對(duì)于不穩(wěn)定的舟骨骨折進(jìn)行復(fù)位后用空心螺釘固定已經(jīng)成為一種最常用的治療方式。普遍認(rèn)為，螺釘在舟骨內(nèi)的位置會(huì)影響骨折固定的強(qiáng)度。一些學(xué)者指出當(dāng)螺釘?shù)奈恢迷谥酃莾?nèi)居中時(shí)，具有生物力學(xué)固定優(yōu)勢(shì) [1-2]，因此將它作為首選的固定方式。另外一些醫(yī)生認(rèn)為，螺釘與骨折線是否垂直，對(duì)固定是否牢固的影響更大，螺釘居中與否區(qū)別不大 [3-4]。本文作者利用以前通過螺旋CT建立三維舟骨中央?yún)^(qū)的方法 [5-7]，作為判斷螺釘是否居中的標(biāo)準(zhǔn)，通過建立舟骨腰部骨折螺釘固定的有限元模型，分別模擬腕中立握拳和腕背伸橈偏兩種常見體位，施加較小的載荷，觀察舟骨骨折穩(wěn)定性，以研究螺釘在舟骨內(nèi)的居中性以及螺釘相對(duì)骨折平面的垂直性哪個(gè)因素對(duì)固定牢固程度的影響更為重要，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

一、模型建立

于門診選取手外傷患者1例，男，30歲，行雙側(cè)腕關(guān)節(jié)螺旋CT掃描(64排，日本東芝公司，Aquilion Tsx-101A)，掃描范圍： 以月骨為中心，包括腕骨、腕關(guān)節(jié)及前臂遠(yuǎn)端1/3； 條件： 電壓120 kV，電流100 mA，掃描層厚0.5 mm，螺距 0.938，矩陣512512，濾過參數(shù)為30(骨算法)，重建層厚0.5 mm，層距0.5 mm。使用Mimics 10.0軟件(Matefialise公司，比利時(shí))處理健側(cè)DICOM格式數(shù)據(jù)，行腕關(guān)節(jié)三維影像表面重建，后將其導(dǎo)入ANSYS 10.0(ANSYS公司，美國(guó))軟件建立有限元模型(圖1)。根據(jù)解剖學(xué)研究，在各骨的幾何面中人工選擇適當(dāng)?shù)膯卧孀鳛檐浌腔鶞?zhǔn)面，其余單元面為骨基準(zhǔn)面，設(shè)定軟骨層厚度為1mm [8]。采用線性連桿模型模擬腕關(guān)節(jié)主要韌帶 [9-10]，包括： 橈舟頭韌帶、長(zhǎng)橈月韌帶、橈舟月韌帶、舟頭韌帶、舟大小多角骨韌帶、舟月掌側(cè)韌帶、鉤三角掌側(cè)韌帶、頭月掌側(cè)韌帶、大多角三角韌帶、大多角舟骨韌帶、舟月背側(cè)韌帶、鉤三角背側(cè)韌帶、頭月背側(cè)韌帶。每條韌帶設(shè)定的連桿數(shù)量及起始位置均依據(jù)解剖學(xué)研究 [11]。再對(duì)整個(gè)模型依次進(jìn)行單元交叉測(cè)試、節(jié)點(diǎn)融合處理、以及局部網(wǎng)格優(yōu)化，獲得腕關(guān)節(jié)三維有限元模型。

模擬舟骨腰部斜形骨折(Herbert分型)及4種置釘方式(圖2)： ①螺釘位于舟骨中央?yún)^(qū)且與之垂直； ②螺釘位于舟骨中央?yún)^(qū) [9]但與骨折面不垂直而是與骨折面成角70°。螺釘模型為直徑3 mm無頭空心螺釘； ③螺釘不位于舟骨中央但與骨折面垂直； ④螺釘不位于舟骨中央同時(shí)與骨折面不垂直。

圖1 有限元模型 A 掌側(cè) B 背側(cè)

圖2 螺釘在舟骨內(nèi)的4種固定方式

二、材料屬性

設(shè)定骨、軟骨、韌帶及螺釘為各向同性的線彈性材料，其楊氏模量分別為10000 MPa，10 MPa，500 MPa和150 GPa，泊松比分別為0.3，0.4，0.48和0.3 [12-13]?？紤]骨折面間的摩擦情況，摩擦系數(shù)μ=0.4 [8]。

三、載荷設(shè)置

模擬投飛鏢動(dòng)作 [14-15](dart throwing motion，DTM)的一個(gè)體位——腕背伸橈偏位，自橈側(cè)腕伸肌腱止點(diǎn)施加載荷，方向大致與前臂平行，因術(shù)后早期活動(dòng)負(fù)荷不宜過大，故載荷大小設(shè)為50 N； 再模擬腕中立握拳位 [15]，自第3掌骨遠(yuǎn)端向近端施加載荷，大小同前。

