桥接内固定系统髓内固定治疗锁骨中段骨折的有限元分析

马天勇，王德伟

文题释义：

桥接内固定系统髓内固定技术：是作者所在团队利用桥接内固定系统髓内固定治疗锁骨中段骨折的一种新型髓内固定技术，旨在减少传统髓内钉松动移位以及器械相关的软组织激惹。 技术要点是将连接棒从锁骨外侧入路逆行置入潜在髓腔，穿过复位骨折端接近锁骨胸骨端，肩峰端髓外预留一定长度的连接棒，折弯紧贴骨皮质，并安装1枚固定块螺钉组合锁定。

髓内固定锁骨骨折的并发症：在临床应用中，常见的髓内器械固定锁骨骨折都能取得比较满意的疗效。每种髓内器械都有优势和缺陷，大多数都存在固定骨折的稳定性不足，导致多种并发症：髓内钉松动移位、滑脱及钉尾凸起软组织激惹、慢性疼痛、内固定断裂等。

摘要

背景：髓内固定治疗锁骨中段骨折已是一种有效且安全的固定方式，然而髓内钉松动移位、钉尾软组织激惹等问题突出。部分带锁髓内钉

手术操作难度大，难以推广应用。髓内固定治疗锁骨骨折仍有较大的改进空间，有待设计出一种新型髓内固定产品来减少这些问题。

目的：使用有限元分析方法探讨桥接内固定系统髓内固定治疗锁骨中段骨折的生物力学稳定性，为临床应用提供科学参考。

方法：利用1名青年志愿者的锁骨CT数据通过相关软件建立锁骨中段横行骨折的有限元模型，根据骨折内固定原则，分别组装成锁定板、桥接内固定系统和钛制弹性钉内固定有限元模型。最后使用ANSYS 15.0软件进行网格划分、施加载荷和数据处理，比较各模型锁骨和内固定的应力分布、最大Von Mises应力及最大位移情况。

结果与结论：①不同载荷下，桥接内固定系统髓内固定锁骨中段骨折的应力分布与钛制弹性钉固定类似，髓内连接棒在骨折断端附近出现应力集中现象，异同点是桥接内固定系统髓外锁定处出现次级应力集中，使桥接内固定系统组整体应力较钛制弹性钉组更分散；②轴向压缩载荷下，桥接内固定系统组锁骨最大Von Mises应力为251.96 MPa，高于其他两组；骨折面的最大Von Mises应力为33.79 MPa，低于其他两组；悬臂弯曲、顺/逆时针扭转载荷下，桥接内固定系统组锁骨和骨折面的最大Von Mises应力均小于钛制弹性钉组而大于锁定板组；③不同载荷下，3组中植入物的最大Von Mises应力均出现在骨折端附近，其中钛制弹性钉的应力峰值最大，桥接内固定系统次之，锁定板最小；④不同载荷下，各组中锁骨的最大位移均在锁骨远端，其中钛制弹性钉组中锁骨远端及骨折端的位移峰值最大，桥接内固定系统组次之，锁定板组及无损锁骨较小；⑤提示桥接内固定系统髓内固定治疗锁骨中段骨折的生物力学稳定性优于钛制弹性钉固定，内固定松动移位风险较钛制弹性钉低，但固定强度不如锁定板。

