掌侧锁定钢板与联合背侧钢板固定桡骨远端骨折尺背侧骨折块的生物力学特征

doi:10.12307/2026.503

中国组织工程研究 ›› 2026, Vol. 30 ›› Issue (9): 2255-2261.doi: 10.12307/2026.503

• 骨与关节生物力学 bone and joint biomechanics • 上一篇下一篇

掌侧锁定钢板与联合背侧钢板固定桡骨远端骨折尺背侧骨折块的生物力学特征

周道斌1，2，王科豪1，谢洋2，宁仁德1，3

1合肥市第一人民医院，安徽医科大学第三附属医院关节骨科，安徽省合肥市 230061；2马鞍山市人民医院关节骨科，安徽省马鞍山市 243000；3西藏自治区山南市人民医院骨科，西藏自治区山南市 856000

收稿日期:2024-11-20 接受日期:2024-12-23 出版日期:2026-03-28 发布日期:2025-09-05
通讯作者: 宁仁德，博士，主任医师，合肥市第一人民医院，安徽医科大学第三附属医院关节骨科，安徽省合肥市 230061；西藏自治区山南市人民医院骨科，西藏自治区山南市 856000 谢洋，硕士，主任医师，马鞍山市人民医院关节骨科，安徽省马鞍山市 243000
作者简介:周道斌，男，1996年生，安徽省马鞍山市人，汉族，硕士，医师，主要从事骨与关节方面的研究。
基金资助:
西藏山南市科技计划项目(SNKJJH2020203)，项目负责人：宁仁德

Biomechanical characteristics of volar locking plate only versus combined dorsal mini-plate fixation of distal radius fractures with dorsal ulnar fragment

Zhou Daobin1, 2, Wang Kehao1, Xie Yang2, Ning Rende1, 3

1Department of Joint Orthopedics of The Third Affiliated Hospital of Anhui Medical University, The First People's Hospital of Hefei , Hefei 230061, Anhui Province, China; 2Department of Orthopedics, Maanshan People's Hospital, Maanshan 243000, Anhui Province, China; 3Department of Orthopedics, Shannan People's Hospital, Shannan 856000, Tibet Autonomous Region, China

Received:2024-11-20 Accepted:2024-12-23 Online:2026-03-28 Published:2025-09-05
Contact: Ning Rende, MD, Chief physician, Department of Joint Orthopedics of The Third Affiliated Hospital of Anhui Medical University, The First People's Hospital of Hefei , Hefei 230061, Anhui Province, China; Department of Orthopedics, Shannan People's Hospital, Shannan 856000, Tibet Autonomous Region, China Xie Yang, MS, Chief physician, Department of Orthopedics, Maanshan People’s Hospital, Maanshan 243000, Anhui Province, China
About author:Zhou Daobin, MS, Physician, Department of Joint Orthopedics of The Third Affiliated Hospital of Anhui Medical University, The First People's Hospital of Hefei , Hefei 230061, Anhui Province, China; Department of Orthopedics, Maanshan People's Hospital, Maanshan 243000, Anhui Province, China
Supported by:
Tibet Shannan Science and Technology Plan Project, No. SNKJJH2020203 (to NRD)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

尺背侧骨折块：属于桡骨远端骨折三柱分型中的中柱，包括桡月关节面和下尺桡骨关节面，若尺背侧骨块未能得到妥当处理，将导致桡腕关节、下尺桡关节的疼痛、无力、活动受限、脱位和创伤性关节炎等一系列并发症的发生。
生物力学研究：是生物力学领域中的一种重要实验方法，旨在研究生物体的力学行为和性质。主要目的是研究生物体在外力作用下的变形和损伤情况。通过生物力学实验可以研究骨骼的强度、韧性和疲劳寿命，以评估骨折风险和骨折后的恢复情况。

