塔形针的研制及其在胫骨中下段骨折如的应用
塔形针的研制及其在胫骨中下段骨折如的应用
江振华 黎建明 张日华
摘 要 目的 研究塔形弹性髓内针(tower elastic intramedullary nail, TEIN)治疗胫骨中下段骨折的有效性和适应性。 方法 1995年1月～1999年6月采用自行研制的TEIN治疗胫骨中下段骨折43例。 结果 随访42例(6个月～4年)，按Johner-Wruh疗效标准，优34例，良7例，优良率97%，无断针、弯针、关节僵硬、再骨折及骨折不愈合等并发症。 结论 TEIN具有力学结构合理、手术操作简单、组织损伤小、效果可靠、不需X线监视等优点，是固定胫骨中下段骨折较好的方式之一，特别适用于胫腓骨多段骨折。
关键词：胫骨骨折；骨折固定术，髓内；髓内针
, 百拇医药
胫骨中下段骨折因其周围软组织少、髓腔宽大、血运差等原因，使内固定的应用受到限制。笔者在Ender针固定胫骨骨折的基础上设计了塔形弹性髓内针[tower elastic intramedullary nail, TEIN (以下简称塔形针)]，1995年1月～1999年6月临床应用43例(46侧)，效果满意。
器械设计
塔形针由不同直径(3～4 mm)及长度(260～440 mm)的Ender针3～5根在上半部经氩弧焊接而成，直径6～12 mm，针的上1/6～1/5处向前开口弯曲18°～20°，下半部向各个方向散开，散开的各柱下端加工成带有向外开口的侧刃，正侧面观均呈“铁塔”形结构(图1)。配套器械：Ender针器械,弧形骨凿，钢丝缠绕器
, 百拇医药
图1 塔形针结构：A.正位 B.侧位
实验研究
一、材料与方法
1. Ender针、普通6孔钢板、塔形针3种内固定器械由同一厂家制造，材料为L317型医用不锈钢。
2. 骨折模型的制备：选甲醛固定的成人尸体胫骨18根(左右各9根)，随机分为3组，制成胫骨中下段骨折模型，分别用双Ender针、普通钢板、塔形针固定。
3. 固定方法：塔形针固定方法见本文手术部分，Ender针与钢板按标准方法固定，钢板置于胫骨前内侧。
4. 测试方法：(1)3点弯曲实验：在SWD-10型材料试验机上分别对标本做3点弯曲实验，加载速度为1 mm/min，最大压力为200 N。对钢板组行前内和前外两个方向的测试，对Ender针组和塔形针组行前后方向测试。由计算机数据采集系统得到弯曲刚度。(2)扭转实验：在MTS 858生物材料试验机上做标本轴向扭转试验，先行左、右轴向扭转刚度测试，扭转速度为2°/s，扭转角度为10°。由计算机数据采集系统得到扭转刚度。然后做右轴向扭转破坏测试，扭转速度为2°/s，扭转角度为30°，分别给出10°、20°、30°扭转角度下对应的扭转力矩。
, 百拇医药
5.统计学处理：测量数据以
±s表示，经计算机处理，采用方差分析，最小二乘法处理，计算相关参数，t检验分析。分别得到3点弯曲刚度、轴向扭转刚度和扭转力矩。
二、结果
1. 3点弯曲刚度：塔形针组大于钢板组，明显大于Ender针组(P<0.01)。见表1。
表1 不同固定材料及方式三点弯曲刚度比较(±s)
固定方式
, 百拇医药
弯曲刚度(N/m)
钢板前外侧
8.35±2.96
钢板前内侧
48.33±22.32
双Ender针固定前后
21.03±8.55
塔形针固定前后
57.50±21.58
2. 轴向扭转刚度：塔形针组与钢板组相近，两者均明显大于双Ender针组(P<0.01)。见表2。
表2 不同固定材料及方式轴向扭转刚度比较(±s)
, 百拇医药
固定方式
扭转刚度(N/m)
钢板(左)
0.39±0.10
钢板(右)
0.39±0.06
双Ender针(左)
0.06±0.04
双Ender针(右)
0.09±0.12
塔形针(左)
0.38±0.20
, 百拇医药
塔形针(右)
0.40±0.14
3. 扭转力矩：在轴向扭转20°和30°时，塔形针组抗扭转力矩略高于钢板组，明显高于双Ender针组(P<0.01)。见表3。可见TEIN的综合力学性能明显优于对照组。