关键词：锁骨骨折；髓内固定；桥接内固定系统；髓内钉；锁定板；有限元分析；生物力学；并发症

0 引言 Introduc■on

在骨科创伤中，锁骨骨折是最常见的损伤之一，占肩部损伤的 35%-44%，占所有骨折的 2.6%-10%[1]，交通事故和运动损伤是最常见的骨折成因 [2]。锁骨骨折根据受损部位分为中段 1/3、内侧 1/3 和外侧 1/3 骨折，中段 1/3 骨折占所有锁骨骨折的 69%-82% ，并且中段骨折更容易移位 [3]。虽然大多数无移位的锁骨骨折可以进行保守治疗，但对于一些移位或者粉碎的骨折，现多主张手术治疗，手术治疗包括髓外固定和髓内固定 [4-5]，切开复位钢板螺钉内固定被认为是治疗锁骨中段骨折的“金标准”。钢板螺钉固定虽然提供刚性固定和有效控制骨折端压缩、旋转，但是多个临床应用研究报道，钢板固定常需切开复位，可能存在损伤锁骨上神经、骨折端血运破坏大、术后钢板凸起于皮下、严重的应力遮挡效应引起断钉断板、内固定去除后再发骨折等风险 [6-8]，导致患者术后满意度下降。对于锁骨中段移位骨折，髓内固定在临床中的应用越来越广泛 [9]，其更符合骨折“BO”理念，具有间接复位骨折、弹性固定、保护骨折断端血运、减少内固定装置应力遮挡效应等优势。目前，使用髓内钉已被证明是治疗锁骨中段骨折的一种有效且安全的固定方式。JU 等 [10] 通过 Meta 分析表明钢板和髓内固定治疗锁骨中段骨折的患者长期功能结果没有差异，髓内固定神经损伤、术后感染、肥厚性瘢痕等并发症发生率更低，患者皮肤美观更满意。髓内器械虽然手术切口小、软组织损伤小、可避免锁骨上神经损伤，内固定皮下凸起减少、获得生物学固定促进骨折愈合，但其髓内钉松动、钉尾软组织激惹、生物力学稳定性不足等问题突出 [8-9]。

为此作者所在团队提出了一种新型髓内固定技术，改变既往使用桥接内固定系统 (ortho-bridge system，OBS) 髓外桥接固定锁骨中段骨折，在手术方式上进行改进，将连接棒从锁骨外侧入路逆行置入潜在髓腔，穿过复位骨折端接近锁骨胸骨端，肩峰端髓外留一定长度的连接棒，折弯紧贴骨皮质，并安装 1 枚固定块螺钉组合锁定。该固定方式遵循骨折“BO”理念，将 OBS 和微创髓内固定的优势巧妙地结合，增加髓内固定锁骨中段骨折的稳定性，手术操作灵活简单，骨折愈合后可在局麻下取出内固定。该技术在承受外力后的受力情况尚不清楚，此次实验通过有限元分析方法，探讨了 OBS 髓内固定技术与锁定板、钛制弹性钉 (tanium elasticnail，TEN) 固定治疗锁骨中段骨折的生物力学性能差异，为OBS 髓内固定技术后续的内固定改进、实验室尸体测试及临床应用提供科学依据。

1 对象和方法 Subjects and methods

1.1 设计计算机模拟实验，三维有限元分析。

1.2 时间及地点实验于 2022 年 1-5 月在遵义医科大学第五附属 ( 珠海 ) 医院完成。

1.3 对象在遵义医科大学第五附属 ( 珠海 ) 医院招募一名 35岁健康男性志愿者为研究对象，身高 168 cm，体质量 75 kg，经 X 射线片检查排除锁骨损伤、畸形和肿瘤等病变。采用Siemens 64 排螺旋 CT( 德国，西门子公司 ) 从上颈椎至胸椎中段进行扫描得到二维横断图像，将 CT 图像存储为医学数字成像和通信 (Digital Imaging and Communication in Medicine，DICOM) 格式文件保存，见图 1A-C。根据定量 CT 数据的估计值，该志愿者的骨量正常。该志愿者对实验方案知情同意且已签署知情同意书，实验已通过遵义医科大学第五附属(珠海 ) 医院伦理委员会审批，伦理审批编号 [2021] 2021ZH0088号，批复日期：2021-12-23。