摘要
背景：多年来，通过手术治疗桡骨远端关节内骨折已被广泛认可，但哪种手术方式能达到更好的疗效和最大限度恢复关节功能仍存在争议，无论选择何种治疗方法，目标都是解剖复位和稳定内固定。虽然掌侧锁定钢板固定已成为治疗桡骨远端骨折最常用的手术方式，但其无法保证实现尺背侧骨折块的足够稳定性。
目的：分析单纯掌侧锁定钢板与联合背侧微型钢板固定治疗桡骨远端骨折尺背侧骨折块的生物力学特点，探讨不同桡骨远端骨折尺背侧骨折块模式的最佳内固定方法。
方法：采用3D打印技术制作桡骨标本30例，建立桡骨远端骨折尺背侧骨折块模型，平均分为3组：组1建立伴有一块未超过Lister结节尺背侧骨折块的桡骨远端骨折模型；组2建立伴有一块超过Lister结节尺背侧骨折块的桡骨远端骨折模型；组3建立伴有尺背侧骨折块的桡骨远端粉碎性骨折模型。各组模型分别使用单纯掌侧锁定钢板固定或掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板固定。将制备好的模型安装在生物力学定制夹具中，每个模型依次进行循坏载荷实验和失效载荷实验，观察生物力学稳定性。
结果与结论：①在循环载荷实验中，所有测试模型均未失效；各组模型的刚度比较：组1初始阶段不同固定方式之间差异无显著性意义(P > 0.05)，在第1 000，2 000，3 000次循环时不同固定方式之间差异有显著性意义(P < 0.05)；组2各阶段不同固定方式之间差异均无显著性意义(P > 0.05)；组3各阶段不同固定方式之间差异均有显著性意义(P < 0.05)；②在失效载荷实验中，各组模型的弹性极限比较：组1和组3不同固定方式之间差异有显著性意义(P < 0.05)；组2不同固定方式之间差异无显著性意义(P > 0.05)；各组模型的失效载荷比较：组1和组3不同固定方式之间差异有显著性意义(P < 0.05)；组2不同固定方式之间差异无显著性意义(P > 0.05)；③提示对于桡骨远端粉碎性骨折或伴有一块较小的未超过Lister结节的尺背侧骨折块，掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板内固定的刚度和轴向压缩强度优于单纯掌侧锁定钢板，可在骨折愈合早期提供更为坚强的固定；对于伴有一块较大的超过Lister结节的尺背侧骨折块的桡骨远端骨折，两种固定方式的生物力学稳定性基本一致。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 桡骨远端骨折, 尺背侧骨折块, 掌侧锁定钢板, 背侧微型钢板, 生物力学, 骨科植入物

Abstract: BACKGROUND: For many years, surgical treatment for intra-articular fractures of the distal radius has been widely recognized, but there is still controversy over which surgical approach can achieve better efficacy and maximize joint function recovery. Regardless of the chosen treatment method, the goal is anatomical reduction and stable internal fixation. Although palmar locking plate fixation has recently become the most commonly used surgical method, one of the main limitations of this fixation method is the inability to achieve sufficient stability of the ulnar dorsal fracture fragment.
OBJECTIVE: To analyze the biomechanical characteristics of treating distal radius fractures with dorsal ulnar fragment with only volar locking plate fixation and combined dorsal mini-plate fixation, and to explore the optimal internal fixation methods for different fracture patterns of distal radius fractures with dorsal ulnar fragment.
METHODS: Thirty radial bone specimens were produced using 3D printing technology to establish distal radius fracture models with dorsal ulnar fragment and divided into three groups. Group 1 established distal radius fracture models with a dorsal ulnar fragment not exceeding the Lister tubercle. Group 2 established distal radius fracture models with a dorsal ulnar fragment exceeding the Lister tubercle. Group 3 established distal radius fracture models with comminuted fractures with dorsal ulnar fragment. Each group of models was randomly fixed with either a simple palmar locking steel plate or a palmar locking steel plate combined with a dorsal mini steel plate. The prepared model was installed into a customized biomechanical fixture. Cyclic loading and failure loading experiments were conducted on each model in sequence. Biomechanical stability was observed.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) In the cyclic loading experiment, all test models did not fail. Comparison of stiffness among different models: There was no significant difference in fixing method at the initial stage of group 1 (P > 0.05), but there was a significant difference in fixing method values at the 1 000th, 2 000th, and 3 000th cycles (P < 0.05). There was no significant difference in fixing method between each stage of group 2 (P > 0.05). There were significant differences in each stage of group 3 (P < 0.05). (2) In the failure load experiment, the elastic limits of each group of models were compared: there was a significant difference between group 1 and group 3 (P < 0.05). There was no significant difference in group 2 (P > 0.05). Comparison of failure loads among different models: There was a significant difference between group 1 and group 3 (P < 0.05). There was no significant difference in various fixing methods in group 2 (P > 0.05). (3) It is concluded that for comminuted distal radius fractures or distal radius fractures with a relatively small dorsal ulnar fragment not exceeding the Lister tubercle, the stiffness and axial compressive strength of volar locking plate combined with dorsal mini-plate fixation are superior to only volar locking plate fixation, which can provide stronger fixation in the early stages of fracture healing. For distal radius fractures with a larger dorsal ulnar fragment exceeding the Lister tubercle, the biomechanical stability of the two fixation methods is basically the same.

