部失穩。其中，最常見的類型是肩胛頸合并鎖骨骨折或肩鎖關節脫位。Low等[4]采用單純固定鎖骨骨折的方式治療浮肩損傷，術后隨訪肩關節功能活動良好。Hashiguchi等[5]認為只需固定鎖骨或肩鎖關節一處即可恢復肩關節的穩定性。但是，通過本次生物力學實驗，我們卻得到了相反的結論，單純肩鎖關節固定時（B階段）在屈伸、側屈及旋轉狀態下的NZ值分別為（5.57 ± 2.08）°、（4.25 ± 1.75） °、（7.92 ± 2.77）°，其ROM值分別為（19.39 ± 6.29）°、（32.45 ± 7.18）°、（23.68 ± 6.61）°，與固定前及其他內固定測試階段相比均明顯增大（P＜0.05），提示恢復SSSC的穩定性僅行肩鎖關節固定是不夠的，因為肩胛頸骨折塊主要依靠周圍韌帶和肩部肌肉等結構維持穩定，當骨骼、韌帶等靜態結構直接或者間接受到損傷不能發揮靜力穩定作用時，再考慮肩關節周圍肌肉牽拉等動態結構的影響，極易出現骨折斷端的不愈合、延遲愈合甚至畸形愈合，嚴重影響肩關節的動力平衡及活動功能。
3.2 同時固定肩鎖關節脫位（或鎖骨遠端）及肩胛頸骨折的優勢
浮肩損傷如果早期治療不當，可導致骨折畸形愈合，關節盂傾斜角度發生變化，導致肩袖功能障礙，出現肩部疼痛不適、肩峰下撞擊征及創傷性關節炎等一系列并發癥[6, 7]。正因為恢復肩關節穩定性對于浮肩損傷的治療至關重要，逐漸有學者開始嘗試同時固定肩鎖關節（或鎖骨遠端）及肩胛頸骨折，雖然手術創傷及風險大大增加，但患者術后可早期進行功能鍛煉，明顯降低了凍結肩等術后并發癥的發生率，避免出現肩關節失穩[8]。Leung等[9]在15例浮肩損傷的病例報告中，對所有患者均采用鎖骨（肩鎖韌帶）、肩胛骨同時固定的方式，隨訪14～47個月，患者術后肩關節功能恢復滿意率達到93%。Egol等[10]對7例浮肩損傷患者進行臨床回顧性研究，同時行肩胛骨和鎖骨（或肩鎖韌帶）內固定的患者臨床療效令人滿意。盧小虎等[11]認為，能夠恢復肩關節的動態平衡及穩定性是鎖骨和肩胛頸骨折聯合手術的優勢。黃哲元等[12]認為，鎖骨及肩胛骨同時固定能夠恢復肩關節的正常解剖結構，重建鋼板聯合鎖骨鉤鋼板治療肩胛頸骨折合并肩鎖關節脫位或鎖骨骨折是一種較理想的手術方法。在本次生物力學實驗中，我們對失穩浮肩損傷模型采取肩鎖關節脫位及肩胛頸骨折同時固定（C階段）后，在屈伸、側屈及旋轉狀態下的NZ穩定性與單純肩鎖關節脫位固定組（B階段）相比分別提高約22%、21%、24%，而ROM穩定性分別提高約17%、23%、34%。所以，同時固定肩鎖關節（鎖骨遠端）及肩胛頸骨折能夠更好地恢復肩關節的穩定性，是浮肩損傷的首選治療方法。
3.3 肩鎖關節脫位并肩胛頸骨折的堅強內固定方式
隨著AO堅強內固定的治療理念被骨科醫生所接受，對同側鎖骨及肩胛頸骨折這類狹義浮肩損傷，更傾向于在固定鎖骨骨折的同時，肩胛頸骨折采用雙鋼板固定，相關的文獻報道也屢見不鮮。郝毅等[13]通過臨床隨訪11例肩胛頸骨折采用雙鋼板治療，因堅強內固定允許早期功能鍛煉，平均隨訪19個月，肩關節活動范圍明顯提高。李文基等[14]治療肩胛頸骨折14例，均采用預彎雙鋼板固定，恢復了肩胛骨的解剖形態和三角力學結構，是較佳的肩胛頸骨折固定方法。