1.4 实验方法

1.4.1 锁骨三维模型的构建将该志愿者 CT 图像以 DICOM 格式导入医学图像处理软件 Mimics 19.0(Materialise 公司，比利时 ) 中，使用阈值分割法 ( 阈值 662-1 613 HU) 和动态区域增长算法对导入Mimics的锁骨图像分割，清晰分离骨骼与脂肪、肌肉等软组织，构建得到锁骨三维几何模型，见图 1D，以igs 文件格式输出模型。然后导入逆向工程软件 GeomagicStudio 2012(Raindrop 公司，美国 ) 中对原始模型进行降噪、封装、光顺修复和拟合曲面等优化处理，构建了几何外形与实物标本高度符合的右侧锁骨模型，见图 2。

1.4.4 边界定义、材料赋值与网格划分将上述 4 种模型导入至有限元软件 ANSYS 15.0 Workbench(ANSYS 公司，美国 )中进行前处理，参考以往文献定义边界条件 [11-12]，接触界面在钛制弹性钉、桥接棒与骨之间设置 Frictional 接触，摩擦系数为 1；骨折断面之间设置 Frictional 接触，摩擦系数为 1；其余部件之间设置 Bonded。此次研究中各材料视为均质、连续和各向同性的线性弹性单元，材料属性具体数值见表1。进一步通过 ANSYS DS 软件的 mesh 模块对各实验模型划分网格单元，划分网格后得到的节点及单元数见表 2。

1.4.2 骨折内固定模型的建立将上述锁骨三维模型在相关软件中模拟从中 1/3 切除 1 mm 宽的骨质，体现骨折后局部骨质不连续且骨折线与骨干垂直，创建出锁骨中段横行骨折模型。在计算机辅助设计软件 Creo 2.0(PTC 公司，美国 ) 中参照临床上应用的内固定实物参数建模，分别建立了 8 孔“S”型锁定板系统、OBS 和 TEN 模型。内固定材质组成均为钛合金，已经应用于临床，生物相容性好，可长期保存于体内。在 Creo 2.0软件中，实现内固定模型与锁骨骨折模型的装配，创建锁骨中段骨折内固定模型。

1.4.3 模型分组实验根据内固定方式不同分为 4 组：①无损锁骨组，见图 3A；②锁定板组：将 3.5 mm 厚度的锁定板附于锁骨上表面，中间两螺孔旷置，骨折两端各拧入 3 枚锁定螺钉固定，见图 3B；③ OBS 组：从锁骨外侧入路逆行将直径 3 mm的连接棒置入潜在髓腔，穿过复位骨折端接近锁骨胸骨端，肩峰端髓外预留一定长度的连接棒，折弯紧贴骨皮质后安装 1 枚固定块螺钉组合锁定，见图 3C；④ TEN 组：从锁骨外侧入路将直径 3 mm 的 TEN 置入锁骨髓腔，穿过骨折端接近锁骨胸骨端，肩峰端骨皮质外露部分弹性钉并折弯，见图 3D。

1.4.5 施加载荷及约束条件设置实验将锁骨近端胸锁关节面设置为固定，着力点为锁骨远端。①轴向压缩载荷：模拟人体侧方摔倒，肩关节着地遭撞击暴力，沿锁骨长轴方向施加 250 N 的轴向压力；②悬臂弯曲载荷：模拟人体上肢重力作用于锁骨远端，这是日常生活中锁骨受力的主要方面。给予锁骨远端垂直于锁骨长轴向下施加 250 N 的压力；③轴向扭转载荷：在锁骨的长轴方向施加载荷，扭矩为 200 N•mm，分别模拟顺时针和逆时针旋转肩关节两种情况。

1.5 主要观察指标①记录无损锁骨及各内固定组中植入物的应力分布云图；②比较各组间锁骨、骨折面及植入物的最大 Von Mises 应力差异；③比较各组间锁骨远端及骨折端在载荷方向上的最大位移情况。

2 结果 Results

2.1 不同载荷条件下无损锁骨的应力云图如图 4 显示，锁骨的整体受力和应变情况比较均匀，应力集中现象表现在锁骨中 1/3，并向两端缓慢过渡，且下表面的应力集中比上表面更明显，此为锁骨中段的力学薄弱部位，这与临床所见的锁骨骨折好发于锁骨中段相吻合 [3]。

