环形外固定架对长骨斜形骨折断端固定效果的生物力学研究

作者：蔡成阔; 石博文; 计国旗; 冯元超; 舒衡生^*

来源：中华骨科杂志, 2021, 41(22).

• 伊利扎罗夫技术
• 外固定器
• 骨折
• 生物力学现象

目的比较不同构型的环形外固定架对长骨斜形骨折断端固定效果的生物力学特性。方法选取15根同一批次的聚乙烯(polyethylene, PE)塑料棒制作长骨中段斜形骨折模型, 根据PE棒与外固定架之间的连接方式随机分为五组, 即单纯使用克氏针拉张固定组(克氏针组)、单纯使用橄榄针拉张固定组(橄榄针组)、单纯使用半针固定组(半针组)、橄榄针拉张固定结合两枚半针单皮质固定骨折断端组(橄榄针+半针组)、橄榄针拉张固定结合两枚橄榄针拉张固定骨折断端组(橄榄针+橄榄针组)。对各组模型进行轴向压缩试验, 测定200 N、400 N、600 N、800 N轴向负荷下的断端位移并计算出断端的轴向刚度, 再对各组模型进行扭转试验, 测定4 N·m、7 N·m、10 N·m扭转负荷下的断端扭转角度, 计算断端的扭转刚度。结果随着轴向负荷由200 N逐渐增至800 N, 各组构型PE棒断端的位移均逐渐增加, 各组断端轴向位移由小到大均依次为:橄榄针+橄榄针组、橄榄针+半针组、半针组、橄榄针组、克氏针组;在800 N轴向负荷下各组构型的轴向刚度由大到小依次为:橄榄针+橄榄针组[863.93(824.32, 875.87)N/mm]、橄榄针+半针组[119.92(113.16, 123.58)N/mm]、半针组[81.92(79.42, 82.40)N/mm]、橄榄针组[76.83(72.45, 79.47)N/mm]、克氏针组[70.80(67.49, 71.59)N/mm], 两两比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。随着扭转负荷由4 N·m逐渐增至10 N·m, 各组PE棒断端的扭转角度均逐渐增加, 各组断端扭转角度由小到大均依次为:半针组、橄榄针+橄榄针组、橄榄针+半针组、橄榄针组、克氏针组;在10 N·m扭转负荷下各组构型扭转刚度由大到小依次为:半针组[1.80(1.63, 1.85)N·m/°]、橄榄针+橄榄针组[1.05(1.02, 1.07)N·m/°]、橄榄针+半针组[0.99(0.98, 1.03)N·m/°]、橄榄针组[0.81(0.78, 0.82)N·m/°]、克氏针组[0.75(0.74, 0.76)N·m/°], 两两比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论使用橄榄针或半针固定斜形骨折断端均可以增加外固定架的轴向刚度和扭转刚度。由于斜形骨折断端之间无法提供足够的相互支撑, 使用半针固定骨折断端时轴向位移和扭转角度仍较大;通过橄榄针对斜形骨折远、近端及骨折断端行拉张固定, 可有效控制断端之间的剪切及位移, 为骨折愈合提供理想的力学环境。

• 单位
  沧州市中西医结合医院; 天津市天津医院