骨折的生物力学范文
时间：2023-11-10 17:30:49
骨折的生物力学篇1
【摘要】 目的 通过应用解剖型股骨粗隆锁定钩板内固定系统（ALHP）固定股骨粗隆间不稳定性骨折的生物力学研究，探讨老年性股骨粗隆间骨折ALHP的生物力学性能和临床应用。方法 8具国人新鲜股骨标本进行ALHP和动力髋螺钉（DHS）固定后的生物力学对比测试。结果 两者载荷应变、载荷位移、强度和刚度、扭转力学性能、极限载能等统计学显示有显著性差异（P＜0.05）。结论 生物力学实验结果证明ALHP在抗张、抗压、抗弯、抗剪切方面明显优于DHS。ALHP设计合理，立体固定，整体稳定性高，有利于老年患者早期功能锻炼，防止各种并发症的发生。
【关键词】 股骨骨折；股骨粗隆；内固定；生物力学；钢板
Abstract： Objective To study the biomechanics of anatomical locked hookplate(ALHP) for treating instable intertrochanteric fracture for providing the basis of clinical application.Methods Eight pairs of fresh mature femor specimen were respectively fixed with anatomical locked hookplate system and DHS (dynamic hip screw)，and then biomechanical results of both were compared.Results The biomechanical comparison showed that there was significant statistical difference between the anatomical locked hookplate and DHS in loadstrain，loaddisplacement，strength and rigidity，the ability of antitorsion and ultimate bearing capacity（P＜0.05）.Conclusion ALHP has remarkable advantages over DHS in the ability of antitension，anticompression，antibending and anticut.ALHP has better design and stronger stability.It can make aged patients exercise early and reduce the incidence of complication.
Key words:femoral fracture；femoral trochanter;internal fixation;biomechanics;plate
股骨粗隆间骨折多发于骨质疏松的老年人，近年来其发病率呈显著上升趋势。其保守治疗需长期卧床，容易导致坠积性肺炎、泌尿系统感染及褥疮等严重并发症。国外文献报道老年股骨粗隆间骨折患者保守治疗的死亡率高达50%［1］，也有报告老年股骨粗隆间骨折非手术治疗组的死亡率要比手术治疗组高4.5倍［2］，而采用手术切开复位器械固定，则效果更佳［3］。作者于2006年开始研制解剖型股骨粗隆锁定钩钢板内固定系统（anatomical locked hook-plate internal fixation system，ALHP），经临床应用疗效满意，极大地降低了髋内翻畸形、肢体短缩和髋部疼痛等并发症的发病率。为了进一步论证本器械在治疗股骨粗隆不稳定骨折的优点，本文通过生物力学实验论证动力髋螺钉（DHS）和ALHP的生物力学性能，为临床提供科学的基础理论依据。
材料与方法
1 一般资料
采集老年骨质疏松标本8具，男性5例，女性3例；平均年龄70岁，体重68kg。标本先行剥离软组织，经X射线证实无病理缺陷、畸形、骨折或肿瘤病患者。标本封装储存于-40℃冰柜内保存。实验时逐级解冻。
2 标本的实验力学模型制作
所有标本用NORLAND公司生产的XR36型双能X线吸收骨质密度仪测定股骨粗隆间的骨质密度值。本文取骨质密度值0.76g/cm2以下者为骨质疏松标本，仿Evans股骨粗隆间骨折类型人工形成Ⅳ型骨折。将标本随机分为实验组（ALHP）和对照组（DHS）。模拟单足站立负重，考虑外展肌参与作用，在股骨头部及股骨干部布置应变片6枚（见图1）。
图1 股骨粗隆间骨折Evans分型及内固定
生物力学实验模型图标本在WE5生物力学实验机上加载，载荷级别分别为0、600、1200、1800N，加载速度为1.4mm/min。测量股骨粗隆部位及股骨干上应力分布及头部移位情况，以比较不同器械固定的生物力学性能。所有的标本模型、结构、材料力学性能、加载及手术创伤和固定方法尽量保持一致，以提高测量精度，并事先对股骨头的机械力学性能进行测量。
3 ALHP结构
在深入研究股骨近端解剖、复杂受力特征和治疗股骨粗隆间骨折各种内固定物优缺点的基础上，笔者设计了ALHP（见图2）。其结构包括：钩板、拉力螺钉、压定螺钉、锁定螺钉、加压螺钉。钩板主体为钩板体和粗隆钩，粗隆钩设有2个，以解剖形态钩抱粉碎的骨折块，压定螺钉可防止拉力螺钉松动退出。拉力螺钉为3枚空心螺钉，远端设置外螺纹，具有自攻功能。组合螺钉孔设有3～5个。本内固定系统特点为3根拉力螺钉固定于股骨头颈，把持力强，具有明显的分散应力的作用，防止螺钉应力集中对股骨头颈的切割。两个股骨粗隆钩固定股骨大粗隆粉碎性骨块，复位理想，固定坚强。股骨外侧钢板具有张力带作用，有效对抗剪切和旋转应力。各部分锁定装置维系整个系统的稳定性，防止骨折移位导致髋内翻畸形，有利于早期功能锻炼，防止各种并发症。
4 数据处理
应用统计软件SPSS 10.0进行统计学最小二乘法处理、t检验和方差分析，设显著性水平为P＜0.05。
结 果
1 载荷应变变化
股骨上的正常组（N）、ALHP固定组和DHS固定组载荷应变变化经生物力学测量（见表1）结果表明：（1）股骨张力侧（OS）ALHP系统固定比DHS系统平均应变小12%，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）；（2）在股骨压力侧（IS）平均应变两者比较同样小11%，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）；（3）股骨上压力侧的应变明显比张力侧大26%。
2 载荷位移变化
股骨粗隆间骨折在髋载荷作用下引起的位移为股骨头的下沉位移u和水平位移μ，测量结果见表2。
结果表明：（1）ALHP的下沉位移比DHS的位移小17%，水平位移小21%，并接近于正常组N，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）；（2）粗隆间骨折断面张开角α，即使在1800N力作用下，ALHP系统只有2.31°，而DHS要产生3.36°，两者相差31%（P＜0.05）。
3 股骨粗隆间骨折固定的强度和刚度
