引用本文： 王江涛, 申学振, 刘畅, 齐伟, 曲峰, 袁邦拓, 肇刚, 郭旗, 李宏亮, 陆兮, 朱娟丽, 刘洋, 刘玉杰. 缝线领带结套扎固定胫骨髁间嵴撕脱骨折的生物力学研究. 中国修复重建外科杂志, 2015, 29(9): 1080-1083. doi: 10.7507/1002-1892.20150234 复制
胫骨髁间嵴撕脱骨折常由暴力作用于膝关节导致交叉韧带张力剧增，牵拉髁间嵴所致[1]，伤后影响膝关节稳定性，关节活动受限，可因半月板前角嵌入骨折间隙导致复位困难[2]。目前，临床固定胫骨髁间嵴撕脱骨折方式有多种[3-6]。其中，空心螺钉固定局限于骨折块完整且直径为螺钉直径3倍以上者，不适用于骨质疏松患者，且需二次手术取出内固定物，存在骨折块碎裂和骺板损伤风险[7-10]；传统缝线固定适用于骨折块较小者，尤其是粉碎性骨折，但固定强度与缝线强度有关，且穿过骨折块制备骨道时存在再骨折风险，术后需制动，影响康复进程[9, 11-12]；缝合锚钉固定强度相对较低、固定效果不持久，且价格昂贵[13]；EndoButton、缝线桥固定强度高，但技术难度大、价格昂贵，而且EndoButton固定存在骨骺损伤和内撞击风险[14-15]。为寻求一种简便、经济、固定可靠且副损伤小的固定方式，我们设计了缝线领带结套扎固定法。本研究旨在通过生物力学试验，探讨该方法的生物力学特性，为临床应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 骨折模型制备
取市售7月龄猪新鲜膝关节24个，置于-20℃冷冻保存，实验前室温下复温24 h。剔除膝关节周围软组织及韧带，保留完整前交叉韧带（anterior cru ciate ligament，ACL）。用骨刀沿胫骨髁间嵴前缘及内、外侧缘成45°角凿入，将髁间隆突连同ACL一并撬起，骨折块大小为1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm ，制备Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折模型（图 1）。
图1
胫骨髁间嵴撕脱骨折模型 1.2 实验分组及方法
根据固定方法不同，将骨折模型随机分为3组，每组8个。缝线领带结套扎组（A组）：将骨折块解剖复位，采用肩关节弧形缝合过线器，环绕ACL胫骨基底部穿过，并同时递过4股2号Ultrabraid缝线（Smith & Nephew公司，美国），4股缝线分别在ACL基底部与骨折块交界处行领带结样环形套扎固定。用1.2 mm克氏针在胫骨结节前内侧分别于骨折块两侧钻取两个骨道，并穿出导丝，将上述4股缝线中的2股缝线分别自两胫骨骨道牵出，在胫骨结节旁作骨桥打结固定。再用1.2 mm克氏针于胫骨结节处钻取横向骨道，将另外2股缝线经胫骨前皮下牵出骨道并作骨桥打结固定（图 2 a）。空心螺钉组（B组）：将骨折块解剖复位后，使用2.7 mm克氏针于骨折块中心自前上向后下钻入[16]，将直径3.5 mm、长35 mm的空心螺钉沿导针拧入固定骨折块（图 2 b）。缝合锚钉组（C组）：将骨折块解剖复位后，于骨折块前方2～3 mm处将3.5 mm缝合锚钉成45°角植入胫骨结节上方，将2号Ultrabraid缝线穿过ACL基底部后打结固定（图 2 c）。
1.3 生物力学测试指标
所有测试均于室温下进行。将标本用特制夹具固定于万能电磁力学试验机（ElectroForce 3520；Bose公司，美国）上，使股骨与胫骨成60°夹角，以便沿ACL方向施加载荷[17]，最大位移限定为17 mm。先给予1 Hz、5～20 N、20次循环预载荷进行疲劳试验，然后以5～150 N、100 mm/min速率进行循环载荷200次，记录载荷和位移[18]。最后，以0.5 mm/ s速率施加单次拔出载荷直至固定失败[18]。分析最大失败载荷、失效载荷、拔出刚度及循环位移。最大失败载荷指固定失败时所施加的载荷，即载荷位移曲线中最高点对应的载荷；失效载荷指载荷位移曲线中载荷不再直线上升时所施加的载荷；拔出刚度是指载荷位移曲线直线区域的斜率；循环位移是指200次循环载荷后骨折块的位移距离。
