髌骨骨折是在骨科门诊中常见的外伤,通常由于突然撞击髌骨而发生,例如跌倒或交通事故。髌骨位于膝关节前方皮下,对膝关节伸肌机制至关重要,在膝关节伸展过程中,髌骨是一个支点,可以提高伸肌肌腱的力矩力臂。当髌骨骨折发生时,力传递功能丧失,膝关节无法正常活动。手术固定髌骨骨折,可以重建伸肌机制的完整性,恢复膝关节屈伸活动,进行早期康复锻炼,是髌骨骨折最主要的治疗手段。目前,固定髌骨骨折的主流技术是张力带技术。尽管经过几十年的发展,这一技术进行了不断的改良,但是临床病例报道的结果显示其临床效果并不十分理想。迄今为止,已经开发出许多用于替代张力带技术治疗髌骨骨折的手术方法,这些方法中,绝大多数仍需要将内固定物植入到髌骨前方,内植物仅仅被菲薄的髌前软组织覆盖。近期有人提出利用三枚空心螺钉“三角固定”髌骨骨折的理念,基于这一理念我们尝试利用加压螺栓联合两枚空心钉“三角固定”髌骨横行骨折,并对此进行了有限元分析和生物力学分析。髌骨位置表浅,缺乏肌肉组织覆盖,且是构成膝关节的重要组成部分,髌骨骨折端与膝关节腔相通,一旦髌骨骨折术后出现感染,感染很容易波及到膝关节腔,处理起来会非常棘手,据我们所知,目前尚没有专门的足够样本量的研究对髌骨骨折术后感染的发病率和危险因素进行研究。为解决这一临床问题,我们对髌骨骨折术后感染这个并发症进行了前瞻性研究。第一部分加压自断螺栓联合空心钉三角固定髌骨横形骨折的有限元分析目的:本研究的主要目的是利用有限元（FE）分析的方法评估加压螺栓加两枚空心钉“三角固定”髌骨横行骨折的生物力学效应,并与空心钉张力带固定技术进行对比。方法:首先将志愿者膝关节的CT扫描数据导入Mimics Reserch 21.0,建立完整膝关节三维重建模型。以STL格式导入CAD软件,将膝关节位置调整为屈曲45度,创建髌骨骨折和不同固定方式的实体模型:首先创建传统空心钉张力带固定模型,然后创建单纯空心钉固定模型,即两枚平行浅空心钉固定模型和两枚平行深空心钉固定模型。对单纯空心钉固定模型进行有效性验证,验证成功后,在这两个模型基础上分别增加一枚加压螺栓,创建两种加压螺栓加空心钉模型,即“倒三角固定”模型和“正三角固定”模型。将建立的实体模型导入Abaqus 6.14软件,建立有限元模型后进行力学分析。评价指标包括:髌骨最大位移,骨折间隙和骨折端接触面积。结果:在屈曲45度和伸展（0度）两种状态下,与空心钉张力带技术相比,就髌骨最大位移而言,“正三角固定”分别减少了14.5%和15.2%,而“倒三角固定”分别减少了4.3%和7.3%;就骨折间隙而言,“正三角固定”分别减少了60.3%和60.6%,而“倒三角固定”分别减少了6.4%和2.8%。在800N载荷下,在膝关节0度位,空心钉张力带固定和“倒三角固定”这两种模型的骨折断端接触面积均为0mm~2,而“正三角固定”模型的骨折端接触面积为64.8mm~2;在屈曲45度位,空心钉张力带固定模型的骨折端接触面积为32.2mm~2,“倒三角固定”模型为35.6mm~2,而“正三角固定”则为97.6mm~2。小结:“三角固定”是固定髌骨横行骨折的新理念。加压自断螺栓与两枚平行空心钉联合应用可以构建一种新型“三角固定”系统,相较于“倒三角固定”以及传统的空心钉张力带固定,加压螺栓加两枚空心钉“正三角固定”具有更好的力学特性。第二部分加压自断螺栓联合空心钉与三枚空心钉三角固定髌骨横行骨折的生物力学比较目的:基于髌骨骨折“三角固定”的理念,结合我们前期有限元分析的结果,我们提出了利用加压螺栓联合两枚空心螺钉“正三角固定”髌骨横行骨折的方法。本研究的目的是利用生物力学的方法对三枚空心钉“正三角固定”和加压螺栓加两枚空心钉“正三角固定”这两种方法的力学特性进行比较。然后将结果与目前最常用的手术技术,即改良克氏针张力带技术进行比较。