股骨粗隆间骨折固定后的强度和刚度变化结果见表3。强度指股骨抵抗破坏能力的大小，刚度指股骨抵抗变形能力的大小。结果表明：（1）股骨粗隆间骨折固定后在髋载荷P=1200N力的作用下在股骨的外侧应力强度，ALHP系统比DHS高14%，内侧强度高13%，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）；（2）从股骨粗隆间骨折固定后的轴向刚度（EF）和弯曲刚度（EJ）来比较，ALHP内固定系统比DHS分别高17%和23%，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）。
4 剪断（cutout）试验结果
股骨粗隆间骨折固定最大的危险是在髋关节剪切应力作用下往往会产生剪断的危险，即在剪切力作用下产生剪切破坏、骨折部塌陷现象。根据所有样本在髋关节力500N时的剪断试验结果（见表4）表明：（1）ALHP剪切应力、粗隆间界面剪切力高于DHS的15%，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）；（2）在相同载荷作用下，从股骨粗隆界面剪切位移来看，ALHP的移位与DHS的移位相差29%，即前者剪切刚度高于后者约40%。
5 抗扭强度试验结果
股骨由于前倾角的存在，会产生髋内翻、旋转松动和移位，根据所有标本的试验结果得到粗隆间骨折内固定的扭矩-扭角关系（见表5）。结果表明：（1）采用ALHP内固定系统其最大破坏扭矩为4.11N.M，相应扭角为3.45°，而采用DHS内固定系统其最大破坏扭矩为3.48N.M，相应扭角为4.10°，统计显示具有显著性差异（P＜0.05）。表1 股骨粗隆间骨折两种不同内固定载荷应变变化关系表2 股骨粗隆间骨折两种不同内固定载荷位移、转角变化关系表3 股骨粗隆间骨折两种不同内固定的强度 和刚度(P=1200N) 表4 股骨粗隆间骨折固定剪断(cutout)试验结果（髋关节力P=500N时，±s）
6 极限力学性能试验
股骨粗隆间骨折采用两种不同内固定后，按Evans分型进行极限力学性能试验。
结果表明：（1）股骨粗隆间不稳定性骨折，若以最严重的一种Evans IV型股骨粗隆间粉碎性骨折比较，采用ALHP内固定的极限能力为2160N，极限位移10.48mm，相对应DHS内固定的极限承载能力1768N，相应位移为11.32mm。两者比较相差18%，具有显著性差异（P＜0.05）。（2）按股骨粗隆间Evans分型不稳定性骨折分别试验结果为：Ⅱ型AALHP为3628N，DHS为2924N；Ⅲ型分别为2916N和2300N；Ⅳ型分别为2160N和1768N，均显示具有显著性差异（P＜0.05）。表5 股骨粗隆间骨折两种不同内固定扭矩扭角关系
讨 论
股骨粗隆间骨折尤其是老年人不稳定骨折手术后常常会出现髋内翻、下肢短缩及外旋畸形的并发症，究其原因大多为内固定器械不理想。如以前常用的鹅头三翼钉术后并发症高达30%～40%，角钢板钉也有不少并发症，髋内翻、松动移位时有发生［4］。国内常常将DHS动力髋螺钉视作为金标准，DHS通过股骨颈的拉力螺钉固定骨折近端，另一端为板状结构固定骨折远端，具有静力加压与动力加压的双重功效，能保持良好的股骨颈干角，结构牢固，抗弯能力强，治疗稳定性粗隆间骨折成功率达95%，因此临床上较为常用。但是对于粉碎性不稳定股骨粗隆间骨折，由于股骨颈后内侧皮质缺损，应力难以通过股骨距传导，内置物上应力增大，螺钉切割股骨头易导致钢板疲劳断裂、骨折不愈合或畸形愈合等并发症的发生，尤其是DHS有难以抗旋转的结构弱点，对骨折累及大粗隆、严重粉碎性粗隆下骨折，骨折线位于DHS进钉处时则更不适用。Simpson等［5］通过回顾性研究证实DHS的并发症为15%，尤其对于骨质疏松Evans IV型骨折的老年患者失败率更高。对此也有人采用改良型的双钉DHS，但有手术复杂，难度大，在同一股骨头颈内难以固定的缺点。
为此，我们设计了ALHP，有效地克服了上述DHS的不足，发挥整体结构的力学优势，形成几何不变的内固定系统，以拉力螺钉-锁定螺钉-钩板形成立体框架结构，加上锁定系统，坚强有力地构成了三维立体内固定系统。三根前倾10°、仰角135°松质骨拉力螺钉固定在股骨近端张力侧，恢复了张力骨小梁的连续性，静力加压使骨折断端嵌紧锚固，发挥了抗张力作用，相当于DHS动力髋优点，斜孔旋入尾端锁定的拉力螺钉使其紧贴股骨距，发挥了它的抗压作用，同时两钩合抱股骨大粗隆能提高抗弯能力达7～8倍之多，所以在这个意义上ALHP形成了立体锚固结构，发挥了股骨张力骨小梁、压力骨小梁、弯曲骨小梁的各自抗张、抗压、抗弯的作用。钩、板、钉共同承重使整个内固定系统达到了最优的重建力学体系。载荷应变和载荷位移变化实验证明ALHP内固定应力、应变分布均匀合理，而且固定牢固，对抗张应力、抗剪切、防止旋转的能力较强，并接近正常组，具有明显的优势，有效防止了股骨头旋转位移和髋内翻。加上我们设计了压定螺钉，有效地防止了退钉、松动、滑移的弊端。而在钉板的近端增加了两个锚钩，将不稳定骨折碎片牢牢合抱，发挥了整体力学优势，完整地重建了承重力学体系。股骨粗隆间骨折固定的强度和刚度以及抗扭强度试验证明ALHP维持股骨粗隆间骨折内固定的稳定性是有保证的，抗扭强度接近于正常组，明显高于DHS内固定系统。由于整体结构坚强、牢固，尤其防止股骨粗隆间骨折剪力cut－out的破坏，发挥了积极的对抗作用，剪断（cutout）试验结果说明ALHP抗剪能力强于对照组，有明显优势。极限力学性能试验证明使用ALHP内固定系统整体力学性能有较大的提高，充分证明使用本内固定系统具有整体力学性能优势，对股骨粗隆间骨折稳定性具有很好的支撑作用。ALHP立体固定结构有效地防止了髋内翻和旋转畸形并发症的发生。
ALHP上述一系列的整体结构经生物力学实验证实优于DHS，符合“AO”坚强固定原则，保障了老年性股骨粗隆间骨折术后的稳定性，使得老年性骨质疏松患者能早期功能锻炼，恢复肢体功能，有效地防止各种并发症的发生，具有广阔的临床应用前景。
参考文献
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骨折的生物力学篇2
【关键词】骨盆骨折；耻骨联合分离；生物力学；外固定
文章编号：1009-5519（2008）19-2855-02 中图分类号：R6 文献标识码：A
外固定支架治疗开书型骨盆骨折，有镇痛、止血、复位、固定等优点，已被临床广泛采用。但外固定支架固定的方向，国内外尚无统一结论。为临床选择最佳的固定方向提供理论依据，我们设计开书型骨盆骨折模型，对外固定支架固定的不同方向进行生物力学比较，现报道如下。
1 材料
5具近期防腐成人尸体标本，剔除肌肉及软组织，保留第五腰椎、完整的耻骨联合、骶髂关节、髋关节、双侧骶棘韧带和骶结节韧带，CSS-44020型生物力学实验机（长春试验机研究所生产），骨盆外固定支架（河北衡水医疗器械公司生产），义齿基托树脂II型及义齿基托树脂液剂（上海齿科材料厂生产）。
2 实验方法
2.1 模型的制备
2.1.1 将标本制作成开书型骨盆骨折模型。以调配好的义齿基托树脂在第五腰椎上浇铸一负重平台，使平台在站立中立位时与地面平行。双足站立位时股骨固定于自制的负重底座上，底座中央是可调节角度的钢管，将股骨插入钢管中，以调配好的义齿基托树脂灌注于股骨与钢管之间，使二者牢固。坐立位时在坐骨结节浇铸一负重平台，使骨盆保持稳定。
2.1.2 将开书型骨折完全复位，然后骨盆外固定支架进行固定。用3.5 mm钻在髂嵴上距离髂前上棘1.5 cm处钻孔，钻头的方向与人体矢状面25～40度，向尾侧倾斜10～15度，钻入髂骨20～25 mm第一孔位于髂前上棘后方约1 cm处，其余的孔分别相隔2 cm，通常每侧放置2根，钻孔后将直径5 mm的外固定Schanz螺钉（长130 mm）旋入5 cm，然后用骨盆外固定支架固定，根据骨盆骨外固定支架连接横杆与骨盆入口平面相交的不同角度（0、30、45、60、90和120度）固定骨盆，即完成不同固定方向的开书型骨盆骨折模型。