Key words: distal radius fracture, dorsal ulnar fracture fragment, volar locking plate, dorsal mini-plate, biomechanics, orthopedic implants

中图分类号:

周道斌, 王科豪, 谢洋, 宁仁德. 掌侧锁定钢板与联合背侧钢板固定桡骨远端骨折尺背侧骨折块的生物力学特征[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2255-2261.

Zhou Daobin, Wang Kehao, Xie Yang, Ning Rende. Biomechanical characteristics of volar locking plate only versus combined dorsal mini-plate fixation of distal radius fractures with dorsal ulnar fragment [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2026, 30(9): 2255-2261.

图/表（结果） 3

2.1 刚度值 测试的30个模型在循环加载过程中全部顺利完成。各组模型的刚度比较：组1初始阶段两种固定方式刚度相比差异无显著性意义(P > 0.05)，组1掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板固定在第1 000，2 000，3 000次循环时的刚度值均分别明显优于单纯掌侧锁定钢板固定，差异有显著性意义(P < 0.05)；组3掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板固定在初始、第1 000，2 000，3 000次循环时刚度值均分别明显优于掌侧锁定钢板固定，差异有显著性意义(P < 0.05)；组2各阶段两种固定方式的刚度比较差异均无显著性意义(P > 0.05)；组2的掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板在初始、第1 000，2 000，3 000次循环时刚度值最高，但组间差异无显著性意义。见表1。

2.2 弹性极限值 如图6所示，各组模型的弹性极限比较：组1分别为(1 134±266) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 592±231) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，差异有显著性意义(P < 0.05)；组2分别为(1 453±240) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 746±212) N
(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，差异无显著性意义(P > 0.05)；组3分别为(1 019±186) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 383±192) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，差异有显著性意义(P < 0.05)。
2.3 失效载荷值 如图7所示，各组模型的失效载荷比较：组1分别为(1 543±170) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 863±182) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，差异有显著性意义(P < 0.05)；组2分别为(1 798±159) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 969±208) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，差异无显著性意义(P > 0.05)；组3分别为(1 249±180) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 547±151) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，差异有显著性意义(P < 0.05)。失效模式检查见图8。

