骨折脱位型胫骨内侧平台骨折内固定治疗的生物力学与临床研究

摘要

背景：随着现代社会工业、交通等行业的飞速发展，高能量创伤所致的膝关节周围骨折逐渐增多。这些骨折的治疗非常困难，预后也多数难以令人满意，因此一直以来都是创伤骨科医生面临的非常具有挑战性的课题。 “骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折是一种特殊类型的高能量平台骨折，骨折可累及包括内侧平台、髁间棘和部分外侧平台在内的大块区域，同时伴有膝关节半脱位。保守治疗由于继发移位、畸形愈合、关节僵硬及创伤性关节炎的发生率很高，目前仅在少数情况下被采用，手术治疗现已成为这类骨折治疗的首选。虽然文献报道有多种内外固定方法可供选择，但是疗效有很大差异，其最佳固定方法目前仍有争议。临床上由于固定方法选择不当而导致固定失败，预后不佳的十分常见。因此，选择一个最佳的固定方法对改善此型骨折的预后非常重要。 本研究在对“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折临床病例影像学资料测量分析的基础上，使用Synbone人工骨制备该型骨折模型。以内侧单钢板+拉力螺钉（MSP）、内侧双钢板（MDP）、双侧双钢板（BDP）及外侧锁定钢板+拉力螺钉（LLP）四种固定方法固定后，分别通过生物力学测试仪及有限元分析的方法对上述四种固定方法的生物力学性能进行评价及验证，为临床选择最佳的治疗方法的提供生物力学实验依据。本研究共分为以下四个组成部分。 一、骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折模型的制备。 目的：根据临床病例资料制备“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折模型。 方法：在 2003～2005年间上海交通大学附属第六人民医院骨科手术治疗的病例中筛选“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折病例42例，根据病例的影像学资料测量骨折线倾斜角度及内侧骨折块占平台宽度比值，制备模版，根据模板使用Synbone人工骨制备该型骨折模型。 结果：该组病例的骨折线倾斜角度平均为42.9±7.4° (range: 36.7°~51.3°)，内侧骨折块占整个平台宽度比值为60％±7％ (range: 49％~74％)。 结论：“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折的内侧骨折块较大；使用Synbone人工骨可以代替尸体骨制备骨折模型。 二、“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折四种内固定方法的生物力学比较。 目的：对“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折四种内固定方法的生物力学性能进行评价,为临床选择有效的内固定方法提供生物力学依据。 方法：将28具Synbone人工骨“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折模型随机分为四组，分别以内侧单钢板+拉力螺钉（MSP）、内侧双钢板(MDP)、双侧双钢板(BDP)及外侧锁定钢板+拉力螺钉(LLP)四种固定方法固定，在生物力学测试仪上测量轴向刚度、失效载荷及不同载荷强度下内侧平台骨折块的位移。 结果：MDP固定的轴向刚度及失效载荷最大，差异有极显著性意义（P均=0.000）；MSP与BDP其次，两者间差异无显著性（P＝0.976，P＝0.756），LLP固定的轴向刚度及失效载荷最小（P均=0.000）；在三种载荷强度下，MDP固定后的内侧平台骨折块位移均最小，与其它三种固定方法相比差异均有显著性意义（P均＜0.05）；LLP固定后内侧平台骨折块的位移均最大，在1000N、1500N时与其它三种方法相比差异有显著性意义（P均＜0.05）。 结论：MDP固定是治疗“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折生物力学性能最佳的方法，而LLP固定的力学稳定性最差；对于非粉碎性的“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折，MSP固定和BDP固定在生理载荷下也可有效控制内侧平台移位。 三、“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折四种内固定方法生物力学性能的有限元分析。 目的：通过有限元分析方法（FEA）对“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折四种内固定方法的生物力学性能进行评价,为临床选择有效内固定方法提供实验依据。 方法：通过CT对Synbone胫骨中上段进行断层扫描，构建胫骨近端有限元模型，在此基础上构建MSP 、MDP、 BDP及LLP四种固定方法固定后的“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折有限元模型，然后在胫骨平台上分别施加不同载荷强度的静载荷，比较内侧平台骨折块的位移及胫骨近端的应力分布。 结果：FEA的结果与生物力学实验结果相符合。不同载荷下MDP固定后的内侧平台骨折块位移均最小，LLP固定的位移均最大；MDP、BDP固定后胫骨近端的最大应力值较小，LLP固定的最大应力值最大；MSP、 BDP、 LLP三种固定方法的最大应力区域相近。 结论：FEA有效验证了生物力学测试中的实验结果；MDP固定具有最佳的力学稳定性，而LLP固定的力学稳定性最差；MDP固定与BDP固定可以将胫骨平台承受的应力均匀分散，而LLP固定由于承载部位有限导致单位承载单元的应力很大，因此对于“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折应该慎用。 四、内侧双钢板固定治疗“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折的临床研究。 目的：评估内侧双钢板技术治疗“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折的临床疗效。方法：2003年5月到2005年11月间，采用内侧双钢板技术治疗42例“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折患者，男25例，女17例；年龄24 ～70岁，平均47岁。采用膝关节HSS评分方法评估膝关节功能。 结果：所有病例均获得超过一年随访。37例（88％）关节面复位满意，41例（98％）力线满意。术后一年没有出现骨折移位或力线改变。术后1年膝关节HSS评分平均为90.9（83-97，SD 3.35）。所有病例术后没有深部感染，有4例（10％）术后血性渗液一周。 结论：内侧双钢板技术是治疗“骨折脱位型”胫骨内侧平台骨折的一种有效方法。