2.1.3 将骨盆骨折模型和负重底座整体放入CSS-44020型生物力学实验机上，使实验机以10 N/秒的速度加载到500 N（模拟人体自重），维持60秒钟。每次测定前均给予加载-卸载3次，以消除标本的粘弹性影响。
2.2 实验指标的测定：在耻骨联合间隙两侧平行各钉入1枚3 mm标记的克氏针，针尾留于皮质外5 mm，两针稳固且方向平行。在双侧第二骶前孔连线水平中点将特制标记的直径3 mm克氏针垂直于骶骨盆面钻入，长30 cm。在实验过程中由于在生理负载作用下，骶骨有向腹侧旋转的倾向，克氏针随之旋转，根据几何关系克氏针轴心线旋转角度等于骶骨在矢状面前倾角度。佳能数码相机置于三脚架上，垂直位于标本正面和侧面，正对定位标志，加载前后给予照相。实验结束后将图像传入计算机，借助分析软件AutoCAD2004测量加载前后克氏针的距离及骶骨旋转的角度，各测量10次，取平均值。得出耻骨联合分离的距离及骶骨旋转的角度。
2.3 统计学分析：上述两项操作须同时进行。完后依次按骨盆骨外固定支架连接横杆与骨盆入口平面相交成不同角度：0、30、45、60、90和120度6个处理组进行，收集所有试验数据。将实验中所得的数据输入SPSS11.0统计软件进行统计学处理，行计量资料单因素方差分析（One-way ANOVA），首先Bartlett法进行方差齐性检验，然后行方差分析，各实验数据组方差齐，Student-Newman-Keuls法q检验进行均数间的两两比较，P
3 结果
各组实验数据见表1、2，各组数据均经Bartlett法进行方差齐性检验，各总体方差相等（P>0.05），方差齐，有可比性。
通过本实验研究发现： （1）在500 N的压力下，外固定支架固定与骨盆入口平面成0度时，此处理组数值最小。外固定支架固定与骨盆入口平面成30、45、60、90和120度时，处理组数值渐增大，外固定支架固定与骨盆入口平面成120度处理组数值最大。（2）外固定支架固定方向与骨盆入口平面成0度时，耻骨联合分离的距离和骶骨旋转角度明显减小，与其他处理组在统计学上差异有显著性（P0.05）。（3）外固定支架固定开书型骨盆骨折模型上，外固定支架固定的方向影响骨盆骨折的稳定性。
4 讨论
开书型骨盆骨折是一种常见的损伤，由前后方向挤压和外旋暴力造成，占骨盆骨折的24%[1]。
4.1 开书型骨盆骨折生物力学损伤机制：作用在骨盆上的暴力有侧方挤压、前后挤压、垂直剪切。前后方向挤压暴力作用在骨盆上或作用于髂后上棘或作用于单髋或双髋上的强力外旋暴力造成骨盆像翻书样张开，耻骨上韧带、弓状韧带、耻骨前、后韧带断裂，耻骨联合分离，即开书型骨盆骨折。如外力进一步延伸，则可引起骶髂前韧带和骶嵴韧带损伤。此时骶髂后韧带复合体完整，骨盆旋转不稳定而垂直稳定。
4.2 骨盆外固定支架固定开书型骨盆骨折的生物力学原理：Tile认为骨盆环的稳定依赖于骶髂后韧带复合体的完整。骶棘和骶髂前韧带有抵抗外旋暴力，限制半骨盆外旋的作用。而骶髂后韧带复合体主要抵抗垂直剪切暴力。如果保持骶髂后韧带复合体的完整，即使其他韧带均断裂，亦不会发生半骨盆的上下移位和前后移位。
当人体为站立位时，耻骨联合为张应力，起约束棒的作用，防止骨盆外旋。开书型骨盆骨折其约束作用消失，骨盆环处于旋转不稳定状态，骶髂前间隙也增宽，这会使骶椎固定不稳，使其向前下方移动，增加骨盆环的不稳定性。生物力学实验证明，骶髂后韧带复合体控制外旋暴力作用差，耻骨联合韧带对耻骨联合有稳定作用，而骶棘和骶结节韧带对骶髂关节和耻骨联合的稳定性均不产生影响。骶髂后韧带复合体形成关节后侧的主要力学阻力，可以阻挡剪式应力及髂骨内旋，防止骶骨前移。本实验结果显示，采用骨盆前环穿钉行外固定架固定，形成双侧半盆向内翻转的关书样作用力并充分利用骶髂后韧带复合体作为骨盆张力带或合页，可完全恢复骨盆环的整体稳定性。
Hefzy Ms[2]等研究表明，耻骨联合的分离与骶髂关节间隙的打开呈直线相关。也就是说骶髂关节的损伤程度可以通过耻骨联合开大的程度来估计。骨盆外固定支架固定使耻骨联合分离复位，恢复其部分稳定性，同时也就恢复了骶髂关节的稳定性。而解剖复位是获得稳定性的最重要的因素。
4.3 不同处理组固定效果有显著性差异的原因可能是：本试验六处理组中虽然作用的力臂相等，但是骨盆外固定支架固定的作用力由于固定方向不同导致作用力不同，以外固定支架固定方向与骨盆入口平面成0度时，此处理组的作用力与作用轴近似平行，也就是与作用于耻骨联合水平作用轴近似平行，因此它的作用力最大，经过统计学处理有显著性意义，所以它的固定效果最好，生物力学稳定性最佳。
4.4 外固定支架固定开书型骨盆骨折时，虽然骨盆外固定支架提供的生物力学稳定性较其他内固定差，但它有自己的优点：（1）损伤小，操作简单，固定可靠。（2）可调节性大，并发症少，在急诊室或手术室操作均可。（3）能控制骨折移位，有效减小骨盆容积，控制出血，稳定血流动力学，有利于复苏及合并伤的进一步诊断处理[3]。（4）可作为终末治疗，也可作为暂时固定和内固定的辅助治疗[4]。（5）有利于病人翻身和护理，减少了并发症，缩短康复期和提高存活率[5]。（6）在伤后早期不影响后续治疗，为后续治疗提供时机[6]。
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骨折的生物力学篇3
关键词：尚天裕；学术思想；名医经验
中图分类号：R249
文献标识码：A
文章编号：1007―2349(2007)06―0003―02
尚天裕教授是我国中西医结合治疗骨折理论和实践的创造者，他的学术思想影响了一代中西医骨科界学人，对中西医结合骨伤科学的发展仍然起着巨大的学术影响。
1 尚天裕教授治学严谨，从大处着眼，从小处做起，为我们治学树立了榜样
尚教授从大处着眼――创我国中西医结合诊治骨伤疾病特色理论和方法；从小处做起――在外固定用具、复位手法、内外用药的治疗等方面进行归纳、总结、研究。这正是目前我们后学者所要继承的学术思维之精髓。在外固定器具中，选择了具有弹性、韧性，可塑性并能透过X线的柳木，创新设计出了适合于肢体不同部位骨折的小夹板。在复位的手法上，他在学习中医正骨传统八法基础上，总结出了后来主导全国骨折复位的十大手法即：手摸心会、拔伸牵引、旋转回旋、伸屈收展、端挤提按、摇摆触碰、成角折顶、夹挤分骨、对扣捏合、推拿按摩。并按照骨折部位、类型、受伤原因、移位方向、复位质量、稳定程度和患者的主观能动性，指导病人进行及时合理的功能锻炼。这样，一套集内固定为主导、以手法整复为特点，小夹板固定和功能锻炼为一体的整复方法。提升了西医治疗骨折整复、固定、功能锻炼三原则的、全新内容的中西医治疗骨折新疗法就初步形成了。1963年在罗马召开的第20届国际外科学术大会上，首次向世界医学界报告了“中西结合治疗前臂骨折”受到国际骨科界的同道极大赞赏。他先后攻下了前臂骨折、肱骨髁上骨折、肱骨髁间骨折、踝部骨折、脊柱和骨盆骨折等治疗的难题，使骨折愈合时间较单纯西医疗法加快了近1／3，疗程缩短了近1／2，同时，骨折的不愈合率由过去的5％～7％下降到0.4％，骨折的手术率也有所下降。
2在继承的基础上，找准中西医结合点，辨证地求创新、求发展