目前，關于廣義浮肩損傷手術內固定治療的文獻報道較少，也沒有關于同時固定肩鎖關節及肩胛頸雙鋼板固定的臨床隨訪文獻，但是，通過本次生物力學實驗可以看出：肩鎖關節及肩胛頸雙鋼板固定的NZ穩定性，相對于肩鎖關節及肩胛頸單鋼板固定，在屈伸、側屈及旋轉3種狀態分別提高了11%、44%、48%，而ROM穩定性也分別提高了20%、26%、28%，這種內固定方式較單一鋼板固定的穩定性提高更為明顯。所以，我們有理由相信，采取同時固定肩鎖關節及肩胛頸雙鋼板固定治療廣義浮肩損傷可以實現堅強內固定，允許患者早期進行肢體功能鍛煉，最大限度地恢復肩關節的活動，獲得比較滿意的臨床療效。
3.4 存在的不足
首先，本實驗模型排除了肩關節周圍肌肉對肩關節穩定性的動態影響，僅反映了骨骼、韌帶等靜態影響；其次，測量數據是以防腐尸體標本為基礎得出的，忽略了正常機體的自身修復作用；再次，同一標本經過不同階段的處理，其韌性及強度的變化可能對結果產生影響；最后，由于測試儀器本身的通用性缺乏依據，因此測試也可能影響結果。
隨著交通業及建筑業的迅速發展，浮肩損傷正逐漸被骨科醫生所了解、熟悉。浮肩損傷起初是指同側鎖骨干及肩胛頸骨折[1]。后來，肩關節上懸吊復合體（SSSC）概念[2]的提出，進一步擴展了浮肩損傷概念的界定，SSSC的雙重損傷即為廣義浮肩損傷。換句話說，臨床上肩鎖關節脫位（或鎖骨遠端骨折）合并同側肩胛頸骨折也屬于浮肩損傷的范疇。目前，對于浮肩損傷多主張早期手術治療，手術內固定方式相對簡單，也有相關臨床隨訪文獻報道，但缺乏相關的生物力學研究及理論依據。本實驗在防腐尸體上，從生物力學角度對3種不同內固定方式治療肩鎖關節脫位并肩胛頸骨折進行研究，以期為臨床手術方式選擇提供參考。
1 材料與方法
1.1 實驗標本制備
7例包含鎖骨及肩胛骨的右側上肢防腐標本，去除皮膚、皮下組織及肩胛骨和鎖骨周圍附著的肌肉，分離盂肱關節，保留鎖骨及肩胛骨的完整性，保留喙鎖韌帶、喙肩韌帶和肩鎖韌帶及關節囊的完整性。所有標本均攝X線片，排除先天性畸形、風濕、結核、腫瘤等病變及解剖變異，保證標本大小及質量相近。標本以生理鹽水加薄膜包裹密封保濕，-20℃冷凍保存。實驗前6 h室溫下解凍，用聚甲基丙烯酸甲酯（自凝型，上海齒科材料廠生產）將鎖骨-肩胛內緣和肩胛盂分別包埋后，制作成肩關節空白對照模型。然后，用手術刀破壞肩鎖韌帶及關節囊，骨鋸離斷肩胛外科頸（骨折線由喙突內側至肩胛外緣），制作浮肩損傷模型。
1.2 固定方式
7例標本分別進行內固定前后的自身對照。將損傷前的肩關節空白對照模型記為A階段，對損傷模型分別行3種不同內固定方式：單純肩鎖關節固定（B階段）、肩鎖關節固定加肩胛頸單鋼板固定（C階段）、肩鎖關節固定加肩胛頸雙鋼板固定（D階段），觀察在不同狀態下中性區（NZ）及運動范圍（ROM）的變化并進行生物力學評價。肩鎖關節脫位以5孔鎖骨鉤鋼板固定（B階段）；在固定肩鎖關節的基礎上，以5孔重建鋼板按1︰4固定肩胛頸-肩胛骨外側緣（C階段）；在C階段的基礎上，再以4孔重建鋼板按1︰3固定肩胛頸-肩胛岡基底部（D階段）。見圖 1。
圖1
實驗標本及測試模型
1.3 生物力學測試方法
采用南方醫科大學醫學生物力學重點實驗室自行研制的脊柱三維運動分析系統，參考相關文獻的方法[3]，將7例標本分別固定于三維運動測試機上，測試時兩側分別施加3.0 Nm載荷，由激光掃描儀掃描不同測試組肩胛頸骨折塊在零載荷（中立位）及3.0 Nm載荷（極限位）的運動，記錄屈伸、側屈及旋轉等6個方向的運動圖像。依次測量并記錄不同測試組的運動圖像，并將其輸入計算機，運用Geomagic 8.0逆向工程軟件進行分析處理，計算出不同測試階段在不同狀態下的NZ值及ROM值。
1.4 統計學方法