参考文献

[1] LUBBE RJ, KOKMEYER DT, YOUNG CP. Distal Radius Fractures: Recognizing and Treating Complex Fracture Patterns. J Orthop Trauma. 2021;35(Suppl 3):s33-s36.
[2] MIYASHIMA Y, KANESHIRO Y, YANO K, et al. Size and stabilization of the dorsoulnar fragment in AO C3-type distal radius fractures. Injury. 2019;50(11):2004-2008.
[3] LANS J, ALVAREZ J, KACHOOEI AR, et al. Dorsal lunate facet fracture reduction using a bone reduction forceps. J Wrist Surg. 2019;8(2):118-123.
[4] ALTER TH, VARGHESE BB, DELPRETE CR, et al. Reduction Techniques in Volar Locking Plate Fixation of Distal Radius Fractures. Tech Hand Up Extrem Surg. 2022;26(3):168-177.
[5] OBATA H, BABA T, FUTAMURA K, et al. Diffi-culty in fixation of the volar lunate facet fragment in distal radius fracture. Case Rep Orthop. 2017;2017:6269081.
[6] MACCAGNANO G, NOIA G, VICENTI G, et al. Volar locking plate versus external fixation in distal radius fractures: A meta-analysis. Orthop Rev (Pavia). 2021;13(1):9147.
[7] LEE JI, CHO JH, LEE SJ. The effects of the frag-Loc((R)) compression screw on distal radius fracture with a displaced dorsoulnar fragment. Arch Orthop Trauma Surg. 2015;135(9):1315-1321.
[8] SLUTSKY DJ, OSTERMAN AL. Fractures and injuries of the distal radius and carpus: the cutting edge. Elsevier Health Sci. 2009:125-133.
[9] JOHNSON NA, CUTLER L, DIAS JJ, et al. Complications after volar locking plate fixation of distal radius fractures. Injury. 2014;45(3): 528-533.
[10] SAKAMOTO S, DOI K, HATTORI Y, et al. Comminuted Dorsal Ulnar Fragment in Distal Radius Fractures Treated Using the Integrated Compression Screw With a Mini-Plate. J Hand Surg Am. 2022;47(4): 394.e1-394.e6.
[11] KILIAN M, SIMKOVIC P, ZAMBORSKY R, et al. What are the ideal screw lengths in volar locking plate fixation for distal radius fractures? Bratisl Lek Listy. 2019;120(7):505-509.
[12] ABE S, SHIMADA T, MURASE T, et al. Comparison of the Orientation Angles of Volar Locking Plate Distal Ulnar Locking Screw for Distal Radius Fractures. J Hand Surg Am. 2022;47(4): 389.e1-389.e13.
[13] KAEMPF DE OLIVEIRA R, BRUNELLI JPF, AITA MA, et al. The Flexor Carpi Radialis Portal for Arthroscopy-Assisted Reduction of the Dorsal Ulnar Fragment in Distal Radius Fractures. J Wrist Surg. 2021;12(1):63-66.
[14] SIROROS N, MERFORT R, LIU Y, et al. In Vitro Investigation of the Fixation Performance of a Bioabsorbable Magnesium ACL Interference Screw Compared to a Conventional Interference Screw. Life (Basel). 2023;13(2):484.
[15] 夏长江,袁志峰,方宁.基于尺桡骨三维有限元模型分析桡骨远端骨折的生物力学特征[J].中国组织工程研究,2020,24(6):893-897.
[16] DOULEH DG, BALDINI T, CARRY P, et al. Ligament-Sparing Volar Radiocarpal Arthrotomy During Distal Radius Fracture Repair: Biomechanical Implications on Wrist Stability in a Cadaveric Model. J Hand Surg Am. 2022:S0363-5023(22)00511-1.
[17] LIU HC, ZENG YH, LIN CL. Mechanical Comparison of a Novel Hybrid and Commercial Dorsal Double Plating for Distal Radius Fracture: In Vitro Fatigue Four-Point Bending and Biomechanical Testing. Materials (Basel). 2021;14(20):6189.
[18] TAYLOR KF, SHARMA J, DAVISSON NA, et al. Effect of Metacarpal Fixation Configuration on Strength and Fracture Gap Displacements in a Cadaveric Model of Externally Fixed Distal Radius Fractures. Hand (N Y). 2021;16(2):241-247.
[19] YEAGER K, HEIFNER J, RUBIO F, et al. Flexor Carpi Radialis Tendon Insertion Onto the Trapezial Ridge: An Anatomic Description. J Hand Surg Glob Online. 2022;5(1):55-57.
[20] ZHONG J, LI X, LV F, et al. Clinical applications of internal fixation via the volar approach with pronator quadratus preservation for distal radius fractures. Turk J Med Sci. 2022;52(4):1177-1182.
[21] NYPAVER C, BOZENTKA DJ. Distal Radius Fracture and the Distal Radioulnar Joint. Hand Clin. 2021;37(2):293-307.
[22] DANIEL R, JOERG G, KURT K, et al. The effect of local bone mineral density on the rate of mechanical failure after surgical treatment of distal radius fractures: a prospective multicentre cohort study including 249 patients. Arch Orthop Trauma Surg. 2015;135(2):201-207.
[23] OSADA D, VIEGAS SF, SHAH MA, et al. Patterson RM. Comparison of different distal radius dorsal and volar fracture fixation plates: a biomechanical study. J Hand Surg Am.2003;28:94-104.
[24] PUTNAM MD, MEYER NJ, NELSON EW, et al. Distal radial metaphyseal forces in an extrinsic grip model: implications for post fracture rehabilitation. J Hand Surg Am. 2000;25:469-475.
[25] MATHIOWETZ V, KASHMAN N, VOLLAND G, et al. Grip and pinch strength: normative data for adults. Arch Phys Med Rehabil. 1985; 66:69-74.
[26] CHIU J, ROBINOVITCH SN. Prediction of upper extremity impact forces during falls on the outstretched hand. J Biomech. 1998;31(12): 1169-1176.
[27] KIM KJ, ASHTON-MILLER JA. Biomechanics of fall arrest using the upper extremity: age differences. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2003; 18(4):311-318.
[28] OSADA D, VIEGAS SF, SHAH MA, et al. Patterson RM. Comparison of different distal radius dorsal and volar fracture fixation plates: a biomechanical study. J Hand Surg Am. 2003;28:94-104.
[29] LONDON DA, GLUCK MJ, KIRSCHENBAUM JD, et al. Casting Position for Distal Radius Fractures Changes Radiocarpal Joint Forces: A Cadaveric Study. J Hand Surg Am. 2022;47(5):482.e1-482.e10.
[30] 杨科,张寨男,池小楼,等.循环载荷下含水砂岩裂纹演化与损伤特征试验研究[J].岩土力学,2022,43(7):1791-1802.
[31] GARTLAND JJ JR, WERLEY CW. Evaluation of healed Colles’ fractures. J Bone Joint Surg Am 1951;33A(4):895-907.
[32] LIDSTROM A. Fractures of the distal end of the radius. A clinical and statistical study of end results. Acta Orthop Scand Suppl. 1959;41: 1-118.
[33] FRYKMAN G. Fracture of the distal radius including sequelae–shoulder-hand-finger syndrome, disturbance in the distal radio-ulnar joint and impairment of nerve function. A clinical and experimental study.Acta Orthop Scand. 1967;108:1-155.