2.2 不同加载模式下各模型中植入物的应力分布云图①锁定板组：由于锁定板的保护，受力通过锁定板传导，改变了原有锁骨力学传导机制，锁定板应力主要集中于骨折端上方周围，即锁定板中段 2 孔旷置之间应力最集中，并向两端缓慢过渡；② OBS 组：与 TEN 固定类似，属轴心固定，不同载荷下均见髓内连接棒在骨折处出现应力集中现象，差异是OBS 髓外锁定处出现次级应力集中区，使 OBS 组的整体应力较 TEN 组更分散；③ TEN 组：不同载荷下 TEN 在骨折端周围均出现应力集中现象，悬臂弯曲载荷下应力集中更明显，向两端快速过渡。其次是 TEN 与骨质接触部分出现一定应力，其余应力较分散。见图 5。

2.3 不同加载模式下锁骨和骨折面的最大 Von Mises 应力轴向压缩载荷下各组锁骨最大 Von Mises 应力比较：OBS 组(251.96 MPa) > TEN 组 (202.44 MPa) > 锁定板组 (142.38 MPa) >无损锁骨 (10.40 MPa)，骨折面的最大 Von Mises 应力：锁定板组 (139.35 MPa) > TEN 组 (34.92 MPa) > OBS 组 (33.79 MPa)；其余3 种载荷下各组锁骨和骨折面的最大 Von Mises 应力均出现以下趋势：TEN 组 > OBS 组 > 锁定板组 > 无损锁骨，见表 3。

2.4 不同加载模式下植入物的最大 Von Mises 应力 4 种加载模式下，观察到 3 组中植入物的应力峰值均集中在骨折线附近，比较应力峰值大小可见 TEN 最大，OBS 次之，锁定板最小。结果表明在相同条件下，OBS 组中植入物比 TEN 组能承载更大的载荷应力，所以与 TEN 组相比，OBS 组可能降低了植入物折弯、断裂的风险，见表 4。

2.5 不同加载模式下锁骨远端及骨折端的最大位移不同加载模式下 3 种内固定骨折模型的位移分布云图见图 6，各组锁骨的最大位移部位均在锁骨远端，这是因为模拟锁骨骨折术后肩关节受力特点，固定锁骨胸骨端，受力作用部位为锁骨远端。实验结果如表 5 显示，不同载荷下各组锁骨远端和骨折端的最大位移值均为 TEN 组最大，OBS 组次之，锁定板组及无损锁骨组依次减小。结果表明，OBS 组在抗压缩稳定性与 TEN 组不相伯仲，抗弯曲和抗扭转稳定性强于 TEN组；锁定板组抗失稳和抗变形的能力均强于 OBS 和 TEN 髓内固定。

3 讨论 Discussion

临床处理移位的锁骨中段骨折仍然具有挑战性，选择手术或非手术治疗以及选择哪种手术方案仍然比较困难 [13]。手术以髓外钢板固定和髓内弹性钉固定为主，每种固定方式都有自身的优势和不足，目前临床上尚没有一种手术治疗的“金标准”[4-5]。钢板固定是治疗成人锁骨中段移位骨折的主要手术方式 [14]，钢板固定属于偏心坚强固定，常需切开复位，易损伤锁骨上神经、骨折端血运破坏大、钢板凸起于皮下、有明显应力遮挡效应等缺点，增加了患者术后并发症的发生率 [6-8]。CHARLES 等 [6] 回顾性调查了 198 例锁骨中段骨折并接受切开复位钢板内固定的患者，记录显示术后并发症的总体发生率为 27.3%，其中 9.1% 的患者因并发症需要再次手术，并发症主要包括骨不连、骨延迟愈合、深部或浅表感染、切口裂开、切口周围麻木等。解剖学研究报告在胸锁关节2.7 cm 以内及肩锁关节 1.9 cm 以内为锁骨上神经通路的常见外围“安全区”，沿锁骨干纵向切开入路钢板固定容易损伤锁骨上神经 [15]。LEMIEUX 等 [16] 回顾性调查分析了 86 例接受切开复位钢板内固定的锁骨干骨折患者，结果显示 90% 的患者证明在术后经历了某种程度的感觉障碍，麻木是最常见的症状 (64%)，其次是皮肤烧灼感 (12%)。

