股骨髓内钉 股骨髓内钉近端不同方向锁钉对内固定稳定性的生物力学比照研讨
叶积飞++++++叶方++++++苏琳珠
[摘要] 意图 對股骨髓内钉近端不同方方位钉的全体安稳性进行生物力学测验，为改善股骨髓内钉近端锁钉的置钉方向供给生物力学依据。 办法 选用2016年7～8月Sawbones股骨规范骨8个分红小粗隆置钉组，行股骨髓内钉内固定，近端锁钉依照不同方向置入，制造股骨中段骨折模型后进行轴向紧缩试验，调查比较两组在相同轴向载荷下的紧缩位移和紧缩刚度成果。 成果 在相同紧缩载荷下（除了载荷为100 N时）规范组均匀移位均大于小粗隆置钉组，当紧缩载荷在400 N及以上时，两组数据比较T动摇在2.522～3.135，差异均有统计学含义（P<0.05）；在紧缩刚度上：当紧缩载荷在700 N及以上时，两组数据比较T动摇在2.481～3.275，差异均有统计学含义（P<0.05）。 定论 当紧缩载荷≥700 N时，小粗隆置钉组紧缩位移小于规范组，而其紧缩刚度显着大于规范组，阐明小粗隆置钉组有更强的抗紧缩才干，能供给更好的抗压、抗曲折功用和更安稳的内固定。
[关键词] 股骨；生物力学；内固定；髓内钉
[中图分类号] R683 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）31-0012-05
[Abstract] Objective To carry out biomechanical test for the overall stability of different positions of nail placement in proximal femoral intramedullary nail， so as to provide biomechanical basis for the improvement of nail placement directions in the locking nails of proximal femoral intramedullary nail. Methods A total of 8 Sawbones femur standard bones were selected from July to August 2016 were divided into the standard group and the small trochanter nail placement group. They were given internal fixation of femoral intramedullary nail， and the proximal locking nails were placed in different directions. The axial compression experiment was performed after the middle femoral fracture model was prepared. The results of compressive displacements and compressive stiffness of the two groups under the same axial load were observed and compared. Results Under the same compressive load（except when the load was 100 N）， the average displacements in the standard group were all greater than those in the control group. When the compressive load was at 400 N and above， the T fluctuation in the comparison of data in the two groups was 2.522-3.135（P<0.05）， and there were all statistically significant differences； in terms of the compressive stiffness： When the compressive load was at 700 N and above， the T fluctuation in the comparison of data in the two groups was 2.481-3.275（P<0.05） and there were all statistically significant differences. Conclusion When the compressive load is ≥ 700 N， the compressive displacement in the small trochanter