尚教授通过大量的临床实践及反复总结，纵观古今中外医学的区别和联系，各自的长处与缺点，认识到骨折治疗中存在着“动与静”、“筋与骨”、“内与外”和“人与物”4对矛盾中，固定与运动是主要矛盾，而后者又是矛盾的主要方面。假如：只强调固定，而忽视了活动；只重视对骨折的处理，而忽视了周围软组织在骨折中的作用；只强调骨折局部而忽略了整个肢体及全身；只想借助外力来整复固定骨折，把肢体当做一般“用具”来修理治疗，而忽视了肢体本身内在的固定力和人在治疗中主观作用。其结果是：束缚了伤肢及整体的功能活动，影响或破坏了肢体自身的内在固定力；减低或损伤了骨折局部的自然修复能力，增加了病人的肉体痛苦及精神负担；约束了人在整个治疗中的能动作用。所以，在骨折治疗中，不能强调一面而忽略另一面。在处理骨折时，应根据具体骨折的病理、生理变化，选择合适的固定形式和练功术式。在此基础上，尚天裕教授提出了影响整个骨伤科界的创造性革命性骨折治疗原则，即动静结合、筋骨并重，内外兼治，医患结合原则。
3不断探索、不断进取，完善和深入研究实践中出现的问题，不断提出新观点、新看法，并在临床实践中不断求证
这些学术思维及形成的学术新思想是我们不断吸取养料的知识库。尚老晚年，笔者有幸与之见面，了解到他指导研究生在骨折的生理、病理、生化及生物力学等方面进行了深入研究，在一些具有挑战性的课题上做出了更加大胆的探索。在一些骨折愈合的核心问题：骨折愈合的应力适应性及其生物学效应；骨折固定的绝对和相对稳定性及与血液循环的关系；骨折愈合过程中的生物学及生物力学效应；中药促进骨折愈合及给药途径的探索。在以上研究的基础上，他对骨折的治疗又提出了创新性认识，笔者认为是他的学术思想的再发展。(1)骨折多是由外伤所致，大多数患者在受伤前是健康人，因而不要把骨折患者视为病人，应积极的创造条件，让其尽快恢复接近正常人的生活。我们治疗的对象是人而不是物，在一定条件下，患者的精神状态和主观能动性对疾病的发生，发展和转归起着关键作用，患者是治疗中的主力。这是“以人为本”治疗骨折病人的新体现。(2)肢体是人体的运动器官，其生理功能就是活动，骨骼是人体的支架，是活动中的杠杆，接受应力及负重是其生物性能。任何违反肢体生理功能和剥夺骨骼生物性能的措施都是有害的。顺应骨骼的生物性能仍是治疗的目的和最高准则。(3)对骨折的整复，固定只是为骨折愈合创造条件，骨折能否较快地愈合，关键在于活动，有效的功能活动不仅是骨折治疗的目的，还是促进骨折愈合的手段。有效指导下的功能活动还可以促进全身或局部的血液循环，增强物质代谢，最终能加速骨折的愈合。(4)骨组织有强大的再生及塑形改造能力。不论采用何种方法治疗骨折时应该为患者创造有利条件，而不要伤上加伤，干扰和破坏骨组织的自身修复能力。(5)治疗骨折采取的措施都是针对软组织的，“骨肉相连，筋能束骨”。骨折移位是被动的，而肌肉收缩活动是主动的。在骨折愈合以前，骨折断端的活动是绝对的，而固定只是相对的。对骨折愈合不利的活动，要人为地控制，使骨断端不利活动减少到最低限度；而对骨折愈合有利的活动，要尽量发挥。其结果是：可以保持骨折断端持续接触，紧密嵌插，产生压电效应；可以促进骨折愈合及新生骨痂的塑形改造，提高新生骨的抗折能力。(6)骨折的愈合与骨组织的再生：一般是先由骨折断端周围的软组织形成骨痂，将骨断端“焊接”起来，恢复骨骼的支架作用；而后按照骨组织的生物性能去塑形改造，逐渐恢复正常，骨质结构。这种方式称为间接愈合(二期愈合)。在特定条件下，骨折解剖对位、坚强的内固定，使骨折断端间隙很小者，从动物实验来看，骨折断端的哈佛氏管可以直接增长，经由活的骨质跨过坏死的骨折端直接联接，这称为直接愈合(一期愈合)。但由于坚强的内固定的弹性模量十倍于骨组织，产生应力代替，骨质疏松萎缩，愈合慢，质量差，容易再骨折。按中医理论“将骨折辏接后，却生一等物，如脆骨在周围显示出来，将骨折处把定、如焊药一样”所言，为二期愈合。国外学者也认为一期愈合并不是真正的愈合，实际上是一种延迟愈合。这种新的学术思想也指明了临床上应该如何去“遵照执行”。(7)骨折治疗大体分为手术、非手术和介于两者之间的有限手术疗法(半侵入、微创)，各有其严格的适应症，应根据具体情况、设备条件，技术能力和个人经验辨证施用。若非手术疗法能取得同样疗效，以非手术疗法为宜。医者应做那些非做不可的手术，而不要做那些你能做或想做的手术。手术会损伤骨折部的血运，减低骨折部的自身修复能力，把闭合性骨折变成开放，总会发生一些合并症，带来一些不良的后果，在我国现有条件下，更应慎重。一切要从患者的利益出发，为病人着想，方成苍生大医。
骨折的生物力学篇4
【关键词】股骨转子下骨折；手术治疗；髓内固定；髓外固定；人工股骨头置换术
Present Situation and Development of Operation in Subtrochanteric Fracture KE Qing, HUANG Shi-zhong, CHEN Sheng-tang Traditional Chinese medicine Hospital of Haifeng, Guangdong Haifeng 516400, China
【Abstract】Subtrochanteric fracture is a common trauma department of orthopedics types.It happens in multiple occurrence and strong violence or osteoporosis patients.This fracture has special position, unique biomechanics and anatomy. At present the clinical use of Seinsheimer and Russell-Taylor typing on fracture mechanism and morphology can evaluate this kind of fracture to guide the operation treatment.The operation mode are intramedullary, extramedullary eccentric fixation and artificial femoral head replacement.This paper reviews the present status and progress of operation for the treatment of femoral subtrochanteric fracture.
【Key words】Subtrochanteric fracture; Operation; Intramedullary; Extramedully fixation; Artificial femoral head replacement骨科学界通常将发生在股骨小转子下缘平面以远5cm之内的骨折称为股骨转子下骨折, 有时骨折线近端可延伸至大转子, 远端可延伸至股骨上1/3的狭窄部以下。与转子间骨折不同, 转子下骨折部位为坚硬皮质骨, 因此常发生在年轻并遭受强大暴力患者, 或伴严重骨质疏松症患者, 据统计, 转子下骨折占所有髋部骨折10%~34%［1］。目前, 学界对股骨转子下骨折多采用手术治疗, 但手术方式有很多种。本文就股骨转子下骨折的手术治疗现状和相关进展做一综述。
1股骨转子下骨折的解剖和生物力学特点
