引用本文： 劉家倫, 張英澤, 鄭占樂. 脛骨平臺骨折內固定生物力學研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2024, 38(1): 113-118. doi: 10.7507/1002-1892.202309077 復制
脛骨平臺骨折是臨床常見膝關節損傷類型之一，約占全身骨折的1.66%[1-5]。該類型骨折為關節內骨折，因此手術質量要求高于關節外骨折[6]，要求骨折解剖復位[7]、恢復膝關節穩定性[8]和良好生物力學強度。而內固定與生物力學強度及膝關節穩定性恢復密切相關，選擇合適的內固定能保證治療效果，這也是臨床治療難點。現回顧近年脛骨平臺骨折不同內固定的生物力學研究進展，從內固定位置、類型、組合等方面進行綜述，為臨床治療提供借鑒。
1 脛骨平臺的生物力學特點
脛骨平臺是人體重要承重部位[9]，根據形態分為內、外側平臺。與內側平臺相比，外側平臺面積更小、高度更高[10]、骨小梁密度更低[11]，加上外傷多發生于外側，所以外側平臺骨折發生率高于內側平臺。日常生活中的行走、奔跑、跳躍等動作會增加膝關節載荷，內、外側平臺負重相應增加，因此脛骨平臺起到更多承重作用。朱燕賓等[12]提出了“核心負重區”這一概念，即日常行走和跑步過程中膝關節股骨髁與脛骨平臺接觸區域，其直接接觸面為股骨髁軟骨與脛骨平臺軟骨和半月板。他們對1名26歲健康男性正常脛骨平臺進行三維有限元建模并進行一系列測量，結果顯示內側平臺與外側平臺面積比為1∶0.72；平地行走時膝關節載荷為體質量的2倍，內、外側平臺核心負重區分別占脛骨平臺面積的33.2%和42.9%；中等強度跑步時，膝關節載荷為體質量的4倍，內、外側平臺核心負重區分別占脛骨平臺面積的35.6%和 48.0%。上述結果提示在不同運動狀態下外側平臺的核心負重區均大于內側平臺，也進一步解釋了外側平臺骨折發生率高于內側平臺。
2 螺釘固定脛骨平臺骨折的生物力學研究
2.1 固定方式
目前，螺釘固定主要有3種理念，分別為“平行固定”、“三角固定”、“柵欄螺釘固定”。1979年，Schatzker等[13]在經皮、微創理念上提出了“平行固定”，即將2枚皮質骨螺釘或半螺紋拉力螺釘平行植入軟骨下骨，將骨折塊固定在“原位”。該螺釘固定方式主要適用范圍為SchatzkerⅠ～Ⅲ型骨折，其中Ⅰ型骨折（單純劈裂）中應用最多[14-15]。
基于三角形最穩定原理以及防滑螺釘理念，在平行固定基礎上，學者們提出繼續向骨折塊頂端的正常骨植入1枚防滑螺釘，即“三角固定”。理論上該固定方式可獲得穩定固定，但1999年Parker等[16]的生物力學試驗顯示添加1枚防滑螺釘在增加脛骨平臺骨折固定強度方面無生物力學優勢，因此3枚螺釘固定臨床應用價值有限。2017年，Moran等[17]對三角固定方式進一步改良，改變第3枚防滑螺釘的植入方向，從既往的平行植入改為朝向前2枚螺釘尖端方向植入，以此形成各螺釘尖端匯聚。與平行固定比較發現，改良三角固定在失效循環次數和失效最大載荷方面更有優勢，且平均失效載荷約增加27%，具有更好生物力學穩定性。
柵欄螺釘固定是在平行固定的2枚螺釘下方、緊貼并垂直于平行螺釘植入1～2枚螺釘，以加強固定穩定性。2006年，Petersen等[18]報道應用該固定方式可提高固定強度。2013年，Weinmann等[19]正式提出該固定方式并命名為“柵欄螺釘固定”技術，并采用豬脛骨平臺骨折模型進行生物力學測試，結果顯示柵欄螺釘固定組最大載荷（2 275.87 N）明顯高于平行固定組（1 769.46 N），提示該固定方式具有優于平行固定的生物力學穩定性，并能有效防止平行螺釘對松質骨的“切割”作用。該技術應用到接骨板時，近端螺釘也應采用排筏樣排列[20]，并盡量植入軟骨下骨以更好地支撐關節面（老年患者軟骨較薄，需特別注意[21]），以獲得優良的生物力學強度[22]；在處理伴隨關節面塌陷的骨折時，可加用Jail螺釘以防止繼發性塌陷[23]。
