横向髌骨骨折固定:空心螺钉与前方张力带与低轮廓多平面网状钢板固定的尸体生物力学比较

Transverse patella fracture fixation: A cadaveric biomechanical comparison of cannulated screws and anterior tension band versus low-profile, multiplanar mesh plating

作者信息Matthew R Garner, Brittany Homcha, Trevin Cowman, Madison Goss, J Spence Reid, Gregory S Lewis
PMID38669892
期刊Injury
发布时间2024-06
DOI10.1016/j.injury.2024.111574

实验完整度

使用了配对尸体标本,包含手术修复、循环加载测试、位移测量和统计分析,进行了功能验证(生存曲线和失败率比较)。

主要模型

新鲜冷冻尸体膝关节(8对配对标本) 横向髌骨骨折模型

重点核对

尸体标本配对使用(左侧/右侧随机分组) 骨折类型:横向骨折,位于髌骨中部 固定方式:空心螺钉+前方张力带 vs 多平面网状钢板 循环加载载荷逐渐增加(每50周期增加1.1kg) 失效标准:骨折间隙位移 >2 mm 或灾难性失败

摘要

Introduction: Multiplanar mesh plating of patella fractures has become more popular in recent years. It was the goal of this study to compare the biomechanical stability of cannulated screw with anterior tension band to multiplanar mesh plating for fixation of transverse patella fractures in cadaver specimens. Materials and methods: Eight matched pairs of fresh frozen cadaveric knees were obtained and soft tissues dissected leaving the extensor mechanism, joint capsule, and retinaculum intact. Transverse fractures were created at the mid-portion of the patella. For each pair, one specimen was repaired using cannulated screws with anterior tension band, and the second was repaired using multiplanar mesh plating. Each specimen underwent cyclic extension loading with loads increasing by 1.1 kg after every 50 cycles. Interfragmentary displacement was measured at the end of each interval at both 5° and 45° of knee flexion angle, with fixation failure defined by >2 mm displacement. Results: The specimens fixed with multiplanar mesh plating survived more cycles and higher loads than the specimens fixed with cannulated screws with anterior tension band (p = 0.011 comparing survival plots). After 150 cycles of extension loading, 3 of 8 of the specimens fixed with screws/tension band had failed, whereas none of the mesh plated specimens had failed. After 400 cycles, 7 of 8 of the screws/tension band had failed, whereas half of the mesh plated specimens had failed. Conclusions: While a more technically challenging and expensive technique, mesh plating for patella fractures appears to offer greater durability than traditional cannulated screw with tension banding.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
比较多平面网状钢板与空心螺钉加前方张力带固定横向髌骨骨折的生物力学稳定性。
核心机制
更坚固的固定可提供绝对稳定性,减少骨折部位的循环性碎片间运动和间隙形成,从而促进一期骨愈合。
主要证据
尸体配对标本循环加载测试显示,网状钢板比空心螺钉加张力带能承受更多周期和更高载荷(p=0.011);150周期时螺钉组3/8失败,网状钢板组0/8;400周期时螺钉组7/8失败,网状钢板组1/2失败。
研究意义
该研究支持网状钢板在生物力学上优于传统空心螺钉加张力带,为未来更大规模的临床研究提供依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立尸体标本和骨折模型

创建可重复的横向髌骨骨折模型,用于比较两种固定技术。

获取8对配对的新鲜冷冻尸体膝关节,解剖软组织保留伸肌机制、关节囊和视网膜。用摆动锯和骨凿在髌骨中部进行横向截骨。

2

随机分组和固定手术

确保两组标本在特征上均衡,并标准化手术技术。

标本对随机分配到两组:一侧膝盖用空心螺钉加张力带,另一侧用网状钢板。由一名经验丰富的创伤骨科医生完成所有修复。

3

循环加载测试

模拟生理性伸膝加载,比较两种固定结构的耐久性。

每个标本进行循环伸膝加载,从90°至5°,每50周期后增加1.1公斤重量。在特定周期后测量骨折间隙位移。

4

位移测量和失败判定

定量评估骨折间隙位移,并定义固定失败。

使用MicroScribe G2坐标数字化仪测量四个放置在骨折两侧的标记螺钉的三维坐标,计算骨折间隙位移。失败定义为位移大于2毫米或灾难性失败。

5

统计分析

比较两组标本的生存率和位移差异。

生成Kaplan-Meier生存曲线,使用对数秩检验比较两组生存分布。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
空心螺钉Synthes30mm, 4.0-mm
网状钢板Synthes2.7-mm
环扎钢丝--1.0-mm
克氏针----
皮质骨螺钉--2.7-mm
技术性拉力螺钉--2.7-mm
单皮质非锁定螺钉--2.7-mm
临时克氏针----
MicroScribe G2坐标数字化仪----
伺服液压试验机MTSFlexTest 40
测力传感器--500-lb
冷冻夹具----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本准备
新鲜冷冻尸体膝关节(8对),骨密度(DEXA扫描)
阅读提示:Materials and Methods 第一段
骨折模型
横向截骨位于髌骨中部,保留软组织(伸肌机制、关节囊、视网膜)
阅读提示:Materials and Methods 第二段
固定手术
随机分组(空心螺钉/张力带与网状钢板),手术医生(MRG)
阅读提示:Materials and Methods 第一段,Cannulated Screws/Tension Band Repair Technique, Mesh Plate Repair Technique
循环加载
加载范围(90°至5°),加载速率(5秒每次),载荷递增(每50周期增加1.1kg),最大周期500
阅读提示:Testing Apparatus and Protocol
位移测量
标记螺钉位置(四枚2mm头部、4mm长度),测量设备(MicroScribe G2),测量人员(TLC)
阅读提示:Testing Apparatus and Protocol
失败判定
失败标准:骨折间隙>2mm或灾难性失败
阅读提示:Statistical Analysis