引用本文： 王江濤, 申學振, 劉暢, 齊偉, 曲峰, 袁邦拓, 肇剛, 郭旗, 李宏亮, 陸兮, 朱娟麗, 劉洋, 劉玉杰. 縫線領帶結套扎固定脛骨髁間嵴撕脫骨折的生物力學研究. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(9): 1080-1083. doi: 10.7507/1002-1892.20150234 復制
脛骨髁間嵴撕脫骨折常由暴力作用于膝關節導致交叉韌帶張力劇增，牽拉髁間嵴所致[1]，傷后影響膝關節穩定性，關節活動受限，可因半月板前角嵌入骨折間隙導致復位困難[2]。目前，臨床固定脛骨髁間嵴撕脫骨折方式有多種[3-6]。其中，空心螺釘固定局限于骨折塊完整且直徑為螺釘直徑3倍以上者，不適用于骨質疏松患者，且需二次手術取出內固定物，存在骨折塊碎裂和骺板損傷風險[7-10]；傳統縫線固定適用于骨折塊較小者，尤其是粉碎性骨折，但固定強度與縫線強度有關，且穿過骨折塊制備骨道時存在再骨折風險，術后需制動，影響康復進程[9, 11-12]；縫合錨釘固定強度相對較低、固定效果不持久，且價格昂貴[13]；EndoButton、縫線橋固定強度高，但技術難度大、價格昂貴，而且EndoButton固定存在骨骺損傷和內撞擊風險[14-15]。為尋求一種簡便、經濟、固定可靠且副損傷小的固定方式，我們設計了縫線領帶結套扎固定法。本研究旨在通過生物力學試驗，探討該方法的生物力學特性，為臨床應用提供參考依據。
1 材料與方法
1.1 骨折模型制備
取市售7月齡豬新鮮膝關節24個，置于-20℃冷凍保存，實驗前室溫下復溫24 h。剔除膝關節周圍軟組織及韌帶，保留完整前交叉韌帶（anterior cru ciate ligament，ACL）。用骨刀沿脛骨髁間嵴前緣及內、外側緣成45°角鑿入，將髁間隆突連同ACL一并撬起，骨折塊大小為1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm ，制備Ⅲ型脛骨髁間嵴撕脫骨折模型（圖 1）。
圖1
脛骨髁間嵴撕脫骨折模型 ? ?1.2 實驗分組及方法
根據固定方法不同，將骨折模型隨機分為3組，每組8個。縫線領帶結套扎組（A組）：將骨折塊解剖復位，采用肩關節弧形縫合過線器，環繞ACL脛骨基底部穿過，并同時遞過4股2號Ultrabraid縫線（Smith & Nephew公司，美國），4股縫線分別在ACL基底部與骨折塊交界處行領帶結樣環形套扎固定。用1.2 mm克氏針在脛骨結節前內側分別于骨折塊兩側鉆取兩個骨道，并穿出導絲，將上述4股縫線中的2股縫線分別自兩脛骨骨道牽出，在脛骨結節旁作骨橋打結固定。再用1.2 mm克氏針于脛骨結節處鉆取橫向骨道，將另外2股縫線經脛骨前皮下牽出骨道并作骨橋打結固定（圖 2 a）。空心螺釘組（B組）：將骨折塊解剖復位后，使用2.7 mm克氏針于骨折塊中心自前上向后下鉆入[16]，將直徑3.5 mm、長35 mm的空心螺釘沿導針擰入固定骨折塊（圖 2 b）。縫合錨釘組（C組）：將骨折塊解剖復位后，于骨折塊前方2～3 mm處將3.5 mm縫合錨釘成45°角植入脛骨結節上方，將2號Ultrabraid縫線穿過ACL基底部后打結固定（圖 2 c）。
1.3 生物力學測試指標
所有測試均于室溫下進行。將標本用特制夾具固定于萬能電磁力學試驗機（ElectroForce 3520；Bose公司，美國）上，使股骨與脛骨成60°夾角，以便沿ACL方向施加載荷[17]，最大位移限定為17 mm。先給予1 Hz、5～20 N、20次循環預載荷進行疲勞試驗，然后以5～150 N、100 mm/min速率進行循環載荷200次，記錄載荷和位移[18]。最后，以0.5 mm/ s速率施加單次拔出載荷直至固定失敗[18]。分析最大失敗載荷、失效載荷、拔出剛度及循環位移。最大失敗載荷指固定失敗時所施加的載荷，即載荷位移曲線中最高點對應的載荷；失效載荷指載荷位移曲線中載荷不再直線上升時所施加的載荷；拔出剛度是指載荷位移曲線直線區域的斜率；循環位移是指200次循環載荷后骨折塊的位移距離。
