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接骨板内固定是临床上治疗长骨骨折的常用方法之一。它是通过螺钉的轴向作用力将接骨板压向板下骨面,依赖两者界面间产生的巨大摩擦力将骨折稳固固定。但是这种传统的接触固定方式,引起接骨板附近皮质骨明显的血运障碍,从而导致骨坏死和在此基础上的骨重塑,继而引起骨质疏松。对局部血运的损害,最终减慢了骨折愈合的速度,增加了局部感染的机会。近些年来,骨折治疗观念发生了巨大的变化,即从单纯考虑骨折固定的力学稳定性向保护局部血运的生物学观点转变。对传统内固定技术改革的同时,传统接骨板也进行了相应的改进,先后出现了有限接触、点式接触接骨板。点式接触内固定器(point contact fixator,PC-Fix)代表了AO/ASIF骨科内植物研究的新进展,但由于不能对骨折动力加压,使其并不能完全替代传统的加压接骨板,目前尚处于临床试用阶段。 本研究针对现有点式接触接骨板不能动力加压的缺点,研制出新型点式接触动力加压接骨板(point contact-dynamic compression plate,PC-DCP)。PC-DCP由动力加压钢板(dynamic compression plate,DCP)和点式接触器(point contact nut,PC NUT)组合而成,固定时使用双皮质骨螺钉,通过螺钉的轴向作用力将PC NUT锥状尖端钉入骨内增加稳定性,通过螺钉头在钢板孔内的滑动起到加压作用,接骨板仅通过几个点与板下骨面接触,可以保持接骨板与骨面之间有1mm左右的间隙。 本研究以传统DCP为对照,通过对PC-DCP的生物力学性能、生物学性能及动物实验应用几个方面的研究,从而为将来的临床应用提供理论和实验依据。 首先,在体外对PC-DCP的生物力学性能进行了对照研究。结果显示:(1)PC-DCP可以有效地对骨折断端加压;(2)PC-DCP固定具有与DCP第三军医大学博士研究生论文新型点式接触动力加压接骨板的研制与实验研究相似的抗扭、抗弯力学性能;(3) PC一DCP固定的应力遮挡率为36%,其中以板下皮质骨应力遮挡最为显著,这与DCP差异无显著性;(4)PC一DCP与DCP一样,加压固定可以显著降低接骨板受力,增加骨折断端的应力传导。以上结果表明,PC一DCP具有与DCP相似的生物力学性能。 其次,采用山羊完整胫骨为动物模型,对照观察了PC一DcP和DCP固定后局部皮质骨微循环、骨结构与几何形态以及骨的力学性能变化情况,评价PC一DCP的生物学性能。结果显示:(1) DCP板下皮质骨在术后1天血流量急剧降低,有明显缺血区,到6周时仍处于缺血状态,12周时恢复正常。PC一DCP板下皮质骨术后1天血运明显优于DCP,仅在螺钉孔与点接触部位周围有小范围皮质骨缺血,2周时血运恢复正常,至12周时一直维持在较高水平。板对侧皮质骨血运PC一DCP与DCP之间无显著性差异;(2)术后12周,DCP板下皮质骨存在明显的骨质疏松表现,PC一DCP侧变化不明显。术后24周,PC一DCP和DCP板下皮质骨均有骨吸收表现,骨皮质变薄,骨力学性能降低。结果表明:PC一DCP较传统DCP可以有效保护板下皮质骨血运,防止因血运障碍引起的早期暂时性骨质疏松的发生,但在固定的中后期,PC一DCP和DCP一样可诱发固定骨段应力遮挡性骨质疏松。 最后,采用山羊胫骨中段横断骨折模型,对PC一DCP固定对骨折愈合的影响进行研究。结果显示:(l)X线影像显示PC一DCP与DCP组之间无明显区别;(2)组织病理学观察显示PC一DCP组骨折愈合速度及质量均优于DCP组;(3)骨力学性能测试显示PC一DCP组骨折愈合质量优于DCP组,但于24周时两组差别不明显。研究表明:PC一DCP组骨折愈合速度和质量均明显优于DCP组。 综上所述,我们可以得出结论:(1) PC一DCP可以对骨折断端有效加压,具有良好的生物力学性能;(2) PC一DCP可以有效保护板下皮质骨的血运,从而防止早期暂时性骨质疏松的发生,具有良好的生物学性能;(3)PC一DCP固定可靠,骨折愈合速度和质量均优于传统接骨板。