引言

材料方法

1.1 设计 生物力学实验，组间比较采用两独立样本t检验、非参数检验、χ2检验。
1.2 时间及地点 实验于2022年8-10月在上海大学固体力学实验中心完成。
1.3 材料 此次实验桡骨模型由瑞士 SYNBONEAG 公司通过 3D 打印技术生产的Synbone人工桡骨，该模型的生物力学性能与尸体骨类似，可较好地模拟骨折发生机制，是国际内固定研究协会推荐可用于生物力学实验的仿生骨[14]。Synbone人工桡骨平均长度为 245.2 mm，桡骨远端平均直径为36.2 mm，髓腔平均直径为6.5 mm。
1.4 方法
1.4.1 标本及制备采用3D打印技术制作桡骨标本30例，建立桡骨远端骨折尺背侧骨折块模型，平均分为3组：组1建立伴有一块未超过Lister结节尺背侧骨折块的桡骨远端骨折模型；组2建立伴有一块超过Lister结节尺背侧骨折块的桡骨远端骨折模型；组3建立伴有尺背侧骨折块的桡骨远端粉碎性骨折模型。各组模型分别使用单纯掌侧锁定钢板固定或掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板固定。
首先，在所有标本中创建一个15°背侧楔形截骨间隙，位于关节面近端10 mm处，模拟桡骨远端骨折；其次，在矢状面通过Lister结节设置关节内骨折线；最后，采用冠状位截骨术制作尺背侧骨折块模型，使骨折模型包括未超过Lister结节的尺背侧骨折块(组1)、超过Lister结节的尺背侧骨折块(组2)和伴有尺背侧骨折块的粉碎性骨折(组3) (图2)。
之后各组标本分别使用单纯掌侧锁定钢板固定或掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板固定(图3)。所有锁定螺钉均根据相应的手术指南置入，采用广泛接受的技术避免掌侧螺钉穿入背侧。除了掌侧锁定钢板近端的尺侧螺钉以15°的角度指向尺背侧骨折块外，每个螺钉的插入相对于其孔轴约为90°。掌侧锁定钢板骨干螺钉为双皮质螺钉，关节螺钉为单皮质螺钉，长度范围为18-22 mm(取决于标本的结构)，并在距离远端皮质约2 mm的位置固定。背侧微型钢板上的所有螺钉均为单皮质螺钉，长度为18-22 mm(取决于标本的结构)。