所有的NZ值及ROM值數據均運用SPSS 13.0統計軟件進行統計分析，統計學方法采用重復測量資料的方差分析。首先，對測試數據進行兩因素重復測量資料的方差分析，進行Mauchly球形檢驗，若P＜0.05，采用Greenhouse-Geisser校正結果，計算出主效應及交互效應的F值及P值。然后，再對不同階段及不同狀態的數據分別進行單因素重復測量方差分析，同樣進行Mauchly球形檢驗，若P＜0.05，同樣采用Greenhouse-Geisser校正結果，計算出單獨效應的F值及P值。兩兩比較采用LSD法。統計學檢驗水準設為α=0.05。
2 結果
2.1 浮肩損傷各測試階段NZ值及階段間比較結果
浮肩損傷各測試階段NZ值及階段間比較結果詳見表 1，從中可以看出：① 在屈伸、側屈及旋轉3個狀態中，不同測試階段間NZ值差異有統計學意義（P＜0.05）。同時，不同階段間的NZ值比較結果為：A階段＜D階段＜C階段＜B階段。② 在4個測試階段中，不同狀態對比，除了B階段各狀態NZ值差異有統計學意義（P＜0.05）以外，其余測試階段的NZ值差異無統計學意義（P＞0.05）。③ 不同測試階段對比的主效應有統計學意義（F=88.794，P＜0.001）；不同狀態對比的主效應有統計學意義（F=4.825，P=0.029）；不同階段與狀態間無交互效應（F=3.254，P=0.070）。④ 不同階段間采用LSD檢驗進行兩兩比較，不同測試階段間的數據差異有統計學意義（P＜0.05）。
表1
浮肩損傷各測試階段不同狀態的NZ值及組間比較（n=7，2.2 浮肩損傷標本ROM值及階段間比較結果
浮肩損傷標本3種狀態ROM值比較結果詳見表 2，從中可以看出：① 在屈伸、側屈及旋轉3個狀態中，不同測試階段間ROM值的差異有統計學意義（P＜0.05）。同時，不同階段間的ROM值比較結果為：A階段＜D階段＜C階段＜B階段。② 在4個測試階段中，不同狀態對比的ROM值差異均有統計學意義（P＜0.05）。③ 不同測試階段對比的主效應有統計學意義（F=207.000，P＜0.001）；不同狀態對比的主效應有統計學意義（F=10.800，P=0.002）；不同階段與狀態間無交互效應（F=2.426，P=0.122）。④ 不同階段間采用LSD檢驗進行兩兩比較，不同測試階段間的數據差異有統計學意義（P＜0.05）。
表2
浮肩損傷各測試階段不同狀態的ROM值及組間比較（n=7，3 討論
浮肩損傷是由高能量暴力引起的一類肩部嚴重損傷，其采取手術內固定治療可以恢復肩關節的穩定性，避免畸形愈合導致的關節活動障礙。但是，采取何種內固定方式更好，相關的文獻報道各異，均缺乏有力的實驗數據支持。
3.1 浮肩損傷僅行單一固定的不足
SSSC是穩定肩關節的重要骨-韌帶環結構。單純1處斷裂不能破壞環的完整性和穩定性，若2處或者2處以上發生斷裂可導致肩關節解剖位置的改變或肩部失穩。其中，最常見的類型是肩胛頸合并鎖骨骨折或肩鎖關節脫位。Low等[4]采用單純固定鎖骨骨折的方式治療浮肩損傷，術后隨訪肩關節功能活動良好。Hashiguchi等[5]認為只需固定鎖骨或肩鎖關節一處即可恢復肩關節的穩定性。但是，通過本次生物力學實驗，我們卻得到了相反的結論，單純肩鎖關節固定時（B階段）在屈伸、側屈及旋轉狀態下的NZ值分別為（5.57 ± 2.08）°、（4.25 ± 1.75） °、（7.92 ± 2.77）°，其ROM值分別為（19.39 ± 6.29）°、（32.45 ± 7.18）°、（23.68 ± 6.61）°，與固定前及其他內固定測試階段相比均明顯增大（P＜0.05），提示恢復SSSC的穩定性僅行肩鎖關節固定是不夠的，因為肩胛頸骨折塊主要依靠周圍韌帶和肩部肌肉等結構維持穩定，當骨骼、韌帶等靜態結構直接或者間接受到損傷不能發揮靜力穩定作用時，再考慮肩關節周圍肌肉牽拉等動態結構的影響，極易出現骨折斷端的不愈合、延遲愈合甚至畸形愈合，嚴重影響肩關節的動力平衡及活動功能。