1.4 统计学方法
采用SPSS17.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，满足正态分布的数据组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法；非正态分布数据组间比较采用Kruskal-Wallis检验；检验水准α=0.05。
2 结果
模型失败模式：A组位移超限8个，B组螺钉拔出5个、骨折块碎裂3个，C组锚钉拔出4个、缝线断裂3个、缝线切割1个（图 3）。生物力学测试显示，A、B、C组最大失败载荷及失效载荷逐渐减小，循环位移逐渐增大，组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05) ；拔出刚度亦逐渐减小，但组间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。
表1
各组生物力学测试指标比较（n=8，3 讨论
胫骨髁间嵴撕脱骨折是膝关节较常见的疾病[19]，伤后可致膝关节不稳定、活动受限。根据骨折位移程度，Meyers等[20]将胫骨髁间嵴撕脱骨折分为3型：Ⅰ型骨折块位移很小或无位移；Ⅱ型胫骨平台前1/3～1/2撕脱翘起，平台后部仍相连；Ⅲ型骨折块与胫骨平台完全分离，伴或不伴旋转；Zaricznyj[21]进一步将粉碎性骨折定为Ⅳ型。临床上Ⅰ、Ⅱ型骨折属于相对稳定骨折类型，常采取骨折复位石膏固定保守治疗，而Ⅳ型骨折临床相对少见；Ⅲ型骨折是常见类型，特点是骨折块与骨床完全分离，保守治疗效果差，必须进行手术治疗，因此本研究主要针对Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折进行研究。
解剖对比研究发现，猪膝关节解剖结构与人膝关节较接近，因此采用猪膝关节进行相关研究可行，目前已有采用猪膝关节作为研究对象进行髁间嵴撕脱骨折的相关研究报道[13-14]。因此，本研究也选取猪膝关节为实验标本。同时，由于胫骨髁间嵴撕脱骨折主要发生于未成年人，本研究选取7月龄左右猪膝关节，以更好地模拟临床上胫骨髁间嵴撕脱骨折，使实验结果更具参考价值。
生物力学测试结果表明，A组失效载荷及最大失败载荷均大于B、C组，循环位移小于B、C组，提示缝线领带结套扎固定的生物力学特性优于空心螺钉及缝合锚钉，固定效果良好。而B组以上测量指标与C组相比差异亦有统计学意义，表明空心螺钉固定较缝合锚钉固定更牢固。
研究表明，步行及日常活动时ACL受力为150 N，上楼梯或慢跑等较剧烈活动时受力达450 N[22]。本研究中，A组缝线领带结套扎固定后最大失败载荷为（515.607±66.769）N，提示骨折固定后能承受锻炼应力，为早期康复锻炼提供良好条件。根据Lach man试验标准，胫骨位移＞5 mm表明ACLⅡ度松弛，膝关节不稳。因此，胫骨前向位移＞5 mm者固定术后需制动，以避免骨折块位移导致固定失败。本研究B组空心螺钉固定及C组缝合锚钉固定后循环位移接近或大于5 mm，而A组编织线领带结套扎后循环位移明显小于5 mm，提示编织线领带结套扎固定后无需制动，利于术后早期康复锻炼。研究表明，缝线固定打结不牢时线结容易滑脱，占缝线固定失败的35%[23]。本研究A组均为位移超限导致模型失败，未发生线结脱落、缝线断裂的情况。我们认为线结以3～5个为宜，太多并不能增加固定的牢固性，但该结论有待进一步研究明确。
据报道，胫骨髁间嵴撕脱骨折后空心螺钉固定常见失效模式为螺钉拔出及继发骨块碎裂 [1]，缝合锚钉固定为缝线断裂和锚钉拔出[2]。螺钉固定挤压过紧可导致骨折块碎裂，过松可致骨折块移位。锚钉拧入过深、倾斜角度过大易致缝线切割胫骨平台，拧入太浅或骨质疏松易造成锚钉拔出。本研究B组螺钉拔出5个、骨块碎裂3个，C组锚钉拔出4个、缝线断裂3个、缝线切割1个，与既往报道[1-2]相 似。