1.4.2 生物力学测试所有模型按照标准化建模，其他变量均尽量保持一致，以保证实验准确性。将桡骨标本近端置于甲基丙烯酸甲酯中，将所有模型分组分批安装在 Zwick/Roell Amsler HFP(德国)实验机上(图4)，用固定夹具安装好，分别进行检测。使用细尖永久性标记器在每个标本的背侧标记2个点(直径为2 mm)：尺背侧骨折块(标记点1)和桡骨骨干(标记点2)，使用一台专业的数码单反相机(DSLR，Canon Rebel T1i，Tokyo，Japan)在加载过程中对桡骨背侧进行成像。调整相机，使成像平面与桡骨远端背平面相对应(图5)。
(1)循环载荷实验：以10 N/s速率、1 Hz的频率施加0-100 N的轴向循环载荷。每个循环均可产生位移值并计算每隔1 000次的刚度值。重复加载3次以确定初始刚度，然后重复加载，分别在第1 000，2 000，3 000次循环时计算刚度值。相关研究表明0-100 N为正常腕关节运动的生理负荷范围[15]。3 000次循环负荷的选择是基于先前对此类损伤后五六周愈合期生理负荷的研究结果[16]。
(2)失效载荷实验：循环加载试验后，每个模型以5 N/s的轴向压缩速率加载至失效，产生载荷-位移曲线，观察弹性极限值和失效载荷值。弹性极限为载荷-位移曲线直线上发生第一次偏差时的载荷
值[17]。失效载荷指载荷-位移曲线急剧下降的载荷峰值。实验完成后，对模型和钢板进行了失效模式检查[18]。

1.5 主要观察指标

1.5.1 循环载荷实验分别在初始、第1 000，2 000，3 000次循环时计算各阶段刚度值。
1.5.2 失效载荷实验获得每个模型失效载荷实验过程的载荷-位移曲线，观察弹性极限值和失效载荷值。弹性极限为载荷-位移曲线直线上发生第一次偏差时的载荷值。失效载荷为载荷-位移曲线急剧下降的载荷峰值。实验完成后，对模型和钢板进行了破坏模式检查。
1.6 统计学分析 采用SPSS 26.0 软件进行统计分析。这些物理量均随载荷值而变化，需行偶然误差分析，从而得到一个满意的估值和置信区间，符合正态分布的计量资料用x±s 表示，组间比较行t检验，否则采用中位数(四分位数间距)进行统计描述，采用非参数检验进行组间比较。计数资料用(n，%)表示，组间比较行χ2检验。P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经通过马鞍山市人民医院生物统计学专家审核。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