随着治疗理念的更新和髓内固定技术的进步，对于移位、非粉碎性锁骨中段骨折，采用髓内钉进行髓内固定已是一种微创有效的治疗方法 [10，17-18]。锁骨髓内固定器械的发展经历了由最初的克氏针，到空心钉、弹性钉，再到新一代髓内固定产品的演变，都传承髓内轴向固定的方式。因为髓内固定治疗锁骨中段骨折更符合骨折“BO”理念，手术中间接复位骨折尽量减少骨膜剥离损伤，充分保护骨折断端及周围软组织血运、轴心弹性固定减少内固定装置应力遮挡效应，有利于骨折愈合。其髓内固定切口小、微创操作、手术时间短、感染发生率低、骨折愈合快、术后肩部皮肤美观等优势逐渐显现，已成为一种广受欢迎的固定方式 [19-20]。但锁骨是髓腔不规则的“S”形管状骨，锁骨中部的髓腔直径最小，此最小径线在成年人中直径为 (6.7±2.6) mm，附近有重要神经、血管经过 [21]，这些锁骨解剖特征和个体差异可能限制了髓内固定器械的设计应用 [19，22-23]。目前多种髓内器械固定治疗锁骨中段骨折进行生物力学对比研究都显示髓内器械的稳定性欠佳，这种共性生物力学缺点也与临床应用观察到的并发症相符 [24-25]。曾浪清等 [26]、樊友亮等 [27] 通过有限元分析探讨了钢板与髓内钉的生物力学差异，在不同载荷条件下髓内钉固定均表现出与正常锁骨相似的应力分布，但稳定性明显比钢板差，钢板固定骨折间隙稳定性强，不愈合风险小，钢板螺钉应力低。传统髓内固定装置无法静态锁定，控制骨折端旋转及维持骨折端长度力量相对较弱 [28]，同时也存在钉尾松动穿透皮肤、软组织激惹问题，术后可能发生髓内钉移位而不适合于治疗复杂骨折。

理想的髓内固定应该是兼具手术操作简便微创的同时具有符合骨折愈合的生物力学稳定性。目前多篇文献报道了新一代锁骨髓内固定产品的相关研究，如 Anser 锁骨针、Echidna 钉、弹性带锁髓内钉、解剖锁定髓内钉 (Sonoma CRx)等，与传统髓内器械相比，新一代髓内固定器械显示出了一些设计上的优势，在传统髓内钉的基础上增加髓内钉纵向把持力，使髓内固定稳定性有所增加，术后内固定迁移的风险减小 [9，19]。但有关临床使用疗效的研究较少，缺乏大样本的循证医学依据。Anser 锁骨针 ( 荷兰 ) 是一种新型髓内装置，HOOGERVORST 等 [29] 的一项前瞻性病例研究显示，20 例锁骨中段移位骨折患者行 Anser 锁骨针固定，术后随访患者均骨折愈合，无感染、锁骨上神经损伤表现，但其中发生了 3 例与器械相关的并发症 (15%)，包括锁骨针变形、针尾凸起软组织激惹、锁骨针固定失效。非器械相关并发症发生率低，未来应重点预防此次研究出现的器械相关并发症。赵志辉等 [30] 回顾性对比分析了两种固定方式治疗锁骨中段骨折的疗效，认为弹性带锁髓内钉与解剖型锁定钢板均是治疗锁骨中段骨折的有效手术方式，均可取得良好临床效果，但术后3-6 周，髓内钉组 23 例随访患者中有 6 例发生钉尾皮肤刺激及滑囊炎。另一项由 SIDHU 等 [31] 完成的生物力学研究结果认为，与 Knowles 钉相比，Echidna 钉髓内固定锁骨中段骨折显示出更高的弯曲刚度和拔出强度，二者的抗扭刚度无显著差异。Echidna 钉是目前市场上可用的新型锁骨髓内固定装置，其设计特点是钉体具有可伸缩的侧针，固定后与锁骨髓腔内壁铆合增加结构稳定性，降低了钉体移位风险，且Echidna 钉取出方便。CRx 装置应用于临床以来，初步临床结果令人满意。KING 等 [32] 认为 Sonoma CRx 固定锁骨骨折愈合后无需常规取出，并临床记录显示具有良好的骨折愈合率。HOOGERVORST 等 [24] 一项 Meta 分析表明，Sonoma CRx 虽能获得良好的功能效果和骨折愈合率，但是与其他新型锁骨髓内器械一样，都有明显的器械相关并发症，认为髓内治疗锁骨中段骨折仍有较大的改进空间。

