閆 作

（康?？h人民醫(yī)院，河北 張家口 076650）

·基礎(chǔ)研究·

股骨頸帶側(cè)孔空心釘添加骨水泥的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究

閆 作

（康保縣人民醫(yī)院，河北 張家口 076650）

目的 探討股骨頸帶側(cè)孔空心釘添加骨水泥對(duì)骨折愈合的促進(jìn)效果。方法 選取58具成人尸體股骨頸標(biāo)本，依據(jù)最大軸向拔出力（F-max）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，12個(gè)股骨頸在軸向正中鉆孔后將空心釘直接置入，另12個(gè)股骨頸在軸向正中鉆孔將聚甲基丙烯酸酯骨水泥輸注后再置入帶側(cè)孔空心釘。進(jìn)行拔出實(shí)驗(yàn)，對(duì)空心釘最大軸向的拔出力及周期抗屈實(shí)驗(yàn)過(guò)程中螺釘在松動(dòng)時(shí)所能承受的最大負(fù)荷進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果 注入PMMA骨水泥側(cè)孔空心釘最大軸向力顯著高于高于單純空心釘最大軸向拔出力，對(duì)比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論 對(duì)于髖部骨質(zhì)疏松骨折來(lái)說(shuō)，采用加入聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)孔空心釘對(duì)骨折端進(jìn)行固定，能夠顯著減少股骨頭被穿透、脫落、松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，從而提升了骨折端固定的穩(wěn)定性，加速骨折愈合。

股骨頸；側(cè)孔空心釘；聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥；生物力學(xué)

隨著我國(guó)人口老齡化現(xiàn)象的日益突出，骨質(zhì)疏松與骨結(jié)構(gòu)退化的患病率逐年上升，患者也因此會(huì)骨小梁力學(xué)強(qiáng)度降低，容易出現(xiàn)骨折。老年群體髖部是其骨質(zhì)疏松多發(fā)部位，若發(fā)生骨折，很多都采用外科手術(shù)治療[1]。當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域，通常采用的方法會(huì)由于治療負(fù)荷過(guò)大與骨質(zhì)疏松等原因，導(dǎo)致股骨把持力度過(guò)小，或者由于負(fù)荷過(guò)大而造成股骨頸空心釘拔出或松動(dòng)[2]。本次試驗(yàn)通過(guò)股骨頸置入空心釘，并在其中注入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥，從而使股骨頸空心釘穩(wěn)定性顯著提升，從而提升了骨的把持力度與穩(wěn)定性，研究報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

2012年10月至2014年7月在康保縣人民醫(yī)院完成。選取58具成人尸體股骨頸標(biāo)本，均為男性，死亡時(shí)間均小于11個(gè)月，平均年齡72歲，由我院提供。經(jīng)X射線檢查骨質(zhì)疏松癥狀顯著，無(wú)其他異常情況。對(duì)標(biāo)本周圍軟組織進(jìn)行清除，采用雙層塑料袋進(jìn)行密封，放置入-98℃冰箱中進(jìn)行冷凍保存，待測(cè)試前20 h取出，使其置于常溫下解凍[3]。

1.1.1 股骨頸空心釘

空心釘總長(zhǎng)度與直徑分別為80.0 mm、7.2 mm，螺紋長(zhǎng)度為20.0 mm，空心釘中空部分直徑為2.4 mm，從不同角度對(duì)前釘段螺紋鉆6側(cè)空6個(gè)，直徑為1.4 mm。

1.1.2 強(qiáng)化修復(fù)材料

選自上海第二口腔大學(xué)口腔材料廠制造的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，使用前放入3℃冰箱保存，用時(shí)再將其取出。單體與粉的配置濃度比例為1∶2，攪拌均勻4～6 min后注入股骨頸空心釘中空部位及螺紋隧道之中[4-5]。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

器械來(lái)源于日本島津公司制造研發(fā)的AGS-100KN材料實(shí)驗(yàn)機(jī)，拉壓力最大為10KN，速率為1.0～450 mm/min，螺釘拔出速率為6.0 mm/min。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