讨论

桡骨远端骨折是指距桡骨远端关节面3 cm以内的骨折，其发生率约占所有骨折类型的 15%[2]，常累及下尺桡关节及桡腕关节，导致对手部功能造成严重影响[3]。桡骨远端骨折是老年人最常见的骨折之一，随着国内老龄化持续加重，老年人骨质疏松风险更高，导致桡骨远端骨折发病率随之增加，根据世界卫生组织(WHO)的统计数据，全球每年有数百万人被诊断为桡骨远端骨折[5]。
此文主要研究两种固定方式对伴有不同大小尺背侧骨折块的桡骨远端骨折固定的生物力学特性。在临床工作中发现多种原因可以形成尺背侧骨折块：首先，由于桡骨远端关节面掌侧低于背侧，当受到外力作用时，背侧关节面较为容易受累形成尺背侧面骨块[19]；其次，当腕关节受伤时，舟状骨所对应的关节面会产生撞击，而舟状骨是一个掌侧窄背侧宽的骨，当腕关节极度背伸位受伤，舟状骨紧贴桡骨远端关节面，桡骨与舟状骨产生撞击，也是尺背侧骨折块形成原因之一[20]；另外，乙状切迹的累及常出现在桡骨远端尺背侧骨折块的形成过程中，因为部分尺侧三角韧带复合体和下尺桡关节背侧韧带密不可分，当腕关节受到严重外伤后，下尺桡关节背侧韧带附着点牵拉尺背侧骨折块，导致乙状切迹间隙变大，形成下尺桡关节面的尺背侧骨折块[21-22]。
此次研究两种固定方式的固定强度主要是保证满足日常活动。日常活动中手腕运动产生的应力接近100 N，而弯曲手指产生的平均应力为250 N[23]。PUTNAM等[24]指出，当握力为10 N时，可以在桡骨远端骺端测量26.3 N的轴向力。其实根据手的位置和持续时间，每10 N握力会在桡骨远端施加26-52 N的轴向力，但如果握力达到450 N(人类的平均握力)，则向干骺端的力量为2 410 N，因此在某些位置上，可以在桡骨远端施加3 000 N以上的力量[25]。此次研究显示：组1失效载荷分别为(1 543±170) N
(掌侧锁定钢板固定)和(1 863±182) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)；组2分别为1 798±159 N(掌侧锁定钢板固定)和(1 969±208) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)；组3分别为(1 249±180) N(掌侧锁定钢板固定)和(1 547±151) N(掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板)，均不能完全承受人类的平均握力。因此，在康复训练过程中，承受的力量不应超过169 N，从而保证固定系统的稳定性。
此次研究的桡骨远端骨折模型主要有3种失效模式，分别为螺钉发生弯曲、螺钉在螺钉孔处松动以及螺钉在螺钉孔处切出。作者认为这是由于实验中模型受力的传导和分布不同所致。CHIU等[26]研究提示，腕关节在运动时受力的传导和分布呈现一定的规律性，其中86.3%的应力通过桡骨远端的腕关节传递，另外13.7%的应力通过尺骨远端的腕关节传递；作用于桡舟骨关节上的合力为443.6 N，作用于桡月骨关节上的合力为431.9 N；桡舟骨关节面的接触面积为57.7 mm2，桡月骨关节面的接触面积为29.7 mm2；平均接触压力桡舟骨关节为7.7 MPa，桡月骨关节为14.5 MPa。KIM等[27]的实验结果显示，通过桡舟关节和桡月关节的应力分别为61.1%和38.9%。另外，腕关节应力传递可由腕关节位置的变化和前臂的旋转产生改变，这主要由于桡骨远端、尺骨与近侧腕骨的接触方式发生了改变[28]。
作者认为尺背侧骨折块对腕关节稳定性有较大影响。许多临床研究表明桡骨掌侧骨折块不稳定的固定可能导致桡腕关节和桡尺骨关节半脱位[4-5，29]，而尺背侧骨折块的重要性及其对结构稳定性的作用关注很少，但它在很大程度上有助于保持远端尺桡关节的完整性以及维持桡腕关节对齐和预防背侧塌陷[7，30]。
此次研究比较了单纯掌侧锁定钢板与掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板固定3种不同尺背侧骨折块模式的生物力学性能，旨在说明两种固定方式的生物力学作用。此次研究证明，当伴有的尺背侧骨折块超过Lister结节时，掌侧锁定钢板和掌背侧双钢板具有相当的生物力学稳定性。相比之下，在伴有未超过Lister结节的尺背侧骨折块或粉碎性桡骨远端骨折中，掌背侧双钢板与单纯掌侧锁定钢板相比显示出更好的生物力学稳定性。目前，似乎没有研究得出结论并建议是否以及何种尺背侧骨折块需要额外的背侧微型钢板来进行可靠的固定。一些生物力学研究主要集中在比较各种掌侧或背侧钢板固定[31-33]。然而，这些结构的稳定性与骨折块是否超过Lister结节以及大小之间的关系尚未被研究。此次研究证明单纯掌侧锁定钢板可以有效固定较大的超过Lister结节的尺背侧骨折块，而背侧微型钢板可以有效固定较小的未超过Lister结节的尺背侧骨折块，并主张对于粉碎性桡骨远端骨折需要背侧微型钢板的额外支撑作用。
然而，此次研究使用3D打印桡骨模型与尸体标本的差异尚不清楚，下尺桡关节的稳定性对尺背侧骨折块固定后的生物力学也会有一定的影响，也未涉及骨愈合的生物学方面。希望后续可以进一步改善实验室条件和标本情况，通过生物力学方法进行更加完善的实验，进一步指导临床的治疗。
结论：综上所述，此次研究证实对于桡骨远端粉碎性骨折和伴有一块较小的未超过Lister结节的尺背侧骨折块，掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板内固定的刚度和轴向压缩强度优于单纯掌侧锁定钢板，可在骨折愈合早期提供更为坚强的固定。而对于伴有一块较大的超过Lister结节的尺背侧骨折块的桡骨远端骨折，单纯掌侧锁定钢板组与掌侧锁定钢板联合背侧微型钢板组在循环载荷实验和失效载荷实验方面无显著性差异，说明两种固定方式的生物力学稳定性基本一致。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