1. 1解剖特点股骨转子下区为坚硬皮质骨区域, 尤其是股骨小转子和股骨距和内侧皮质的重要支撑点。1966年, Fielding等首次根据股骨转子下区的解剖学标准将股骨转子下骨折分为三型： I型：骨折线位于股骨小转子水平, 接近2.5 cm处；II型：骨折线位于股骨小转子以下5 cm处；III型：骨折线位于股骨小转子以下7.5 cm处［2］。这个分型是以涉及到股骨小转子的原始骨折线的位置为依据的, 对骨折稳定性的评价至关重要。
1. 2生物力学特点由于很多腰部及髋部肌肉附着在此区域, 如内收肌群、外展肌群(臀大肌、臀中肌等)、外旋肌群及屈肌群 (主要是骼腰肌)等, 因此, 在遭受暴力后, 近折端常发生屈曲、外旋、外展畸形, 而远折端由于内收肌和肢体重力的牵拉出现内收, 最终表现为肢体短缩畸形。另外, 从股骨颈及粗隆区的骨小梁排列形状可以看出, 股骨转子下区是高应力集中区, 容易发生粉碎性骨折, 且由于皮质骨愈合速度较慢, 因此易发生内固定失败［3］。
2股骨转子下骨折的分型
骨折分型是手术治疗的前提。自1966年Fielding首次提出分型以来, 1978年, Seinsheimer［4］根据主要骨折块的数目以及骨折线的形状和位置, 将股骨转子下骨折分为五型：I型：无移位的裂隙骨折或移位
3股骨转子下骨折的手术治疗进展
3. 1髓外固定技术
3. 1. 1股骨近端锁定板(locking proximal femoral plate, LPFP)按AO内固定学会提出的“生物学内固定”, 即BO原则研发的股骨近端锁定钢板具有不与骨折面接触, 减少内固定器械对骨界面的应力作用, 从而最大限度的保护骨膜的血运等优点。解剖型锁定钢板螺钉孔设计成既可使用标准螺钉进行接骨板固定, 又能使用具有成角稳定性的锁定螺钉的结合孔, 这样使螺钉能从各个角度锁扣于接骨板上, 避免发生螺钉松动和断钉。另外由于钢板和螺钉紧密结合为一个整体, 在某种程度上可被理解成一个具有锁定功能的内固定支架系统, 这样可以将应力传导至内固定物上, 避免骨折端的应力集中。机械力学和生物力学分析表明钢板系统最薄弱的部位不在钉板界面而在于钢板本身, 只要复位良好、钢板有足够强度就可产生很高的轴向抗压效果。同时, 位于骨折近端股骨颈内呈发散分布的多枚锁定螺钉可提供很好的抗旋转作用, 这样就可同时抵抗两种主要应力, 为早期功能锻炼提供了可能性。同时, 由于锁定钢板不需要预弯, 因此也可以缩短手术时间, 但是这种方法不适用于小转子区粉碎性骨折患者。
3. 1. 2微创固定系统(LISS钢板和MIPPO技术)近年来AO在经皮微创钢板固定技术(MIPPO技术)理念的指引下, 研发出微创固定系统( LISS)。LISS系统由锁定钢板和锁头螺钉组成, 国外多中心的临床结果和生物力学研究显示, 股骨转子下骨质疏松骨折采用LISS钢板固定效果良好［6］。LISS钢板仅有锁定孔而无加压孔, 故不会对骨面产生额外的压力, 使骨膜血运免受压迫性损伤；其次, 应用MIPPO技术, 可在不显露骨折断端的情况下闭合复位, 经皮插入LISS钢板, 符合“BO”原则；另外, 最重要的一点, LISS钢板近端采用5~7枚锁头螺钉经股骨矩钻入, 不经过股骨颈进入股骨头, 对股骨头血运破坏小。但是这项技术同样不适用于小转子区粉碎性骨折患者, 且手术要求较高, 必须经验丰富的骨科医师才能完成。
3. 2髓内固定技术与髓外固定偏心固定原理不同, 髓内固定采用中心固定, 生物力学证明, 中心固定具有很好的抗压、防旋力。在此基础上, 1996年AO内固定学会推出了股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail Anti rotation, PFNA)。PFNA力臂短, 力矩小, 同时防旋螺钉可进一步加强骨折端的防旋及抗压能力；同时, PFNA的螺旋刀片比普通螺钉更具有把持力, 有研究显示, 螺旋刀片的强度比其他交锁钉大41%, 所能承受的屈服应力比其他的交锁方式大13%~21%［7］。另外, 远端交锁钉设置可使抗旋能力进一步增加, 此外股骨颈内的螺旋刀片有加压作用, 不需重建内侧骨皮质和植骨, 可在伴有小转子骨折的转子下骨折中获得满意效果。因此PFNA被认为治疗股骨转子下骨折的最佳内固定物。
3. 3人工股骨头置换术和全髋置换术人工关节置换术主要应用于严重粉碎股骨转子下骨折并伴有严重骨质疏松的患者, 同时应用于股骨转子下骨折其他内固定失败后及骨不连患者。它可有效缩短手术时间, 减少术中失血, 早期功能锻炼, 缩短卧床时间, 减少并发症的发生率。Haentjens等［8］采用双极人工股骨头置换治疗37例不稳定的转子间及转子下骨折, 发现股骨头置换康复快, 并发症低。明显较低对于高龄或伴有股骨头缺血性坏死或髋关节炎的患者, 一期采用全髋置换术也可获得相同效果, 同时降低患者的再住院率。
4小结
近年来国际国内骨科学界对股骨转子下骨折的手术治疗效果做了很多研究。但在手术方式选择及外科技术方面并没有统一标准, 尤其缺乏大样本观察, 这些都是创伤骨科领域下一步研究的热点。
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骨折的生物力学篇5
[关键词] 股骨颈骨折；内固定；动力髁螺钉（DHS）
[中图分类号] R683.42 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2013）04-0018-02
股骨颈骨折是指发生在股骨颈基底部之间的骨折，保守治疗易产生泌尿感染、褥疮等各种并发症，且病死率高，目前手术已成为治疗股骨颈骨折的主要方法之一。手术可以减少骨折患者的并发症，提高治疗效果。其中内固定术是常用的手术方法之一，Bhandari等[1]研究发现，对于年轻的股骨颈骨折患者（
1 内固定方法的选择
有学者建议根据股骨颈骨折的Garden分型采取不同的内固定方法，如无伴发伤的GardenⅠ、Ⅱ型年轻患者经非手术治疗后发生二次不稳定的概率较低，更适合内固定手术治疗[2，3]。对年龄较大患者应以提高复位准确性及固定稳定性为目的。Ⅲ、Ⅳ型存在的移位可能导致上骺动脉断裂，一般需行内固定手术或人工关节置换。虽然股骨颈骨折治疗以内固定手术为主，但部分无移位的稳定型骨折如外展嵌插型骨折可予以保守治疗[4，5]。
2 内固定物
2.1钉/针内固定
三翼钉是最早用于治疗股骨颈骨折的内固定物，它能克服股骨颈骨折部分形成的剪力和扭曲力，对新鲜骨折及陈旧性骨折均具有较好的治疗效果。曾宪伟等[6]应用三翼钉内固定治疗股骨颈骨折86例，随访5年4个月，其优良率达83.7%。但由于三翼钉较粗，又以强力冲固定，对股骨头、股骨颈产生较大的冲击伤，因此，不适用于股骨颈粉碎性骨折，目前临床上已很少应用。
2.2多钉或针内固定
多钉（针）类内固定物出现于20世纪30年代中期，包括空心针、Knowtes钉、Moore钉、Neufeld钉、斯氏钉、三角针、多根螺纹钉或多根带钩螺纹钉等。其中斯氏钉内固定最适用于GardenⅠ～Ⅲ型股骨颈骨折患者。如GardenⅣ型骨折斯氏钉固定所出现的并发症最多，极易出现股骨头坏死及骨不连[7，8]。陈大强等[9]应用三根斯氏钉经应内固定治疗新鲜股骨颈骨折118例，总优良率达89.75%。
2.3滑动式钉板内固定
滑动式内固定钉以髋螺钉应用较广，动力髋螺钉具有固定坚固、位置稳定、轴向滑动平稳、术后并发症少、持久断面刺激性促进骨折愈合等优点，已成为治疗股骨颈骨折的首选标准固定物[10，11]。吴北太等[12]将85例股骨颈骨折患者分为动力髋螺钉组（观察组）和全髋关节置换组（对照组），结果证实，与对照组比较，观察组手术时间短，术中出血少，住院时间短，差异显著（P < 0.05）。滑移式内固定类能使骨折达到较坚强的固定和稳定性，但由于此种装置有手术创伤大、操作复杂等缺点，限制了它的广泛应用。动力髋螺钉固定虽然操作难度及手术创口均较大，晚期股骨头坏死率较高，但其在治疗新鲜股骨颈骨折等方面具有较好效果。
