引用本文： 梁達強, 蒯聲政, 李瑛, 丘志河, 李盛, 吳冰, 鐘名金, 李皓, 柳海峰, 陸偉. Latarjet 手術治療肩關節前向脫位中螺釘固定與紐扣固定的生物力學對比分析. 中國修復重建外科雜志, 2020, 34(5): 602-607. doi: 10.7507/1002-1892.201909124 復制
Latarjet 手術是治療肩關節復發性前脫位的經典術式[1-2]，其主要原理是將喙突轉位到關節盂前下方缺損處，協同聯合腱發揮遮擋作用。盡管既往系統回顧研究顯示，近 3% 患者 Latarjet 術后發生肩關節脫位、3.3%～7.5% 患者術后存在復發性肱骨頭半脫位[3-4]，但目前已有諸多報道證實該手術在恢復肩關節前向穩定性上具有令人滿意的臨床和生物力學結果[3-6]。
該手術傳統使用金屬螺釘來固定轉位的喙突及關節盂，既往研究也從臨床和生物力學研究上證實了螺釘固定的良好效果[7-8]。但螺釘固定仍存在相關的硬固定并發癥，且該并發癥發生率達 6.5% 以上[4]。因此，一些研究主張使用皮質紐扣作為 Latarjet 手術的內固定物，以減少硬固定并發癥的發生。有臨床隨訪研究報道，使用紐扣固定的 Latarjet 術后 6 個月，91% 患者骨塊愈合，14 個月無患者出現神經性或植入物相關并發癥[9]。
盡管已有皮質紐扣固定療效良好的臨床報道[9-10]，但目前仍缺少其與金屬螺釘固定在生物力學上的對比分析文獻。本研究擬制備 Latarjet 手術動物模型，比較使用金屬螺釘固定以及皮質紐扣固定骨塊的生物力學強度差異，明確皮質紐扣作為一種內固定物在 Latarjet 手術中的應用價值。
1 材料與方法
1.1 標本來源及分組
取 6～7 月齡雄性家豬新鮮肩關節標本 10 對，家豬標本購自經過健康監測的屠宰場。同一頭家豬的左右 2 個肩關節標本隨機分為 2 組，紐扣組采用 2 枚 endo-button 及 4 根高強縫線穿袢擠壓固定，螺釘組采用 2 枚 3.5 mm 金屬螺釘固定，模擬常規螺釘固定手術方式。
1.2 實驗方法
1.2.1 肩胛盂缺損模型制備
將新鮮家豬肩關節標本解剖，暴露肩關節周圍肌肉及腱性結構；由于家豬缺乏喙突，因此在考慮肌腱及所連骨塊的大小、形狀后，決定選取岡下肌腱及所連骨塊作為聯合腱、喙突的模擬物。仔細暴露家豬肩關節岡下肌腱及其止點，用擺鋸鋸下其所連骨塊，將骨塊形狀修整為 2.0 cm×1.2 cm×1.0 cm 大小，同時將肌腱上的殘余肌肉去除，留下約 5 cm 長的腱性結構。切開關節囊，暴露整個關節盂面，將關節盂面從內側平行盂面鋸下，保留約 2 cm 厚度。利用 Burkhart 等[11]改良的關節盂缺損面積計算方法［公式為：關節盂缺損面積=（B?A）/2B×100%，其中 B 為最適圓半徑，A 為截骨緣距圓心距離］，制備約 25% 肩胛盂缺損模型。具體操作方法：通過游標卡尺測量出 B 后，由于缺損面積已設置為 25%，根據公式反推出達需要保留骨量時 A 的長度后，用擺鋸在與關節盂面長軸平行的方向鋸下 A 以外部分。見圖 1。隨后在水平中心偏上區域鉆取 4 mm 大小的孔，用于將標本固定于生物力學測試臺上。
圖1
右肩關節盂缺損模型截骨量計算方法
Figure1.