1.4 統計學方法
采用SPSS17.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，滿足正態分布的數據組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法；非正態分布數據組間比較采用Kruskal-Wallis檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
模型失敗模式：A組位移超限8個，B組螺釘拔出5個、骨折塊碎裂3個，C組錨釘拔出4個、縫線斷裂3個、縫線切割1個（圖 3）。生物力學測試顯示，A、B、C組最大失敗載荷及失效載荷逐漸減小，循環位移逐漸增大，組間比較差異均有統計學意義(P＜0.05) ；拔出剛度亦逐漸減小，但組間比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 1。
表1
各組生物力學測試指標比較（n=8，3 討論
脛骨髁間嵴撕脫骨折是膝關節較常見的疾病[19]，傷后可致膝關節不穩定、活動受限。根據骨折位移程度，Meyers等[20]將脛骨髁間嵴撕脫骨折分為3型：Ⅰ型骨折塊位移很小或無位移；Ⅱ型脛骨平臺前1/3～1/2撕脫翹起，平臺后部仍相連；Ⅲ型骨折塊與脛骨平臺完全分離，伴或不伴旋轉；Zaricznyj[21]進一步將粉碎性骨折定為Ⅳ型。臨床上Ⅰ、Ⅱ型骨折屬于相對穩定骨折類型，常采取骨折復位石膏固定保守治療，而Ⅳ型骨折臨床相對少見；Ⅲ型骨折是常見類型，特點是骨折塊與骨床完全分離，保守治療效果差，必須進行手術治療，因此本研究主要針對Ⅲ型脛骨髁間嵴撕脫骨折進行研究。
解剖對比研究發現，豬膝關節解剖結構與人膝關節較接近，因此采用豬膝關節進行相關研究可行，目前已有采用豬膝關節作為研究對象進行髁間嵴撕脫骨折的相關研究報道[13-14]。因此，本研究也選取豬膝關節為實驗標本。同時，由于脛骨髁間嵴撕脫骨折主要發生于未成年人，本研究選取7月齡左右豬膝關節，以更好地模擬臨床上脛骨髁間嵴撕脫骨折，使實驗結果更具參考價值。
生物力學測試結果表明，A組失效載荷及最大失敗載荷均大于B、C組，循環位移小于B、C組，提示縫線領帶結套扎固定的生物力學特性優于空心螺釘及縫合錨釘，固定效果良好。而B組以上測量指標與C組相比差異亦有統計學意義，表明空心螺釘固定較縫合錨釘固定更牢固。
研究表明，步行及日常活動時ACL受力為150 N，上樓梯或慢跑等較劇烈活動時受力達450 N[22]。本研究中，A組縫線領帶結套扎固定后最大失敗載荷為（515.607±66.769）N，提示骨折固定后能承受鍛煉應力，為早期康復鍛煉提供良好條件。根據Lach man試驗標準，脛骨位移＞5 mm表明ACLⅡ度松弛，膝關節不穩。因此，脛骨前向位移＞5 mm者固定術后需制動，以避免骨折塊位移導致固定失敗。本研究B組空心螺釘固定及C組縫合錨釘固定后循環位移接近或大于5 mm，而A組編織線領帶結套扎后循環位移明顯小于5 mm，提示編織線領帶結套扎固定后無需制動，利于術后早期康復鍛煉。研究表明，縫線固定打結不牢時線結容易滑脫，占縫線固定失敗的35%[23]。本研究A組均為位移超限導致模型失敗，未發生線結脫落、縫線斷裂的情況。我們認為線結以3～5個為宜，太多并不能增加固定的牢固性，但該結論有待進一步研究明確。
據報道，脛骨髁間嵴撕脫骨折后空心螺釘固定常見失效模式為螺釘拔出及繼發骨塊碎裂 [1]，縫合錨釘固定為縫線斷裂和錨釘拔出[2]。螺釘固定擠壓過緊可導致骨折塊碎裂，過松可致骨折塊移位。錨釘擰入過深、傾斜角度過大易致縫線切割脛骨平臺，擰入太淺或骨質疏松易造成錨釘拔出。本研究B組螺釘拔出5個、骨塊碎裂3個，C組錨釘拔出4個、縫線斷裂3個、縫線切割1個，與既往報道[1-2]相 似。