表3 各组不同轴向扭转角度下的力矩(±s)
组别
10°
20°
30°
, 百拇医药
力矩(N.m)
钢板组
4.017
6.078
6.625
5.570±1.130
双Ender针组
0.872
1.205
1.460
1.179±1.078
塔形针组
, 百拇医药
3.823
6.272
6.758
5.610±2.170
临床资料
一、一般资料
本组43例(46侧)，男31例，女12例；年龄16～71岁，平均26岁。左22侧，右24侧。骨折部位：中下段25侧，下段21侧。骨折类型：粉碎性22侧(图2)，斜形或螺旋形14侧，横形10侧。其中多段骨折6例，开放骨折12例(Ⅱ型8侧，Ⅲ型4侧)。致伤原因：交通伤35例，坠落伤4例，重物砸伤2例，爆炸伤2例。
二、手术方法
, 百拇医药
硬膜外麻醉，仰卧，开放骨折常规清创后扩大原伤口显露；闭合骨折经小腿前外切口骨膜外显露。选直径及长度合适的塔形针备用，近折端髓腔狭窄或畸形者可适当扩髓，自胫骨结节上缘向上纵行切开2～3 cm显露斜坡并凿一骨孔，用骨锥与胫骨干呈20°角向后下刺入胫骨上段髓腔，沿此隧道刮取部分松质骨备用，屈膝80°左右插针向下击打，当针穿出近折端约8～12 cm时，用折弯器将针尾各柱向外扳开6～8 cm使之呈散开状，用钢丝缠绕器把针尾合拢向近端退回，复位，再将针击入远折端，针尾部平骨皮质。粉碎、斜形或纵裂骨折用钢丝或可吸收线捆扎，松质骨植于骨折端的后、外侧。引流，缝合。伤口闭合困难者，将部分胫前肌或腓肠肌内侧头移位覆盖于骨折部，创面植皮或Ⅱ期缝合。
三、结果
术后不需外固定，次日开始踝部活动，3 d后伸屈膝锻炼并扶双拐不负重行走，平均负重时间38 d(7～66 d)。平均随访20个月(6～48个月)。闭合骨折愈合时间3～6个月，平均4个月(图3)；开放(多段)骨折愈合时间4～10个月，平均5个半月。平均取针时间11个月(9～18个月)(图4)。1例开放骨折术后感染，经冲洗引流等处理治愈；1例多发骨折伴脂肪栓塞，经相应处理治愈。无关节僵硬、弯针、断针、骨折不愈合发生。按Johner-Wruh标准，优34例，良7例，优良率97%。
, http://www.100md.com
讨 论
胫骨中下段由于邻近踝关节，周围软组织少，血供不丰富，并易造成开放骨折，治疗上困难较多。其固定方法虽有十余种，但多存在一定局限性，如外固定架易致针道感染，行走及生活不便；钢板固定切口长、骨膜剥离多及伤口闭合困难；梅花针、V形针抗旋转性能差；交锁针操作复杂，价格贵，术中需X线监测；Ender针相互间弹力分散或不平衡，可因断端活动而自身旋转造成反曲畸形，且进针的角度、方向、针弯曲度均不好掌握。
TEIN上半部焊接成一整体，远端分叉形似铁塔，故称为塔形针。针下端分散开犹如铁塔的基脚。通常认为髓内针的固定作用来自针与髓腔内壁的紧密接触。梅花针、V形针、矩形针、Ender针用于胫骨中下段骨折时固定不牢，尤其是抗旋转性差，主要因胫骨下段髓腔膨大，髓内针在髓腔中呈“悬浮”状态，未与髓腔内壁密切接触所致。笔者在Ender针固定的基础上，结合胫骨髓腔的解剖特点设计了TEIN。该针进入远折端髓腔后，随着髓腔扩大，针下部预弯产生的分散弹力使其紧贴腔壁下滑，最终插入胫骨远端的松质骨中，正、侧面观均呈“铁塔”形结构。因此，远折端与针之间无旋转趋势；胫骨中段狭窄的髓腔可与针紧密接触；针上段弯曲部紧贴髓腔后壁，针尾嵌于入口处骨皮质，侧面观呈3点弯曲式固定，从而使抗旋转强度进一步增加。
, 百拇医药
图2 术前X线片
图3 术后4个月，骨折愈合
图4 术后13个月，塔形针取出