Method for calculating the amount of osteotomy in the construction of glenoid defect model of right shoulder
1.2.2 手術方法
所有動物模型的 Latarjet 手術均由同 1 名高年資醫師完成。螺釘組：先將骨塊固定在肩胛盂赤道水平面偏下，保持骨塊與盂面平整，用 3.2 mm 鉆頭在中心線下（約 3∶30 位置）平行鉆穿肩胛盂及骨塊，然后用 3.5 mm 皮質螺釘進行固定；再次用 3.2 mm 鉆頭在約 5∶00 位置鉆取骨道，注意兩孔之間保留 8 mm 以上的骨橋，使用第 2 枚 3.5 mm 皮質螺釘進行固定。紐扣組：骨塊放置位置與螺釘組相同，使用 3.0 mm 克氏針在骨塊中心鉆取 1 個貫穿骨塊及關節盂的骨道；使用 4 根高強線穿過紐扣鈦板后，通過可吸收縫線將高強線引過骨道，在關節盂后方將線尾分別穿過另 1 個紐扣鈦板，調整骨塊位置到與盂面平整后，將 4 根高強線均用 100 N 張力打結固定，以獲得持續的擠壓固定[12]。見圖 2。
圖2
兩組標本固定示意圖
a. 螺釘組骨塊及固定臺的矢狀面觀，可見固定骨塊的螺釘位置以及光學標記點（箭頭）；b. 紐扣組標本前面觀，可見固定骨塊的皮質紐扣；c. 紐扣組標本后面觀，可見打結后的高強線
Figure2. Schematic diagram of the fixation of the two groups’ specimensa. Sagittal view of the bone graft in screw group and fixation frame, the position of screws fixing the bone graft and the optical identification point could be seen (arrow); b. Front view of the specimen in endo-button group, cortical endo-button fixing the bone graft could be seen; c. Back view of the specimen in endo-button group, the knotted high-strength suture could be seen
1.2.3 生物力學測試臺安裝
根據預試驗測試結果定制 1 塊聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）材料，作為生物力學測試的模型固定臺。在 PMMA 的垂直面先植入 1 枚 4 mm 螺棒，隨后將肩胛盂骨塊擰入螺棒，直到肩胛盂平面緊貼 PMMA 垂直面，同時使骨塊上的肌腱殘端垂直向上，便于進一步試驗；在 PMMA 垂直面螺棒孔上方約 5 mm 處鉆取一 3.5 mm 的螺紋孔；當肩胛盂骨塊擰好后，在垂直板的后方植入 1 枚 3.5 mm 自攻螺釘，攻入肩胛盂的骨松質約 5 mm 以上，從而使肩胛盂在 PMMA 上達到堅強固定，防止生物力學試驗時肩胛盂骨塊產生旋轉。將肩關節標本與 PMMA 測試臺固定好后，調整好位置，用 2 個 C 型臺鉗將 PMMA 底座固定到 CMT6104 萬能材料試驗機（MTS 公司，美國）上。
光學標記點安裝：將光學標記點分別固定在肩胛盂及骨塊上；通過將光學標記點 A 安裝在螺棒上，作為肩胛盂的位移標識；通過一特制夾子將光學標記點 B 固定在骨塊上，注意夾子與 PMMA 垂直面之間不能產生接觸，防止二者間的摩擦力影響實驗結果。用擠壓鉗夾住腱性部分進行最后的固定。見圖 3。將萬能材料試驗機牽拉方向垂直向上，模擬患者術后早期聯合腱對骨塊的牽拉作用。
圖3
生物力學測試系統示意圖（箭頭示光學標記點）
Figure3.
