修复Ⅲ度肩锁关节脱位：带线锚钉重建喙锁韧带的生物力学变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.04.013

中国组织工程研究 ›› 2015, Vol. 19 ›› Issue (4): 568-572.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2015.04.013

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修复Ⅲ度肩锁关节脱位：带线锚钉重建喙锁韧带的生物力学变化

韩冰¹，冯晖¹，陈烁¹，王德广²，张传开¹

¹解放军第97医院骨科，江苏省徐州市 221004；²徐州医学院解剖学教研室，江苏省徐州市 221000

修回日期:2015-01-05 出版日期:2015-01-22 发布日期:2015-01-22
通讯作者: 张传开，主任医师，解放军第97医院骨科，江苏省徐州市 221004
作者简介:韩冰，男，1973年生，天津市人，汉族，2006年徐州医学院毕业，硕士，主治医师，主要从事创伤骨科、组织工程研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81301582)

Treatment of Tossy III acromioclavicular joint dislocation: biomechanical change of anchor-reconstructed coracoclavicular ligament

Han Bing¹, Feng Hui¹, Chen Shuo¹, Wang De-guang², Zhang Chuan-kai¹

¹Department of Orthopedics, the 97 Hospital of Chinese PLA, Xuzhou 221004, Jiangsu Province, China;²Department of Anatomy, Xuzhou Medical College, Xuzhou 221000, Jiangsu Province, China

Revised:2015-01-05 Online:2015-01-22 Published:2015-01-22
Contact: Zhang Chuan-kai, Chief physician, Department of Orthopedics, the 97 Hospital of Chinese PLA, Xuzhou 221004, Jiangsu Province, China
About author:Han Bing, Master, Attending physician, Department of Orthopedics, the 97 Hospital of Chinese PLA, Xuzhou 221004, Jiangsu Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81301582

摘要/Abstract

摘要：

背景：肩锁关节脱位常见的修复方法包括克氏针张力带内固定、锁骨钩内固定、带线锚钉内固定等，但各有其优缺点。无论是克氏针还是锁骨钩钢板，都存在着需要二次手术取出内固定的问题，并且都不是按照生物力学原理设计的内固定。

目的：使用带线锚钉按照锁骨上喙锁韧带的足印解剖重建喙锁韧带，并对其进行生物力学测试。

方法：使用10个肩部防腐标本，并给予编号，每个标本分别做3次试验。①拉伸喙锁韧带试验：将标本固定在生物力学机器上给予拉伸，直至韧带断裂，记录其最大破坏载荷。②1枚锚钉重建喙锁韧带试验：使用 1枚锚钉重建喙锁韧带，并在生物力学机器上拉伸，直至锚钉失效，记录其最大破坏载荷。③2枚锚钉重建喙锁韧带试验：使用2枚锚钉重建喙锁韧带，并在生物力学机器上拉伸，直至锚钉失效，记录其最大破坏载荷。

结果与结论：试验结果显示，喙锁韧带断裂载荷(413.0±123.48) N，1枚锚钉组失效载荷(345.1±111.23) N， 2枚锚钉组失效载荷(465.3±100.64) N。提示1枚锚钉重建喙锁韧带，在外力的作用下应力过于集中，容易出现锚钉从骨质中拔出而导致手术失败，从生物力学数据上较喙锁韧带的断裂载荷小，修复效果不可靠。使用 2枚锚钉按喙锁韧带的印迹重建喙锁韧带，应力得到了分散，符合生物学特点，生物力学数据理想。

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

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关键词: 植入物, 骨植入物, 肩锁关节脱位, 喙锁韧带, 重建, 生物力学, 带线锚钉, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: The commonly used methods of repairing the acromioclavicular joint dislocation are Kirschner wire tension band internal fixation, clavicular hook internal fixation and suture anchor internal fixation. Each method has their advantages and disadvantages. Both Kirschner wire and clavicular hook require secondary surgery to remove the internal fixators, and their design is not based on the biomechanical principle.

OBJECTIVE: To reconstruct coracoclavicular ligament using anchor and perform biomechanical tests.