为此，作者设计出一种新型髓内固定技术并已在临床上开展，用 OBS 连接棒从锁骨外侧入路逆行置入潜在髓腔，穿过复位骨折端接近锁骨胸骨端，肩峰端髓外预留一定长度的连接棒，折弯紧贴骨皮质后安装 1 枚固定块螺钉组合锁定，达到钉、棒及锁骨互相锁定为一体，组成一个稳定的髓内连接固定结构，有效控制髓内连接棒旋转和纵向移动，维持骨折端的稳定，克服常用锁骨髓内钉固定技术稳定性不足的弊端。该技术延续髓内固定微创操作，骨折端血供保护良好。为研究其生物力学性能如何？作者使用有限元方法分析 OBS髓内固定锁骨中段骨折的生物力学稳定性，为其临床应用提供理论参考。尽管钢板、传统髓内钉固定技术有诸多劣势，但在更有效的内固定装置开发出来之前，锁定板、TEN 固定依然是治疗锁骨中段骨折最常用的固定方式，因此该实验把锁定板及 TEN 固定作为对照组。

在此次实验模型产生的应力云图上可见 3 种内固定模型的骨折面都产生了一定的应力，这些应力比内固定应力要小，每个固定模型的最大 Von Mises 应力主要集中在内固定上，这与骨折愈合早期内固定物承担主要应力这一预期相符合。在具体实验数据上看，轴向压缩载荷下骨折面的最大Von Mises 应力为锁定板组最大，为 139.35 MPa，OBS 组、TEN 组分别为 33.79，34.92 MPa；其余 3 种载荷下骨折面的最大 Von Mises 应力对比均为 TEN 组最大，OBS 组次之，锁定板组最小。作者认为主要原因是该实验锁定板为 8 孔“S”型，而两种髓内固定物为直型设计固定于锁骨骨折模型上，这样的模型设计在压缩载荷下髓内固定骨折处应力更多集中在植入物上传导，而锁定板由于受力时“S”型改变使骨折面产生了更大的应力，此现象对固定牢靠的锁定板组稳定性影响较小。可以看出，OBS 组骨折面产生的压缩应力与 TEN 组差异微小，弯曲应力和旋转应力差异明显，OBS 组骨折面最大 Von Mises 应力在锁定板组和 TEN 组之间，结合既往临床病例观察和生物力学研究，可推测 OBS 组可提供适当的骨折端压缩应力，降低了在弯曲载荷和旋转载荷下产生有损骨折愈合的折弯及旋转应力，可能比 TEN 固定更有利于骨折愈合。有研究报道，当骨折处骨的应变在 1 000-3 000 με、应力在 20-60 MPa 区间时促进骨组织生长，但是过高或过低的骨组织应变应力环境都会对骨组织生长产生不利影响 [33]。