Schematic diagram of biomechanical test system (arrow indicated optical markers)
1.2.4 生物力學測試方法
根據既往研究報道的模型[13]，本研究設置了兩組力學條件下的分析方案：① 疲勞試驗：采用萬能材料試驗機，首先進行拉力 2～20 N、頻率 0.5 Hz、循環 100 次的疲勞試驗，通過 Optotrak Centus 三維非接觸式光電運動捕捉系統（NDI 公司，加拿大）對兩組骨塊與肩胛盂的相對位移情況進行捕捉，實時記錄骨塊與肩胛盂相對位移量并計算標準差，以反映這些數據的離散程度，離散程度越高（即標準差越大），說明位移量越大；同時觀察移植骨塊或內固定物是否脫落。② 最大失敗載荷試驗：根據預試驗結果，本試驗模型以 4 cm/min 速度逐漸牽拉肌腱，直至力矩記錄曲線出現峰值拐點，記為兩組的最大失敗載荷。本試驗中的失敗定義為肌腱、骨塊或肩胛盂的連續性中斷，觀察并記錄失敗的方式。
1.3 統計學方法
采用 SPSS21.0 統計軟件進行分析。先通過 Shapiro-Wilk 檢驗數據是否符合正態分布；正態分布結果以均數±標準差表示，統計檢驗前行方差齊性檢驗。相對位移量的標準差、最大失敗載荷符合正態分布，組間比較采用配對 t 檢驗；兩組失敗方式構成比較采用 Fisher 確切概率法。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
疲勞試驗顯示，10 對肩關節標本均未出現肌腱撕裂、骨塊骨折等移植物失效情況，內固定物均未出現斷裂情況。螺釘組和紐扣組相對位移量的標準差分別為（0.007 87±0.001 44）mm 和（0.034 88±0.011 10）mm，差異有統計學意義（t=7.682，P=0.000）。見圖 4。螺釘組和紐扣組的最大失敗載荷分別為（265±39）N 和（275±52）N，差異無統計學意義（t=1.386，P=0.199）。見圖 5。失敗方式主要有 3 種：骨塊在螺釘孔位置裂開（螺釘組 6 個、紐扣組 3 個），鉗夾的腱性部分撕裂（兩組各 2 個），肌腱止點在內固定物接觸界面撕裂（螺釘組 2 個、紐扣組 5 個）；兩組比較差異無統計學意義（P=0.395）。見圖 6。
圖4
兩組疲勞試驗的位移圖
Figure4.
Displacement curves of two groups of fatigue tests
圖5
兩組拉斷曲線（峰值示最大失敗載荷）
a. 螺釘組；b. 紐扣組
Figure5. Pull-off curves (peak value showed the maximum failure load) of the two groupsa. Screw group; b. Endo-button group
圖6
兩組失敗情況示意圖
a. 螺釘組標本在拉斷試驗中出現骨塊在螺釘孔位置裂開；b. 紐扣組標本在拉斷試驗中出現肌腱在內固定物接觸界面撕裂
Figure6. Schematic diagram of the failure situation of the two groupsa. In the screw group, rupture at bone graft’s screw tunnel could be seen after the failure test; b. In the endo-button group, tear at the internal fixator interface could be seen after the failure test
3 討論