综上述，生物力学试验表明缝线领带结套扎固定法治疗胫骨髁间嵴撕脱骨折优于空心螺钉及缝合锚钉。但本研究不足之处为未采用人体标本测量，所得结论尚需进一步验证。
胫骨髁间嵴撕脱骨折常由暴力作用于膝关节导致交叉韧带张力剧增，牵拉髁间嵴所致[1]，伤后影响膝关节稳定性，关节活动受限，可因半月板前角嵌入骨折间隙导致复位困难[2]。目前，临床固定胫骨髁间嵴撕脱骨折方式有多种[3-6]。其中，空心螺钉固定局限于骨折块完整且直径为螺钉直径3倍以上者，不适用于骨质疏松患者，且需二次手术取出内固定物，存在骨折块碎裂和骺板损伤风险[7-10]；传统缝线固定适用于骨折块较小者，尤其是粉碎性骨折，但固定强度与缝线强度有关，且穿过骨折块制备骨道时存在再骨折风险，术后需制动，影响康复进程[9, 11-12]；缝合锚钉固定强度相对较低、固定效果不持久，且价格昂贵[13]；EndoButton、缝线桥固定强度高，但技术难度大、价格昂贵，而且EndoButton固定存在骨骺损伤和内撞击风险[14-15]。为寻求一种简便、经济、固定可靠且副损伤小的固定方式，我们设计了缝线领带结套扎固定法。本研究旨在通过生物力学试验，探讨该方法的生物力学特性，为临床应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 骨折模型制备
取市售7月龄猪新鲜膝关节24个，置于-20℃冷冻保存，实验前室温下复温24 h。剔除膝关节周围软组织及韧带，保留完整前交叉韧带（anterior cru ciate ligament，ACL）。用骨刀沿胫骨髁间嵴前缘及内、外侧缘成45°角凿入，将髁间隆突连同ACL一并撬起，骨折块大小为1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm ，制备Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折模型（图 1）。
图1
胫骨髁间嵴撕脱骨折模型 1.2 实验分组及方法
根据固定方法不同，将骨折模型随机分为3组，每组8个。缝线领带结套扎组（A组）：将骨折块解剖复位，采用肩关节弧形缝合过线器，环绕ACL胫骨基底部穿过，并同时递过4股2号Ultrabraid缝线（Smith & Nephew公司，美国），4股缝线分别在ACL基底部与骨折块交界处行领带结样环形套扎固定。用1.2 mm克氏针在胫骨结节前内侧分别于骨折块两侧钻取两个骨道，并穿出导丝，将上述4股缝线中的2股缝线分别自两胫骨骨道牵出，在胫骨结节旁作骨桥打结固定。再用1.2 mm克氏针于胫骨结节处钻取横向骨道，将另外2股缝线经胫骨前皮下牵出骨道并作骨桥打结固定（图 2 a）。空心螺钉组（B组）：将骨折块解剖复位后，使用2.7 mm克氏针于骨折块中心自前上向后下钻入[16]，将直径3.5 mm、长35 mm的空心螺钉沿导针拧入固定骨折块（图 2 b）。缝合锚钉组（C组）：将骨折块解剖复位后，于骨折块前方2～3 mm处将3.5 mm缝合锚钉成45°角植入胫骨结节上方，将2号Ultrabraid缝线穿过ACL基底部后打结固定（图 2 c）。
1.3 生物力学测试指标
所有测试均于室温下进行。将标本用特制夹具固定于万能电磁力学试验机（ElectroForce 3520；Bose公司，美国）上，使股骨与胫骨成60°夹角，以便沿ACL方向施加载荷[17]，最大位移限定为17 mm。先给予1 Hz、5～20 N、20次循环预载荷进行疲劳试验，然后以5～150 N、100 mm/min速率进行循环载荷200次，记录载荷和位移[18]。最后，以0.5 mm/ s速率施加单次拔出载荷直至固定失败[18]。分析最大失败载荷、失效载荷、拔出刚度及循环位移。最大失败载荷指固定失败时所施加的载荷，即载荷位移曲线中最高点对应的载荷；失效载荷指载荷位移曲线中载荷不再直线上升时所施加的载荷；拔出刚度是指载荷位移曲线直线区域的斜率；循环位移是指200次循环载荷后骨折块的位移距离。