2.4 加压固定
最常用的是空心加压螺纹钉内固定法，具有操作简单、固定可靠、创伤小、术后恢复快等优点。其适应证主要为：无移位或嵌插型股骨颈骨折；移位型骨折（除严重粉碎性骨折）。空心钉各螺纹之间自动加压以及螺杆部分可滑动，对股骨头血运破坏少，有利于股骨头血管再生和血运重建[13-15]。毛伟欢等[16]对37例青壮年股骨颈骨折采用3枚加压空心螺钉固定，取得了较好的疗效，术后随访18～48个月，Harris评分显示：优19例，良13例，可2例，差3例，优良率达86.5%。他们总结认为，采用空心加压螺钉内固定治疗股骨颈骨折不暴露骨折断端，螺钉置入位置符合股骨颈生物原理，有利于骨折愈合。患者术后疼痛等症状缓解迅速，短时间内即可进行功能练习和部分负重。空心加压螺纹钉内固定的缺点是固定强度不足、抗旋转力差、加压作用弱、操作中易穿出股骨头以及发生松动、退钉等。因此，闭合复位空心钉内固定术对于80岁以上的无移位股骨颈骨折患者是一种有效的治疗方法[17-21]。
3 总结
随着我国人口老龄化步伐的不断加快，股骨颈骨折的发生率逐年上升。传统非手术治疗常因患者长期卧床可能出现肺部感染、褥疮、泌尿系感染、下肢静脉血栓等各种并发症，手术成为治疗股骨颈骨折的常规方法之一。目前临床报道的手术方法较多，选用何种方法为佳，应根据骨折类型、患者各方面情况来综合考虑[22]。股骨颈骨折的内固定治疗应根据患者年龄、骨折类型和时间等选择合适的内固定方法。
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骨折的生物力学篇6
摘要 骨组织对应力刺激有良好的适应性，骨折愈合的好坏与其力学环境密切相关。接骨板固定、骨外固定的力学性能不同，构成的力学环境有异，因而对骨折愈合的影响亦不相同。应力刺激骨折愈合的机制仍不清楚，骨细胞具有感受力学信号的功能，第二信使cAMP、PGE2可能参与了信号传递，但详细机制有待进一步探讨。
1
引言
骨折愈合是由众多物质参与的复杂的机体结缔组织再生修复过程，受众多因素影响。近年来，随着生物力学的飞速发展，力学环境因素影响骨创伤修复的重要性已逐渐为人们重视，不少学者致力于骨愈合最佳应力环境的研究并取得了很大进展，为骨折治疗提供了诸多理论依据。
2
骨的力学特性及其功能对应力刺激的适应性
骨组织是一种粘弹性固体材料，具有各向异性，力学特性复杂，在不同种类、湿度、温度、年龄、性别等状态下其力学性能不同。皮质骨质密，能承受较大载荷，但抗张力能力较小，当其变形超过原长2％时即会断裂；海绵状骨为多孔形结构，储能能力强，变形可超过原长的7％。新鲜湿润骨最大形变可达1.2％，而干燥骨较脆，应变能力仅0.4％［1］。在进行骨的机械性能测定时应尽量模拟骨骼在机体内的生理状态，减少实验误差。由于骨组织结构及功能与其力学特性及力学环境状态密切相关，决定了不同的应力刺激对骨代谢和骨愈合有不同的影响作用。
(1)应力种类的影响：骨折愈合早期，纵向载荷产生的压应力能驱动成骨细胞及成纤维细胞向分化成骨方向发展，对骨愈合有利；而剪切和扭转载荷产生剪应力，易造成骨断端动态摩擦，对形成的毛细血管和骨痂有很大伤害作用，并可驱动成纤维细胞增殖，产生纤维组织而不利于骨折愈合。但在骨折愈合中后期，各种应力对骨痂形成或改建均有一定促进作用［2］。
(2)应力大小的影响：骨折愈合需适当的生物力学环境或最佳应力水平，即固定后的骨断端有适宜的应力刺激，能促进对骨折愈合起决定作用的成骨细胞、成软骨细胞和成纤维细胞增殖分化。不同的愈合阶段，骨折所需的应力大小不同，愈合早期，骨愈合区组织刚度低，承受外力能力差，所需应力水平亦低；随着愈合区组织刚度增加，其承受负荷的能力加大，所需刺激的应力水平也随之增加。只有当骨断端应力水平与愈合区组织刚度互相平衡和协调时，组织才能良好分化和愈合。否则，应力过大，超过组织承受能力，会损伤形成的骨痂，使骨组织坏死吸收，导致骨萎缩；反之，不足以引起弹性变形，组织分化难于产生，可能导致骨迟缓愈合或骨不连［3］。
（3）应力刺激方式的影响：有研究发现［4，5］，间歇性应力刺激较连续性应力刺激更能激发骨组织细胞活性，表现为表达葡糖-6-硫酸-胱氨酸（G6PD）的骨细胞数及活力均明显增加，对3H-尿嘧啶核苷酸的摄取量增强，并与应力刺激的强弱相关联。提示骨组织对间歇性或循环性应力刺激有更敏感的感受特性。
3
接骨板固定的力学环境状态及其对骨愈合的影响
骨折切开复位接骨板固定是采用螺丝钉将接骨板固定于骨折段的张力侧，用自身的强度和张力带原理维持骨结构的连续性和稳定性。普通接骨板强度低，仅能发挥简单的固定作用，难于承受肢体功能活动而使间歇性应力刺激作用减弱或丧失。加压接骨板内固定在早期可消除剪应力等不利于骨折愈合的因素，保证骨折固定与早期肢体功能锻练，但在骨折愈合后期却常因应力遮挡效应导致骨折愈合延缓、固定段骨质疏松及再骨折［6］。
有学者用有限元方法分析接骨板固定段骨的应力分布情况，发现固定段的应力大小与接骨板的刚度成反比［7］。因此，刚度不同的接骨板固定骨折时的应力刺激水平不同，骨折愈合情况亦不同。刚度较低的钛合金接骨板固定骨折时具有不锈钢钢板同样的固定强度，但其应力遮挡、骨折愈合强度更优［8］。低刚度碳纤维复合材料接骨板所致的骨质疏松亦明显轻于不锈钢接骨板［9］。高刚度接骨板固定后骨折愈合延缓、骨质疏松及再骨折的原因主要是接骨板的高应力遮挡作用导致骨质吸收―成骨代谢动态平衡丧失，使骨吸收快于成骨所致。在坚硬固定状态下，骨哈佛氏管逐渐增大，管道内大量破骨细胞堆集，胶原纤维束趋向紊乱，接骨板下及对侧皮质骨吸收变薄，骨钙含量减低，髓腔增大［10］。如接骨板同骨结合得越好，固定时间越长，其应力遮挡作用越强，骨钙含量丧失越严重。不过上述这些变化是可逆转的，解除应力遮挡作用后，给骨或骨断端予正常应力刺激，骨密度和骨的强度都将逐渐恢复正常［11］。
为解决坚硬接骨板之不足，目前在研究和应用接骨板方面出现如下趋势：①用塑料、石墨纤维、甲基丙烯酸甲脂（GFMM）及韧性钛合金等低刚度材料为原料制作接骨板。这类接骨板具有良好的强度而刚度不高，应力遮挡作用小，有利于骨愈合及改建［8，9］；②应用可降解材料制作可吸收性接骨板，最适宜的可降解材料主要是聚乙交酯（PGA）、聚丙交酯（PLA）及两者的均聚体和共聚体［12］，此类可降解材料在体内随着骨折愈合能逐步降解吸收，刚度逐渐衰减，在骨折愈合中后期有利于骨折部获得有效的应力刺激［13］，有些材料本身还有成骨诱导作用［14］，如能有效解决迟发性炎症反应等不足之处，其发展前景广阔；③改进传统金属接骨板的构型，使其力学分布优化，应力遮挡效应减弱。
4
骨外固定状态下骨折愈合的特点
骨外固定主要是利用固定支架的稳定性，通过钢针产生作用力而使骨折稳定。其最大优点在于治疗骨折时既能为骨折端提供稳定的固定，又不进一步破坏局部血液循环，从力学和生物学两方面为骨愈合创造了有利条件。骨外固定的稳定性主要由固定器的结构刚度决定，即固定器维持其几何结构不变的能力。大量的生物力学研究证实，增加钢针数目及钢针直径、增大针组间距、减小侧杆间距、增加侧杆数目及骨折端预加压固定均能增大固定器的刚度［2，15］。
