骨應(yīng)力刺激儀在脛腓骨開(kāi)放性骨折外固定架固定術(shù)后的應(yīng)用療效分析

莊平 周敏鳳 陳衛(wèi) 丁真奇

骨應(yīng)力刺激儀在脛腓骨開(kāi)放性骨折外固定架固定術(shù)后的應(yīng)用療效分析

莊平 周敏鳳 陳衛(wèi) 丁真奇

目的 探討脛腓骨開(kāi)放性骨折外固定架固定術(shù)后應(yīng)用骨應(yīng)力刺激儀治療的臨床療效。方法 165例(183肢)脛腓骨開(kāi)放性骨折患者，108肢外固定架固定術(shù)后應(yīng)用骨應(yīng)力刺激儀治療（實(shí)驗(yàn)組）、75肢術(shù)后僅常規(guī)進(jìn)行肌肉收縮及關(guān)節(jié)活動(dòng)功能煅煉（對(duì)照組）。對(duì)比2組骨愈合時(shí)間及骨不連發(fā)生率。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組平均骨愈合時(shí)間（138.27±11.45）d，骨不連發(fā)生率3.70%；對(duì)照組平均骨愈合時(shí)間為（153.43±12.89）d，骨不連發(fā)生率10.67%。2組間平均骨愈合時(shí)間及骨不連發(fā)生率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論 骨應(yīng)力刺激儀能明顯降低脛腓骨開(kāi)放性骨折骨不連發(fā)生率并縮短骨折愈合時(shí)間。

脛腓骨開(kāi)放性骨折；應(yīng)力；刺激儀；骨愈合

高能量損傷引起的脛腓骨開(kāi)放性骨折病情復(fù)雜，常伴有嚴(yán)重軟組織損傷，易并發(fā)感染及軟組織缺血壞死，使用外固定架治療這類骨折被認(rèn)為是行之有效的方法之一。然而，其術(shù)后骨延遲愈合及骨不連發(fā)生率較高，臨床治療仍非常棘手。本研究對(duì)此類骨折在外固定架固定術(shù)后應(yīng)用自行研制的骨應(yīng)力刺激儀治療，觀察其臨床效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2005年5月～2013年5月期間廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院收治的接受外固定架固定的脛腓骨開(kāi)放性骨折患者為研究對(duì)象，其中因存在骨缺損或術(shù)后發(fā)生骨髓炎影響骨愈合的患者被排除。隨機(jī)選取的165例（183肢）脛腓骨開(kāi)放性骨折患者，男107例，女58例，年齡19～68歲，平均（35.6±16.1）歲。致傷原因：車禍傷104例，重物壓砸傷37例，高處跌落傷24例。骨折部位：小腿中上段骨折43肢，中段62肢，中下段骨折78肢。粉碎性骨折124肢，斜形與螺旋形骨折59肢。按Gustilo分類，Ⅱ型36肢；ⅢA型68肢；ⅢB型51肢；ⅢC型28肢。所有病例均為新鮮骨折，無(wú)骨缺損，無(wú)病理性骨折，無(wú)合并骨質(zhì)軟化病、成骨不全等骨病，無(wú)合并骨腫瘤等。合并傷：四肢多發(fā)骨折39例，骨盆骨折8例，脊柱骨折17例，顱腦外傷23例，胸腹部外傷11例。手術(shù)由同1組醫(yī)師完成，其中實(shí)驗(yàn)組108肢清創(chuàng)外固定架固定術(shù)后應(yīng)用骨應(yīng)力刺激儀治療；對(duì)照組75肢術(shù)后僅常規(guī)進(jìn)行肌肉收縮及關(guān)節(jié)活動(dòng)功能煅煉。2組間Hannover評(píng)分、年齡以及手術(shù)時(shí)間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表1。