胫骨结节上方为一向后上倾斜11°～36°(平均22°)的斜坡，屈膝80°左右时，斜坡中下部即不受髌骨阻挡，屈膝越多暴露越大。若不过多向上分离，一般不会进入膝关节，因此，选择该斜面为进针点。打入时，助手扶持小腿在屈膝70°～ 80° 位，术者将针插入斜坡骨孔，针体尽量与骨髓腔轴线一致，进针无困难。TEIN上部前曲18°～ 20°,针尾可埋入骨皮质,避免了针尾过长刺激髌韧带或软组织,术后1～2周膝伸屈功能恢复正常。取针时，仅在胫骨结节上方切开2～3 cm，用Ender针拔出器或普通拔针器可顺利将针取出，本组无“卡针”现象。骨膜外显露并将从进针隧道取出的松质骨植于骨折端，对骨折愈合有促进作用。是否扩大髓腔一直存有争议，本组扩髓4例中1例发生脂肪栓塞，可能两者间有一定因果关系。实验组3例应用较小直径塔形针，胫骨中段髓腔直径较针直径大2～3 mm，其扭转刚度、扭转力矩与钢板组相近，说明可使用较小直径的TEIN。因此，除非髓腔最狭处直径<7 mm或畸形，一般不扩髓，尤其是开放性骨折。
, http://www.100md.com
TEIN适应于胫骨中下段、下段各型骨折，胫骨远端骨折距踝穴4 cm以上的横形、短斜形骨折，尤其适用于胫骨多段骨折。开放性骨折经严格清创后仍可应用。TEIN兼顾了交锁针与Ender针的优点，切口小，骨膜外显露，不扩髓腔，操作简单，不需X线监测，固定效果好，可早期功能锻炼及负重，功能恢复快。缺点是在制做上尚不能一次成型及不能闭合穿针等，笔者将在实践中进一步改进。
基金项目：深圳市科技基金资助项目(9830)
专利号：ZL99 2 42633.2
作者单位：江振华(深圳市沙井人民医院骨科 518104)
黎建明(深圳市沙井人民医院骨科 518104)
张日华(深圳市沙井人民医院骨科 518104)
, 百拇医药
参考文献
1，张光铂，曹永廉，林朋. Ender针治疗下肢长骨骨折. 中华创伤杂志, 1992,8：45-46.
2，李健民，胥少汀，李铁防，等.组合式防旋转髓内针的研制及临床应用.中华骨科杂志， 1996, 16: 547-551.
3，Sregory P, Sanders R. The treatment of closed, unstable tibial shaft fracture with unreamed interlocking nails. Clin Orthop, 1995, (315):48-50.
4，陈锡秋，陈汉伟. 骨膜外钢板螺丝钉内固定治疗胫骨干骨折.中华创伤杂志， 1995，11：248-249., 百拇医药
江振华 黎建明 张日华
摘 要 目的 研究塔形弹性髓内针(tower elastic intramedullary nail, TEIN)治疗胫骨中下段骨折的有效性和适应性。 方法 1995年1月～1999年6月采用自行研制的TEIN治疗胫骨中下段骨折43例。 结果 随访42例(6个月～4年)，按Johner-Wruh疗效标准，优34例，良7例，优良率97%，无断针、弯针、关节僵硬、再骨折及骨折不愈合等并发症。 结论 TEIN具有力学结构合理、手术操作简单、组织损伤小、效果可靠、不需X线监视等优点，是固定胫骨中下段骨折较好的方式之一，特别适用于胫腓骨多段骨折。
关键词：胫骨骨折；骨折固定术，髓内；髓内针
, 百拇医药
胫骨中下段骨折因其周围软组织少、髓腔宽大、血运差等原因，使内固定的应用受到限制。笔者在Ender针固定胫骨骨折的基础上设计了塔形弹性髓内针[tower elastic intramedullary nail, TEIN (以下简称塔形针)]，1995年1月～1999年6月临床应用43例(46侧)，效果满意。
器械设计
塔形针由不同直径(3～4 mm)及长度(260～440 mm)的Ender针3～5根在上半部经氩弧焊接而成，直径6～12 mm，针的上1/6～1/5处向前开口弯曲18°～20°，下半部向各个方向散开，散开的各柱下端加工成带有向外开口的侧刃，正侧面观均呈“铁塔”形结构(图1)。配套器械：Ender针器械,弧形骨凿，钢丝缠绕器
, 百拇医药
图1 塔形针结构：A.正位 B.侧位
实验研究
一、材料与方法
1. Ender针、普通6孔钢板、塔形针3种内固定器械由同一厂家制造，材料为L317型医用不锈钢。
2. 骨折模型的制备：选甲醛固定的成人尸体胫骨18根(左右各9根)，随机分为3组，制成胫骨中下段骨折模型，分别用双Ender针、普通钢板、塔形针固定。
3. 固定方法：塔形针固定方法见本文手术部分，Ender针与钢板按标准方法固定，钢板置于胫骨前内侧。