Latarjet 手術作為治療復發性肩關節脫位的經典手術，自 1954 年由法國醫生 Latarjet[1]發明以來，經歷了諸多改進。隨著關節鏡技術的成熟，該項技術逐漸可以在關節鏡下完成，盡管鏡下手術的學習曲線更長、手術難度更高，但其具有創傷小、定位精確等優勢，仍有許多骨科醫生趨之若鶩。但在移植物固定方式的選擇上仍有較大爭議。螺釘固定為傳統的堅強固定方式，但既往臨床隨訪報道顯示，采用螺釘固定的肩關節脫位術后，10.1% 患者出現術后骨不連、術后骨塊移位或骨折，1.6% 出現嚴重的骨吸收，1.5% 出現術中骨塊骨折，2.4%～6.5% 出現螺釘相關并發癥（螺釘斷裂、扭轉、與肱骨頭發生撞擊等）[4, 14]。隨后，2016 年 Boileau 等[12]提出使用特質圓形紐扣鈦板代替螺釘進行骨塊固定引起了廣泛關注。2 年的臨床隨訪結果顯示，皮質紐扣固定有著與螺釘固定相近的骨塊愈合率及臨床效果，同時紐扣固定的患者未觀察到螺釘固定導致的神經損傷以及前述其他螺釘固定相關并發癥[9, 12]。盡管前述研究證實了皮質紐扣固定優異的臨床效果，但不少學者仍對皮質紐扣固定強度持有懷疑態度，認為僅靠鈦板擠壓固定結合高強縫線打結強度不足，容易發生術后固定失效。
本研究以家豬肩關節標本制備肩胛盂缺損修復模擬模型，比較 Latarjet 手術中使用金屬螺釘固定以及皮質紐扣固定骨塊的生物力學強度差異，明確皮質紐扣作為一種內固定物在此手術中的應用價值。根據既往文獻報道[6]，我們以拉力 2～20 N、頻率 0.5 Hz、循環 100 次進行疲勞試驗，模擬患者術后早期屈肘活動對骨塊產生的作用效果。通過統計每例標本實時相對位移量的標準差，來表示骨塊與肩胛盂之間位移的波動大小。位移曲線顯示，螺釘組骨塊與肩胛盂之間位移的波動較紐扣組小；統計數據分析結果也表明，螺釘組比紐扣組有更好的固定穩定性。盡管如此，本研究測量出的紐扣組相對位移量的標準差均值不超過 0.05 mm，我們認為在此模型中紐扣固定穩定性能滿足臨床所需；同時考慮到人體實際有肩胛下肌的遮擋，我們認為該微小位移在人體中可以忽略。
本研究模型的模擬原理為，患者接受 Latarjet 手術后，絕大多數早期需要固定患側上肢于旋轉中立位 2 周，限制了肱骨頭前向滑動，減少了肱骨頭對移植骨塊的作用力，利于骨塊愈合；此時間段聯合腱對骨塊的作用力，則為骨塊所受到的主要作用力[6]。而在本模型中，該肌腱對骨塊的作用力可被模擬為沿肌腱長軸方向牽拉所產生的力。本研究結果表明，螺釘組與紐扣組的最大失敗載荷差異并無統計學意義，在一定程度上反映皮質紐扣固定強度可以滿足臨床所需。鑒于既往關于傳統螺釘固定方式所導致的較高術后并發癥發生率[4, 14]，我們認為雙皮質紐扣擠壓固定可能具有更高的安全性。
生物力學分析作為佐證骨科手術效果、植入物各種性能分析的重要研究手段，近年來在骨科領域得到充分應用[15-16]。而對于 Latarjet 手術的相關生物力學研究，既往國內外也有相關報道。Barrett 等[17]對比了 20% 肩胛盂缺損模型、Latarjet 喙突轉位、單純聯合腱轉位固定 3 種模型的肱骨頭活動度改變，結果顯示，Latarjet 手術不會影響肱骨頭的活動度；同時在高強度負荷時，Latarjet 手術組模型相比單純聯合腱轉位模型有更好的穩定性。這在一定程度上證明了對復發性肩關節前脫位患者，Latarjet 手術能有效恢復關節穩定性。而對于術中內固定物的選擇，此前已有針對螺釘固定生物力學性能的研究。Weppe 等[18]應用雙皮質踝螺釘進行骨塊固定，隨后進行最大失敗載荷測定，測得的平均最大失敗載荷為 202 N；Montgomery 等[6]對骨塊平行轉位、內旋 90° 轉位的生物力學進行了比較，在使用螺釘作為內固定物的情況下，測得的平均最大失敗載荷為 303 N。上述實驗結果不盡相同，可能與模型的動物種類、制作方式有關。考慮到此前已有學者將豬肩關節模型用于肩關節手術的研究[19]，我們認為本研究結果具有一定的臨床指導價值。
根據本研究結果，螺釘組最常見的失敗方式為骨塊在螺釘孔處裂開，而紐扣組為內固定物接觸界面撕裂。這可能是因為與紐扣組相比，螺釘組需要鉆取容積更大的骨道（1 個 3.2 mm 骨道），同時在牽引肌腱、骨塊受力的情況下，螺釘上的螺紋對骨塊存在直接切割作用，因此骨塊裂開的情況較為常見。這對于我們在術中選擇固定方式可能有一定指導價值。對于骨密度較低的患者，雙袢擠壓固定可能有更好的臨床效果，但仍需進一步臨床數據支持。