METHODS: Ten shoulder antisepsis specimens were numbered and each specimen was tested by three trials. (1) Stretching coracoclavicular ligament: Specimens were fixed on the biomechanical machine and were tensile until the ligament was ruptured, the maximum failure load was recorded. (2) Reconstruction of coracoclavicular ligament using an anchor: Coracoclavicular ligment was reconstructed using an anchor, then specimens were fixed on the biomechanical machine and were tensile until the ligament was ruptured, the maximum failure load was recorded. (3) Reconstruction of coracoclavicular ligament using two anchors: Coracoclavicular ligment was reconstructed using two anchors, then specimens were fixed on the biomechanical machine and were tensile until the ligament was ruptured, the maximum failure load was recorded.

RESULTS AND CONCLUSION: Coracoclavicular ligament fracture load was (413.0±123.48) N; the failure load was (345.1±111.23) N in an anchor group and 465.3±100.64 N in two anchors group. When coracoclavicular ligament is reconstructed using an anchor, the stress is concentrated under external forces, which is prone to the extraction of anchor and the failure of surgery, biomechanical data showed that the fracture load is lower than the coracoclavicular ligament, so the reconstruction is not reliable; when coracoclavicular ligament is reconstructed using two anchors, the stress is dispersed, which meet the biological features and the biomechanical data are ideal.

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

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Key words: Internal Fixators, Coracoclavicular Ligment, Dislocations, Ligaments, Biomechanics

中图分类号:

R318

韩冰，冯晖，陈烁，王德广，张传开. 修复Ⅲ度肩锁关节脱位：带线锚钉重建喙锁韧带的生物力学变化[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(4): 568-572.

Han Bing, Feng Hui, Chen Shuo, Wang De-guang, Zhang Chuan-kai. Treatment of Tossy III acromioclavicular joint dislocation: biomechanical change of anchor-reconstructed coracoclavicular ligament[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(4): 568-572.

图/表（结果） 2

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引言

肩锁关节脱位是较为常见的关节脱位，占全身关节脱位的16%-25%，肩部损伤的12%，以青壮年和儿童多见，常为直接暴力撞击肩部所致，产生肩锁关节半脱位或完全脱位^[1]，肩锁关节半脱位多可保守治疗，全脱位则需要手术治疗^[2-4]。手术的方法约30余种^[5-8]，常见的有克氏针张力带内固定、锁骨钩内固定、带线锚钉内固定等，但各有其优缺点。克氏针内固定存在操作简单，价格低廉等优点，但存在内固定断裂，克氏针游走不易取出，或固定肩锁关节，使之丧失微动关节的性质，出现创伤性关节炎，患者出现疼痛等缺点，另外，该术式需要辅以较长时间的外固定，不利于肩关节的功能锻炼。锁骨钩钢板的出现，为肩锁关节脱位的治疗提供了新的术式，它可以提供可靠的固定强度，使患者能够早期进行关节功能锻炼^[9-11]，但锁骨钩钢板亦存在较多的并发症^[12]，如锁骨钩插在肩峰下，引起患者的不适及异物感，存在脱钩等风险。无论是克氏针内固定还是锁骨钩钢板内固定，都存在着需要二次手术取出内固定的问题，并且都不是按照生物力学原理设计的内固定。基于上述原因，能否寻找一种不需要二次取出的内固定修复肩锁关节脱位，并能取得较好的临床效果，日益受到关注。带线锚钉治疗肩锁关节脱位的方法逐渐使用在临床上^[13]，并取得一定的临床效果，但如何去使用带线锚钉，则存在不同的方法，如单根锚钉固定，联合锁骨钩钢板使用^[14]。如何使用带线锚钉，使之符合生物力学特点，作者一直在考虑这个问题。文章中使用带线锚钉，按照锁骨上喙锁韧带的足印解剖重建喙锁韧带，并进行了生物力学的测试，对其生物力学特点做一探讨，为规范化使用带线锚钉提供了生物力学方面的理论依据。

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
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材料方法

设计：对比观察试验。

时间及地点：试验于2014年1至7月在江苏师范大学生物力学试验室完成。

材料：人体防腐固定的标本5具，由徐州医学院解剖教研室提供，其中男3具，女2具，年龄平均46岁，共10个标本。

主要仪器及锚钉：生物力学拉伸机(西安力创材料检测技术有限公司，型号WDML-1 )由江苏师范大学生物力学实验室提供。带线锚钉：5.0 mm钛合金螺钉，2号UItrabraid缝线和插入器，由施乐辉医用产品国际贸易有限公司提供。