綜上述，生物力學試驗表明縫線領帶結套扎固定法治療脛骨髁間嵴撕脫骨折優于空心螺釘及縫合錨釘。但本研究不足之處為未采用人體標本測量，所得結論尚需進一步驗證。
脛骨髁間嵴撕脫骨折常由暴力作用于膝關節導致交叉韌帶張力劇增，牽拉髁間嵴所致[1]，傷后影響膝關節穩定性，關節活動受限，可因半月板前角嵌入骨折間隙導致復位困難[2]。目前，臨床固定脛骨髁間嵴撕脫骨折方式有多種[3-6]。其中，空心螺釘固定局限于骨折塊完整且直徑為螺釘直徑3倍以上者，不適用于骨質疏松患者，且需二次手術取出內固定物，存在骨折塊碎裂和骺板損傷風險[7-10]；傳統縫線固定適用于骨折塊較小者，尤其是粉碎性骨折，但固定強度與縫線強度有關，且穿過骨折塊制備骨道時存在再骨折風險，術后需制動，影響康復進程[9, 11-12]；縫合錨釘固定強度相對較低、固定效果不持久，且價格昂貴[13]；EndoButton、縫線橋固定強度高，但技術難度大、價格昂貴，而且EndoButton固定存在骨骺損傷和內撞擊風險[14-15]。為尋求一種簡便、經濟、固定可靠且副損傷小的固定方式，我們設計了縫線領帶結套扎固定法。本研究旨在通過生物力學試驗，探討該方法的生物力學特性，為臨床應用提供參考依據。
1 材料與方法
1.1 骨折模型制備
取市售7月齡豬新鮮膝關節24個，置于-20℃冷凍保存，實驗前室溫下復溫24 h。剔除膝關節周圍軟組織及韌帶，保留完整前交叉韌帶（anterior cru ciate ligament，ACL）。用骨刀沿脛骨髁間嵴前緣及內、外側緣成45°角鑿入，將髁間隆突連同ACL一并撬起，骨折塊大小為1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm ，制備Ⅲ型脛骨髁間嵴撕脫骨折模型（圖 1）。
圖1
脛骨髁間嵴撕脫骨折模型 ? ?1.2 實驗分組及方法
根據固定方法不同，將骨折模型隨機分為3組，每組8個。縫線領帶結套扎組（A組）：將骨折塊解剖復位，采用肩關節弧形縫合過線器，環繞ACL脛骨基底部穿過，并同時遞過4股2號Ultrabraid縫線（Smith & Nephew公司，美國），4股縫線分別在ACL基底部與骨折塊交界處行領帶結樣環形套扎固定。用1.2 mm克氏針在脛骨結節前內側分別于骨折塊兩側鉆取兩個骨道，并穿出導絲，將上述4股縫線中的2股縫線分別自兩脛骨骨道牽出，在脛骨結節旁作骨橋打結固定。再用1.2 mm克氏針于脛骨結節處鉆取橫向骨道，將另外2股縫線經脛骨前皮下牽出骨道并作骨橋打結固定（圖 2 a）。空心螺釘組（B組）：將骨折塊解剖復位后，使用2.7 mm克氏針于骨折塊中心自前上向后下鉆入[16]，將直徑3.5 mm、長35 mm的空心螺釘沿導針擰入固定骨折塊（圖 2 b）。縫合錨釘組（C組）：將骨折塊解剖復位后，于骨折塊前方2～3 mm處將3.5 mm縫合錨釘成45°角植入脛骨結節上方，將2號Ultrabraid縫線穿過ACL基底部后打結固定（圖 2 c）。
1.3 生物力學測試指標
所有測試均于室溫下進行。將標本用特制夾具固定于萬能電磁力學試驗機（ElectroForce 3520；Bose公司，美國）上，使股骨與脛骨成60°夾角，以便沿ACL方向施加載荷[17]，最大位移限定為17 mm。先給予1 Hz、5～20 N、20次循環預載荷進行疲勞試驗，然后以5～150 N、100 mm/min速率進行循環載荷200次，記錄載荷和位移[18]。最后，以0.5 mm/ s速率施加單次拔出載荷直至固定失敗[18]。分析最大失敗載荷、失效載荷、拔出剛度及循環位移。最大失敗載荷指固定失敗時所施加的載荷，即載荷位移曲線中最高點對應的載荷；失效載荷指載荷位移曲線中載荷不再直線上升時所施加的載荷；拔出剛度是指載荷位移曲線直線區域的斜率；循環位移是指200次循環載荷后骨折塊的位移距離。
1.4 統計學方法
