矩形髓内钉与Ender钉治疗胫腓骨骨折的临床应用及生物力学比较
王新伟 吴岳嵩 王建华 王文良
【摘要】 目的 为进一步探讨矩形髓内钉的生物力学机制，设计矩形髓内钉的临床应用及生物力学实验研究，并与Ender钉进行对比。方法 (1)临床应用研究：手术治疗胫腓骨骨折218例，其中矩形髓内钉固定132例(138侧)，Ender钉固定86例。比较两种钉术中窗口劈裂、钉端异位穿出率、插钉次数>2次率、术后成角畸形率及二次手术率等的差异。(2)生物力学实验：12对24根人体胫骨标本分为两组，以同一人体的左右侧作自身对照。左侧行矩形髓内钉固定，右侧行Ender钉固定。分别行扭转试验及三点弯曲试验，描绘负载-位移曲线，两组比较并统计学处理(t检验)，分别计算扭转刚度及弯曲刚度。结果 矩形髓内钉的窗口劈裂率、钉端异位穿出率、插钉>2次率、成角畸形率、二次手术率等均小于Ender钉(P<0.01)；矩形髓内钉的扭转负载及前、后弯曲负载大于Ender钉(P<0.01)，而侧方弯曲负载与Ender钉无显著性差异(P>0.05)，矩形髓内钉的内旋及外旋扭转刚度均为0.23N*m/度；Ender钉外旋刚度为0.06N*m/度，内旋刚度为0.07N*m/度。矩形髓内钉前→后弯曲刚度为205.40N*m/度，后→前弯曲刚度为78.00N*m/度，Ender钉前→后弯曲刚度为50.40N*m/度，后→前弯曲刚度为45.40N*m/度。结论 矩形髓内钉在手术操作及控制固定后再移位方面优于Ender钉，主要是由于其抗扭性能及前后抗弯性能的提高。
【关键词】 胫骨 腓骨 骨折固定术，髓内 矩形髓内钉 生物力学
Biomechanical and Clinical Study on Rectangle-shaped Intramedullary Nails and Ender Nails for Interfixation of Tibiofibular Fractures
WANG Xinwei, WU Yuesong, WANG Jianhua, et al.
Dept. of Orthopedics, Changhai Teaching Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200433
【Abstract】 Objective To evaluate the different biomechanical and clinical characteristics between Ender nail and rectangle-shaped intramedullary nail (RIN). Methods Clinical study: RIN was used in 138 tibiofibular fractures and Ender nailing in 86 tibiofibular fractures. The damage of nailing entry, deformity rate, and the rate of second operation, etc were evaluated. Biomechanical study: Twenty-four tibias of 12 healthy adult cadavers were fractured and fixed with Ender nail and RIN in the left and right sides separately. Torsion and three point bending tests were examined in two groups. The torsional moment-angle curve, bending load deflection curve and their stiffness were described and compared statistically. Results The rate of entry damage and deformity in RIN group was significantly less than that in the Ender nailing group (P<0.01). The torsional moment and anter-posterior loads of RIN were greater than those of the Ender nailing group (P<0.01). Conclusions The anti-torsion and anter-posterior anti-bending ability of RIN both in clinic and biomechanics are better than the Ender nail, while the lateral bending ability of two groups is the same.
【Key words】 Tibia Fibula Fracture fixation, intramedullary Rectangle-shaped intramedullary nail Biomechanics
可屈性髓内钉内固定具有创伤小、固定可靠、能早期下床、骨愈合时间短、拔钉容易等特点［1-3］。矩形髓内钉(rectangle-shaped intramedullary nails,RIN)是我国学者于1977年设计的一种用于胫腓骨骨折治疗的可屈性髓内钉，同时具有坚强面和可屈面两种不同的力学结构性能的独有特征［3，4］，经国内数百家医院二十余年的临床应用，取得良好疗效。为了进一步探讨RIN钉临床疗效的生物力学机制，笔者比较了RIN钉与Ender钉的临床疗效及生物力学性能。
资料与方法
一、临床资料
1993年9月～1997年8月，手术治疗胫腓骨骨折241例，获得随访218例（224侧）。RIN钉固定132例（138侧），其中男92例（96侧），女40例（42侧）；年龄21～84岁（平均42岁）。交通及工矿事故致伤81例（87侧），生活伤(包括行走跌伤，自行车摔伤等)32例，其他伤19例；上1/3段骨折8例（10侧），中1/3 107例（109侧），下1/3 17例（19侧）；横行/短斜形骨折38例，螺旋形44例，粉碎性38例（40侧），多段骨折12例（16侧）。Ender钉固定86例，其中男63例，女23例；年龄25～76岁（平均38岁）。交通及工矿事故致伤62例，生活伤18例，其他伤6例；上1/3段骨折6例，中1/3 61例，下1/3 19例；横行/短斜形骨折14例，螺旋形33例，粉碎性30例，多段骨折9例。随访6～36个月，平均16.8个月。
二、临床资料采集
1.术中资料采集包括：窗口劈裂率、钉端异位穿出率、插钉次数>2次率3项。
2.术后资料采集包括：成角（侧方、前后、旋转）畸形率及二次手术率2项。二次手术仅指由于成角畸形而引起，按照Ramadier标准侧方成角>5°,前后或旋转成角>10°，且患者有要求者［5］。
三、生物力学材料与方法
1.标本制备：健康成年人猝死者新鲜胫骨标本12对24根，胫骨长度28.3～36.7 cm，平均（31.8±2.8） cm。其中男性8对［平均年龄（35±4.1)岁，身高（1.72±0.15） m，体重(58.4±5.2) kg］；女性4对［平均年龄(38±3.8)岁，身高(1.58±0.09) m，体重(50.8±3.6) kg］。标本在2个月内分批获得，当即剔除附着的软组织，测量胫骨长度，摄X线片以排除损伤及骨髓腔异常。-40℃冰箱保存，不超过40天。实验前24小时将标本置于4℃冷藏箱中解冻，实验前12小时浸于室温下体积分数为75%的酒精中，以去除异味。
2.实验方法：12对24根标本分两组，按同一人体左右侧行自身对照，用钢锯锯成胫骨中段标准横行骨折，骨折间隙2mm。右侧行RIN钉固定，左侧行Ender钉固定。第一步，扭转试验：随机取其中6对标本，两端以聚乙树脂浇铸，自制夹具夹持。置于K-50型扭转试验机上，按胫骨的内旋与外旋两个方向匀速加载，每1°记录变形值，共测15°。每一方向测量3次，平均值作为该方向的扭转变形值，再将其换算为扭矩值（本实验中1N*m=400变形值）。测试过程中保持试件完整。描绘扭矩-扭角曲线，t检验分析并计算扭转刚度。第二步，弯曲试验(图1)：其余6对标本置于Instron万能液压试验机上，跨距定为20cm，按内→外、外→内、前→后、后→前4个方向行三点弯曲试验。每一方向测3次，最大弯曲变形达13cm时即停止试验，同一方向上的弯曲负载、桡位移3次平均值作为该方向上的弯曲负载、桡位移最终数据，将其换算为负载-角位移值［角位移(°)=arctg(桡位移)/(跨距)］。据此值描绘弯曲负载-位移曲线，t检验并分别计算弯曲刚度。
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