F-max實(shí)驗(yàn)分組：12個(gè)股骨頸鉆孔在軸向正中部位，5.5 mm攻絲后將長(zhǎng)度80.0 mm、直徑7.2 mm空心釘置入，另外12個(gè)股骨頸鉆孔為軸向正中部位，5.5攻絲后將PMMA注入，容積為隧道容積的7/10，然后將帶側(cè)孔空心釘置入，再在其中空部位將PMMA骨水泥注入。

在AGS-10KN材料實(shí)驗(yàn)機(jī)機(jī)上進(jìn)行拔出實(shí)驗(yàn)。將股骨頸固定在特制夾具上，對(duì)股骨頸角度進(jìn)行調(diào)整，使實(shí)驗(yàn)機(jī)拉伸與空心釘長(zhǎng)軸方向相同，用6.0 mm/min恒定速率將空心釘拔出。拔出螺釘時(shí)如果破壞骨質(zhì)要馬上停止，將載荷加到變形曲線高峰值點(diǎn)作為拔出破壞的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[6]。通過(guò)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)記錄實(shí)驗(yàn)機(jī)載荷信號(hào)，采用測(cè)試分析軟件WinAGSSlite2000計(jì)算最大拔出力。

1.2.2 周期抗屈實(shí)驗(yàn)

在24個(gè)股骨頸上開(kāi)展，通過(guò)材料試驗(yàn)機(jī)垂直在螺釘縱軸負(fù)荷施加于股骨頸頭部?；A(chǔ)負(fù)荷12 N，反復(fù)90次，調(diào)整負(fù)荷范圍15～45 N，15～70 N，15～95 N，……，一直到15～195 N，各負(fù)荷均90次。采用特殊測(cè)量?jī)x對(duì)頭部位移進(jìn)行記錄，如果在負(fù)荷最大值195 N、周期800次之前產(chǎn)生螺絲松動(dòng)（位移標(biāo)準(zhǔn)≥1.5 mm）則將此時(shí)最大負(fù)荷記錄下來(lái)。

1.2.3 觀察指標(biāo)

周期抗屈試驗(yàn)結(jié)果以及空心釘最大軸向拔出力。

1.2.4 設(shè)計(jì)與實(shí)踐與評(píng)價(jià)者

全過(guò)程由作者及他人協(xié)助完成，評(píng)估采用盲法。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析與處理，采用SPSS14.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理，計(jì)量資料采用（）表示，行t檢驗(yàn)，P＜0.05表明差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組空心釘最大軸向拔出力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

兩組空心釘最大軸向拔出力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。在所測(cè)的24個(gè)標(biāo)本中，空心釘組12個(gè)股骨頸的最大軸向拔出力為482.3～1 086.4 N，平均（864±204.3）N；添加聚甲基丙烯酸甲酯帶側(cè)孔空心釘以后最大軸向的拔出力為2 036.2～3 603.7N，平均（2 952.7±524.6）N。后者顯著高于前者，對(duì)比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 空心釘與側(cè)孔空心釘注入PMMA軸向拔出力比較（N） （n=12）

2.2 周期抗屈實(shí)驗(yàn)過(guò)程中PMMA的效應(yīng)狀況

周期抗屈實(shí)驗(yàn)過(guò)程中PMMA的效應(yīng)狀況見(jiàn)表2。空心釘單純置入的股骨頸的最大負(fù)荷為45～195 N時(shí)出現(xiàn)松動(dòng)，位移1.5 mm；注入聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)孔空心釘在195 N時(shí)并未松動(dòng)，位移距離＜0.8 mm。由此可見(jiàn)，周期抗屈實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注入PMMA側(cè)孔空心釘較單純置入空心釘具有更強(qiáng)的負(fù)荷強(qiáng)度，且位移距離也較?。ǎ?.8 mm），穩(wěn)定性顯著優(yōu)于空心釘組（位移1.5 mm），對(duì)比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表2 空心釘組最大負(fù)荷55～195 N，位移1.5 mm時(shí)的PMMA效應(yīng)