骨外固定对骨折愈合的影响主要表现为固定骨段的应力遮挡效应及骨断端应力场作用。高刚度的外固定器可产生较强的应力遮挡作用，早期可稳定骨折，但后期则阻碍骨折端应力的有效传导和刺激，干扰骨折的修复与重建。固定器刚度越大，其影响越明显，如同接骨板一样，可致骨质疏松和骨折延迟愈合［16］。这主要是具有成骨活性的细胞未能获得有效的应力刺激而处于“功能性休眠”状态，破骨细胞则相对功能活跃，使骨组织成骨―吸收活动处于负平衡状态，骨质不能有效地骨化所致［17］。固此，在骨折治疗时既要提高固定器刚度以增加固定的稳定性，又要降低其应力遮挡率，让更多的载荷传到骨断端。目前，通常于骨折愈合中后期减少固定器连接杆及钢针数来解决这一矛盾。另外，可采用加压固定方法，骨折端接触加压能减少骨断端间间隙，增加断面间静态摩擦而提高固定的稳定性，利于骨痂形成及爬行替代作用，同时可显著降低固定器应力遮挡率，有利于应力刺激和传导。有研究证实，加压固定时外固定器的应力遮挡率可降至3％左右的最低水平［18］。骨断端应力分布特征依赖于固定方式。单平面固定将致偏心性应力分布和应力集中现象，不利于骨折愈合；而多平面固定使骨断端应力分布均匀，对骨正常应力分布影响小，对骨折愈合有利［19］。
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应力影响骨折愈合的机理
目前的研究业已表明，骨组织的形态结构、密度分布对应力刺激具有充分的功能适应性。骨骼对外加载荷的反应性或功能适应性主要是由骨细胞、骨胶原和骨细胞外液对载荷所形成的应力或应变刺激产生感受，形成复杂的体内自身反馈性调节系统而作用的结果。表现在应力作用的压力侧骨形成增强，而张力侧骨吸收加速。有关这种功能适应性的确切机制尚不清楚。
有观点认为，骨细胞膜与基质相连，基质受应变刺激时会牵拉细胞膜并激发细胞反应，即骨细胞能直接感受应变［20］。另一种观点认为，机械应力刺激产生的应变引起细胞间液体流动，进而形成流动电势而引起细胞反应［21］。但无论骨组织以何种方式感受力学刺激，最终均以骨生物电方式实现力学刺激信号的转换。有学者利用生物电原理，对实验性骨折行电刺激，可见局部成骨细胞分化率明显提高［22］。目前，尚不清楚力学刺激信号转换为生物信号后是如何进一步传递而最终影响细胞活动的。有研究发现［23］，在压力环境下鸡胚胎胫骨中骨组织细胞内cAMP含量明显下降，成骨细胞合成和分泌胶原蛋白的能力增加。也有学者观察到骨细胞受载荷刺激后，DNA含量增加，而细胞内cAMP含量变化不显著，但前列腺素E2（PGE2）却显著增高。由此可以推测，骨组织受载荷后形成的生物电信号可能是通过cAMP、PGE2等第二信使传递，激活成骨细胞、破骨细胞等而加速骨愈合或改建的。
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展望
骨折的生物力学篇7
【关键词】 骨折
胫骨远端骨折是临床常见的疾病，占胫骨骨折的31.77%［1］。多为暴力所致，这与胫骨远端的解剖形状相关，加之此处软组织薄弱，使该部位骨折后处理非常困难。传统手术方法切开复位、钢板内固定对局部软组织条件要求高，需要广泛剥离软组织及骨膜，对骨折端血运破坏严重［2］，而髓内固定又因骨折远端过短而受到限制。本院自2004年2月～2007年2月采用闭合复位、经皮插入锁定加压钢板（locking compression plate，LCP）技术治疗胫骨远端骨折28例，取得良好疗效。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组28例，男19例，女9例，年龄21～66岁，平均38.2岁。左侧12例，右侧16例。受伤原因：摔伤、扭伤8例，车祸伤14例，砸伤4例，坠落伤2例。骨折分类（AO分型）A型5例、B型15例、C型7例，其中合并腓骨上端骨折16例，腓骨远端骨折、下胫腓联合分离8例、腓骨多段骨折2例、股骨干骨折2例、锁骨骨折3例、骨盆髋臼骨折1例。
1.2 治疗方法
入院后全面查体，除外胸腹部损伤，行跟骨牵引，消肿止痛治疗。合并小腿内侧皮肤挫伤或有张力性水泡，刺破后予创面激光照射治疗。伤后5～7 d软组织肿胀减轻、消退后，行手术治疗。
手术采用连续硬膜外麻醉。患者仰卧位，消毒铺巾，先行胫骨远端骨折闭合手法复位，2名助手分别双手握住小腿中下段和足背部，持续对抗牵引约1～2 min，纠正骨折的短缩畸形，术中根据术前X线片显示（图1）骨折远端移位的方向，采用挤压、捏合、折顶等手法纠正成角及旋转畸形。若旋转畸形纠正不满意，可在骨折远端经皮打入一枚克氏针进行撬拨配合纠正旋转畸形。C型臂X线机下证实骨折对位满意后，用1～2枚克氏针经皮临时固定骨折端。使用塑形模板在小腿远端内侧塑形，选择长度合适LCP，将所有锁定孔拧入保护帽，按模板形状预弯LCP，然后取出保护帽。在内踝前做2 cm皮肤切口（图1），用骨膜剥离器沿小腿内侧骨膜外剥离，形成皮下隧道，插入预弯后的LCP。在C型臂X线机透视下确认LCP位置良好后，在准备置入螺钉的钉孔处作点状皮肤切口，置入相应的锁钉将骨折固定，再将板钉最后锁定，去除临时固定的克氏针，若合并腓骨远端骨折者，先行腓骨远端切开复位、钢板内固定后，再行胫骨远端骨折闭合复位、经皮插入LCP固定骨折（图2）。
1.3 术后处理及功能康复
术后使用3 d抗生素预防感染， 24 h后开始行踝关节主动跖屈背伸功能锻炼和股四头肌肌力练习，锻炼的时间、次数逐渐增加，循序渐进。术后2周扶双拐患肢部分负重行走。患肢负重从20 kg开始，每2周复查1次X线，根据骨折愈合情况（图3）逐渐过度到去拐完全负重行走，并随时纠正患者行走步态。
2 结 果
术后平均随访18个月（12～36个月），所有患者全部获得愈合。愈合时间平均15.2周（12～19周）。2例出现切口皮肤表浅坏死，经换药愈合。1例出现皮肤深层坏死，钢板外露，经局部清创，减张缝合后创面愈合。原因为克氏针经皮临时固定骨折时，局部温度过高致皮肤坏死，1例因LCP预弯不理想，造成踝关节10°外翻畸形，导致长时间行走后踝关节不适。
3 讨 论
3.1 LCP应用闭合复位技术的生物力学可行性
近年来随着骨折内固定从机械力学向生物力学改变，更加强调微创技术的应用，提倡闭合复位和功能复位，即生物合理接骨术的观点，并进行骨折内固定物的新设计和提出新的术式。其精华是充分重视和保护局部软组织和骨的血供，为骨折愈合提供良好的生物学环境。LCP就在此理论基础上应运而生，第一次同时满足加压与成角锁定之间自由选择的接骨板。LCP螺孔分为加压孔与锁定孔，其锁定孔的内螺纹与锁钉帽上的螺纹相互吻合锁定后，使螺钉形成一整体，通过其整体的稳定对骨折进行加压固定，充分体现其生物学特点成角稳定性，起到了内固定支架作用，从而减少钢板压迫骨膜而影响对骨折端的血供，提供了骨折愈合良好的生物环境［3］。其成角稳定性降低了复位丢失的风险，即便在高能负荷和骨质疏松的患者也具有良好的把持性。
3.2 闭合复位、经皮插入LCP技术的特点
胫骨远端骨折由于解剖部位的特点，治疗起来相对困难。传统的治疗方法是切开复位、钢板内固定或闭合复位夹板固定跟骨牵引。切开复位钢板固定，为了达到骨折良好的对位和坚强的固定需要广泛剥离骨膜，钢板与骨面紧密接触，严重破坏骨折端的血供［4］。普通钢板没有成角稳定性且为偏心性固定，加之小腿内侧软组织薄弱，易损伤，引起多种术后并发症如骨折不愈合、伤口感染、Ⅱ期复位丢失、钢板螺钉松动断裂等［5～7］。闭合复位、夹板固定、跟骨牵引，虽然保护了骨折断端的血液供应，但没有相对稳定的固定，骨折对位难以维持，且治疗时间过长，限制患肢的功能活动。闭合复位、经皮插入LCP技术治疗胫骨远端骨折，不仅减小对骨折断端和软组织的破坏干扰，保证骨折断端的血供，LCP固定骨折，利用其成角稳定性，使骨折得到可靠的固定［8］，且能够实现早期的功能锻炼，为骨折愈合提供良好的生物学环境，是生物学治疗骨折理念的经典体现。从无痛的早期功能锻炼到患肢完全负重需逐步进行，这要到影象学证实有骨痂通过骨折端后才能实现［9］。