采用SPSS17.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，滿足正態分布的數據組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法；非正態分布數據組間比較采用Kruskal-Wallis檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
模型失敗模式：A組位移超限8個，B組螺釘拔出5個、骨折塊碎裂3個，C組錨釘拔出4個、縫線斷裂3個、縫線切割1個（圖 3）。生物力學測試顯示，A、B、C組最大失敗載荷及失效載荷逐漸減小，循環位移逐漸增大，組間比較差異均有統計學意義(P＜0.05) ；拔出剛度亦逐漸減小，但組間比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 1。
表1
各組生物力學測試指標比較（n=8，3 討論
脛骨髁間嵴撕脫骨折是膝關節較常見的疾病[19]，傷后可致膝關節不穩定、活動受限。根據骨折位移程度，Meyers等[20]將脛骨髁間嵴撕脫骨折分為3型：Ⅰ型骨折塊位移很小或無位移；Ⅱ型脛骨平臺前1/3～1/2撕脫翹起，平臺后部仍相連；Ⅲ型骨折塊與脛骨平臺完全分離，伴或不伴旋轉；Zaricznyj[21]進一步將粉碎性骨折定為Ⅳ型。臨床上Ⅰ、Ⅱ型骨折屬于相對穩定骨折類型，常采取骨折復位石膏固定保守治療，而Ⅳ型骨折臨床相對少見；Ⅲ型骨折是常見類型，特點是骨折塊與骨床完全分離，保守治療效果差，必須進行手術治療，因此本研究主要針對Ⅲ型脛骨髁間嵴撕脫骨折進行研究。
解剖對比研究發現，豬膝關節解剖結構與人膝關節較接近，因此采用豬膝關節進行相關研究可行，目前已有采用豬膝關節作為研究對象進行髁間嵴撕脫骨折的相關研究報道[13-14]。因此，本研究也選取豬膝關節為實驗標本。同時，由于脛骨髁間嵴撕脫骨折主要發生于未成年人，本研究選取7月齡左右豬膝關節，以更好地模擬臨床上脛骨髁間嵴撕脫骨折，使實驗結果更具參考價值。
生物力學測試結果表明，A組失效載荷及最大失敗載荷均大于B、C組，循環位移小于B、C組，提示縫線領帶結套扎固定的生物力學特性優于空心螺釘及縫合錨釘，固定效果良好。而B組以上測量指標與C組相比差異亦有統計學意義，表明空心螺釘固定較縫合錨釘固定更牢固。
研究表明，步行及日常活動時ACL受力為150 N，上樓梯或慢跑等較劇烈活動時受力達450 N[22]。本研究中，A組縫線領帶結套扎固定后最大失敗載荷為（515.607±66.769）N，提示骨折固定后能承受鍛煉應力，為早期康復鍛煉提供良好條件。根據Lach man試驗標準，脛骨位移＞5 mm表明ACLⅡ度松弛，膝關節不穩。因此，脛骨前向位移＞5 mm者固定術后需制動，以避免骨折塊位移導致固定失敗。本研究B組空心螺釘固定及C組縫合錨釘固定后循環位移接近或大于5 mm，而A組編織線領帶結套扎后循環位移明顯小于5 mm，提示編織線領帶結套扎固定后無需制動，利于術后早期康復鍛煉。研究表明，縫線固定打結不牢時線結容易滑脫，占縫線固定失敗的35%[23]。本研究A組均為位移超限導致模型失敗，未發生線結脫落、縫線斷裂的情況。我們認為線結以3～5個為宜，太多并不能增加固定的牢固性，但該結論有待進一步研究明確。
據報道，脛骨髁間嵴撕脫骨折后空心螺釘固定常見失效模式為螺釘拔出及繼發骨塊碎裂 [1]，縫合錨釘固定為縫線斷裂和錨釘拔出[2]。螺釘固定擠壓過緊可導致骨折塊碎裂，過松可致骨折塊移位。錨釘擰入過深、傾斜角度過大易致縫線切割脛骨平臺，擰入太淺或骨質疏松易造成錨釘拔出。本研究B組螺釘拔出5個、骨塊碎裂3個，C組錨釘拔出4個、縫線斷裂3個、縫線切割1個，與既往報道[1-2]相 似。
綜上述，生物力學試驗表明縫線領帶結套扎固定法治療脛骨髁間嵴撕脫骨折優于空心螺釘及縫合錨釘。但本研究不足之處為未采用人體標本測量，所得結論尚需進一步驗證。
