引用本文： 王雷, 吳嘯波, 齊巍, 王永斌, 何全杰, 徐鳳松, 劉弘揚. 四種內固定方法治療髖臼方形區骨折的生物力學比較研究. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(10): 1235-1239. doi: 10.7507/1002-1892.20150268 復制
髖臼方形區指位于坐骨體內側無軟骨面的四邊形區域，其位置較深、壁薄，受到外力易發生粉碎性骨折。因周圍解剖結構復雜，骨折后內固定螺釘易植入關節腔，手術治療髖臼方形區骨折難度較高。目前國內外學者對髖臼方形區骨折進行了大量基礎研究[1-3]，但對于理想的內固定方法仍存在爭議。本研究采用成年男性半骨盆標本，制作髖臼橫形骨折模型，分別采用4種內固定方法固定骨折，包括骨盆緣下重建接骨板內固定、骨盆緣下鎖定重建接骨板內固定、前柱重建接骨板結合方形區螺釘內固定[4]、前柱重建接骨板加后柱拉力螺釘內固定；通過生物力學測試比較骨折固定后的穩定性，以期為探索理想的髖臼方形區骨折內固定方法提供生物力學依據。
1 材料與方法
1.1 實驗標本
成年男性防腐保濕尸體8具，由華北理工大學解剖教研室提供。自第3、4腰椎交界處及雙大腿中上1/3交界處橫斷，獲得全骨盆標本8個。剔除附著于標本的肌肉、韌帶等軟組織，保留骨膜及關節囊。大體觀察及X線片檢查證實無結核、腫瘤、骨折、風濕等病變及解剖學變異，Osteocore3雙能X線骨密度測量儀（Medileink公司，法國）檢查排除骨質疏松癥。
1.2 實驗方法
1.2.1 骨折模型制備
取8個全骨盆標本，將其保持中立位（雙側盆髂前上棘與恥骨聯合連線垂直地面，雙側髂前上棘連線平行于地面），于髖臼負重頂區關節面的中央標記一條水平線[5]。首先將骨盆從骶髂關節和恥骨聯合處分成左、右兩半，獲半骨盆標本16個。然后用線鋸沿負重頂區標記線鋸開，制備髖臼橫形骨折模型（圖 1）。在坐骨結節處垂直于水平面、冠狀面和矢狀面各植入1枚2 mm克氏針，分別代表站立位三維坐標平面。
圖1
髖臼橫形骨折模型
Figure1.
Acetabular transverse fracture model
1.2.2 實驗分組及內固定方法
將16個骨折模型按隨機數字表法分成4組，每組4個。A組：骨盆緣下重建接骨板內固定（圖 2 a），B組：骨盆緣下鎖定重建接骨板內固定（圖 2 b）；A、B組標本均模擬改良Stoppa入路，沿真骨盆緣放置8孔重建接骨板，分別用5枚普通螺釘、5枚鎖定螺釘固定，同時鎖定重建接骨板塑形時擰入鎖定導向套筒，以防止塑形過程中鎖定孔變形。C組：前柱重建接骨板結合方形區螺釘內固定（圖 2 c），D組：前柱重建接骨板加后柱拉力螺釘內固定（圖 2 d）；C、D組標本均模擬髂腹股溝入路，沿骨盆界線放置10孔重建接骨板，其中C組重建接骨板按弓狀緣塑形時，使接骨板于方形區部位向盆腔內移約1/2釘孔，同時兩端稍上翹并外翻15°，骨折線近端和遠端分別用2枚和3 枚螺釘固定接骨板，中間經接骨板釘孔平行于方形區骨表面鉆孔，擰入3枚3.5 mm方形區皮質骨螺釘，螺釘1/2外露于骨面；D組拉力螺釘進釘點位于弓狀緣上骶髂關節前方1 cm、旁開2.5 cm，進釘方向為坐骨棘與閉孔后緣連線的中點[6]，同時骨折線兩端與C組一致用5枚螺釘固定接骨板。所有內固定器械均由常州康輝醫療器械有限公司提供。
圖2
各組骨折模型內固定示意圖 ? A組 ? B組 ? C組 ? D組
Figure2.