本研究對皮質紐扣固定、螺釘固定在 Latarjet 手術中的應用價值進行生物力學比較，為紐扣固定在該手術中的臨床應用提供了相關的基礎理論支持。但本研究存在以下幾項不足：首先，由于新鮮尸體標本來源有限，本研究選用了豬肩關節。盡管豬肩胛盂與人肩胛盂外形十分接近，但豬肌腱、骨質的力學強度與人的具體差異尚不可知，仍需要使用尸體標本進行進一步生物力學分析。其次，本模型的構建存在一定局限，缺乏肩胛下肌對骨塊遮擋作用的模擬，導致疲勞試驗的位移結論可能存在一定失真；進一步研究需要完善肩關節 Latarjet 手術模型的構建，以便得出更為符合人體的生物力學結論。
綜上述，盡管皮質紐扣固定未能達到金屬螺釘的堅強固定穩定性，但其固定穩定性已能滿足臨床要求；兩種固定方式在 Latarjet 手術中能給予相似的固定強度。
作者貢獻：梁達強、蒯聲政、陸偉參與實驗設計；梁達強、蒯聲政、李瑛、丘志河、李盛、吳冰、鐘名金參與實驗實施；蒯聲政負責數據收集、統計分析；梁達強負責文章撰寫；李皓、柳海峰、陸偉負責對文章知識性內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
Latarjet 手術是治療肩關節復發性前脫位的經典術式[1-2]，其主要原理是將喙突轉位到關節盂前下方缺損處，協同聯合腱發揮遮擋作用。盡管既往系統回顧研究顯示，近 3% 患者 Latarjet 術后發生肩關節脫位、3.3%～7.5% 患者術后存在復發性肱骨頭半脫位[3-4]，但目前已有諸多報道證實該手術在恢復肩關節前向穩定性上具有令人滿意的臨床和生物力學結果[3-6]。
該手術傳統使用金屬螺釘來固定轉位的喙突及關節盂，既往研究也從臨床和生物力學研究上證實了螺釘固定的良好效果[7-8]。但螺釘固定仍存在相關的硬固定并發癥，且該并發癥發生率達 6.5% 以上[4]。因此，一些研究主張使用皮質紐扣作為 Latarjet 手術的內固定物，以減少硬固定并發癥的發生。有臨床隨訪研究報道，使用紐扣固定的 Latarjet 術后 6 個月，91% 患者骨塊愈合，14 個月無患者出現神經性或植入物相關并發癥[9]。
盡管已有皮質紐扣固定療效良好的臨床報道[9-10]，但目前仍缺少其與金屬螺釘固定在生物力學上的對比分析文獻。本研究擬制備 Latarjet 手術動物模型，比較使用金屬螺釘固定以及皮質紐扣固定骨塊的生物力學強度差異，明確皮質紐扣作為一種內固定物在 Latarjet 手術中的應用價值。
1 材料與方法
1.1 標本來源及分組
取 6～7 月齡雄性家豬新鮮肩關節標本 10 對，家豬標本購自經過健康監測的屠宰場。同一頭家豬的左右 2 個肩關節標本隨機分為 2 組，紐扣組采用 2 枚 endo-button 及 4 根高強縫線穿袢擠壓固定，螺釘組采用 2 枚 3.5 mm 金屬螺釘固定，模擬常規螺釘固定手術方式。
1.2 實驗方法
1.2.1 肩胛盂缺損模型制備
將新鮮家豬肩關節標本解剖，暴露肩關節周圍肌肉及腱性結構；由于家豬缺乏喙突，因此在考慮肌腱及所連骨塊的大小、形狀后，決定選取岡下肌腱及所連骨塊作為聯合腱、喙突的模擬物。仔細暴露家豬肩關節岡下肌腱及其止點，用擺鋸鋸下其所連骨塊，將骨塊形狀修整為 2.0 cm×1.2 cm×1.0 cm 大小，同時將肌腱上的殘余肌肉去除，留下約 5 cm 長的腱性結構。切開關節囊，暴露整個關節盂面，將關節盂面從內側平行盂面鋸下，保留約 2 cm 厚度。利用 Burkhart 等[11]改良的關節盂缺損面積計算方法［公式為：關節盂缺損面積=（B?A）/2B×100%，其中 B 為最適圓半徑，A 為截骨緣距圓心距離］，制備約 25% 肩胛盂缺損模型。具體操作方法：通過游標卡尺測量出 B 后，由于缺損面積已設置為 25%，根據公式反推出達需要保留骨量時 A 的長度后，用擺鋸在與關節盂面長軸平行的方向鋸下 A 以外部分。見圖 1。隨后在水平中心偏上區域鉆取 4 mm 大小的孔，用于將標本固定于生物力學測試臺上。
圖1
右肩關節盂缺損模型截骨量計算方法
Figure1.