3.3 治疗中应注意的问题
胫骨远端骨折手术时机选择取决于软组织损伤、肿胀的情况。若局部有张力性水泡或皮擦伤，需将水泡刺破，皮肤擦伤干燥，也可配合局部激光照射治疗。术中骨折复位顺序，先解决短缩畸形，再纠正成角畸形，最后解决旋转畸形。纠正旋转畸形相对比较困难，需经皮插入克氏针，经过撬拨技术解决。复位的标准：短缩畸形
虽然闭合复位经皮插入LCP技术治疗胫骨远端骨折取得了良好的疗效，但也有其局限性，特别是波及胫骨远端关节面且粉碎者，应以切开复位内固定为宜。
参考文献
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骨折的生物力学篇8
【摘要】目的探讨以生物学内固定及间接复位技术为基础，微创非扩髓交锁髓内钉治疗合并多发伤胫腓骨骨折的临床疗效。方法应用微创髓内钉固定技术治疗胫腓骨骨折52例。依据AO胫骨干分型，A型6例，B型31例，C型15例。结果49例获得随访，3个月内膝、踝关节功能恢复正常，6个月内骨折全部愈合。2例开放性骨折患者术后发生轻度感染。结论微创髓内钉固定治疗胫腓骨骨折符合生物学固定的原则，创伤小、并发症少、骨折愈合率高，临床疗效满意，尤其适用于合并多发伤的胫腓骨骨折。【关键词】微创；胫腓骨骨折；骨折固定术近年来，随着生物力学研究的逐步深入，骨干骨折的治疗从坚强内固定模式转移到生物内固定模式，也就是不再强调骨折坚强固定及骨片间加压，而是力求间接复位，恢复骨干长度、轴线及旋转对位，提供相对稳定的固定方式，其核心是保护骨折端局部的血供，为骨折愈合提供良好的生物学环境。为此，我科近年来收治的52例合并多发伤的胫腓骨骨折患者，经采用微创交锁髓内钉固定技术进行治疗后取得了良好的效果，现分析如下。1资料与方法1.1一般资料本组52例，男37例，女15例；年龄18～68岁，平均34.8岁。致伤原因：交通事故伤39例，坠落伤8例，其他伤5例。其中胫腓骨双骨折47例，胫骨单骨折5例。双侧胫骨骨折4例(4例双侧胫腓骨骨折者算作4例)，开放性骨折26例(依据Gustilo［1］分度Ⅰ度12例，Ⅱ度14例)。合并伤：合并颅脑及胸部外伤28例，颅脑及腹部闭合性损伤17例，其他部位骨折及软组织损伤7例。创伤严重度评分：ISS小于16分7例，ISS大于25分14例，在两者之间的31例。骨折分型根据AO骨折分型法，A型6例，B型31例，C型15例。1.2治疗方法本组均为多发伤，绝大多数选用全麻，少数采用连硬或臀部神经阻滞麻醉。开放伤口均一期清创闭合，待合并伤手术或多发伤病情后择期行骨折内固定术，手术时间一般在伤后3～14d。手术均使用不扩髓交锁髓内钉在闭合复位(绝大多数手法复位，少数在C臂透视机引导下)情况下顺行穿入髓内钉，利用导向装置Ⅰ期静力锁定，腓骨骨折未予固定。术后即可行邻近关节的主动活动，3～5d可视局部伤口情况部分负重(重量20kg左右)。2结果本组52例中3例失访，余49例于术后1～1.5个月来院复查，了解临床症状、关节活动度，绝大多数术后1个月膝关节功能恢复至正常的95％左右、踝关节功能恢复到85％左右，术后3个月关节活动度恢复正常；平均6个月左右X线显示有成熟骨痂通过骨折线，患者可完全负重。2例开放骨折患者术后伤口轻度感染，经抗炎及局部换药后痊愈，4例开放伤口局部术后出现皮肤红肿，经抗生素使用及局部酒精外敷后消退。所有病例无延迟愈合、畸形愈合，未发生术后锁钉折断及髓内弯曲等情况。3讨论传统的骨折治疗原则是基于骨骼的解剖重建及坚强内固定以保证骨折断端的绝对稳定，从而达到骨折的一期愈合。然而，此方法需要比较广泛的剥离骨膜及软组织，使骨折局部本以损伤的血液供应遭到进一步破坏，有时甚至丧失血供，不仅不利于骨折愈合，而且还增加了感染的机会及其他术后并发症的发生率，与骨折治疗的最终目的相去甚远。近年来，随着对骨折治疗观念的转变——坚强内固定向生物学内固定转变，认识到合理的骨折治疗除了维持骨折端机械稳定外，还应充分重视骨折局部软组织血运的保护，促使有活力的骨块与骨干以及骨折断端的迅速连接，以期达到骨折稳定与局部软组织完整之间的一种平衡，也就是达到生物学接骨术的要求。由此，许多学者［2～5］提出通过间接复位技术—微创技术来治疗创伤骨折，即手术时只需在远离骨折部位的皮肤上切开一小口，通过开孔器在正确部位开孔，通过间接闭合复位将髓内钉顺行穿入髓腔，利用导向装置进行静力锁定。这样既不切开骨折处的皮肤及软组织，又不用剥离骨膜，更不用破坏髓腔的微循环，最大程度地保护骨折断端及周围组织的血供，为骨折愈合提供良好的生物环境。另外，髓内针固定属非坚强内固定，它既可使骨折获得较好的对位、对线，又可在术后早期功能锻炼的同时骨折断端间有微小活动，使骨折端不断产生轴向应力刺激，为骨折愈合提供了最佳生物力学环境，加速骨折早期愈合［6］。本组52例应用上述微创技术治疗，除失访的3例外，余49例如期骨性愈合，无延迟愈合及骨不连等并发症发生，获得满意的临床效果。尽管本组无延迟愈合及骨不连发生，仍不能说明经微创技术治疗就不发生上述并发症，只是我们觉得在临床实践中，对合并多发损伤的胫腓骨骨折采用微创手术尤其必要。原因是多发创伤病人病情危重，开放伤口多，抵抗力下降，感染发生率高及愈合能力低下，采用微创手术治疗胫腓骨骨折需要时间短(一般45min左右)，对患者打击小，避免骨折断端及周围组织血供的再破坏，方便护理，更重要的是有利于骨折的愈合，降低感染及并发症的发生率。【参考文献】［1］GustiloRB，MednozaRM，WilliamsDN.Problemsinthemanagementoftypeopenfracture：AnewclassificationoftypeⅢopenfracture［J］.Trauma，1984，24(8)：742746.［2］PerrenSM.Evolutionoftheinternalfixationoflongbonefractures.Thescientificbasisofbololgicalinternalfixation：choosinganewbalancebetweenstabilityandbiology［J］.JBoneJointSurg(Br)，2002，84(8)：10931110.［3］KrettekC，GerichT.Aminimallyinvasivemedialapproachforproximaltibialfractures［J］.Injury，2001，32(11)：413.［4］CollingeC，SandersR，DipasqualeT.Treatmentofcomplextibialperiarticularfracturesusingpercutanelus［J］.ClinOrthop，2000(375)：6977.［5］荣国威，姜春岩.骨折治疗的现状与进展［J］.中华创伤骨科杂志，2001，7(3)：161165.［6］WallaceAL，DraperERC，StrachenID，etal.ThervascularresponsdtomicromovementinexperimentalfractureMicromovementinOrthopaedics［M］.London：UniversityofOxford，1992：4044.