2.2 螺紋長度
螺釘穩定固定依靠螺紋的把持，例如拉力螺釘擰入時通過螺紋加壓作用將分離骨折塊吻合，但螺釘螺紋長度不同，其固定強度是否也不同尚未明確。2016年，Salduz等[24]進行了一項對照研究，一組應用2枚短螺紋螺釘固定Schatzker Ⅰ型脛骨平臺骨折，另一組應用1枚長螺紋螺釘和1枚短螺紋螺釘。結果顯示1枚長螺紋螺釘和1枚短螺紋螺釘組合僅在早期循環載荷時骨折塊位移更小，但兩組后期循環載荷和失效載荷無明顯差異，提示長螺紋螺釘在骨折固定中可能有更好的生物力學特性。但該研究樣本量有限，增加樣本量和螺釘數量是否仍具有差異，有待進一步研究明確。
3 接骨板固定脛骨平臺骨折的生物力學研究
3.1 接骨板厚度
接骨板厚度一般為3.5 mm或4.5 mm，理論上接骨板厚度與固定強度成正相關。2014年Hasan等[25]針對3.5 mm和4.5 mm接骨板的對比研究顯示，SchatzkerⅤ型骨折模型固定后，兩者骨折線位移無顯著差異，但4.5 mm接骨板固定后軸向載荷更高，差異有統計學意義；Schatzker Ⅵ 型骨折模型固定后，兩者骨折線位移存在顯著差異，而4.5 mm接骨板固定后軸向載荷雖更高，但差異無統計學意義。上述結果提示兩種厚度接骨板固定的生物力學穩定性無顯著差異，厚度并非影響生物力學強度的決定性因素。3.5 mm接骨板具有體積小、厚度薄的優勢，由于接骨板越厚，術中植入難度越高，患者術后體感越差，因此建議脛骨平臺骨折首選3.5 mm接骨板。
3.2 單接骨板和雙接骨板
處理單側脛骨平臺骨折（SchatzkerⅠ～Ⅳ型）時，一般采用單接骨板[26]，術中將其放置于患側[27]。而處理雙側脛骨平臺骨折或涉及干骺端的脛骨平臺骨折（Schatzker Ⅴ、Ⅵ型）時，因脛骨平臺雙側皮質被破壞，使用單接骨板會導致應力集中，有一側皮質得不到足夠支持，隨著時間延長接骨板會有彎曲傾向，輕則導致骨折延遲愈合，重則導致接骨板斷裂、固定失效[28]，所以常規采用雙接骨板固定[29]，較單接骨板固定有更好的生物力學穩定性[30-31]。Dehoust等[30]的有限元分析顯示，單接骨板（置于外側）和雙接骨板固定SchatzkerⅤ型脛骨平臺骨折后，在1 500 N載荷下內側骨塊最大位移前者明顯大于后者。Wei等[32]報道雙接骨板固定粉碎脛骨平臺骨折有著良好生物力學強度，固定后能滿足靜態站立等動作強度要求。Thamyongkit等[33]報道雙接骨板固定復雜脛骨平臺骨折可獲得較好生物力學強度，術后早期允許患者部分負重功能鍛煉。在復雜脛骨平臺骨折或患者本身骨質不佳時，為使患者術后早期能進行功能鍛煉，避免膝關節僵硬，需要更穩定的固定方式，選擇雙接骨板內固定更有效[34-35]。在處理脛骨平臺骨折后平臺增寬時，亦可選用單接骨板輔以加壓螺栓固定，其生物力學穩定性較單接骨板亦明顯增強[36-37]。
3.3 新型接骨板
目前，有一些新型接骨板設計也可提升固定骨折的生物力學強度[38-39]。Yan等[40]設計了一種新型接骨板，在傳統內側T形接骨板基礎上增加寬度，使之可以同時固定內側柱和后外側柱骨折。有限元分析顯示該新型接骨板有效減小了脛骨平臺最大應力，獲得良好生物力學穩定性，且放置方便，適用于同時累及內側柱和后外側柱的脛骨平臺骨折。Lu等[41]設計了一種新型接骨板，其為一種外側接骨板，呈弓形結構，并在傳統外側L形接骨板基礎上增加了后外側長度。