掌侧锁定钢板与联合背侧钢板固定桡骨远端骨折尺背侧骨折块的生物力学特征

Biomechanical characteristics of volar locking plate only versus combined dorsal mini-plate fixation of distal radius fractures with dorsal ulnar fragment

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[5]	刘文龙, 董磊, 肖争争, 聂宇. 骨质疏松患者行固定平台单髁置换后胫骨假体松动的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2191-2198.
[6]	郑汪杨, 费冀, 杨砥, 赵浪, 王伶俐, 刘鹏, 李海洋. 有限元分析肱骨外展与前屈运动中冈上肌腱及盂肱关节的受力变化[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2199-2207.
[7]	蔡其锐, 戴小玮, 郑晓斌, 简思莉, 卢绍平, 刘特熹, 刘国科, 林远方. 龙氏牵引下正骨法对颈椎功能单元的力学影响：头颈生物力学模型定量分析[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2208-2216.
[8]	饶敬澄, 李豫皖, 郑红兵, 徐志, 朱爱祥, 史册, 王冰, 杨春, 孔祥如, 朱大伟. 新型股骨近端稳定髓内钉与传统髓内钉生物力学的差异[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2217-2225.
[9]	陈龙, 王小阵, 席金涛, 鲁齐林. 短节段置钉联合可扩张聚醚醚酮置换体在骨质疏松椎体中的生物力学性能[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(9): 2226-2235.
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[11]	张子华. 从坐到站动作老年下肢肌群仿真及用力特征分析[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(6): 1407-1416.
[12]	钟彩红, 肖晓歌, 李明, 林剑虹, 洪靖. 运动相关髌腱炎发病的生物力学机制[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(6): 1417-1423.
[13]	余新林, 陈辉宇, 王盈盈, 郭卫中, 冯彬, 林成寿, 林旺 . 新型股骨外髁逆行髓内针内固定治疗股骨远端A2 型骨折的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(3): 546-552.
[14]	赵金港, 刘利平, 陈建伟, . 腰椎融合与人工椎间盘置换比较的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(3): 553-560.
[15]	王猛, 路坦, 李敏杰, 刘志成, 郭霄勇. 有限元分析肩袖撕裂时在不同骨密度条件下锚钉不同置入深度的应力分布[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(3): 561-569.