Method for calculating the amount of osteotomy in the construction of glenoid defect model of right shoulder
1.2.2 手術方法
所有動物模型的 Latarjet 手術均由同 1 名高年資醫師完成。螺釘組：先將骨塊固定在肩胛盂赤道水平面偏下，保持骨塊與盂面平整，用 3.2 mm 鉆頭在中心線下（約 3∶30 位置）平行鉆穿肩胛盂及骨塊，然后用 3.5 mm 皮質螺釘進行固定；再次用 3.2 mm 鉆頭在約 5∶00 位置鉆取骨道，注意兩孔之間保留 8 mm 以上的骨橋，使用第 2 枚 3.5 mm 皮質螺釘進行固定。紐扣組：骨塊放置位置與螺釘組相同，使用 3.0 mm 克氏針在骨塊中心鉆取 1 個貫穿骨塊及關節盂的骨道；使用 4 根高強線穿過紐扣鈦板后，通過可吸收縫線將高強線引過骨道，在關節盂后方將線尾分別穿過另 1 個紐扣鈦板，調整骨塊位置到與盂面平整后，將 4 根高強線均用 100 N 張力打結固定，以獲得持續的擠壓固定[12]。見圖 2。
圖2
兩組標本固定示意圖
a. 螺釘組骨塊及固定臺的矢狀面觀，可見固定骨塊的螺釘位置以及光學標記點（箭頭）；b. 紐扣組標本前面觀，可見固定骨塊的皮質紐扣；c. 紐扣組標本后面觀，可見打結后的高強線
Figure2. Schematic diagram of the fixation of the two groups’ specimensa. Sagittal view of the bone graft in screw group and fixation frame, the position of screws fixing the bone graft and the optical identification point could be seen (arrow); b. Front view of the specimen in endo-button group, cortical endo-button fixing the bone graft could be seen; c. Back view of the specimen in endo-button group, the knotted high-strength suture could be seen
1.2.3 生物力學測試臺安裝
根據預試驗測試結果定制 1 塊聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）材料，作為生物力學測試的模型固定臺。在 PMMA 的垂直面先植入 1 枚 4 mm 螺棒，隨后將肩胛盂骨塊擰入螺棒，直到肩胛盂平面緊貼 PMMA 垂直面，同時使骨塊上的肌腱殘端垂直向上，便于進一步試驗；在 PMMA 垂直面螺棒孔上方約 5 mm 處鉆取一 3.5 mm 的螺紋孔；當肩胛盂骨塊擰好后，在垂直板的后方植入 1 枚 3.5 mm 自攻螺釘，攻入肩胛盂的骨松質約 5 mm 以上，從而使肩胛盂在 PMMA 上達到堅強固定，防止生物力學試驗時肩胛盂骨塊產生旋轉。將肩關節標本與 PMMA 測試臺固定好后，調整好位置，用 2 個 C 型臺鉗將 PMMA 底座固定到 CMT6104 萬能材料試驗機（MTS 公司，美國）上。
光學標記點安裝：將光學標記點分別固定在肩胛盂及骨塊上；通過將光學標記點 A 安裝在螺棒上，作為肩胛盂的位移標識；通過一特制夾子將光學標記點 B 固定在骨塊上，注意夾子與 PMMA 垂直面之間不能產生接觸，防止二者間的摩擦力影響實驗結果。用擠壓鉗夾住腱性部分進行最后的固定。見圖 3。將萬能材料試驗機牽拉方向垂直向上，模擬患者術后早期聯合腱對骨塊的牽拉作用。
圖3
生物力學測試系統示意圖（箭頭示光學標記點）
Figure3.
Schematic diagram of biomechanical test system (arrow indicated optical markers)
1.2.4 生物力學測試方法
根據既往研究報道的模型[13]，本研究設置了兩組力學條件下的分析方案：① 疲勞試驗：采用萬能材料試驗機，首先進行拉力 2～20 N、頻率 0.5 Hz、循環 100 次的疲勞試驗，通過 Optotrak Centus 三維非接觸式光電運動捕捉系統（NDI 公司，加拿大）對兩組骨塊與肩胛盂的相對位移情況進行捕捉，實時記錄骨塊與肩胛盂相對位移量并計算標準差，以反映這些數據的離散程度，離散程度越高（即標準差越大），說明位移量越大；同時觀察移植骨塊或內固定物是否脫落。② 最大失敗載荷試驗：根據預試驗結果，本試驗模型以 4 cm/min 速度逐漸牽拉肌腱，直至力矩記錄曲線出現峰值拐點，記為兩組的最大失敗載荷。本試驗中的失敗定義為肌腱、骨塊或肩胛盂的連續性中斷，觀察并記錄失敗的方式。
1.3 統計學方法
采用 SPSS21.0 統計軟件進行分析。先通過 Shapiro-Wilk 檢驗數據是否符合正態分布；正態分布結果以均數±標準差表示，統計檢驗前行方差齊性檢驗。相對位移量的標準差、最大失敗載荷符合正態分布，組間比較采用配對 t 檢驗；兩組失敗方式構成比較采用 Fisher 確切概率法。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
疲勞試驗顯示，10 對肩關節標本均未出現肌腱撕裂、骨塊骨折等移植物失效情況，內固定物均未出現斷裂情況。螺釘組和紐扣組相對位移量的標準差分別為（0.007 87±0.001 44）mm 和（0.034 88±0.011 10）mm，差異有統計學意義（t=7.682，P=0.000）。見圖 4。螺釘組和紐扣組的最大失敗載荷分別為（265±39）N 和（275±52）N，差異無統計學意義（t=1.386，P=0.199）。見圖 5。失敗方式主要有 3 種：骨塊在螺釘孔位置裂開（螺釘組 6 個、紐扣組 3 個），鉗夾的腱性部分撕裂（兩組各 2 個），肌腱止點在內固定物接觸界面撕裂（螺釘組 2 個、紐扣組 5 個）；兩組比較差異無統計學意義（P=0.395）。見圖 6。
圖4
兩組疲勞試驗的位移圖
Figure4.
