背景:髌骨骨折发病率在近年呈现上升趋势,其中超过半数为横行骨折(AO-34-C)。当髌骨横行骨折移位超过2mm或出现粉碎性骨折时是其手术的适应症,由于髌骨可以传递股四头肌拉力,在伸膝、维持膝关节稳定方面起到重要作用,这就要求手术治疗尽可能保留完整的髌骨解剖形态,恢复关节面的平整和伸膝结构的连续性。目前,临床上治疗髌骨骨折仍广泛采用AO克氏针张力带固定方式,但是因其早期康复锻炼严格,术后移位、失效、疼痛和二次手术等并发症较高,骨科医师多年来一直在探索更好的替代方式,本研究旨在比较三枚空心加压螺钉(Three Cannulated Compression Screws,TCCS)与AO克氏针张力带(AO Kirschner Wires Tension Band,AOKW)固定髌骨横行骨折模型的稳定性,客观、定量评价三枚空心加压螺钉替代方案的可行性。方法:总计15个髌骨标本被用来进行生物力学测试,将髌骨横行截断制成髌骨横行骨折标准创伤模型(AO-34-C),分别以三枚空心加压螺钉(N=9)和AO克氏针张力带(N=6)方式固定。定制一个平台用来模拟膝关节屈曲90°,在股四头肌腱端加载25-275N拉力模拟膝关节伸展活动,对两种固定方式进行低周期1000循环和高周期10000循环的动态疲劳测试,过程中持续记录骨折分离间隙(mm)和加载循环次数,以骨折分离间隙达到2mm以上或结构破坏定义为固定失效。应用Mann-Whitney U检验和Fisher’s精确检验进行统计分析。结果:1.在低周期测试早期,可以观察到AOKW组分离间隙快速增加,而后增加速率逐渐减缓,趋于平稳,TCCS加载循环期间,分离间隙增长速率一直保持稳定。AOKW组早期分离间隙增长率明显高于TCCS组(P=0.005,P<0.05),差异具有统计学意义;在低周期测试后,AOKW组分离间隙为0.77±0.59mm,6枚标本全部通过低周期疲劳测试,通过率100%,TCCS组分离间隙为0.31±0.69mm,8枚标本通过低周期疲劳测试,通过率89%,TCCS组骨折低周期测试的分离间隙远小于AOKW组(P=0.012,P<0.05),差异有统计学意义。2.在高周期测试过程中,AOKW组在加载到3149±1706循环后分离间隙相继达到2mm而固定失效,6枚标本均未通过高周期疲劳试验,通过率0%;TCCS组1枚标本失效,其余8枚标本进入高周期测试,加载至10000循环时分离间隙为0.69±0.42mm,仍然固定有效,通过率89%,TCCS组高周期疲劳试验通过率明显高于AOKW组(P=0.000,P<0.05),差异有统计学意义。3.在高周期动态疲劳测试终止后,还可以观测到TCCS组骨折分离间隙随应力卸载逐渐变小甚至消失,而AOKW组分离间隙在应力卸载后仍然存在,出现了不可逆的骨折分离间隙。结论:TCCS和AOKW方式都可以承受早期模拟康复锻炼,但是TCCS方式骨折分离间隙更小,耐受加载次数更多,TCCS方式固定髌骨横行骨折在初始稳定性和长期稳定性都具有明显优势,在治疗简单髌骨横行骨折的TCCS生物力学性质明显优于AOKW。