3 討論

股骨頸骨折是老年人群的常見(jiàn)病癥之一，其致病的主要原因就是骨質(zhì)疏松導(dǎo)致股強(qiáng)度下降，加上老年人群反應(yīng)遲緩、防御能力較弱，從而容易產(chǎn)生骨折[7-8]。由于股骨頸本身特征，使其在骨折時(shí)常常受到巨大剪應(yīng)力，從而對(duì)骨折內(nèi)固定效果及愈合后的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。此外，姚琦等[9]發(fā)現(xiàn)由于股骨頭血液供應(yīng)較為特殊，骨折時(shí)對(duì)局部血供產(chǎn)生破壞，因而極有可能導(dǎo)致股骨頭壞死。對(duì)于老年股骨頸骨折的治療最重要的是盡早進(jìn)行骨折解剖與復(fù)位，同時(shí)采取內(nèi)固定治療，從而促使骨折的愈合。臨床研究認(rèn)為，對(duì)股骨頸骨折采取內(nèi)固定治療應(yīng)當(dāng)滿足下列條件：允許軸心向上存在壓應(yīng)力[10]；抵抗施加在骨折線上的較大剪應(yīng)力；抵抗彎應(yīng)力。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外醫(yī)療領(lǐng)域普遍認(rèn)為，采取空心釘進(jìn)行內(nèi)固定治療是當(dāng)前用于股骨頸骨折治療的最佳方式，并且能取得顯著的臨床效果。

本次研究中，注入聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)孔空心釘最大軸向力（2 952.7±524.6）N顯著高于高于單純空心釘最大軸向拔出力，并且注入聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)孔空心釘在其最大負(fù)荷195 N時(shí)并未出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，且位移距離小于0.8 mm，顯著優(yōu)于對(duì)照組。由此可見(jiàn)，對(duì)于髖部骨質(zhì)疏松骨折來(lái)說(shuō)，采用加入聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)孔空心釘對(duì)骨折端進(jìn)行固定，能夠減少股骨頭被穿透、切割以及固定物脫落、松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，從而提升了骨折端固定的穩(wěn)定性，為骨折部位的盡快愈合奠定堅(jiān)實(shí)的固定基礎(chǔ)。

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[3] 鄭海, 李祎. 股骨頸帶側(cè)孔空心釘添加骨水泥的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)[J]. 中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù), 2009, 13(43): 8458-8460.

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（責(zé)任編輯：裘永強(qiáng)）

Biomechanics study on the femoral neck with side hole hollow nail combined with bone cement

YAN Zuo
(People's Hospital of Kangbao County ,Zhangjiakou 076650,China)

objective To study the healing effects by applying femoral neck with side hole hollow nail combined with bone cement for the promotion of fracture. Methods 58 adult femoral neck specimens were seletced based on the maximum axial pull output (F-Max) in experimental group, 12 femoral neck in bored after the hollow screw directly into the center of the axial, the other 12 femoral neck in the center of the axial drilling will polymethacrylate again after infusion of bone cement into side holes with hollow screw. To pull out the experiment, the hollow nail pulling power of the maximum axial and screw in the process of cycle resistance to bending experiment in loose could withstand the maximum load were determined. Results In PMMA bone cement injection hole hollow nail was significantly higher than that of the maximum axial force ,which was higher than pure hollow nail maximum axial pull output, the difference was statistically significant (P＜0.05). Conclusion For hip osteoporosis fracture, the side holes by using methyl methacrylate hollow nail fixed the fracture end, can significantly reduce the risk of femoral head loose, falling off, and improve the stability of the fixed the fracture end, accelerate fracture healing.

femoral neck; side hole hollow nails; polymethyl methacrylate bone cement; biomechanics

R382.2

A

1674-490X(2014)06-0001-04

2014-11-27

閆作（1969-），男，河北康保人，主治醫(yī)師，主要從事骨科臨床研究。E-mail:383750767@qq.com