他們將其與傳統外側L形接骨板、傳統外側L形接骨板聯合2枚3.5 mm空心螺釘進行生物力學比較，發現在Schatzker Ⅱ型脛骨平臺骨折（同時累及前外側柱和后外側柱）模型，新型接骨板組在250、500、750 N軸向載荷下垂直位移明顯低于其他兩組，而且骨折塊位移達3 mm時所對應的軸向載荷更高，提示該新型接骨板生物力學穩定性優于普通接骨板和接骨板聯合螺釘固定。Gao等[42]根據脛骨平臺后外側解剖結構對傳統接骨板三維形態進行改良，將接骨板橫向結構變成斜形螺旋樣，從而對脛骨平臺后外側骨折塊起到支撐作用。有限元分析發現該新型接骨板有著良好固定強度，此外可在接骨板中心孔先打入1枚螺釘，使用特制加壓器向后推擠接骨板遠端，接骨板近端隨之向前擠壓，從而起到對后外側骨折塊加壓作用[43]。Teo等[44]比較了3D打印接骨板和常規接骨板固定尸體脛骨平臺骨折模型的軸向剛度和失效載荷，發現3D打印接骨板優于常規接骨板，但差異無統計學意義。但是，3D打印接骨板與骨更服帖，術中更易放置，患者術后舒適度可能更高。
接骨板的設計是骨科一個研究方向，隨著研究不斷深入，從制造工藝、材料、形態等方面出發，將不斷有更加優質的新型接骨板出現。
3.4 普通接骨板與鎖定接骨板
普通接骨板是通過接骨板和骨面之間加壓形成摩擦力，進而發揮固定作用。鎖定接骨板與普通接骨板的主要區別為螺釘孔有螺紋，擰入鎖定螺釘時釘帽上的螺紋可與接骨板上的螺紋咬合，進而形成角穩定性[45]，穩定性更高、脫落率更低。2018年，Faur等[46]對3種內固定物（鎖定接骨板、普通接骨板、混合外固定器）固定脛骨平臺雙髁骨折效果進行了生物力學測試。結果顯示在1 000、1 400、1 800 N軸向載荷下，鎖定接骨板固定關節面移位小于其余兩種內固定物，展現出了更好的生物力學性能。
3.5 固定位置
骨折位置不同，固定方案（固定物及固定位置）也不一致。對于后外側脛骨平臺骨折，常用固定方式有前外側拉力螺釘固定、前內側有限接觸動力加壓接骨板固定、外側鎖定接骨板固定和后外側支撐接骨板固定。Zhang等[47]應用人工骨模型比較上述4種固定方式的固定強度，發現在500、1 000、1 500 N軸向載荷下，前外側拉力螺釘固定組、前內側有限接觸動力加壓接骨板固定組、外側鎖定接骨板固定組和后外側支撐接骨板固定組的骨折塊垂直位移依次遞減，失效載荷（骨折塊位移達3 mm）依次增加。上述結果提示對于此類骨折，采用支撐接骨板放置于后外側固定可獲得最佳生物力學穩定性。既往相關研究也提示，對于后外側脛骨平臺骨折，后外側是最具生物力學穩定性的固定位置[47-49]，但目前相關研究較少，該結論有待進一步證實。其他類型脛骨平臺骨折相關研究也較少。
4 髓內釘固定脛骨平臺骨折的生物力學研究
髓內釘在骨干骨折治療中應用極為廣泛。在處理單純累及干骺端的脛骨平臺骨折時，使用髓內釘內固定手術切口小、愈合快，避免了廣泛剝離軟組織。綜合手術難度和預后情況，脛骨平臺骨折如能使用髓內釘時，宜選擇該固定方式[50]。2013年，H?gel等[51]從生物力學角度評估了髓內釘和接骨板固定脛骨平臺骨折的穩定性。結果顯示在固定失效前兩種固定方式在載荷方面無顯著差異，但髓內釘固定后骨折線移位明顯大于接骨板，差異有統計學意義，提示髓內釘固定的生物力學穩定性不及接骨板。但是，髓內釘自身剛度大于接骨板，且髓內釘內固定手術切口小，對軟組織損傷小，在處理單純累及干骺端的脛骨平臺骨折時，是一種優于接骨板的選擇。2015年，Chen等[52]比較了軸向控制髓內釘、外固定架、接骨板固定脛骨平臺骨折的效果。軸向壓縮測試顯示軸向控制髓內釘骨折線移位最小，側向移位小于外固定架并與接骨板無顯著差異。綜合3種固定方式縱向、橫向生物力學強度，在固定單純累及干骺端的脛骨平臺骨折時，軸向控制髓內釘具有比接骨板和外固定架更優越的生物力學特性和固定效果，且手術切口小、愈合時間短。因此，在滿足髓內釘手術條件時，軸向控制髓內釘固定是一個理想固定方案。