表1 2組間Hannover骨折評(píng)分、年齡和手術(shù)時(shí)間的比較（x±s）

1.2 儀器 本院自行研制的叩擊式骨應(yīng)力刺激儀（國(guó)家發(fā)明專利號(hào)：CN803117.5），包括儀器殼、水平槽式托架、電機(jī)、小錘以及用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制平臺(tái)。其通過(guò)小錘叩擊人體足跟輸出間歇叩擊力，以使骨折端達(dá)到微動(dòng)和產(chǎn)生壓力的目的（見(jiàn)圖1、2）?？刂破脚_(tái)可控制小錘輸出叩擊力的大小和頻率，力的大小可控制在20～350N，力的頻率可控制在0.1～40Hz。

圖1 叩擊式骨應(yīng)力刺激儀實(shí)物圖(a)控制面板；（b）小錘；（c）支架；（d）遙控器；（e）開(kāi)關(guān)；（f）叩擊力強(qiáng)度控制按鍵；（g）叩擊力頻率控制按鍵

圖2 叩擊式骨應(yīng)力刺激儀治療圖

1.3 手術(shù) 患者傷后0.5～6h就診本院，密切觀察意識(shí)、血壓、脈搏、呼吸等生命體征。急診即靜脈給予抗生素，無(wú)菌紗布包扎傷口，肢體臨時(shí)夾板固定，根據(jù)病情給予抗休克、止血等處理。生命體征平穩(wěn)后予手術(shù)治療，術(shù)中徹底清除異物及無(wú)活性組織，修復(fù)血管床，注意保護(hù)有血供的軟組織及骨膜。牽引狀態(tài)下調(diào)整好患肢力線，復(fù)位骨折端，穩(wěn)定性較差的骨折端可予克氏針或螺釘有限內(nèi)固定，軟組織覆蓋骨折處。均采用單邊外固定架固定，盡可能避開(kāi)傷口，在脛骨骨折遠(yuǎn)端和近端分別擰入2枚或3枚固定螺釘，螺釘以恰穿透對(duì)側(cè)骨皮質(zhì)為宜，脛骨遠(yuǎn)端近踝關(guān)節(jié)骨折予跨踝關(guān)節(jié)固定。然后裝配外固定架，對(duì)伴有肌腱、神經(jīng)、血管損傷者，外固定架固定后進(jìn)行修復(fù)。盡可能一期關(guān)閉傷口及傷口引流，若患肢腫脹或局部軟組織缺損較嚴(yán)重，可根據(jù)情況選擇減張縫合或予皮瓣、肌皮瓣轉(zhuǎn)移等措施閉合傷口。

1.4 術(shù)后處理 術(shù)后使用抗生素、脫水劑并抬高患肢，觀察患肢的腫脹及末梢血循環(huán)情況。所有病例均常規(guī)指導(dǎo)患肢肌肉收縮及關(guān)節(jié)活動(dòng)功能煅煉，定期觀察患者骨折處壓痛、縱向叩擊痛并定期復(fù)查X線片了解骨愈合情況，判斷骨折達(dá)臨床愈合后結(jié)合全身情況指導(dǎo)患者逐漸開(kāi)始下地練習(xí)行走。其中試驗(yàn)組108肢術(shù)后1周開(kāi)始應(yīng)用骨應(yīng)力刺激儀治療，叩擊力175N，叩擊頻率0.5Hz，每次30min，每天3次。切口愈合出院后，經(jīng)指導(dǎo)繼續(xù)自行應(yīng)用骨應(yīng)力刺激儀治療至下地練習(xí)行走。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料采用“x±s”表示，比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有病例均獲隨訪，隨訪時(shí)間9個(gè)月～3年，平均（13.3±2.1）個(gè)月。術(shù)后9個(gè)月，X線顯示骨折線清晰，骨折端硬化或髓腔封閉為骨不連。實(shí)驗(yàn)組108肢中4肢術(shù)后發(fā)生骨不連，給予植骨內(nèi)固定手術(shù)治療，隨訪中本組X線片無(wú)骨質(zhì)疏松表現(xiàn)。對(duì)照組75肢中8肢發(fā)生了骨不連，同樣給予植骨內(nèi)固定手術(shù)，隨訪中本組X線片提示輕重不等的骨質(zhì)疏松表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)組骨不連發(fā)生率3.70%，對(duì)照組10.67%，2組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。實(shí)驗(yàn)組108肢除4肢發(fā)生骨不連，其余104肢骨折均一期愈合，平均骨愈合時(shí)間（138.27±11.45）d,對(duì)照組75肢中8肢發(fā)生骨不連，其余67肢平均骨愈合時(shí)間（153.43±12.89）d，2組平均骨愈合時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