Displacement curves of two groups of fatigue tests
圖5
兩組拉斷曲線（峰值示最大失敗載荷）
a. 螺釘組；b. 紐扣組
Figure5. Pull-off curves (peak value showed the maximum failure load) of the two groupsa. Screw group; b. Endo-button group
圖6
兩組失敗情況示意圖
a. 螺釘組標本在拉斷試驗中出現骨塊在螺釘孔位置裂開；b. 紐扣組標本在拉斷試驗中出現肌腱在內固定物接觸界面撕裂
Figure6. Schematic diagram of the failure situation of the two groupsa. In the screw group, rupture at bone graft’s screw tunnel could be seen after the failure test; b. In the endo-button group, tear at the internal fixator interface could be seen after the failure test
3 討論
Latarjet 手術作為治療復發性肩關節脫位的經典手術，自 1954 年由法國醫生 Latarjet[1]發明以來，經歷了諸多改進。隨著關節鏡技術的成熟，該項技術逐漸可以在關節鏡下完成，盡管鏡下手術的學習曲線更長、手術難度更高，但其具有創傷小、定位精確等優勢，仍有許多骨科醫生趨之若鶩。但在移植物固定方式的選擇上仍有較大爭議。螺釘固定為傳統的堅強固定方式，但既往臨床隨訪報道顯示，采用螺釘固定的肩關節脫位術后，10.1% 患者出現術后骨不連、術后骨塊移位或骨折，1.6% 出現嚴重的骨吸收，1.5% 出現術中骨塊骨折，2.4%～6.5% 出現螺釘相關并發癥（螺釘斷裂、扭轉、與肱骨頭發生撞擊等）[4, 14]。隨后，2016 年 Boileau 等[12]提出使用特質圓形紐扣鈦板代替螺釘進行骨塊固定引起了廣泛關注。2 年的臨床隨訪結果顯示，皮質紐扣固定有著與螺釘固定相近的骨塊愈合率及臨床效果，同時紐扣固定的患者未觀察到螺釘固定導致的神經損傷以及前述其他螺釘固定相關并發癥[9, 12]。盡管前述研究證實了皮質紐扣固定優異的臨床效果，但不少學者仍對皮質紐扣固定強度持有懷疑態度，認為僅靠鈦板擠壓固定結合高強縫線打結強度不足，容易發生術后固定失效。
本研究以家豬肩關節標本制備肩胛盂缺損修復模擬模型，比較 Latarjet 手術中使用金屬螺釘固定以及皮質紐扣固定骨塊的生物力學強度差異，明確皮質紐扣作為一種內固定物在此手術中的應用價值。根據既往文獻報道[6]，我們以拉力 2～20 N、頻率 0.5 Hz、循環 100 次進行疲勞試驗，模擬患者術后早期屈肘活動對骨塊產生的作用效果。通過統計每例標本實時相對位移量的標準差，來表示骨塊與肩胛盂之間位移的波動大小。位移曲線顯示，螺釘組骨塊與肩胛盂之間位移的波動較紐扣組小；統計數據分析結果也表明，螺釘組比紐扣組有更好的固定穩定性。盡管如此，本研究測量出的紐扣組相對位移量的標準差均值不超過 0.05 mm，我們認為在此模型中紐扣固定穩定性能滿足臨床所需；同時考慮到人體實際有肩胛下肌的遮擋，我們認為該微小位移在人體中可以忽略。