nail placement group is smaller than that in the standard group， and its compressive stiffness is significantly larger than that in the standard group， indicating that the small trochanter nail placement group has a stronger anti-compressive ability， which can provide better compression and bending resistance and more stable internal fixation.
[Key words] Femur；Biomechanics；Internal fixation；Intramedullary nailendprint
跟着社会的开展和前进，高能量损害越来越多，股主干骨折的发作率也逐年添加，患者多为20～40岁的青壮年男性，对恢复及预后要求高，大都挑选手术医治，手术内固定办法有髓内钉、接骨板或外固定支架固定，髓内钉是医治股主干骨折的首选计划[1-3]。但髓内钉医治股主干骨折存在必定的骨折不愈合率，文献报道在1%～20% 之间[4-6]。结合文献报道和咱们的经历，骨折不愈合的一个重要原因是骨折术后内固定安稳性短少[7]，所以添加髓内钉固定后的安稳性是防备骨折不愈合的一项重要措施。
股骨髓内钉近端可挑选1枚朝下置入股骨矩方向的锁钉，现在市面上股骨髓内钉的近端锁钉置钉方向与股骨冠状位平行，因股骨小粗隆存在必定的后倾角，所以该螺钉均从小粗隆前方骨质较为疏松的股骨内侧皮质穿出，无法进入骨密度高的小粗隆尖部，影响螺钉的操纵力。为了研讨将近端螺钉置入小粗隆是否能添加股骨髓内钉固定股骨骨折的安稳性，规划了本生物力学试验。
1 资料与办法
1.1 试验资料
选用由美国太平洋试验室出产的第4代Sawbones规范股骨模型8根；内固定资料选用江苏常州康辉医疗器械有限公司出产的股骨髓内钉。
1.2办法
8根股骨规范骨随机分为规范组和小粗隆置钉组各4根。规范组依照股骨髓内钉置入过程行内固定，小粗隆置钉组标本在置入股骨髓内钉后，暂不鎖定远端2枚锁钉，予恰当旋转髓内钉，使近端螺钉能从股骨小粗隆尖部穿出，终究再置入远端锁钉。两组标本内固定完结后，一切标本均在距离股骨头 20 cm 处将股主干斜行切断，完结AO分型A2型[8]股骨中段骨折模型的制备。为了模仿人单足站立时髋负重的力线，即在冠状面股主干内收位15°，在矢状面上股主干笔直，并坚持5°～10°的内旋[9]，在水平切断股骨髁部后，再楔形切除部分股骨远端，是楔形尖部朝向股骨内侧皮质。将股骨远端包埋固定，近端股骨头中心对准上方压力传动杆中心，压力传动杆探头感应到的加载应力的改动，位移、应力的数据以接连曲线的办法在配套电脑上自动记载。设定轴向加载速度2 mm/min，加载应力0～1500 N，每个标本别离加载4次，一次加载完结后将应力缓慢匀速撤消清零，连续1 min 后持续行第2次加载，以此类推，取第4次所得曲线，别离选取加载 100 N、200 N、300 N、400 N……1500 N（距离 100 N）时的位移值，核算各种不同载荷下内植物固定后的紧缩刚度（载荷/位移）。
1.3统计学办法
将数据导入Excel 2013图表，运用SPSS 19.0软件剖析，计量资料以均数±规范差（x±s）标明，选用t查验，P<0.05为差异有统计学含义。
2成果
2.1不同负荷效果下的位移比较
别离挑选8个试验标本100 N 加载应力时的位移值，核算均匀位移，同理记载并核算200 N、300 N、400 N……1500 N（距离100 N）时的均匀位移值，并将上述均匀值绘制成载荷-位移曲线图。除加载100 N 紧缩载荷时规范组移位较小粗隆置钉组小，其他紧缩载荷下规范组移位均大于小粗隆置钉组，进一步t查验提示，当紧缩载荷在300 N 及以下时，两组数据无显着性差异；当紧缩载荷在 400 N 及以上时，两组数据有统计学差异，即规范组位移显着大于小粗隆置钉组，阐明小粗隆置钉组有更强的安稳性。见表1。
2.2 不同紧缩载荷下的紧缩刚度比较
紧缩刚度的核算办法：载荷/位移。成果提示紧缩载荷在100～300N时紧缩刚度尚不安稳，但从 400 N 开端两组的紧缩刚度均呈线性上升，且小粗隆置钉组紧缩刚度均大于规范组，进一步t查验显现，当紧缩载荷在 600 N 及以下时，两组紧缩刚度无统计学差异；当紧缩载荷在700 N及以上时，两组紧缩刚度数据比较有统计学差异，即规范组的紧缩刚度显着小于小粗隆置钉组，阐明小粗隆置钉组有更强的抗紧缩才干。见表2。
3 评论
3.1 髓内钉医治股主干骨折骨不愈合的原因剖析
股主干骨折是一种临床上十分常见的骨折，骨折发作后选用闭合复位髓内钉内固定是医治股主干骨折的首选计划[1-3]。但髓内钉医治股主干骨折存在约1%～20% 之间的骨折不愈合率，骨不愈合的原因许多[10，11]，首要分为全身要素和部分要素。