3 討論

3.1 促進(jìn)脛腓骨開(kāi)放性骨折骨愈合的方法 強(qiáng)大暴力所致的嚴(yán)重脛腓骨開(kāi)放性骨折，骨折端常移位明顯，軟組織損傷嚴(yán)重，術(shù)后骨延遲愈合或骨不連發(fā)生率極高。文獻(xiàn)報(bào)道，該處骨延遲愈合發(fā)生率約為18%[1-3]，骨不連發(fā)生率約為5%[2-3]。骨不連一旦發(fā)生，常需再次行植骨內(nèi)固定手術(shù)治療，大量貼骨瘢痕的存在，使二次手術(shù)植骨及皮膚縫合較為困難，術(shù)后易出現(xiàn)切口皮緣壞死、感染等并發(fā)癥。病程的增加也帶來(lái)關(guān)節(jié)僵硬、肌肉萎縮等并發(fā)癥，影響肢體功能恢復(fù)。如何促進(jìn)并加速脛腓骨開(kāi)放性骨折骨愈合成為骨科界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。血供與固定是骨折愈合的基本條件，而骨折斷端的應(yīng)力環(huán)境是加速骨折愈合的一個(gè)重要因素。在臨床治療中，本院采用外固定架治療嚴(yán)重脛腓骨開(kāi)放性骨折，它幾乎不增加對(duì)骨折局部血循環(huán)的干擾，牢穩(wěn)固定有利于骨血運(yùn)的重建并為骨折的修復(fù)提供良好的條件。術(shù)后采用骨應(yīng)力刺激儀治療，有效克服長(zhǎng)時(shí)間臥床的應(yīng)力缺乏和固定后的應(yīng)力遮擋，促進(jìn)骨折愈合，臨床療效滿意，骨愈合時(shí)間明顯縮短?？傊?，外固定架聯(lián)合刺激儀既能為骨折端提供穩(wěn)定的固定及應(yīng)力刺激, 又不進(jìn)一步破壞局部血液循環(huán),從力學(xué)和生物學(xué)兩方面為骨愈合創(chuàng)造了有利條件。

