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编号:10232451
单侧外固定架动力化对骨折愈合的影响
http://www.100md.com 《临床骨科杂志》 2000年第4期
     作者:程爱新 张元鹏 王玉华

    单位:程爱新 张元鹏(胜利石油管理局河口医院外二科,山东 河口 257200);王玉华(阳信县人民医院外科,山东 阳信 251800)

    关键词:外固定架;动力化固定;骨折愈合;应力保护

    临床骨科杂志000402

    【摘要】 目的 研究单侧外固定架不同时间动力化对骨折愈合的影响。方法 3组共15只山羊,每只行左侧胫骨横断后,用单侧外固定架固定。各组分别于术后2、4、6周实施动力化,定期摄X线片、行B超检查、生物力学测试,骨折愈合后行三点弯曲试验、组织学检查。结果 4周动力化组优于其他两组。结论 支架适时动力化后可促进骨痂生长,加速骨折愈合进程,骨折术后4周动力化最佳。

    【中图分类号】 R687.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1008-0287(2000)04-0244-03
, 百拇医药
    Influence of dynamic unilateral external fixator in fracture healing

    Cheng Aixin, Wang Yuhua, Zhang Yuanpeng

    (Dept of Orthopaedics, Hekou Hospital of Shengli Oil Field,Hekou,Shandong 257200)

    【Abstract】 Objective To study the influence of dynamic fixation of unilateral external fixator at different time in fracture healing. Methods 15 goats were divided into 3 groups equally,each goats left tibia was made transverse fracture and fixed with unilateral axial dynamic fixator. Each group was conversed from rigid to dynamic fixation at 2,4 and 6 weeks after operation. The X-ray films, ultrasound images and biomechanical monitoring were made at different time. After healing, the goats were killed and the tibia taken out for three-point bending test and histological examination. Results The group with dynamic fixation healed 4 weeks after operation. And the dynamic fixation accelerated the formation of callus. Conclusion Dynamic fixation can speed up the formation of callus and accelerate the healing process.The best choice is applying dynamic fixation in 4 weeks after operation for fracture.
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    【Key words】 external fixator; dynamic fixation;fracture healing;stress protection

    骨折复位后给予恰当的固定是骨折愈合的必要条件〔1〕。外固定架以其微创、固定牢固包容了内外固定器的优点,被广泛应用于临床〔2〕。但实验研究与临床观察发现外固定架也产生应力遮挡作用,且随着固定时间的延长遮挡作用更趋明显,不利于骨折的愈合〔3,4〕。放松外固定架的延长锁钮实施支架动力化,实现轴心移动性动态外固定,可减少应力遮挡作用,产生骨折断端间的间断纵向压力,促进骨痂

    生长,有利于骨折愈合〔5~7〕。但如何确定实施动力化的时间各家报道不一。本实验以成年山羊为实验对象,造成骨折模型,支架外固定,分别于不同时间实施动力化。然后观察不同时间支架动力化对骨折愈合的影响,通过不同时间的X线平片、B超声像图、应力应变情况及组织学检查反映愈合情况。最后将所得数据作统计学处理,确定选择实施动力化的最佳时机。
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    1 材料与方法

    1.1 动物模型及处理 选用成年山羊15只, ♂10只,♀ 5只;体重及肢体长度相近。根据不同时间动力化随机分为3组,每组5只,均取左侧为手术侧。以戊巴比妥钠(25 mg*kg-1)静脉麻醉。无菌条件下于左胫骨中段切口,用线锯横断胫骨,断端解剖复位后于胫骨前外侧安放支架固定,术中注意胫骨横断位置一致,安装固定螺钉位置尽量一致。然后于上段2枚螺钉上粘贴应变片〔8〕(方向要保持一致),焊接插座,并妥善保护。术后任其自由活动,饲养条件相同。