既往研究表明弹性髓内钉的生物力学缺点之一是髓内钉在骨折附近产生过度应力集中现象，容易导致髓内钉从中段折弯、断裂 [14，26，34]。有学者通过有限元分析认为，与直型髓内钉相比，Sonoma CRx 结构更有利于稳定骨折端，然而其在骨折附近高应力可能引起固定失效是 CRx 的一个主要问题 [34]。此次实验在 4 种载荷下，3 种内固定物均在骨折附近出现应力集中现象，三者应力峰值比较显示 TEN 组最大，其次为 OBS 组，锁定板组最小。与 TEN 组比较，OBS 组虽然内固定最大 Von Mises 应力减小不显著，但根据实验结果作者认为该实验设计在锁骨远端、钉和棒之间存在绑定约束，该处也产生了一定的应力集中，有利于分散 OBS 髓内固定整体应力，降低了内固定和骨折端的应力，结果提示 OBS 组内固定折弯、断裂等失效风险较 TEN 组低。除非意外伤害暴力作用，此次研究载荷力量远大于实际生活中患者术后肩部所承担的力量。锁定板组的应力情况与先前的研究结果相似 [35-36]，骨折远近端通过锁定板进行偏心连接，固定牢靠，但存在一定的应力遮挡效应。

锁骨骨折内固定模型的整体位移水平反映了内固定抗变形和抗失稳能力，位移越小表示整体稳定性越好。此文 4 种载荷下，OBS 组和 TEN 组锁骨远端及骨折处的最大位移明显大于锁定板组，OBS 组和 TEN 组之间比较，OBS 组最大位移值小于 TEN 组。该结果提示锁定板固定可有效地控制锁骨远端和骨折处的轴向、垂直及旋转稳定，术后可逐步进行功能锻炼。而两种髓内固定均对控制锁骨远端和骨折处的稳定性明显比锁定板弱，但 OBS 髓内固定的稳定性要优于 TEN 固定，术后都须注意对患肢进行适当悬吊制动。这主要得益于 OBS髓内连接棒在锁骨远端髓外螺钉固定，在承受载荷时能够分散应力，发挥有效制动髓内连接棒的作用，比 TEN 固定更有利于骨折端稳定。熊川等 [37] 应用有限元分析一种表面增加螺纹设计的弹性螺纹髓内钉的生物力学性能，并与锁定板、无螺纹弹性髓内钉进行对照，显示出与此次研究中 OBS 髓内固定类似的内固定稳定性变化趋势，认为弹性螺纹髓内钉固定锁骨中段骨折在维持骨折端稳定方面优于弹性髓内钉，螺纹与髓腔内壁接触固定连接骨折两端，但这种稳定作用有限，对锁骨远端的控制有待加强。

因此就生物力学而言，OBS 髓内固定技术通过肩峰端髓外锁定使得髓内连接棒与锁骨远端稳固地固定在一起，与TEN 固定相比可提供更好的锚固作用，并有助于降低内固定及骨折端应力，减小骨折和内固定移位，可为骨折愈合创造良好的力学环境。

此次研究尚存在一些局限：①此文锁骨模型设定为均质连续和各向同性的弹性材料，材料赋值未明确区分骨质和髓腔，但实际上人体骨骼为各向异性、骨质髓腔形态各异的物质，所以材料属性设置可能会影响有限元实验结果。但是，此次实验目标是研究锁骨骨折不同内固定状态下整体受力变化趋势而不是准确值，所以此次实验对模型构建做了必要的简化可以认为是合理的；②该实验构建的是理想的锁骨中段横行骨折有限元模型，而临床中其骨折种类多样，此次实验结果不能解释其他骨折类型的力学特性；③此次实验模型的应力条件未添加生理状态下附着于锁骨的肌肉韧带的额外力学状态；④锁骨远端的载荷值是基于既往类似研究设定的 [35，37]，与正常生理条件下锁骨远端的受力大小可能不同，但 4 种负荷都是模拟上肢日常生活中锁骨最常见的几种受力模式，生理条件下的力学载荷形式复杂多样，其具体值目前未见报道。尽管存在一些局限，此次研究所构建的无损锁骨、锁定板及钛制弹性钉固定锁骨骨折模型的生物力学性能与既往报道的实验结果表现趋势相似 [26，35-37]，证明此次实验建立的有限元模型是可行的，但锁骨模型参数、植入物形态及固定方式的差异可能解释了不同的结果。