3.2 骨應(yīng)力刺激儀促進(jìn)骨折愈合的機(jī)制和療效分析 應(yīng)力刺激能夠促進(jìn)骨折愈合已得到共識(shí)，大量研究表明[4-5]，（1）軸向壓應(yīng)力作用導(dǎo)致骨折部應(yīng)力-應(yīng)變，產(chǎn)生壓力電效應(yīng)，這種壓力電效應(yīng)具有成骨作用；（2）機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致骨折端出現(xiàn)間歇性的微動(dòng)，引起骨痂的反復(fù)損傷，激發(fā)機(jī)體修復(fù)反應(yīng)，從而導(dǎo)致來(lái)自全身和局部參與骨折修復(fù)的各種內(nèi)泌素和生長(zhǎng)因子的增加，促使骨折修復(fù)細(xì)胞活躍、增殖和分化以及毛細(xì)血管生長(zhǎng)，形成新骨組織和塑形。（3）毛細(xì)血管的生長(zhǎng)對(duì)骨折早期力學(xué)環(huán)境很敏感，適當(dāng)?shù)募?xì)微運(yùn)動(dòng)可以增加骨折區(qū)毛細(xì)血管的長(zhǎng)入，帶來(lái)了更多未分化的間質(zhì)細(xì)胞，這些細(xì)胞在有氧條件或應(yīng)力作用下不斷分化為成骨細(xì)胞或成軟骨細(xì)胞從而加快骨折的愈合。骨應(yīng)力刺激儀通過(guò)小錘叩擊足跟，應(yīng)力經(jīng)肢體縱軸傳導(dǎo)，能夠在骨折端產(chǎn)生壓應(yīng)力，改善骨折處的生物學(xué)和生物力學(xué)環(huán)境，有效克服應(yīng)力遮擋，促進(jìn)骨折愈合。固定后的骨折端通過(guò)骨應(yīng)力刺激儀叩擊足跟，同樣能夠在骨折端產(chǎn)生壓應(yīng)力，為固定后骨折端提供應(yīng)力刺激加速骨愈合，這在前期研究中已得到證實(shí)[6-7]。本研究中實(shí)驗(yàn)組平均骨愈合時(shí)間為（138.27±11.45）d，4肢發(fā)生骨不連（骨不連發(fā)生率為3.70%）。對(duì)照組平均骨愈合時(shí)間為（153.43±12.89）d，8肢發(fā)生骨不連（骨不連發(fā)生率為10.67%）。2組間骨愈合時(shí)間及骨不連發(fā)生率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。提示骨應(yīng)力刺激儀能明顯縮短脛腓骨開(kāi)放性骨折愈合時(shí)間及降低骨折并發(fā)癥發(fā)生率，從而提升患肢功能的恢復(fù)。

3.3 促進(jìn)骨愈合的應(yīng)力大小、方向及介入時(shí)間 骨折端應(yīng)力水平與愈合區(qū)組織剛度互相平衡和協(xié)調(diào)時(shí),組織才能良好分化和愈合，此時(shí)骨折端應(yīng)力的大小為促進(jìn)骨愈合的最佳力值[8]。固定術(shù)后的骨折端，其所承受的應(yīng)力值由施加的軸向應(yīng)力負(fù)荷與固定的剛度決定。外固定架為非堅(jiān)強(qiáng)固定，叩擊力作用于足跟后大部分能量能夠到達(dá)骨折端，因此臨床上應(yīng)注意控制叩擊力大小，避免超過(guò)組織承受能力，損傷形成的骨痂，致骨延遲愈合；根據(jù)前期系列研究[6-7]，本研究于脛腓骨骨折外固定架固定術(shù)后采用175N叩擊力治療，取得了良好的臨床療效。然而其是否為最佳應(yīng)力值尚不得而知，關(guān)于骨折固定后促進(jìn)骨愈合的最佳叩擊力仍待深入研究。

愈合早期是應(yīng)力刺激促進(jìn)骨折愈合的最佳介入時(shí)機(jī),這是因?yàn)樯锓磻?yīng)參與了愈合早期啟動(dòng)新骨形成的細(xì)胞召集和分化[9-10]。韓祖斌等[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察后認(rèn)為臨床上若采用物理刺激方法治療，應(yīng)于骨折早期及時(shí)實(shí)施，一般5周內(nèi)予以振動(dòng)，效果明顯。Chao等[12]也認(rèn)為提高骨折愈合的最有效時(shí)期在骨折愈合的早期，即在一些特異性細(xì)胞募集或分化之前。因此本研究中骨應(yīng)力刺激儀于術(shù)后1周便介入治療。縱向載荷產(chǎn)生的壓應(yīng)力能驅(qū)動(dòng)成骨細(xì)胞及成纖維細(xì)胞向分化成骨方向發(fā)展，對(duì)骨愈合有利。然而，骨愈合早期組織剛度低，給予應(yīng)力刺激骨折端易產(chǎn)生過(guò)大的剪切力，剪切力超過(guò)一定的限度，對(duì)形成的毛細(xì)血管和骨痂有很大的傷害作用，并可驅(qū)動(dòng)成纖維細(xì)胞增殖，產(chǎn)生纖維組織而影響骨折的愈合，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致骨折處成角或者形成骨不連[12]。為彌補(bǔ)上述不足，本研究中骨應(yīng)力刺激儀與外固定架相結(jié)合，應(yīng)力施加于牢穩(wěn)固定的骨折端。其軸向叩擊所產(chǎn)生的相對(duì)較小的剪切力能被固定物進(jìn)一步削減，避免骨折端過(guò)大剪切力出現(xiàn)，骨折端能夠獲得理想的應(yīng)力環(huán)境，促進(jìn)骨折愈合。