全身要素[12]包含高龄、营养状况不良、激素类药物或抗凝及非甾体类抗炎药物的运用、烧伤和放射性损害等。一些学者[13-14]均经过比照研讨发现，非甾体类抗炎药（NSAID）在防备异位骨化时同时会显着添加骨折不愈合的发作概率，因而他们主张股主干骨折患者术后防止运用NSAID药物。贾金生等[15]认为营养不良、缓慢耗费性疾病、放化疗医治、运用激素、吸烟等被认为是骨折不愈合的原因。与其相同观念的，Taitsman LA等[16]也认为吸烟是髓内钉医治股主干骨折术后骨不连的重要风险要素。
相对全身要素，部分要素触及的原因则更多，如骨折的不同类型和部分血供短少、骨折的复位状况和髓内钉的挑选是否恰当、骨残缺与是否植骨、术后是否感染、术后功用训练是否恰当等。Metsemakers WJ等[17]认为骨折分型不同是骨折不愈合的风险要素。Malik MH等[18]研讨得出的定论是敞开性骨折是术后骨不愈合的重要要素之一。当然，各种原因形成的血供短少也可导致萎缩型股主干骨不愈合[19]，如手术操作欠妥、手术医师操作不规范、敞开复位、骨膜剥离规模过大等都会影响骨折端血供，形成骨折不愈合。股主干骨折后复位固守时处理尽量解剖复位，还需要挑选巨细适宜的髓内钉，确保内固定后的安稳性，由于力学上的不安稳是骨折不愈合的重要原因[7]，一些人[20-21]认为髓内钉置入后力学不安稳的首要原因：髓内钉直径过小，与股骨髓腔不符；髓内钉长度短少；确定螺钉开裂导致确定强度下降；髓内钉主钉、确定螺钉周围的骨溶解导致松动。也有较多研讨[4，22-23]标明，术中没有扩髓是髓内钉医治股主干骨折患者发作骨不愈合的首要原因。endprint
结合咱们的经历，骨折内固定的安稳是骨折愈合的重要要素，所以术中有必要经过各种办法尽量添加骨折端的安稳性，才干下降骨折不愈合的发作率。
3.2 运用规范骨进行本研讨的优势
生物力学试验中运用的试验模型资料来历首要有两种：尸身骨和人工骨资料。尸身骨为实在骨，其解剖和力学特性最挨近和契合活体的实际状况，所以既往试验中运用较多[24-27]。但运用尸身骨进行试验有许多约束：①来历有限；②费用贵重；③尸身骨多为福尔马林中浸泡多时的非新鲜标本，由于水分丢掉等原因，与活体骨标本存在必定的生物力学差异，影响试验成果的准确性；④操作及保存不方便；⑤生物力学试验要求试验标本之间力学特征尽量共同，但由于不同年纪、性别及人种间的尸身骨均存在必定差异，尤其是骨密度的差异会对试验成果发作很大的影响，一切这些都会影响到试验的精确性。因而，假如样本数不多，运用尸身骨模型得出的终究定论或许短少准确性。
而人工规范骨是依据正常人体解剖参数出产出来的仿生骨，其解剖特性和人体正常骨骼形状相仿，不同资料所制备的人工骨可别离代表与其性质特征类似的松质骨与皮质骨，现在已有许多报道证明人工骨产品与人体骨具有类似的资料及结构特点，运用人工骨模型进行生物力学试验的文献报道也越来越多[28-30]，姜滔等[31]经过对Sawbone组成资料和尸身骨资料制造的股骨转子间不安稳骨折模型间的力学性质差异进行比较，终究定论认为最新一代的人工生物力学资料模型（即第4代Sawbones规范股骨模型）不只在外观形状上，并且在物理性质上现已十分地挨近人体骨骼，能够根本模仿正常人体骨骼体系，可替代传统的尸身骨进行各种力学测验。本试验所运用的第4代Sawbones股骨人工骨是由美国太平洋试验室出产的，近年来，已有许多研讨者在不同试验条件下Sawbone人工骨的力学特性和尸身骨进行比较，成果提示，在以压应力为主的受试条件下，其曲折刚度与尸身骨根本类似，而其旋转刚度较尸身骨差，所以在本研讨所进行的轴向紧缩载荷试验运用人工骨替代尸身骨对试验成果的准确性不会发作任何不良影响。并且，运用人工骨模型最大的优势在于标本间力学性质具有高度共同性，能够根本消除因样本间的差异所导致的成果偏倚，试验成果可信度更高。别的，与尸身骨模型比较，人工骨能够批量出产，来历不受约束，取得简略，并且保存和操作较尸身骨简略。所以，运用人工骨规范骨进行生物力学试验将会越来越受欢迎。
3.3 试验成果剖析
在紧缩试验中，紧缩刚度标明内固定的安稳程度，与骨折后内固定的安稳性呈正比，本试验中，当紧缩载荷在600 N及以下时，两组紧缩刚度无统计学差异，考虑紧缩载荷不大时，骨折断端没有彻底触摸，内固定没有彻底安稳，故两组紧缩刚度无显着差异；当紧缩载荷在700 N及以上时，骨折端已彻底触摸，而此刻两组数据存在显着差异，规范组的紧缩刚度显着小于小粗隆置钉组，阐明小粗隆置钉组有更强的抗紧缩才干，能够供给更好的抗压、抗曲折功用。关于一个50～60 kg的股骨骨折患者来说，行规范组或小粗隆置钉组办法髓内钉内固定医治后，仅静态负重状况下，两组差异不大，但在进行行走、跑步、爬楼梯等动作时股骨头需承担等于体重多倍的应力，此刻，假如行小粗隆置钉能够为髓内钉医治股骨骨折供给更好的安稳性，进步骨折愈合率，削减髓内钉内固定术后骨不愈合的失败率。结合咱们之前在解剖学研讨上所得到的成果，咱们有理由信任，小粗隆置钉组由于有更长的螺钉置入更坚固的股骨小粗隆，螺钉具有更好的操纵力，所以更具有优势。