方法:

标本的处理：离断肩关节，取出肩胛骨及锁骨复合体，切断肩锁韧带及喙肩韧带；去除肌肉组织，仅保留喙锁韧带。

试验分组及生物力学测试：将10个标本进行编号(1-10号)，每个标本按顺序做3种试验，即拉伸喙锁韧带，单钉重建喙锁韧带后行拉伸试验，双锚钉重建喙锁韧带后行拉伸试验。

将带有完整喙锁韧带的标本固定(n=10)在生物力学机器上，机器以1 mm/min的速度进行恒速牵拉，直至喙锁韧带断裂，通过连接在生物力学机器上的电脑软件记录出牵拉过程的数据及生物力学曲线图。

1枚锚钉重建喙锁韧带方法：在喙突中点拧入1枚 5.0 mm钛合金螺钉，深度为1.5 cm，用直径2 mm克氏针在喙锁韧带(斜方韧带和锥状韧带)两足迹中心处各钻两隧道，将带线锚钉的尾线穿过锁骨隧道，打结。将做好的标本(n=10)固定在生物力学机器上，以1 mm/min的速度进行恒速拉伸，直至内固定失效，生物力学数据分析软件记录牵拉过程的数据及生物力学曲线图。

2枚锚钉重建喙锁韧带方法：距喙突尖1.5 cm和2.5 cm为进针点，各拧入1枚5.0 mm钛合金螺钉，锚钉拧入深度为1.5 cm，用直径2 mm克氏针在斜方韧带和锥状韧带的锁骨足迹处各钻两隧道，将带线锚钉的尾线穿过锁骨隧道，缝线各自打结。将做好的标本(n=10)固定在生物力学机器上，以1 mm/min的速度进行恒速拉伸，直至内固定失效，生物力学数据分析软件记录牵拉过程的数据及生物力学曲线图。

主要观察指标：最大破坏载荷。

统计学分析：由第一作者进行统计学处理，使用SPSS 19.0软件对数据进行分析，数据使用x(_)±s表示，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

肩锁关节是微动关节，由锁骨远端与肩峰内侧面构成，80%的人群中存在关节盘，其稳定结构包括关节囊、肩锁韧带、喙锁韧带、喙肩韧带、三角肌、斜方肌等。其中，肩锁韧带主要维持着水平方向的稳定^[15]，而喙锁韧带维持的垂直方向的稳定^[16-18]；对于肩锁关节脱位后是否需要重建喙锁韧带存在争议，有些学者认为喙突至锁骨的距离短，肩锁关节复位后，喙锁韧带可以通过瘢痕粘连的方式进行愈合；但实验证实，通过瘢痕愈合的喙锁韧带的强度仅为正常时的35%^[19]。而喙锁韧带起到了肩锁关节垂直稳定的作用，悬吊着肩胛骨，平衡着胸锁乳突肌向上牵引的力量，在肩锁关节的稳定上起着重要的作用。所以修复或重建喙锁韧带显得格外的重要^[20]。

