锁骨骨折及其内固定的生物力学研究进展

潘志高

南宁市第十人民医院 广西 南宁 530105

锁骨骨折为骨科常见骨折，主要是指锁骨在遭受直接或间接外力打击后造成的锁骨断裂，其占全身骨折5.98%左右，若不尽早采取有效的治疗措施，不仅会造成锁骨畸形愈合或不愈合，还可能因韧带、神经与血管的损伤而产生其他并发症，严重影响患者身心健康，降低其生活质量[1]。解剖复位与稳定的内固定对良好的预后具有重要作用，随着锁骨生物力学研究不断深入，与内固定器械不断发展，锁骨骨折的治疗获得一定改变，但仍为一种难题[2]。锁骨骨折手术效果与内固定生物力学性能密切相关，不同内固定方式各有优劣，即便为同一种内固定物，放置部位、角度等不同，其稳定性也不尽相同，促使临床医师在选择时发生困扰[3]。本文就锁骨骨折及其内固定的生物力学研究进展做一综述，旨在日后指导临床治疗锁骨骨折提供一定的理论依据。

1 锁骨骨折分型

锁骨骨折可分为锁骨外1/3骨折、锁骨中1/3骨折与锁骨内1/3骨折。其中锁骨外1/3骨折，又分为微小移位、肩锁关节面骨折、粉碎性骨折、喙锁韧带内侧骨折及儿童移位骨折5个类型，锁骨内1/3骨折又可分为移位伴韧带损伤、微小移位、粉碎性骨折、胸锁关节面骨折、骨骺分离[4]。

2 锁骨骨折生物力学分析

锁骨外、中、内1/3分别为扁平状、管状、漏斗状，其中中段在三段中最厚，可抵抗轴向力，各阶段分别附着不同肌肉，并伴上肢重力、韧带拉力影响，具有较为复杂的解剖，生物力学特点主要取决锁骨受力机制[5]。喙锁韧带附着在锁骨中外1/3，以对肌肉所产生的动力进行制约，一旦垂直向下的力作用在弯曲的锁骨时，可产生剪切应力，导致中段骨折；而向下的力作用在锁骨远端，可造成锁骨远端骨折[6]；而锁骨近端骨折则是由锁骨外侧遭受间接外力，造成内侧骨折。一项关于锁骨骨折生物力学研究发现，在锁骨标本上模拟上肢重力、内侧模拟胸锁乳突肌拉力，同时施以轴向压力，发现锁骨骨折平均负荷在1526.19N，主要是在中1/3段两个弯曲交界处发生骨折，骨折远端占锁骨长度49%左右[7]。王晨、杨娜[8]等人分析肩锁关节垂直方向的生物力学，结果显示，肩锁韧带断裂拉力为（201.3±1.9）N，喙锁韧带断裂拉力为（374.6±1.2）N，斜方韧带断裂拉力（192.3±4.3）N，锥形韧带断裂拉力（345.7±1.1）N。部分治疗对锁骨结构完整性可产生一定影响，而锁骨结构缺损可对生物力学特性产生影响，将锁骨切除，可使肩部不稳定性增加，上肢外展肩胛骨可向前移动[9]。

针对锁骨骨折，实施钢板内固定可提供足够稳定性，锁骨中断骨折钢板固定后三点弯曲、扭转刚度、强度与正常标本无差异，钢板周围特别是螺钉周围存在应力集中，有助于早期维持骨折断端稳定，特别是钢板及锁骨接触面内侧旋转稳定性不足，常会造成内固定失效，故内固定需足够抗旋转能力[10]。

3 锁骨骨折内固定物生物力学

3.1 克氏针内固定

光滑的克氏针难以预防锁骨的旋转，克氏针与锁骨主要是依据摩擦发挥轴向定位，其摩擦力大小与接触面积、接触压应力大小相关[11]。相关研究显示，克氏针内固定治疗锁骨骨折符合生物学要求，试验表明，直径2.0mm的克氏针已完全足够承受患者上肢重量与日常轻微活动所引发的剪应力[12]。而直径为2.5mm克氏针能够承受＞30%剪应力。因此虽然克氏针固定已在临床应用并获得一定的临床效果，但需注意其生物力学稳定性的不足。

3.2 钢板螺钉内固定

随着内固定材料不断更新与手术操作进一步规范，在锁骨骨折内固定材料选择上，临床多采取钢板螺钉内固定。钢板螺钉内固定具有良好的可塑性与弯曲性，且所配套的螺钉固定牢靠，其弥补了克氏针的不足。目前临床多采取重建钢板前置进行内固定，重建钢板特殊形状、设计，促使其除具备一般钢板能在长的XY轴上扭转与RS轴上弯曲外，也能在短的PQ轴上进行弯曲，以此可完全依据锁骨不规则的外形实施钢板塑性，进而使其符合锁骨“S”型外观，促使钢板可紧贴骨面，以对抗弯曲应力与旋转力，获得可靠的内固定作用。此外，重建钢板前置，螺钉从前向后进入，手术操作安全高。汤凌[13]研究结果显示，针对锁骨中断骨折，重建钢板内固定治疗效果明确，在钢板位置选择上，前置生物力学性质更为稳定。

