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一、研究背景与目的髌骨骨折（Patellar Fracture PF）发生率占全身骨折的1%2%,多见于成人。髌骨下极长约1.5cm,无关节面覆盖。髌骨下极骨折（Inferior Patellar Fracture IPF）属于关节外骨折,约占髌骨骨折的5%。损伤原因为间接和直接暴力。髌骨下极为松质骨,骨折块小,多为粉碎性,骨质强度低。髌骨是伸膝装置重要的组成部分,髌骨下极骨折后伸膝装置连续性完全中断,破坏了正常的髌股关节解剖和生物力学关系,膝关节功能受损。所以正确的治疗髌骨下极骨折对于恢复伸膝装置完整性、稳定性以及良好的膝关节功能至关重要。目前IPF治疗主要有保守治疗和手术治疗。多数学者认为移位小于2mm的骨折可采取长腿管型石膏伸直位固定6周。移位超过2mm多主张手术治疗。手术的目的:维持髌骨外形、恢复髌骨高度、修复伸膝装置。手术理念:手术方法简单、创伤较小、内固定坚强、早期功能锻炼,最大限度的恢复膝关节功能。由于髌韧带和股四头肌的强大张力以及髌骨下极骨折块的特点,髌骨下极骨折断端常难以有效的解剖复位和坚强固定,以满足术后早期膝关节伸屈活动锻炼和负重行走的需要。根据现有文献资料,对于髌骨下极骨折尤其是粉碎性骨折的处理,目前国内外没有相对统一和可靠的手术方法。因此寻求一种简单、可靠的手术方法以取得最佳临床效果,这对外科医生来说无疑是一种挑战。文献报道的手术方法主要有如下几种:髌骨下极切除术、锚钉缝合固定术、张力带钢丝固定术、中空螺钉8字钢丝固定术、篮状钢板固定术、记忆合金聚髌器固定术、钛缆固定术、间断垂直钢丝固定术等。以上手术方法术后多数需要石膏或支具固定2-6周后才开始膝关节伸屈功能锻炼,术后并发症和手术效果也不尽相同。文献报道的众多技术中,间断垂直钢丝固定技术（separate vertical wiring,SVW）及其改良技术相比其他手术方法有更好的临床效果,手术方法简单,具有良好的生物力学性能。尽管各种SVW技术随访结果令人满意,但也出现了内固定失效等并发症,术后需限制膝关节的伸屈锻炼范围。因此很有必要研究一种更为简单、坚强、有效的内固定方法,以满足患者术后早期膝关节功能锻炼,最终获得最佳的临床效果。本课题主要对SVW技术进行优化和改进,以获得更满意的生物力学和临床效果,为髌骨下极骨折的手术治疗进展提供最新的理论研究基础和临床实践资料。二、研究内容和方法1、研究内容:本项研究主要是对文献报道的SVW技术进行改进,以期改进后的SVW技术有更好的生物力学优势,更好的固定强度和更好的临床效果。SVW技术改进要点主要是在三道间断垂直钢丝固定髌骨下极骨折断端后,将绕髌骨周缘环扎的钢丝改为在髌骨中上方经髌骨侧方钢丝贯穿环扎,缩短固定力臂,提高固定强度,减少髌骨的整体应力。通过有限元分析方法比较改进前后的两种手术方法的生物力学特点。并对使用改进SVW技术手术的13例IPF患者进行回顾性临床随访研究,评估这种改进技术的固定强度和临床疗效。2、研究方法通过Unigraphics（UG）软件系统建立髌骨下极骨折三维模型,对原创间断垂直钢丝技术（Original Separate Vertical Wiring Technique,OSVWT）和改良间断垂直钢丝技术（Modified Separate Vertical Wiring Technique,MSVWT）进行有限元分析比较生物力学特点,主要比较两种技术方法的固定强度、应力分析等。对2013年3月至2015年8月期间应用改良SVW技术手术的13例IPF患者进行随访研究,统计分析包括手术时间、切口长度、术后并发症、术后Bostman功能评分等手术相关参数,并与文献报道的原创SVW技术进行比较,评估改进技术的临床效果。三、研究结果1、在500N的拉伸载荷下,有限元生物力学分析OSVWT和MSVWT两种内固定技术的髌骨整体最大位移值分别是1.02645±0.00035 mm和0.30630±0.00044mm（p<0.01）,髌骨骨折断端相同节点位移值分别是0.75808±0.00067 mm和0.13577±0.00025 mm（p<0.01）。2、OSVWT和MSVWT两种内固定技术的髌骨应力最大值分别是353.4925±0.2770和143.1938±0.2308 mpa（p<0.01）。3、2013年3月至2015年8月间,有11例MSVWT患者符合纳入标准,平均手术切口长度为7.9cm,手术时间43.45分钟。所有患者术后早期膝关节无限制伸屈功能锻炼,鼓励早期负重行走。平均21.7月随访,无切口感染、内固定失效、骨折移位、骨不愈等并发症,一例患者出现环扎钢丝松动,但功能恢复良好。总体并发症发生率9.1%。膝关节平均活动范围（Range of Motion ROM）130.9°,平均Bostman评分29.09。4、文献报道的OSVWT技术、髌骨下极切除技术（partial patellectomy PP）、锚钉缝合固定技术（anchor suturing AS）手术时间分别是72.1分钟、79.1分钟、68.5分钟,并发症发生率分别是19%、18.2%、22.2%。四、结论经过我们的研究,虽然髌骨下极骨折难以坚强有效固定以满足早期功能锻炼,但改进后的间断垂直钢丝固定技术具有更好的生物力学特点,固定强度显著提高,可满足术后早期膝关节伸屈活动和负重行走。手术简单创伤较小,并发症少,易于操作和推广应用。