3.4 本研讨的含义
股骨髓内钉是医治股主干骨折的首选医治计划，为了较少术后骨折不愈合的发作，需最大程度添加内固定的安稳性，除了既往惯例办法，如添加髓内钉直径、运用扩髓髓内钉等，咱们更改了髓内钉近端螺钉的置钉方向，并经过规划生物力学试验的办法，证明了更改后将股骨髓内钉近端螺钉置入小粗隆，能供给较一般置钉办法更强的安稳性，特别关于晚年骨质疏松或股骨上下直径髓腔差异较大而无法置入适宜巨细髓内钉的患者，咱们的规划将能显着进步他们内固定术后的安稳性。根据咱们的研讨成果，咱们主张髓内钉出产厂家恰当改动髓内钉近端锁钉的方位和方向，以出产出愈加合理的股骨髓内钉，削减术后骨折不愈合的发作率，谋福于患者。
3.5 本试验存在的短少
本研讨的局限性在于试验标本数量相对偏少，样本量短少，各组数据之间差错较大，成果或许会存在偏倚；在试验模型制造过程中，每个标本之间造模无法彻底共同；本研讨仅进行了股骨骨折AO分型A2型的试验，短少其他类型骨折的试验数据；未进行改变试验，在改变刚度上两组是否有差异无法得知。
经过上述生物力学试验研讨，咱们知道当紧缩载荷抵达必守时，小粗隆置钉组紧缩位移小于规范组，而其紧缩刚度显着大于规范组，阐明小粗隆置钉组有更强的抗紧缩才干，能够供给更好的抗压、抗曲折功用和更安稳的内固定，能削减内固定失败率，进步骨折愈合率。
[参考文献]
[1] Mohammad T，Sawati A，Ahmed A，et al. Outcomes in closed reamed interlocking nail in fractures of shaft of femur[J]. J Ayub Med Coll Abbottabad，2015，27（4）：811-816.
[2] Ricci WM，Gallagher B，Haidukewych GJ. Intramedullary nailing of femoral shaft fractures： Current concepts[J]. J Am Acad Orthop Surg，2009，17（5）：296-305.
[3] 李文銳，许硕贵，禹宝庆，等. 股骨骨折骨不连的生物力学要素及其对策[J]. 中华伤口杂志，2003，（10）：27-30.endprint
[4] Canadian OTS. Nonunion following intramedullary nailing of the femur with and without reaming. Results of a multicenter randomized clinical trial[J]. J Bone Joint Surg Am，2003，85-A（11）：2093-2096.
[5] Wolinsky PR，McCarty E，Shyr Y，et al. Reamed intramedullary nailing of the femur：551 cases[J]. J Trauma，1999，46（3）：392-399.
[6] Wu CC，Chen WJ. Treatment of femoral shaft aseptic nonunions：Comparison between closed and open bone-grafting techniques[J]. J Trauma，1997，43（1）：112-116.
[7] Park J，Kim SG，Yoon HK，et al. The treatment of nonisthmal femoral shaft nonunions with im nail exchange versus augmentation plating[J]. J Orthop Trauma，2010， 24（2）：89-94.
[8] Hak DJ，Neiman R，Hazelwood S. Biomechanical strain analysis of the proximal femur following retrograde intramedullary nailing[J]. Curr Orthop Pract，2010，21（4）：385-389.
[9] Bong MR，Patel V，Iesaka K，et al. Comparison of a sliding hip screw with a trochanteric lateral support plate to an intramedullary hip screw for fixation of unstable intertrochanteric hip fractures：A cadaver study[J]. J Trauma，2004，56（4）：791-794.
[10] 金軍伟，赵刚. 股骨骨不连二次手术原计划固定的合理性剖析[J]. 我国骨伤，2016，（1）：48-51.