    1.2 动力化时间及方法 分别于术后2周(第15天)、4周(第29天)、6周( 第43 天)将各对应组支架的延长锁钮拧出,实施动力化。

    1.3 观察指标 ①X线检查:术后定期拍摄X线片,条件为75 kV,时间为1 s,电流强度为30~40 mA,球管距胫骨为35 cm。对平片进行观察并用计算机图像分析仪分析。②B超检查:于术后定期在3.5 MHz的条件下以骨折断端为中心进行超声检查,为使图像清晰,在探头与胫骨之间放一厚约5 cm的水囊。③生物力学测试:于术后每周测试数次,测试时均将延长锁钮拧紧。分别在0、5 kg(接近落地与走路时的负荷)时测定应变值(Yy-26型静态电阻应变仪),测定数次,当3次相差不大于5%时记录数据。骨折愈合后,处死动物,取出左侧胫骨,在岛津万能力学测试机上进行三点弯曲试验。④组织学检查:于三点弯曲试验后行组织学切片HE染色检查。
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    2 结果

    2.1 X线平片

    2.1.1 平片观察 2周动力化组:2周时无骨痂出现,3周初有骨痂出现,骨痂出现早,但曲度较大,外周为无效骨痂,骨痂改建塑型慢,12~13周骨折线消失,部分髓腔再通。其中1例出现骨不连。4周动力化组:术后3周末有少量骨痂出现,动力化后骨痂增多,曲度较小,改建塑型快,10~11周骨折线消失,髓腔再通,如图1所示。6周动力化组:出现骨痂晚,骨痂量少,11周时骨折线模糊,骨痂变直;12周骨折线消失,12~13周时髓腔再通。对骨折愈合时间行F检验,如表1所示,2、4周组与4、6周组差异有显著性(P<0.01),2、6周组差异无显著性(P>0.05)。

    2.1.2 计算机图像分析 将测量结果行F检验,如表2所示,2、6周组与4、6周组差异有显著性(P<0.05),而2、6周组差异无显著性(P>0.05)。
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    图1 骨折愈合,髓腔再通

    表1 骨折愈合时间多组分析 对比组成

    两均数差

    组数

    Q值

    Q界值

    P值

    P=0.05

    P=0.01

    4、6周组

    2.4

    3

    9.689 1
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    3.88

    5.27

    <0.01

    2、6周组

    0.1

    2

    0.428 3

    3.15

    4.48

    >0.05

    2、4周组

    2.3

    2
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    9.850 1

    3.15

    4.88

    <0.01

    表2 X线灰度密度两两比较分析 对比组

    两均数差

    组数

    Q值

    Q界值

    P值

    P=0.05

    P=0.01

    2、6周组
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    4 223.5

    3

    4.750 8

    3.88

    5.27

    <0.05

    2、4周组

    834.3

    2

    0.995 4

    3.15

    4.28

    >0.05
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    4、6周组

    3 389.2

    2

    4.036 0

    3.15

    4.88

    <0.05

    2.2 B超声像图检查 至20~32天,2周组骨折区出现形态较尖的图像,4、6周组则出现边界呈弧形的图像。32~45天,2周组骨折区尖齿状图形增大,4周组也出现尖齿状图形,但体积较小,而6周组仍为边界呈弧形的图形。45~60天,2周组尖状形态体积增大,4周组尖状结构增大后于后期体积开始减小,6周组出现较小的尖齿状结构。60~80天,2周组尖齿状结构体积减小,4周组尖状结构体积减小,直至变为正常。6周组尖状结构变化不明显。81~94天,2、6周组尖齿状结构减小直至接近正常。B超声像图可较为直观地反映骨折断端的愈合情况,尖齿状图形的出现及形态演变与骨痂的形成及演变有关,并与X线表现相一致。
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    2.3 生物力学测试