综上所述，由于锁骨中段骨折的不同固定方式产生了不同的力学特性 [25，38]，临床应用中各有优势和缺点。髓内钉固定有微创、轴心微动固定、骨折愈合快等优势，但其力学稳定性不足，术后髓内钉松动移位风险不容小觑，患者术后常需辅助前臂悬吊制动而限制了早期功能锻炼，这些都成为髓内钉治疗锁骨中段骨折的绊脚石 [9，24，39]。此文研究提示 OBS 髓内固定锁骨中段骨折在维持骨折和内固定物稳定方面优于 TEN 固定，有效降低内固定松动、移位风险；对于部分长斜形或粉碎性骨折，骨折端联合缝线捆绑法固定，临床适用范围比单纯髓内钉广，术后功能锻炼可早期进行。

目前，OBS 髓外固定锁骨骨折鲜有生物力学研究报道，只有个别医师报道了临床病例疗效。OBS 髓外固定锁骨骨折手术操作灵活、多向置钉三维弹性固定、骨膜保护促进骨折愈合 [40]。由于锁骨的解剖特性，OBS 髓外固定的临床应用也出现了一些并发症和不足之处，如内固定结构组件多，经皮微创手术操作难度大，体型偏瘦的患者肩部皮肤薄，容易形成皮下钉棒凸起 , 一定程度上会影响外观及出现皮肤激惹 [41]。

与 OBS 髓外固定锁骨骨折相比，此次研究中 OBS 髓内固定除了具备髓外固定的优势外，还具有手术操作简便的特点：①术中首先使用克氏针肩峰端定位开孔扩髓，将连接棒从锁骨外侧入路逆行置入潜在髓腔或由骨折端顺行入路从肩峰端穿出开孔，然后逆行穿过复位的骨折端进入近端髓腔；②直径3 mm 的连接棒型号小，具备一定弹性和可塑性，术中小幅度折弯棒尾即可紧贴骨面；③多向灵活置钉，固定可靠；④更微创、器械要求简便，术中只需在锁骨后外侧和骨折上方各行2 cm 左右小切口置入 1 钉 1 棒 1 固定块；取内固定时操作方便，只需在锁骨外侧原切口处行一小切口即可取出。但该技术固定强度不及锁定板，锁定板临床应用较为广泛，针对骨质疏松性骨折、陈旧性骨折、部分粉碎性骨折及髓内固定困难时仍具有不可替代的好处 [42]，而此类患者该技术可能不合适。

作者团队在遵义医科大学第五附属医院骨二科采用 OBS髓内固定治疗了 28 例锁骨中段骨折患者，随访观察 28 例均骨折愈合，肩关节功能良好，无感染、无皮肤麻木、无内固定变形、松动等现象。其中 1 例术后钉棒尾部出现皮下凸起，术后 5 个月钉尾刺破皮肤，钉尾外露软组织慢性炎性刺激，取出内固定后伤口换药痊愈。考虑为术中留置钉棒尾部过长及折弯不足，尾部与锁骨贴附不良，引起钉尾皮下刺激，另外患者过于消瘦，皮下软组织较少。此并发症可通过技术改进解决，减少发生率。由于该技术临床病例数量不足，随访未完成，其结果还未成文发表，该技术也未见其他文献报道。作者团队正在进行临床应用研究，结合生物力学实验结果早期发现问题并进行干预改进，以期设计出一款更适合临床应用的锁骨髓内固定器械。

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