The internal fixation of fracture model in each group ? Group A ? Group B ? Group C ? Group D
1.2.3 生物力學測試
各組骨折模型內固定后置于單足站立體位[7]，以坐骨結節處3枚克氏針所代表的三維坐標系為參照調整標本，以模擬正常人髖關節內收15°、內旋10°[8]。用Ⅱ型義齒基托聚合物包埋固定標本后進行測試。將近端1/3股骨干中立位倒置于BOSE Electroforce 3520-AT生物力學試驗機（BOSE公司，美國），使傳動桿與股骨干連接固定，將股骨頭放入髖臼內進行垂直加載。以加載速度20 N/s、最大載荷200 N預加載處理3次，消除標本松弛、蠕變等影響。以載荷連續遞增方式，加載速度20 N/s進行加載，用高精度數字顯示光柵位移傳感器（帝爾公司，德國）記錄加載至200、600、1 000、1 400、1 800 N 時，髖臼骨折水平位移、縱向位移；并計算軸向剛度，公式為EF=P/ΔL（EF為軸向剛度、P為載荷、ΔL為縱向形變位移）。每個標本重復加載5次，取均值。每次測試間隔30 min，期間用生理鹽水浸潤棉墊覆蓋，以減少外界環境改變對實驗標本的影響。以負載下髖臼骨折線位移＞3.00 mm，定義為內固定失效[9]。
1.3 統計學方法
采用SPSLS.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
生物力學測試過程，各組螺釘無拔出或折斷、重建接骨板無斷裂，標本無新骨折，傳動桿與股骨干連接緊密。
各組水平位移和縱向位移隨載荷增加而逐漸增大。各載荷下各組水平位移均＜3.00 mm，同一載荷下A、B、C、D組水平位移逐漸減小。加載至200 N時各組水平位移比較，差異均無統計學意義（F=0.997，P=0.427）；600～1 800 N時，A組與B、C、D組以及B組與C、D組間比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），C、D組間差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 1。
表1
不同載荷下各組水平位移比較（n=4，mm，加載至1 800 N時，A組縱向位移＞3.00 mm，達到失效標準；其他各組各載荷下縱向位移均 ＜3.00 mm。其中，加載至200 N時各組縱向位移比較，差異均無統計學意義（F=0.548，P=0.659）；600～1 800 N時，A、B、C、D組縱向位移逐漸減小，組間比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 2。
表2
不同載荷下各組縱向位移比較（n=4，mm，加載至200 N時各組軸向剛度比較，差異均無統計學意義（F=0.271，P=0.845）； 600～1 800 N時，各組軸向剛度隨載荷增加而減小，同一載荷下A、B、C、D組軸向剛度逐漸增大，組間比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 3。
表3
不同載荷下各組軸向剛度比較（n=4，N/mm，3 討論
近年來，髖臼方形區骨折手術入路及內固定方式的選擇受到越來越多的關注。因為大多數髖臼骨折都會累及方形區，所以在臨床常用的髖臼骨折Judet-Letournel分類標準中，髖臼方形區骨折未歸于其中。大多學者認為通過髖臼橫形骨折模型易獲取可靠結論[7, 10]，所以本研究選用經典的髖臼橫形骨折模型，其骨折線跨越方形區，以模擬方形區骨折。研究證明[11]，在單足站立位下單側髖關節所承受應力約為3倍人體質量。本研究采用倒立位進行生物力學測試，擴大了標本受力時與地面的接觸面積，增加了最大載荷，對研究內固定的穩定性更具有代表意義。目前大部分髖臼橫形骨折可通過單一前方入路獲得較好的復位與固定[1, 12]，且公認治療該類型骨折的內固定材料是重建接骨板，在實際手術操作中，可以靈活結合拉力螺釘，以達到更加堅強有效的內固定[2]。為此，本研究選擇比較經改良Stoppa入路骨盆緣下放置重建接骨板和髂腹股溝入路前柱放置重建接骨板固定髖臼方形區骨折的穩定性。