5 脛骨平臺骨折植骨的生物力學研究
對于塌陷型或劈裂塌陷型脛骨平臺骨折，不僅需要對塌陷骨折塊進行復位固定，還需植骨修復塌陷骨折塊復位后遺留的骨缺損，以減少應力集中[53]，如頂棒復位后留下的“骨隧道”[54-55]、球囊擴張術復位后遺留的缺損[56-58]等。目前，植骨方式主要有自體骨、同種異體骨、人工合成骨替代物、骨水泥移植。自體骨移植是臨床最常用的植骨方式。Wang等[59]應用雙皮質自體髂骨治療43例塌陷型脛骨平臺骨折，術后隨訪發現復位保持較好，僅2例出現繼發性復位喪失。自體骨移植具有骨愈合速度快、骨傳導性能優良等優勢，但存在來源有限、有創取骨的缺陷。為此，臨床嘗試采用同種異體骨或者其他材料代替自體骨。Rolvien等[60]臨床應用β-三鈣磷酸鹽治療塌陷型脛骨平臺骨折，獲得良好穩定性，但生物降解方面不如動物實驗時顯著。Iundusi等[61]發現基于磷酸鈣和硫酸鈣合成的一種新型可注射骨替代物可優化不規則骨缺損的填充，臨床應用治療24例塌陷型骨折，關節對應關系均達滿意效果，關節面落差維持在2 mm內。自體骨和人工合成骨代替物存在無法立即提供堅強固定的缺陷，而骨水泥有著優于自體骨、同種異體骨、人工合成骨替代物的生物力學穩定性[62-63]，臨床應用逐漸增多[64]，隨之也出現了骨水泥衍生物。鄒華章等[65]將新型可注射磷酸鈣骨水泥與聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥進行對照實驗，發現二者生物力學穩定性無明顯差異，可注射磷酸鈣骨水泥可作為聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的理想替代品。在自體骨無法滿足需求或因骨折情況復雜而需要更強穩定性時，骨水泥及其衍生物是一個很好選擇。
6 總結
脛骨平臺骨折患者若得不到良好治療和康復，易導致創傷性關節炎[66-67]、關節僵硬和不穩[68]，從而影響膝關節功能和生活質量[69]。目前，大部分脛骨平臺骨折需手術治療[70]，常規采用內固定方式。影響內固定療效的因素有內固定物強度、應力特點、剛度以及相應內固定手術操作對骨折端血運的破壞程度等。針對不同骨折類型，根據內固定物特性選擇合適治療方案是患者膝關節功能恢復的重要影響因素。目前，臨床常用內固定方式包括螺釘、接骨板以及髓內釘固定。螺釘固定具有微創優勢，但是固定強度有限，多應用于SchatzkerⅠ型脛骨平臺骨折。接骨板固定臨床應用最廣泛，對于SchatzkerⅠ～Ⅳ型脛骨平臺骨折這類單側骨折可采用單接骨板固定，將接骨板放置于骨折塊位置，同時根據骨折塌陷和復位后骨缺損程度選擇是否植骨；對于SchatzkerⅤ、Ⅵ型脛骨平臺骨折采用雙接骨板固定以提供更大固定強度，避免應力集中。髓內釘固定創傷小、對骨折端血運影響小，但是對內、外側平臺固定強度有限，更適用于單純累及干骺端的脛骨平臺骨折。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 鄭占樂、張英澤：綜述構思及設計；鄭占樂：觀點形成；劉家倫：資料收集及文章撰寫
脛骨平臺骨折是臨床常見膝關節損傷類型之一，約占全身骨折的1.66%[1-5]。該類型骨折為關節內骨折，因此手術質量要求高于關節外骨折[6]，要求骨折解剖復位[7]、恢復膝關節穩定性[8]和良好生物力學強度。而內固定與生物力學強度及膝關節穩定性恢復密切相關，選擇合適的內固定能保證治療效果，這也是臨床治療難點。現回顧近年脛骨平臺骨折不同內固定的生物力學研究進展，從內固定位置、類型、組合等方面進行綜述，為臨床治療提供借鑒。