四、試驗(yàn)分析

在骨折面沒有明顯移位的情況下，記錄不同位置的螺釘在腕關(guān)節(jié)不同體位所承受的最小及最大負(fù)荷。

所有數(shù)字模型均為空心釘在舟骨內(nèi)無明顯的移動(dòng)，設(shè)置螺釘沒有變形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)螺釘在舟骨內(nèi)居中與骨折面垂直時(shí)，固定后承受最大負(fù)荷及最小負(fù)荷最低，其次為螺釘在舟骨居中但與骨折面成角70°固定時(shí)(表1)。而當(dāng)螺釘在舟骨內(nèi)不居中時(shí)，與骨折面垂直與否對(duì)應(yīng)力影響不大。

表1 不同固定方式骨折的穩(wěn)定性

對(duì)于有移位的新鮮舟骨骨折以及陳舊骨折不愈合，以空心螺釘進(jìn)行固定可以縮短制動(dòng)時(shí)間，縮短骨折愈合時(shí)間，提高骨愈合率。影響內(nèi)固定強(qiáng)度的因素有： 舟骨骨質(zhì)情況，骨折面自身形態(tài)，骨折是否解剖復(fù)位，內(nèi)固定物的選擇以及手術(shù)的操作技術(shù)，例如放置螺釘是否在舟骨內(nèi)居中，螺釘與骨折線是否垂直，螺釘是否足夠長(zhǎng)等。對(duì)舟骨的骨質(zhì)情況以及骨折面情況醫(yī)生無法控制，而手術(shù)中的操作技術(shù)近年來一直是手外科的熱點(diǎn)話題。不少學(xué)者認(rèn)為將螺釘在舟骨內(nèi)居中放置可以縮短骨折愈合時(shí)間，提高愈合率，縮短制動(dòng)時(shí)間，從而改善腕關(guān)節(jié)活動(dòng) [1-2，10]。因此將螺釘?shù)木又凶鳛樽钪匾牟僮?，甚至不惜切除部分大多角?nbsp;[10-11]。而有些學(xué)者認(rèn)為，舟骨螺釘?shù)闹兄貌⒉皇潜仨毜?，更不?yīng)該以犧牲舟-大多角骨關(guān)節(jié)的完整性作代價(jià)。對(duì)于舟骨腰部骨折，避開大多角骨，打入與骨折線垂直的螺釘，此時(shí)螺釘雖不居中，但其固定強(qiáng)度也足夠 [3-4]。還有學(xué)者認(rèn)為只要舟骨螺釘完全置于舟骨內(nèi)加壓固定即可，實(shí)際上并不用考慮舟骨螺釘?shù)木又行?。至于哪種觀點(diǎn)正確，則需要生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)生理學(xué)等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)。

本研究嘗試通過有限元模型分析，為康復(fù)治療提供初步客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。本研究分別納入目前臨床中可能用到的4種置釘方式。依次模擬腕背伸橈偏及腕中立握拳2種體位，前者源于腕關(guān)節(jié)最主要的運(yùn)動(dòng)模式，后者是術(shù)后運(yùn)動(dòng)最多采用的訓(xùn)練體位。其中，腕背伸橈偏是DTM的重要體位之一，而DTM是腕關(guān)節(jié)由背伸橈偏向屈曲尺偏的運(yùn)動(dòng)過程，是腕關(guān)節(jié)日?；顒?dòng)中最主要的運(yùn)動(dòng)形式 [9]。舟骨骨折螺釘固定的目的就在于骨折早愈合，腕關(guān)節(jié)盡早使用，因此模擬腕關(guān)節(jié)生理載荷模式較以往有限元分析中自腕部垂直施加載荷更具合理性。本研究顯示，在腕背伸橈偏施加50 N載荷時(shí)，無論骨折是垂直還是居中固定，骨折面間均無明顯位移，螺釘所承受的應(yīng)力與其是否在舟骨內(nèi)居中的正相關(guān)性最為明確。

本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)臨床有一定的指導(dǎo)意義。首先，在可能的情況下，使螺釘在舟骨內(nèi)居中并與骨折線垂直對(duì)固定的牢固程度是有意義的。另外，實(shí)驗(yàn)中很好地顯示了導(dǎo)針在舟骨上的出入點(diǎn)，由于舟骨的體積比較小，螺釘居中或不居中、與骨折線是否垂直，其軸線的差距很小，提示我們臨床醫(yī)生的術(shù)中操作要特別精細(xì)，變換導(dǎo)針入針點(diǎn)時(shí)幅度要在2 mm以內(nèi)。同時(shí)也應(yīng)注意到，本次實(shí)驗(yàn)的骨折模型為腰部的短斜形骨折，對(duì)于沿舟骨溝的長(zhǎng)斜形骨折(sulcus fracture)，本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否同樣適用，值得進(jìn)一步探討。本研究尚存其他不足，一是需進(jìn)一步模擬不同骨折類型，以檢驗(yàn)其在不同運(yùn)動(dòng)模式下的穩(wěn)定程度； 二是腕關(guān)節(jié)有限元模型建立時(shí)對(duì)骨、軟骨、韌帶均假設(shè)為各向同性的線彈性材料，與生理?xiàng)l件有一定差距。

參 考 文 獻(xiàn)：（略）