1.4 统计学方法
采用SPSS17.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，满足正态分布的数据组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法；非正态分布数据组间比较采用Kruskal-Wallis检验；检验水准α=0.05。
2 结果
模型失败模式：A组位移超限8个，B组螺钉拔出5个、骨折块碎裂3个，C组锚钉拔出4个、缝线断裂3个、缝线切割1个（图 3）。生物力学测试显示，A、B、C组最大失败载荷及失效载荷逐渐减小，循环位移逐渐增大，组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05) ；拔出刚度亦逐渐减小，但组间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。
表1
各组生物力学测试指标比较（n=8，3 讨论
胫骨髁间嵴撕脱骨折是膝关节较常见的疾病[19]，伤后可致膝关节不稳定、活动受限。根据骨折位移程度，Meyers等[20]将胫骨髁间嵴撕脱骨折分为3型：Ⅰ型骨折块位移很小或无位移；Ⅱ型胫骨平台前1/3～1/2撕脱翘起，平台后部仍相连；Ⅲ型骨折块与胫骨平台完全分离，伴或不伴旋转；Zaricznyj[21]进一步将粉碎性骨折定为Ⅳ型。临床上Ⅰ、Ⅱ型骨折属于相对稳定骨折类型，常采取骨折复位石膏固定保守治疗，而Ⅳ型骨折临床相对少见；Ⅲ型骨折是常见类型，特点是骨折块与骨床完全分离，保守治疗效果差，必须进行手术治疗，因此本研究主要针对Ⅲ型胫骨髁间嵴撕脱骨折进行研究。
解剖对比研究发现，猪膝关节解剖结构与人膝关节较接近，因此采用猪膝关节进行相关研究可行，目前已有采用猪膝关节作为研究对象进行髁间嵴撕脱骨折的相关研究报道[13-14]。因此，本研究也选取猪膝关节为实验标本。同时，由于胫骨髁间嵴撕脱骨折主要发生于未成年人，本研究选取7月龄左右猪膝关节，以更好地模拟临床上胫骨髁间嵴撕脱骨折，使实验结果更具参考价值。
生物力学测试结果表明，A组失效载荷及最大失败载荷均大于B、C组，循环位移小于B、C组，提示缝线领带结套扎固定的生物力学特性优于空心螺钉及缝合锚钉，固定效果良好。而B组以上测量指标与C组相比差异亦有统计学意义，表明空心螺钉固定较缝合锚钉固定更牢固。
研究表明，步行及日常活动时ACL受力为150 N，上楼梯或慢跑等较剧烈活动时受力达450 N[22]。本研究中，A组缝线领带结套扎固定后最大失败载荷为（515.607±66.769）N，提示骨折固定后能承受锻炼应力，为早期康复锻炼提供良好条件。根据Lach man试验标准，胫骨位移＞5 mm表明ACLⅡ度松弛，膝关节不稳。因此，胫骨前向位移＞5 mm者固定术后需制动，以避免骨折块位移导致固定失败。本研究B组空心螺钉固定及C组缝合锚钉固定后循环位移接近或大于5 mm，而A组编织线领带结套扎后循环位移明显小于5 mm，提示编织线领带结套扎固定后无需制动，利于术后早期康复锻炼。研究表明，缝线固定打结不牢时线结容易滑脱，占缝线固定失败的35%[23]。本研究A组均为位移超限导致模型失败，未发生线结脱落、缝线断裂的情况。我们认为线结以3～5个为宜，太多并不能增加固定的牢固性，但该结论有待进一步研究明确。
据报道，胫骨髁间嵴撕脱骨折后空心螺钉固定常见失效模式为螺钉拔出及继发骨块碎裂 [1]，缝合锚钉固定为缝线断裂和锚钉拔出[2]。螺钉固定挤压过紧可导致骨折块碎裂，过松可致骨折块移位。锚钉拧入过深、倾斜角度过大易致缝线切割胫骨平台，拧入太浅或骨质疏松易造成锚钉拔出。本研究B组螺钉拔出5个、骨块碎裂3个，C组锚钉拔出4个、缝线断裂3个、缝线切割1个，与既往报道[1-2]相 似。
综上述，生物力学试验表明缝线领带结套扎固定法治疗胫骨髁间嵴撕脱骨折优于空心螺钉及缝合锚钉。但本研究不足之处为未采用人体标本测量，所得结论尚需进一步验证。