[11] 刘炎，丁真奇. 确定钢板辅佐固定医治股骨髓内钉术后骨不连[J]. 我国骨伤，2016，（12）：1150-1153.
[12] 吴启顺，刘亮，栗树伟，等. 确定接骨板医治长骨骨折术后骨不愈合的效果剖析[J]. 中华伤口骨科杂志，2016，18（4）：355-358.
[13] Giannoudis PV，MacDonald DA，Matthews SJ，et al. Nonunion of the femoral diaphysis. The influence of reaming and non-steroidal anti-inflammatory drugs[J]. J Bone Joint Surg Br，2000，82（5）：655-658.
[14] Burd TA，Hughes MS，Anglen JO. Heterotopic ossification prophylaxis with indomethacin increases the risk of long-bone nonunion[J]. J Bone Joint Surg Br，2003，85（5）：700-705.
[15] 贾金生，范步新，刘书茂，等. 股主干骨折带锁髓内钉固定术后骨折不愈合临床原因剖析[J]. 生物骨科资料与临床研讨，2012，（5）：42-45.
[16] Taitsman LA，Lynch JR，Agel J，et al. Risk factors for femoral nonunion after femoral shaft fracture[J]. J Trauma，2009，67（6）：1389-1392.
[17] Metsemakers WJ，Roels N，Belmans A，et al. Risk factors for nonunion after intramedullary nailing of femoral shaft fractures： Remaining controversies[J]. Injury，2015，46（8）：1601-1607.
[18] Malik MH，Harwood P，Diggle P，et al. Factors affecting rates of infection and nonunion in intramedullary nailing[J]. J Bone Joint Surg Br，2004，86（4）：556-560.
[19] 黄海安. 30例股主干骨折骨不连原因剖析及医治对策[J]. 我国有用医药，2013，（8）：110-111.
[20] 张勇，黄立新，董天华. 股骨骨折髓钉固定术后推迟愈合及不愈合原因剖析[J]. 有用骨科杂志，2011，17（3）：218-223.
[21] 马显志，张伯松，王满宜，等. 辅佐钢板医治股主干骨折髓内钉固定术后骨折不愈合的生物力学研讨[J]. 中华伤口骨科杂志，2016，18（2）：158-162.endprint
[22] Duan X，Li T，Mohammed AQ，et al. Reamed intramedullary nailing versus unreamed intramedullary nailing for shaft fracture of femur：A systematic literature review[J]. Arch Orthop Trauma Surg，2011，131（10）：1445-1452.
[23] 曾凌风，艾昌淼，朱国权，等. 对行带锁髓内钉固定术的股主干骨折患者发作术后骨折端推迟愈合及不愈合原因的剖析[J]. 今世医药论丛，2015，（6）：205-207.
[24] 王新家，李晶. 改进梅花型交锁髓内钉固定股骨粗隆下骨折的生物力学研讨[J]. 我国骨与关节损害杂志，2013，（6）：520-521.
[25] 陈龙，水小龙，陈辉，等. 两种办法医治股骨转子间骨折的生物力学比较[J]. 浙江伤口外科，2010，（6）：705-707.
[26] 苏嘉，张鸿振，郭晓山. 前臂纵向不安稳的生物力学研讨[J]. 浙江伤口外科，2013，（1）：16-18.
[27] 余可和，洪建军，陈临炜，等. 空心螺钉与重建钢板固定耻骨联合别离的生物力学安稳性比较[J]. 医用生物力学，2010，（6）：475-478.
[28] Han W，Song J，Wang GZ，et al. A new kinematics method of determing elbow rotation axis and evaluation of its feasibility[J]. Beijing Da Xue Xue Bao，2016，48（2）：218-223.
[29] Park CN，Nawabi DH，Christopher J，et al. Robotic-assisted femoral osteochondroplasty is more precise than a freehand technique in a Sawbone model[J]. J Hip Preserv Surg，2015，2（2）：136-144.
[30] Hill C，Wingerter S，Parsell D，et al. Vertebral compression model and comparison of augmentation agents[J]. Evid Based Spine Care J，2011，2（1）：23-27.
[31] 姜滔，呂一，沈建国，等. Sawbones人工组成骨和尸身骨的生物力学比较研讨[J]. 中医正骨，2010，（5）：15-18.
（收稿日期：2017-08-19）endprint