3.3 带锁髓内固定

依据生物力学检测结果，带锁髓内钉抗弯曲强度为127.5MPa，抗旋转强度为99.4MPa，抗拉伸强度为128.4MPa[14]。带锁髓内钉有2枚钉打入凹槽中，锁骨与髓内钉之间可产生直接接触阻力作用，明显增强带锁髓内钉抗旋转与抗拉伸强度。髓钉与锁骨之间的阻力作用不会随骨质坏死吸收而削弱，因此带锁髓内钉可长期对抗锁骨的生理拉伸、旋转力，具有较强的内固定效果。项炜、陈彦[15]等人研究得出，交锁髓内钉固定在治疗锁骨中断骨折更符合生物力学特性，更具合理性。

3.4 弹性髓内固定

将弹性髓内钉植入骨髓腔中，其冰球杆头样设计能够提供轴向稳定性、移位稳定性与旋转稳定性，进而维持骨折复位，且对骨折端血供影响较小，经过对骨内膜与骨外膜间骨痂生成进行刺激，可有效促进骨折愈合[16]。弹性髓内钉固定能够适应锁骨呈“S”型，促使固定更为稳定。骨膜剥离较少，骨折愈合迅速，并发症发生率低，同时手术切口较小，将其插入髓内钉时，可使骨折获得间接复位，并可使患肩尽早进行功能锻炼。但应注意，锁骨中段髓腔较细，选择弹性钉过粗不易打入，过细固定后，骨折不稳定，应在透视下进行操作[17]。

3.5 空心加压螺钉内固定

空心加压螺钉内固定直径较小，经过螺钉双重加压作用，促使锁骨的骨折断端固定，具有抗折弯、抗旋转与抗拔除力等特点，且伴良好的解剖复位效果，固定牢固且微创，操作较为便捷，术后并发症发生率低，实施二次手术取钉较为便捷、瘢痕小，较为美观。同时空心加压螺钉内固定术后有助于患肢实施早期功能恢复训练，可避免关节僵硬，促使关节功能尽早恢复。陈胜伟[19]研究显示，其对25例锁骨骨折患者给予空心加压螺钉内固定治疗，结果显示，空心加压螺钉内固定手术切口较小，无需广泛剥离骨膜与软组织，操作较为便捷，不会对血管造成明显损伤，患者术中出血量较少，有助于其功能恢复，减少术后并发症发生，且术后瘢痕较小。

3.6 镍钛记忆合金环抱器内固定

近年来，随着医学技术不断提高，内固定器材也在不断发展，镍钛记忆合金环抱器是近年来出现的一种新材料。镍钛记忆合金环抱器内固定主要是使用环抱臂对骨折两端表面的回复力保持骨折端固定、稳定，可有效避免对锁骨下神经血管造成损伤；且镍钛记忆合金环抱器内固定仅需剥离骨外膜，对骨内膜血运基本不会产生影响，具有良好的抗旋转与抗弯曲能力，在保持骨折稳定性同时，应力遮挡少，有利于促进骨折愈合；且镍钛记忆合金环抱器具有操作便捷、术后不良反应发生率低、安全性高等优点，因其属于环抱形设计，因此无需进行钻孔，且结合其2/3圆弧状环形臂设计，在治疗锁骨中1/3粉碎性骨折中具有一定的积极作用，进而使固定更为稳定。柳维才[20]研究显示，镍钛记忆合金环抱器内固定术后联合中药治疗锁骨骨折的临床疗效好，且手术时间短，并发症少。

3.7 其他

近年来，随着医疗技术不断发展，内固定材料不断更新，多种内固定治疗方式得以应用，如防滑锁骨钉、钉棒外固定、具有较佳的多平面弯曲刚度的双迷你钢板等，上述钢板临床效果还有待研究。除上述常见锁骨中段骨折内固定治疗，针对锁骨远端骨折，常规钩钢板长度、深度、角度变化均可使肩峰、锁骨应力分布发生变化[18]。针对合并韧带损伤患者，在不同情况下，其治疗方式逐渐增加，生物力学特性较为复杂，使用时应依据患者实际情况做出选择；而针对较为罕见的锁骨近端骨折，其治疗方式以保守治疗为主，内固定生物力学相关文献较少。

4 小结

锁骨骨折是临床常见骨折，有移位的锁骨骨折或合并伴行血管神经损伤，手术是治疗此类锁骨骨折主要方式，选择一种有效的内固定方式对保障生物力学性能一直是临床研究重点。克氏针内固定具有操作便捷、软组织剥离少、创伤小、骨折延迟愈合或不愈合发生率低、二期取出容易等优点，是常用内固定方式，但其稳定性、抗旋转能力较差，克氏针易游移，术后并发症发生风险高；钢板螺钉内固定具有较高的稳定性、抗旋转与抗弯曲能力，但其价格昂贵，且存在排异风险、剥离软组织相对多影响骨折断端骨质血液供应、刺激局部组织；髓内钉内固定稳定性、刚度等生物力学均与钢板相似，但其综合性能较差；空心加压螺钉内固定直径较小，具有微创、二次取钉便捷等优点；镍钛记忆合金环抱器是一种新型内固定CIA老，其具有良好的抗旋转、抗弯曲能力，应力遮挡少，可促进骨折愈合；此外还有防滑锁骨钉、钉棒外固定等多种治疗方式在临床得以应用，不同固定物具有不同临床效果，因此临床应依据患者实际情况选择合适固定方式，以恢复锁骨正常生物力学关系，确保固定稳定性。