3.4 骨應(yīng)力刺激儀的優(yōu)點(diǎn) 臨床上重度小腿開(kāi)放性骨折患者常伴有顱腦外傷、胸腹部外傷、骨盆骨折、脊柱骨折等合并傷，需長(zhǎng)時(shí)間臥床，無(wú)法早期配合功能煅煉，骨折端缺乏應(yīng)力刺激。骨應(yīng)力刺激儀操作簡(jiǎn)單、安全，對(duì)身體其他部位合并傷無(wú)負(fù)面影響，能夠早期應(yīng)用于此類患者促進(jìn)骨折愈合，有效避免其因長(zhǎng)時(shí)間臥床，骨折斷端缺乏應(yīng)有的應(yīng)力效應(yīng)所致的骨延遲愈合或骨不連。

骨折長(zhǎng)時(shí)間固定及缺乏應(yīng)力刺激常導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生。然而本研究中，術(shù)后應(yīng)用骨應(yīng)力刺激儀治療的病例，隨訪X線片上無(wú)明顯骨質(zhì)疏松的表現(xiàn)，提示骨應(yīng)力刺激儀在骨折長(zhǎng)時(shí)間固定及缺乏應(yīng)力等所致的廢用性骨質(zhì)疏松方面也具有一定的防治作用。

本研究中，骨應(yīng)力刺激儀施以175N、0.5Hz的叩擊力作用于患肢足跟部，患者無(wú)明顯不適，骨愈合時(shí)間明顯縮短，骨不連發(fā)生率降低。然而，其最佳應(yīng)力值及叩擊頻率仍是函待研究的問(wèn)題。臨床應(yīng)用中需根據(jù)骨折類型、軟組織受傷特點(diǎn)、手術(shù)固定的穩(wěn)定程度、臨床檢查、X線片表現(xiàn)等，綜合分析和判斷，及時(shí)調(diào)整叩擊力大小，循序漸進(jìn)，以患者無(wú)明顯不適為宜。本研究結(jié)果表明，骨應(yīng)力刺激儀能顯著加速骨折愈合并降低骨不連發(fā)生率，其輕巧、安全、操作簡(jiǎn)便，為臨床預(yù)防及治療四肢骨不連和廢用性骨質(zhì)疏松提供了切實(shí)可行的辦法。

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Objective To investigate the clinical curative effect and superiority of the stress stimulation instrument treating for the open tibiofibula fracture after fixation of external fixatior. Methods There were 165 patients (183 limbs) of open tibiofibula fracture.108 limbs were accepted the treatment of the stress stimulation instrument after the fixation of external fixator (experimental group). 75 limbs only do function exercise after fixation (control group). Observing fracture healing time and fracture complication incidence rate. Results The experimental group: The average time of the fracture healing was (138.27±11.45)d, rate of nonunion was 3.70%; the control group: the average time of the fracture healing was (153.43±12.89)d, rate of nonunion was 10.67%.There were significant difference between two groups in average fracture healing time and nonunion rate. Conclusion The stress stimulation instrument treating for the open tibiofibula fracture decrease the bone nonunion rate and shorten the fracture healing time.

Open tibiofibula fracture; Stress; Stimulation instrument; Bone healing

10.3969/j.issn.1009-4393.2015.34.100

福建 363000 解放軍第一七五醫(yī)院(廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院)骨科醫(yī)院，全軍創(chuàng)傷骨科中心 （莊平 陳衛(wèi) 丁真奇） 漳州市薌城區(qū)婦幼保健院（周敏鳳）