    2.3.1 时间-应变曲线 将各组不同时间测定的数据取均值为纵坐标(μΣ),以时间为横坐标描记曲线如图2所示。从曲线中可以看出:前2周为骨折愈合的肉芽组织修复期,骨断端有骨坏死吸收现象〔1〕,因此应变值在此阶段是逐渐增加的,而各组均未实施动力化,力学环境是一致的,故曲线相似。2~4周:此时断端已有肉芽组织形成,在稳定固定下有利于骨痂的形成,故4、6周组应变下降,曲线相似;2周组因动力化影响了肉芽组织及骨痂的形成,故应变值加大,随着肉芽组织及骨痂的增多,转而也下降。4~6周:此时各组应变值开始下降,因2、4周组均动力化,促进了骨痂的形成,故下降斜率较6周组为大。至10周左右,4周组应变值稳定于20 μΣ左右,此时骨折已基本愈合。随后2、6组也逐渐接近此线,于21周左右达稳定状态。

    图2 时间-应变曲线
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    2.3.2 三点弯曲试验 将所得数据行F检验(如表3所示),3组差异无显著性(P>0.05),骨愈合后的强度差异无显著性,这也与组织学检查结果相吻合。

    表3 三点弯曲试验多组分析 变异来源

    SS

    V

    Ms

    F

    P值

    总变异

    458.928 6

    13

    组间
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    8.928 6

    2

    4.464 3

    0.109 1

    >0.05

    组内

    450.000 0

    11

    40.909 1

    2.4 组织学检查 3组无差别。

    3 讨论

    和内固定一样,骨外固定支架也导致了正常生理负荷不经过骨折端,而由外固定架本身通过,形成了“旁路”,使骨折断端产生应力遮挡作用,使骨发生废用性萎缩和支架松动。临床上可见到X线片中骨密度降低及拆除支架后发生再骨折现象。为了减少应力遮挡作用,应实施弹性固定即支架动力化。机械应力与代谢之间的联系是实施弹性固定的分子生物学基础,即:原始细胞受到纯压力或纯张力及其时断时续的性质的应力才有形成成骨细胞的倾向,有利于骨痂形成,并使骨痂适应于纵向应力而塑型,骨强度增加,过多的外周骨痂被吸收,骨正常的材料特性和几何特性得以恢复。实施动力化的时间文献尚无明确记载。
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    本实验的结果表明:术后2周动力化可促进骨痂形成,但早期骨痂形态曲度较大,中期骨痂塑型较慢,骨愈合时间较4周组时间长,并有1例出现骨不连。复习骨折愈合的进程可知:骨折后2周是肉芽组织修复期,此期骨折区血肿被清除、机化、新生血管长入和血管周围大量间质细胞增生,使形成的肉芽组织将骨折端初步连接起来。此时断端间缺乏较稳固的连接,X线片未见骨痂形成,B超声像图无特征性三角声影,生物力学测试示应变值较大,动力化后致剪式活动过大,因而形成的骨痂外形曲度大,钙化不良,甚至因剪式应力影响骨痂的形成而致骨不连。中后期随着稳定性的增加,剪式应力减小,纵向应力增大使骨痂得以改建,最后达到骨愈合。4周动力化产生的骨痂外形平直,且塑型快,骨愈合时间短。此时正值原始骨痂形成的中期,X线平片可见有钙化的骨痂形成。生物力学测试显示应变值开始减小。此时动力化使骨折断端承受小范围的纵向应力,使骨痂的形成适合纵向负重的需要而形成外形平直的外骨痂,且塑型快,临床愈合时间也短。6周动力化时为原始骨痂形成期的后期,X线平片示有明显骨痂形成;4、6周组B超声像图上有典型的三角形高亮度声影;生物力学测试显示应变值更小。此时动力化的作用开始减弱,纵向活动受限,因而刺激骨痂形成的作用也降低,故愈合时间也延长。综上所述,时间-应变曲线能精确反映骨折愈合的生物力学进程,骨折术后4周,即应变值开始下降后1~2周动力化最符合骨折愈合的生物力学要求,愈合最快,当应变值稳定后已达生物力学愈合标准,可拆除支架。
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    作者简介:程爱新(1970-),男,博士生,主治医师。研究方向:创伤

    参考文献

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    2000-04-30收稿,2000-10-07修回, http://www.100md.com