方法:选取了共36具（左侧18具,右侧18具）经福尔马林溶液处理的成人膝关节尸体标本,将取下的髌骨标本用随机数字表法随机分为三组:A组,改良克氏针张力带组;B组,加压螺栓加两枚空心钉组;C组,三枚空心钉组。制备成标准髌骨横行骨折模型后,将骨折标本按照以上三种方式分别固定,通过自制的髌骨力学测试平台,连接到生物力学机上进行周期载荷测试。实验开始前对实验标本施加100N的预紧力,使钢丝绳吊索完全张紧,然后对实验样本以15mm/min的速度施加100N到300N的线性载荷,然后以相同的速率卸载。完成10,000次载荷循环,或者内固定物失效后结束。测试过程中载荷和载荷周期由生物力学机传感器记录保存。通过数字应变测量分析系统以2Hz频率记录髌骨前面两个标记点间的位置变化,对周期载荷过程中髌骨骨折块间相对位移（mm）进行记录。所有数据的统计分析均使用SPSS 22.0软件（IBM、Armonk、美国）进行,计量资料使用Kolmogorove-Smirnov检验检测数据的正态性,以均数±标准差表示,使用Levene检验测试其方差齐性,经检验方差齐,三组间骨折间隙的比较用单因素方差分析（ANOVA）,三组样本均数的两两比较用SNK-q检验。计数资料以百分比表示,应用Fisher确切检验分析。统计边界为95%的置信区间,显著性水平设置为p＜0.05。结果:周期载荷试验完成后,A组、B组和C组的平均骨折间隙分别为1.57±0.39mm、0.71±0.25mm和0.97±0.21mm。应用单因素方差分析显示三组间平均值有差异,应用SNK-q检验进行三组两两比较发现,A组与B组,A组与C组,B组和C组均有显著性差异,P＜0.05。按照设定的失效标准,A组有2例标本固定失效,通过率为84.3%,失效率为16.7%,B组和C组无失效标本,通过率均为100%。经Fisher确切检验分析三组间的通过率有显著性差异,P＜0.05。小结:我们的研究结果证明,相较于改良克氏针张力带固定技术,不需要张力带的加压自断螺栓加两枚空心螺钉“正三角固定”和三枚空心螺钉“正三角固定”都可以为髌骨横行骨折提供更为可靠的固定,尤其是加压螺栓加两枚空心螺钉“正三角固定”,其稳定性更佳。加压螺栓加空心螺钉“正三角固定”不仅力学稳定性好,而且这种固定方式操作简单,可以明显减少软组织剥离,使髌骨以及伸肌等软组织的供血最大限度被保留,可以避免克氏针以及张力带钢丝末端线结对于皮肤的激惹,进而减少后期取出内固定物的再手术率。我们认为这种固定技术是代替克氏针张力带固定髌骨横行骨折的一种可行的新型固定方式。第三部分髌骨骨折术后手术部位感染的患病率和危险因素分析目的:髌骨骨折术后手术部位感染（SSI）可能是灾难性的和具有挑战性的。据我们所知,目前还没有足够样本量的研究来调查其患病率和危险因素。我们这个研究的目的就是解决这个临床问题。方法:选取2014年10月至2018年12月期间接受髌骨骨折手术治疗的820例患者。从前瞻性数据库中获取人口统计学数据、骨折类型、损伤机制、术前住院时间、手术相关变量和术前实验室指标。通过接受者操作特性曲线来确定手术持续时间的最佳临界值。采用单因素分析和多因素分析来确定手术部位感染的独立危险因素。结果:髌骨骨折术后共有17例患者出现SSI,患病率为2.1%,其中浅表感染11例（1.3%）,深部感染6例（0.8%）。经过排除混淆变量后,吸烟,（OR,18.6,CI,3.5-99.0）;白蛋白＜35g/L,（OR,7.4,CI,1.1–52.3）;糖尿病（OR,8.8,CI,1.3-59.4）和手术持续时间＞97.5分钟（OR,13.2,CI,1.5-117.3）被确定为髌骨骨折手术后SSI的独立危险因素,（p＜0.05）。小结:我们的研究显示,闭合性孤立性髌骨骨折患者术后SSI患病率为2.1%,其中浅表感染为1.3%,深部感染为0.8%。我们建议对有高危因素（吸烟、白蛋白＜35g/L、糖尿病和手术持续时间＞97.5分钟）的患者进行个体化风险分层和有针对性的干预。