研究表明，改良Stoppa入路治療髖臼骨折的優勢在于該入路能暴露80%方形區，適合方形區、前柱骨折等的復位及內固定[13-15]。經該入路在方形區表面放置已塑形的重建接骨板，可防止股骨頭中心性脫位，為髖臼方形區骨折提供堅強內固定。近年來，髖臼方形區骨表面內固定技術成為研究熱點之一，經其表面內固定可以有效避免螺釘進入髖臼，但內固定強度存在差異。有學者利用重建接骨板加1/3管型接骨板對方形區進行內固定，可以對其進行支撐、彈性固定，但支撐點單一，固定范圍有限，缺乏向前上方提拉作用[16]。Sen等[17]通過髂腹股溝入路的內側窗結合髂股入路，利用重建接骨板和T型接骨板對方形區和髂恥隆起骨折進行內固定，取得滿意療效；但存在軟組織損傷大、操作時間長等缺點。Kistler等[18]選擇高位橫形骨折模型，自行設計骨盆緣下重建接骨板，可跨越前柱和后柱進行內固定，與重建接骨板加拉力螺釘的雙柱固定比較，內固定穩定性更佳，但缺少臨床應用支持。
本研究結果顯示，D組骨折內固定后穩定性最高，軸向剛度最大，縱向位移最小，顯著優于A、B、C組；其水平位移與C組無顯著差異，分析原因為C組在方形區植入了3枚螺釘，其對骨折塊的加壓固定作用與D組拉力螺釘相似，能有效防止骨折塊在水平方向移位。A、B、C組中，C組水平位移、縱向位移和軸向剛度均顯著優于A、B組，其原因為A、B組于骨盆緣下植入重建接骨板對骨折塊起到橋接支撐作用，而C組內固定方式不僅具有以上作用，還可通過方形區螺釘的動態扭矩力對后柱進行多點直接提拉加壓內固定。而A、B組中，B組穩定性高于A組，這是由于B組采用的鎖定重建接骨板具有成角穩定性，無需依靠重建接骨板與骨皮質間的摩擦力達到堅強內固定，其對粉碎性及骨質疏松骨折患者有顯著優勢。
綜上述，對于髖臼方形區骨折，前柱重建接骨板加后柱拉力螺釘內固定穩定性最好，其次為前柱重建接骨板結合方形區螺釘內固定，以上兩種術式均優于骨盆緣下鎖定重建接骨板及重建接骨板內固定。本研究也存在一些局限性，樣本量較小，標本去除了骶髂關節及缺乏外展肌肉、關節囊，對髖關節的穩定性有一定影響[19]，因此該研究結論有待擴大樣本量進一步研究明確。
髖臼方形區指位于坐骨體內側無軟骨面的四邊形區域，其位置較深、壁薄，受到外力易發生粉碎性骨折。因周圍解剖結構復雜，骨折后內固定螺釘易植入關節腔，手術治療髖臼方形區骨折難度較高。目前國內外學者對髖臼方形區骨折進行了大量基礎研究[1-3]，但對于理想的內固定方法仍存在爭議。本研究采用成年男性半骨盆標本，制作髖臼橫形骨折模型，分別采用4種內固定方法固定骨折，包括骨盆緣下重建接骨板內固定、骨盆緣下鎖定重建接骨板內固定、前柱重建接骨板結合方形區螺釘內固定[4]、前柱重建接骨板加后柱拉力螺釘內固定；通過生物力學測試比較骨折固定后的穩定性，以期為探索理想的髖臼方形區骨折內固定方法提供生物力學依據。
1 材料與方法
1.1 實驗標本
成年男性防腐保濕尸體8具，由華北理工大學解剖教研室提供。自第3、4腰椎交界處及雙大腿中上1/3交界處橫斷，獲得全骨盆標本8個。剔除附著于標本的肌肉、韌帶等軟組織，保留骨膜及關節囊。大體觀察及X線片檢查證實無結核、腫瘤、骨折、風濕等病變及解剖學變異，Osteocore3雙能X線骨密度測量儀（Medileink公司，法國）檢查排除骨質疏松癥。
1.2 實驗方法
1.2.1 骨折模型制備
取8個全骨盆標本，將其保持中立位（雙側盆髂前上棘與恥骨聯合連線垂直地面，雙側髂前上棘連線平行于地面），于髖臼負重頂區關節面的中央標記一條水平線[5]。首先將骨盆從骶髂關節和恥骨聯合處分成左、右兩半，獲半骨盆標本16個。然后用線鋸沿負重頂區標記線鋸開，制備髖臼橫形骨折模型（圖 1）。在坐骨結節處垂直于水平面、冠狀面和矢狀面各植入1枚2 mm克氏針，分別代表站立位三維坐標平面。
圖1
髖臼橫形骨折模型
Figure1.