在临床上，肩锁关节脱位(Tossy分型)分为3型：Ⅰ型为关节囊及肩锁韧带不完全破裂，喙锁韧带完整，锁骨轻度移位。Ⅱ型为关节囊及肩锁韧带完全断裂，喙锁韧带牵拉伤，锁骨外端直径的一半上翘突出超过肩峰。Ⅲ型：关节囊及肩锁韧带以及喙锁韧带完全断裂，锁骨远端完全移位；Ⅰ型和Ⅱ型可以保守治疗，Ⅲ型则需要手术治疗^[21]。常见的术式如克氏针张力带内固定、锁骨钩钢板内固定，用克氏针张力带固定存在价钱低，操作简单等优点，但是存在着一些严重的缺点^[22]：①克氏针张力带纵向加压肩锁关节，使之丧失了微动关节的作用，并出现疼痛，甚至出现继发性创伤性关节炎。②克氏针张力带的断裂，内固定的失效，或断裂的钢丝及克氏针难以取出。③患肩需要较长时间的固定，无法早期进行功能锻炼，导致肩关节功能恢复不佳。锁骨钩钢板的出现为医师提供了一种稳定牢固的内固定方式。锁骨钩钢板通过钩部插入肩峰的后外下方，钢板与锁骨远端相贴合并给予螺钉固定，从而提供了牢固稳定的固定作用，为韧带提供了无张力修复的环境^[23-25]。随着锁骨钩钢板在临床上的使用，其缺点也逐渐显露出来，主要表现在下面几点^[26-27]：①锁骨钩的钩端与肩峰下骨质摩擦，引起疼痛及异物感。②出现肩峰撞击综合征，影响肩关节的功能康复。③出现脱钩等严重并发症，导致手术失败。④需要二次手术取出内固定器；是否能找出一种内固定器，可以提供牢固稳定的内固定，重建或修复韧带，并不需要二次手术取出。带线锚钉逐渐引起医师们的注意，并逐渐的应用在临床上^[28-30]，但在锚钉的使用的术式上多种多样，如使用单枚锚钉治疗肩锁关节脱位，或者联合其他内固定器，或者不按照解剖重建喙锁韧带的方法去治疗肩锁关节脱位。

如何有效的使用带线锚钉来治疗Ⅲ型的肩锁关节的脱位，作者认为有两点很重要。第一，必须要解剖重建喙锁韧带。从解剖学上看，喙锁韧带起自于喙突连接于锁骨，它分为两部分，即内侧部及外侧部。内侧部呈锥状，较厚，称为锥状韧带，外侧部呈斜方形，较薄，称为斜方韧带。这两部分在锁骨上的附着点，分别称为锥状韧带足印及斜方韧带足印。要解剖重建喙锁韧带，即要重建喙锁韧带的两个组成部分，也就是按锥状韧带及斜方韧带的足印去重建喙锁韧带。第二，必须要考虑带线锚钉固定的强度和锚钉的应力集中问题。使用带线锚钉去治疗Ⅲ型的肩锁关节的脱位，内固定器能提供足够的固定强度，使得患者能够胜任日常的工作和生活。同时，内固定器要避免应力过于集中，以免出现内固定的断裂或失效，导致手术的失败。为此，作者设计了用1枚及2枚带线锚钉重建喙锁韧带，并进行了生物力学测试，同时，也测试了喙锁韧带的生物力学强度。作者在拉伸机上以1 mm/min的速度拉伸喙锁韧带，直至喙锁韧带拉断，在拉伸的过程中，观察到随着拉伸距离的增加，载荷力在逐渐的增大，当载荷力逐渐至峰值时，出现了较小的载荷力的上下波动，与此同时，作者观察到韧带开始出现部分撕裂，当韧带完全撕裂时，载荷力为0。通过数据的计算，喙锁韧带断裂载荷为(413.0±123.48) N；作者使用1枚带线锚钉解剖重建喙锁韧带，以同样的实验条件进行拉伸，随着拉伸距离的增加，载荷力逐渐的增到，直至达到峰值时，在达到峰值前，未出现曲线的波动，表明锚钉线并未出现部分断裂，内固定的失效的原因是锚钉从骨质中拔出导致。而锚钉拔出的原因，考虑是应力过分的集中。经过统计，1枚锚钉组失效载荷(345.1±111.23) N，在生物力学上与韧带组差异有显著性意义(P < 0.05)。使用2枚带线锚钉重建喙锁韧带，并以相同的实验条件进行拉伸，生物力学曲线在达到最大值前未出现曲线的波动，因锚钉从骨质中拔出，其载荷力变为0。经统计，2枚锚钉组失效载荷为(465.3±100.64) N，经统计学分析，该组在生物力学方面优于韧带组，亦优于单枚锚钉组。

试验结果说明，1枚锚钉重建喙锁韧带，在外力的作用下应力过于集中，容易出现锚钉从骨质中拔出而导致手术失败，从生物力学数据上较喙锁韧带的断裂载荷小，修复效果不可靠。使用2枚锚钉按喙锁韧带的印迹重建喙锁韧带，应力得到了分散，符合生物学特点，生物力学数据理想，为临床上的应用提供了理论基础。

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