本研究模型的模擬原理為，患者接受 Latarjet 手術后，絕大多數早期需要固定患側上肢于旋轉中立位 2 周，限制了肱骨頭前向滑動，減少了肱骨頭對移植骨塊的作用力，利于骨塊愈合；此時間段聯合腱對骨塊的作用力，則為骨塊所受到的主要作用力[6]。而在本模型中，該肌腱對骨塊的作用力可被模擬為沿肌腱長軸方向牽拉所產生的力。本研究結果表明，螺釘組與紐扣組的最大失敗載荷差異并無統計學意義，在一定程度上反映皮質紐扣固定強度可以滿足臨床所需。鑒于既往關于傳統螺釘固定方式所導致的較高術后并發癥發生率[4, 14]，我們認為雙皮質紐扣擠壓固定可能具有更高的安全性。
生物力學分析作為佐證骨科手術效果、植入物各種性能分析的重要研究手段，近年來在骨科領域得到充分應用[15-16]。而對于 Latarjet 手術的相關生物力學研究，既往國內外也有相關報道。Barrett 等[17]對比了 20% 肩胛盂缺損模型、Latarjet 喙突轉位、單純聯合腱轉位固定 3 種模型的肱骨頭活動度改變，結果顯示，Latarjet 手術不會影響肱骨頭的活動度；同時在高強度負荷時，Latarjet 手術組模型相比單純聯合腱轉位模型有更好的穩定性。這在一定程度上證明了對復發性肩關節前脫位患者，Latarjet 手術能有效恢復關節穩定性。而對于術中內固定物的選擇，此前已有針對螺釘固定生物力學性能的研究。Weppe 等[18]應用雙皮質踝螺釘進行骨塊固定，隨后進行最大失敗載荷測定，測得的平均最大失敗載荷為 202 N；Montgomery 等[6]對骨塊平行轉位、內旋 90° 轉位的生物力學進行了比較，在使用螺釘作為內固定物的情況下，測得的平均最大失敗載荷為 303 N。上述實驗結果不盡相同，可能與模型的動物種類、制作方式有關。考慮到此前已有學者將豬肩關節模型用于肩關節手術的研究[19]，我們認為本研究結果具有一定的臨床指導價值。
根據本研究結果，螺釘組最常見的失敗方式為骨塊在螺釘孔處裂開，而紐扣組為內固定物接觸界面撕裂。這可能是因為與紐扣組相比，螺釘組需要鉆取容積更大的骨道（1 個 3.2 mm 骨道），同時在牽引肌腱、骨塊受力的情況下，螺釘上的螺紋對骨塊存在直接切割作用，因此骨塊裂開的情況較為常見。這對于我們在術中選擇固定方式可能有一定指導價值。對于骨密度較低的患者，雙袢擠壓固定可能有更好的臨床效果，但仍需進一步臨床數據支持。
本研究對皮質紐扣固定、螺釘固定在 Latarjet 手術中的應用價值進行生物力學比較，為紐扣固定在該手術中的臨床應用提供了相關的基礎理論支持。但本研究存在以下幾項不足：首先，由于新鮮尸體標本來源有限，本研究選用了豬肩關節。盡管豬肩胛盂與人肩胛盂外形十分接近，但豬肌腱、骨質的力學強度與人的具體差異尚不可知，仍需要使用尸體標本進行進一步生物力學分析。其次，本模型的構建存在一定局限，缺乏肩胛下肌對骨塊遮擋作用的模擬，導致疲勞試驗的位移結論可能存在一定失真；進一步研究需要完善肩關節 Latarjet 手術模型的構建，以便得出更為符合人體的生物力學結論。
綜上述，盡管皮質紐扣固定未能達到金屬螺釘的堅強固定穩定性，但其固定穩定性已能滿足臨床要求；兩種固定方式在 Latarjet 手術中能給予相似的固定強度。
作者貢獻：梁達強、蒯聲政、陸偉參與實驗設計；梁達強、蒯聲政、李瑛、丘志河、李盛、吳冰、鐘名金參與實驗實施；蒯聲政負責數據收集、統計分析；梁達強負責文章撰寫；李皓、柳海峰、陸偉負責對文章知識性內容作批評性審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