Acetabular transverse fracture model
1.2.2 實驗分組及內固定方法
將16個骨折模型按隨機數字表法分成4組，每組4個。A組：骨盆緣下重建接骨板內固定（圖 2 a），B組：骨盆緣下鎖定重建接骨板內固定（圖 2 b）；A、B組標本均模擬改良Stoppa入路，沿真骨盆緣放置8孔重建接骨板，分別用5枚普通螺釘、5枚鎖定螺釘固定，同時鎖定重建接骨板塑形時擰入鎖定導向套筒，以防止塑形過程中鎖定孔變形。C組：前柱重建接骨板結合方形區螺釘內固定（圖 2 c），D組：前柱重建接骨板加后柱拉力螺釘內固定（圖 2 d）；C、D組標本均模擬髂腹股溝入路，沿骨盆界線放置10孔重建接骨板，其中C組重建接骨板按弓狀緣塑形時，使接骨板于方形區部位向盆腔內移約1/2釘孔，同時兩端稍上翹并外翻15°，骨折線近端和遠端分別用2枚和3 枚螺釘固定接骨板，中間經接骨板釘孔平行于方形區骨表面鉆孔，擰入3枚3.5 mm方形區皮質骨螺釘，螺釘1/2外露于骨面；D組拉力螺釘進釘點位于弓狀緣上骶髂關節前方1 cm、旁開2.5 cm，進釘方向為坐骨棘與閉孔后緣連線的中點[6]，同時骨折線兩端與C組一致用5枚螺釘固定接骨板。所有內固定器械均由常州康輝醫療器械有限公司提供。
圖2
各組骨折模型內固定示意圖 ? A組 ? B組 ? C組 ? D組
Figure2.
The internal fixation of fracture model in each group ? Group A ? Group B ? Group C ? Group D
1.2.3 生物力學測試
各組骨折模型內固定后置于單足站立體位[7]，以坐骨結節處3枚克氏針所代表的三維坐標系為參照調整標本，以模擬正常人髖關節內收15°、內旋10°[8]。用Ⅱ型義齒基托聚合物包埋固定標本后進行測試。將近端1/3股骨干中立位倒置于BOSE Electroforce 3520-AT生物力學試驗機（BOSE公司，美國），使傳動桿與股骨干連接固定，將股骨頭放入髖臼內進行垂直加載。以加載速度20 N/s、最大載荷200 N預加載處理3次，消除標本松弛、蠕變等影響。以載荷連續遞增方式，加載速度20 N/s進行加載，用高精度數字顯示光柵位移傳感器（帝爾公司，德國）記錄加載至200、600、1 000、1 400、1 800 N 時，髖臼骨折水平位移、縱向位移；并計算軸向剛度，公式為EF=P/ΔL（EF為軸向剛度、P為載荷、ΔL為縱向形變位移）。每個標本重復加載5次，取均值。每次測試間隔30 min，期間用生理鹽水浸潤棉墊覆蓋，以減少外界環境改變對實驗標本的影響。以負載下髖臼骨折線位移＞3.00 mm，定義為內固定失效[9]。
1.3 統計學方法
采用SPSLS.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
生物力學測試過程，各組螺釘無拔出或折斷、重建接骨板無斷裂，標本無新骨折，傳動桿與股骨干連接緊密。
各組水平位移和縱向位移隨載荷增加而逐漸增大。各載荷下各組水平位移均＜3.00 mm，同一載荷下A、B、C、D組水平位移逐漸減小。加載至200 N時各組水平位移比較，差異均無統計學意義（F=0.997，P=0.427）；600～1 800 N時，A組與B、C、D組以及B組與C、D組間比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），C、D組間差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 1。
表1
不同載荷下各組水平位移比較（n=4，mm，加載至1 800 N時，A組縱向位移＞3.00 mm，達到失效標準；其他各組各載荷下縱向位移均 ＜3.00 mm。其中，加載至200 N時各組縱向位移比較，差異均無統計學意義（F=0.548，P=0.659）；600～1 800 N時，A、B、C、D組縱向位移逐漸減小，組間比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 2。