4. 测试方法：(1)3点弯曲实验：在SWD-10型材料试验机上分别对标本做3点弯曲实验，加载速度为1 mm/min，最大压力为200 N。对钢板组行前内和前外两个方向的测试，对Ender针组和塔形针组行前后方向测试。由计算机数据采集系统得到弯曲刚度。(2)扭转实验：在MTS 858生物材料试验机上做标本轴向扭转试验，先行左、右轴向扭转刚度测试，扭转速度为2°/s，扭转角度为10°。由计算机数据采集系统得到扭转刚度。然后做右轴向扭转破坏测试，扭转速度为2°/s，扭转角度为30°，分别给出10°、20°、30°扭转角度下对应的扭转力矩。
, 百拇医药
5.统计学处理：测量数据以
±s表示，经计算机处理，采用方差分析，最小二乘法处理，计算相关参数，t检验分析。分别得到3点弯曲刚度、轴向扭转刚度和扭转力矩。二、结果
1. 3点弯曲刚度：塔形针组大于钢板组，明显大于Ender针组(P<0.01)。见表1。
表1 不同固定材料及方式三点弯曲刚度比较(
±s)固定方式
, 百拇医药
弯曲刚度(N/m)
钢板前外侧
8.35±2.96
钢板前内侧
48.33±22.32
双Ender针固定前后
21.03±8.55
塔形针固定前后
57.50±21.58
2. 轴向扭转刚度：塔形针组与钢板组相近，两者均明显大于双Ender针组(P<0.01)。见表2。
表2 不同固定材料及方式轴向扭转刚度比较(
±s), 百拇医药
固定方式
扭转刚度(N/m)
钢板(左)
0.39±0.10
钢板(右)
0.39±0.06
双Ender针(左)
0.06±0.04
双Ender针(右)
0.09±0.12
塔形针(左)
0.38±0.20
, 百拇医药
塔形针(右)
0.40±0.14
3. 扭转力矩：在轴向扭转20°和30°时，塔形针组抗扭转力矩略高于钢板组，明显高于双Ender针组(P<0.01)。见表3。可见TEIN的综合力学性能明显优于对照组。
表3 各组不同轴向扭转角度下的力矩(
±s)组别
10°
20°
30°
, 百拇医药
力矩(N.m)
钢板组
4.017
6.078
6.625
5.570±1.130
双Ender针组
0.872
1.205
1.460
1.179±1.078
塔形针组
, 百拇医药
3.823
6.272
6.758
5.610±2.170
临床资料
一、一般资料
本组43例(46侧)，男31例，女12例；年龄16～71岁，平均26岁。左22侧，右24侧。骨折部位：中下段25侧，下段21侧。骨折类型：粉碎性22侧(图2)，斜形或螺旋形14侧，横形10侧。其中多段骨折6例，开放骨折12例(Ⅱ型8侧，Ⅲ型4侧)。致伤原因：交通伤35例，坠落伤4例，重物砸伤2例，爆炸伤2例。
二、手术方法
, 百拇医药
硬膜外麻醉，仰卧，开放骨折常规清创后扩大原伤口显露；闭合骨折经小腿前外切口骨膜外显露。选直径及长度合适的塔形针备用，近折端髓腔狭窄或畸形者可适当扩髓，自胫骨结节上缘向上纵行切开2～3 cm显露斜坡并凿一骨孔，用骨锥与胫骨干呈20°角向后下刺入胫骨上段髓腔，沿此隧道刮取部分松质骨备用，屈膝80°左右插针向下击打，当针穿出近折端约8～12 cm时，用折弯器将针尾各柱向外扳开6～8 cm使之呈散开状，用钢丝缠绕器把针尾合拢向近端退回，复位，再将针击入远折端，针尾部平骨皮质。粉碎、斜形或纵裂骨折用钢丝或可吸收线捆扎，松质骨植于骨折端的后、外侧。引流，缝合。伤口闭合困难者，将部分胫前肌或腓肠肌内侧头移位覆盖于骨折部，创面植皮或Ⅱ期缝合。
三、结果
术后不需外固定，次日开始踝部活动，3 d后伸屈膝锻炼并扶双拐不负重行走，平均负重时间38 d(7～66 d)。平均随访20个月(6～48个月)。闭合骨折愈合时间3～6个月，平均4个月(图3)；开放(多段)骨折愈合时间4～10个月，平均5个半月。平均取针时间11个月(9～18个月)(图4)。1例开放骨折术后感染，经冲洗引流等处理治愈；1例多发骨折伴脂肪栓塞，经相应处理治愈。无关节僵硬、弯针、断针、骨折不愈合发生。按Johner-Wruh标准，优34例，良7例，优良率97%。