3.2 同時固定肩鎖關節脫位（或鎖骨遠端）及肩胛頸骨折的優勢
浮肩損傷如果早期治療不當，可導致骨折畸形愈合，關節盂傾斜角度發生變化，導致肩袖功能障礙，出現肩部疼痛不適、肩峰下撞擊征及創傷性關節炎等一系列并發癥[6, 7]。正因為恢復肩關節穩定性對于浮肩損傷的治療至關重要，逐漸有學者開始嘗試同時固定肩鎖關節（或鎖骨遠端）及肩胛頸骨折，雖然手術創傷及風險大大增加，但患者術后可早期進行功能鍛煉，明顯降低了凍結肩等術后并發癥的發生率，避免出現肩關節失穩[8]。Leung等[9]在15例浮肩損傷的病例報告中，對所有患者均采用鎖骨（肩鎖韌帶）、肩胛骨同時固定的方式，隨訪14～47個月，患者術后肩關節功能恢復滿意率達到93%。Egol等[10]對7例浮肩損傷患者進行臨床回顧性研究，同時行肩胛骨和鎖骨（或肩鎖韌帶）內固定的患者臨床療效令人滿意。盧小虎等[11]認為，能夠恢復肩關節的動態平衡及穩定性是鎖骨和肩胛頸骨折聯合手術的優勢。黃哲元等[12]認為，鎖骨及肩胛骨同時固定能夠恢復肩關節的正常解剖結構，重建鋼板聯合鎖骨鉤鋼板治療肩胛頸骨折合并肩鎖關節脫位或鎖骨骨折是一種較理想的手術方法。在本次生物力學實驗中，我們對失穩浮肩損傷模型采取肩鎖關節脫位及肩胛頸骨折同時固定（C階段）后，在屈伸、側屈及旋轉狀態下的NZ穩定性與單純肩鎖關節脫位固定組（B階段）相比分別提高約22%、21%、24%，而ROM穩定性分別提高約17%、23%、34%。所以，同時固定肩鎖關節（鎖骨遠端）及肩胛頸骨折能夠更好地恢復肩關節的穩定性，是浮肩損傷的首選治療方法。
3.3 肩鎖關節脫位并肩胛頸骨折的堅強內固定方式
隨著AO堅強內固定的治療理念被骨科醫生所接受，對同側鎖骨及肩胛頸骨折這類狹義浮肩損傷，更傾向于在固定鎖骨骨折的同時，肩胛頸骨折采用雙鋼板固定，相關的文獻報道也屢見不鮮。郝毅等[13]通過臨床隨訪11例肩胛頸骨折采用雙鋼板治療，因堅強內固定允許早期功能鍛煉，平均隨訪19個月，肩關節活動范圍明顯提高。李文基等[14]治療肩胛頸骨折14例，均采用預彎雙鋼板固定，恢復了肩胛骨的解剖形態和三角力學結構，是較佳的肩胛頸骨折固定方法。
目前，關于廣義浮肩損傷手術內固定治療的文獻報道較少，也沒有關于同時固定肩鎖關節及肩胛頸雙鋼板固定的臨床隨訪文獻，但是，通過本次生物力學實驗可以看出：肩鎖關節及肩胛頸雙鋼板固定的NZ穩定性，相對于肩鎖關節及肩胛頸單鋼板固定，在屈伸、側屈及旋轉3種狀態分別提高了11%、44%、48%，而ROM穩定性也分別提高了20%、26%、28%，這種內固定方式較單一鋼板固定的穩定性提高更為明顯。所以，我們有理由相信，采取同時固定肩鎖關節及肩胛頸雙鋼板固定治療廣義浮肩損傷可以實現堅強內固定，允許患者早期進行肢體功能鍛煉，最大限度地恢復肩關節的活動，獲得比較滿意的臨床療效。
3.4 存在的不足
首先，本實驗模型排除了肩關節周圍肌肉對肩關節穩定性的動態影響，僅反映了骨骼、韌帶等靜態影響；其次，測量數據是以防腐尸體標本為基礎得出的，忽略了正常機體的自身修復作用；再次，同一標本經過不同階段的處理，其韌性及強度的變化可能對結果產生影響；最后，由于測試儀器本身的通用性缺乏依據，因此測試也可能影響結果。