表2
不同載荷下各組縱向位移比較（n=4，mm，加載至200 N時各組軸向剛度比較，差異均無統計學意義（F=0.271，P=0.845）； 600～1 800 N時，各組軸向剛度隨載荷增加而減小，同一載荷下A、B、C、D組軸向剛度逐漸增大，組間比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 3。
表3
不同載荷下各組軸向剛度比較（n=4，N/mm，3 討論
近年來，髖臼方形區骨折手術入路及內固定方式的選擇受到越來越多的關注。因為大多數髖臼骨折都會累及方形區，所以在臨床常用的髖臼骨折Judet-Letournel分類標準中，髖臼方形區骨折未歸于其中。大多學者認為通過髖臼橫形骨折模型易獲取可靠結論[7, 10]，所以本研究選用經典的髖臼橫形骨折模型，其骨折線跨越方形區，以模擬方形區骨折。研究證明[11]，在單足站立位下單側髖關節所承受應力約為3倍人體質量。本研究采用倒立位進行生物力學測試，擴大了標本受力時與地面的接觸面積，增加了最大載荷，對研究內固定的穩定性更具有代表意義。目前大部分髖臼橫形骨折可通過單一前方入路獲得較好的復位與固定[1, 12]，且公認治療該類型骨折的內固定材料是重建接骨板，在實際手術操作中，可以靈活結合拉力螺釘，以達到更加堅強有效的內固定[2]。為此，本研究選擇比較經改良Stoppa入路骨盆緣下放置重建接骨板和髂腹股溝入路前柱放置重建接骨板固定髖臼方形區骨折的穩定性。
研究表明，改良Stoppa入路治療髖臼骨折的優勢在于該入路能暴露80%方形區，適合方形區、前柱骨折等的復位及內固定[13-15]。經該入路在方形區表面放置已塑形的重建接骨板，可防止股骨頭中心性脫位，為髖臼方形區骨折提供堅強內固定。近年來，髖臼方形區骨表面內固定技術成為研究熱點之一，經其表面內固定可以有效避免螺釘進入髖臼，但內固定強度存在差異。有學者利用重建接骨板加1/3管型接骨板對方形區進行內固定，可以對其進行支撐、彈性固定，但支撐點單一，固定范圍有限，缺乏向前上方提拉作用[16]。Sen等[17]通過髂腹股溝入路的內側窗結合髂股入路，利用重建接骨板和T型接骨板對方形區和髂恥隆起骨折進行內固定，取得滿意療效；但存在軟組織損傷大、操作時間長等缺點。Kistler等[18]選擇高位橫形骨折模型，自行設計骨盆緣下重建接骨板，可跨越前柱和后柱進行內固定，與重建接骨板加拉力螺釘的雙柱固定比較，內固定穩定性更佳，但缺少臨床應用支持。
本研究結果顯示，D組骨折內固定后穩定性最高，軸向剛度最大，縱向位移最小，顯著優于A、B、C組；其水平位移與C組無顯著差異，分析原因為C組在方形區植入了3枚螺釘，其對骨折塊的加壓固定作用與D組拉力螺釘相似，能有效防止骨折塊在水平方向移位。A、B、C組中，C組水平位移、縱向位移和軸向剛度均顯著優于A、B組，其原因為A、B組于骨盆緣下植入重建接骨板對骨折塊起到橋接支撐作用，而C組內固定方式不僅具有以上作用，還可通過方形區螺釘的動態扭矩力對后柱進行多點直接提拉加壓內固定。而A、B組中，B組穩定性高于A組，這是由于B組采用的鎖定重建接骨板具有成角穩定性，無需依靠重建接骨板與骨皮質間的摩擦力達到堅強內固定，其對粉碎性及骨質疏松骨折患者有顯著優勢。
綜上述，對于髖臼方形區骨折，前柱重建接骨板加后柱拉力螺釘內固定穩定性最好，其次為前柱重建接骨板結合方形區螺釘內固定，以上兩種術式均優于骨盆緣下鎖定重建接骨板及重建接骨板內固定。本研究也存在一些局限性，樣本量較小，標本去除了骶髂關節及缺乏外展肌肉、關節囊，對髖關節的穩定性有一定影響[19]，因此該研究結論有待擴大樣本量進一步研究明確。