, http://www.100md.com
讨 论
胫骨中下段由于邻近踝关节，周围软组织少，血供不丰富，并易造成开放骨折，治疗上困难较多。其固定方法虽有十余种，但多存在一定局限性，如外固定架易致针道感染，行走及生活不便；钢板固定切口长、骨膜剥离多及伤口闭合困难；梅花针、V形针抗旋转性能差；交锁针操作复杂，价格贵，术中需X线监测；Ender针相互间弹力分散或不平衡，可因断端活动而自身旋转造成反曲畸形，且进针的角度、方向、针弯曲度均不好掌握。
TEIN上半部焊接成一整体，远端分叉形似铁塔，故称为塔形针。针下端分散开犹如铁塔的基脚。通常认为髓内针的固定作用来自针与髓腔内壁的紧密接触。梅花针、V形针、矩形针、Ender针用于胫骨中下段骨折时固定不牢，尤其是抗旋转性差，主要因胫骨下段髓腔膨大，髓内针在髓腔中呈“悬浮”状态，未与髓腔内壁密切接触所致。笔者在Ender针固定的基础上，结合胫骨髓腔的解剖特点设计了TEIN。该针进入远折端髓腔后，随着髓腔扩大，针下部预弯产生的分散弹力使其紧贴腔壁下滑，最终插入胫骨远端的松质骨中，正、侧面观均呈“铁塔”形结构。因此，远折端与针之间无旋转趋势；胫骨中段狭窄的髓腔可与针紧密接触；针上段弯曲部紧贴髓腔后壁，针尾嵌于入口处骨皮质，侧面观呈3点弯曲式固定，从而使抗旋转强度进一步增加。
, 百拇医药
图2 术前X线片
图3 术后4个月，骨折愈合
图4 术后13个月，塔形针取出
胫骨结节上方为一向后上倾斜11°～36°(平均22°)的斜坡，屈膝80°左右时，斜坡中下部即不受髌骨阻挡，屈膝越多暴露越大。若不过多向上分离，一般不会进入膝关节，因此，选择该斜面为进针点。打入时，助手扶持小腿在屈膝70°～ 80° 位，术者将针插入斜坡骨孔，针体尽量与骨髓腔轴线一致，进针无困难。TEIN上部前曲18°～ 20°,针尾可埋入骨皮质,避免了针尾过长刺激髌韧带或软组织,术后1～2周膝伸屈功能恢复正常。取针时，仅在胫骨结节上方切开2～3 cm，用Ender针拔出器或普通拔针器可顺利将针取出，本组无“卡针”现象。骨膜外显露并将从进针隧道取出的松质骨植于骨折端，对骨折愈合有促进作用。是否扩大髓腔一直存有争议，本组扩髓4例中1例发生脂肪栓塞，可能两者间有一定因果关系。实验组3例应用较小直径塔形针，胫骨中段髓腔直径较针直径大2～3 mm，其扭转刚度、扭转力矩与钢板组相近，说明可使用较小直径的TEIN。因此，除非髓腔最狭处直径<7 mm或畸形，一般不扩髓，尤其是开放性骨折。
, http://www.100md.com
TEIN适应于胫骨中下段、下段各型骨折，胫骨远端骨折距踝穴4 cm以上的横形、短斜形骨折，尤其适用于胫骨多段骨折。开放性骨折经严格清创后仍可应用。TEIN兼顾了交锁针与Ender针的优点，切口小，骨膜外显露，不扩髓腔，操作简单，不需X线监测，固定效果好，可早期功能锻炼及负重，功能恢复快。缺点是在制做上尚不能一次成型及不能闭合穿针等，笔者将在实践中进一步改进。
基金项目：深圳市科技基金资助项目(9830)
专利号：ZL99 2 42633.2
作者单位：江振华(深圳市沙井人民医院骨科 518104)
黎建明(深圳市沙井人民医院骨科 518104)
张日华(深圳市沙井人民医院骨科 518104)
, 百拇医药
参考文献
1，张光铂，曹永廉，林朋. Ender针治疗下肢长骨骨折. 中华创伤杂志, 1992,8：45-46.
2，李健民，胥少汀，李铁防，等.组合式防旋转髓内针的研制及临床应用.中华骨科杂志， 1996, 16: 547-551.
3，Sregory P, Sanders R. The treatment of closed, unstable tibial shaft fracture with unreamed interlocking nails. Clin Orthop, 1995, (315):48-50.
4，陈锡秋，陈汉伟. 骨膜外钢板螺丝钉内固定治疗胫骨干骨折.中华创伤杂志， 1995，11：248-249., 百拇医药