1 脛骨平臺的生物力學特點
脛骨平臺是人體重要承重部位[9]，根據形態分為內、外側平臺。與內側平臺相比，外側平臺面積更小、高度更高[10]、骨小梁密度更低[11]，加上外傷多發生于外側，所以外側平臺骨折發生率高于內側平臺。日常生活中的行走、奔跑、跳躍等動作會增加膝關節載荷，內、外側平臺負重相應增加，因此脛骨平臺起到更多承重作用。朱燕賓等[12]提出了“核心負重區”這一概念，即日常行走和跑步過程中膝關節股骨髁與脛骨平臺接觸區域，其直接接觸面為股骨髁軟骨與脛骨平臺軟骨和半月板。他們對1名26歲健康男性正常脛骨平臺進行三維有限元建模并進行一系列測量，結果顯示內側平臺與外側平臺面積比為1∶0.72；平地行走時膝關節載荷為體質量的2倍，內、外側平臺核心負重區分別占脛骨平臺面積的33.2%和42.9%；中等強度跑步時，膝關節載荷為體質量的4倍，內、外側平臺核心負重區分別占脛骨平臺面積的35.6%和 48.0%。上述結果提示在不同運動狀態下外側平臺的核心負重區均大于內側平臺，也進一步解釋了外側平臺骨折發生率高于內側平臺。
2 螺釘固定脛骨平臺骨折的生物力學研究
2.1 固定方式
目前，螺釘固定主要有3種理念，分別為“平行固定”、“三角固定”、“柵欄螺釘固定”。1979年，Schatzker等[13]在經皮、微創理念上提出了“平行固定”，即將2枚皮質骨螺釘或半螺紋拉力螺釘平行植入軟骨下骨，將骨折塊固定在“原位”。該螺釘固定方式主要適用范圍為SchatzkerⅠ～Ⅲ型骨折，其中Ⅰ型骨折（單純劈裂）中應用最多[14-15]。
基于三角形最穩定原理以及防滑螺釘理念，在平行固定基礎上，學者們提出繼續向骨折塊頂端的正常骨植入1枚防滑螺釘，即“三角固定”。理論上該固定方式可獲得穩定固定，但1999年Parker等[16]的生物力學試驗顯示添加1枚防滑螺釘在增加脛骨平臺骨折固定強度方面無生物力學優勢，因此3枚螺釘固定臨床應用價值有限。2017年，Moran等[17]對三角固定方式進一步改良，改變第3枚防滑螺釘的植入方向，從既往的平行植入改為朝向前2枚螺釘尖端方向植入，以此形成各螺釘尖端匯聚。與平行固定比較發現，改良三角固定在失效循環次數和失效最大載荷方面更有優勢，且平均失效載荷約增加27%，具有更好生物力學穩定性。
柵欄螺釘固定是在平行固定的2枚螺釘下方、緊貼并垂直于平行螺釘植入1～2枚螺釘，以加強固定穩定性。2006年，Petersen等[18]報道應用該固定方式可提高固定強度。2013年，Weinmann等[19]正式提出該固定方式并命名為“柵欄螺釘固定”技術，并采用豬脛骨平臺骨折模型進行生物力學測試，結果顯示柵欄螺釘固定組最大載荷（2 275.87 N）明顯高于平行固定組（1 769.46 N），提示該固定方式具有優于平行固定的生物力學穩定性，并能有效防止平行螺釘對松質骨的“切割”作用。該技術應用到接骨板時，近端螺釘也應采用排筏樣排列[20]，并盡量植入軟骨下骨以更好地支撐關節面（老年患者軟骨較薄，需特別注意[21]），以獲得優良的生物力學強度[22]；在處理伴隨關節面塌陷的骨折時，可加用Jail螺釘以防止繼發性塌陷[23]。
2.2 螺紋長度
螺釘穩定固定依靠螺紋的把持，例如拉力螺釘擰入時通過螺紋加壓作用將分離骨折塊吻合，但螺釘螺紋長度不同，其固定強度是否也不同尚未明確。2016年，Salduz等[24]進行了一項對照研究，一組應用2枚短螺紋螺釘固定Schatzker Ⅰ型脛骨平臺骨折，另一組應用1枚長螺紋螺釘和1枚短螺紋螺釘。結果顯示1枚長螺紋螺釘和1枚短螺紋螺釘組合僅在早期循環載荷時骨折塊位移更小，但兩組后期循環載荷和失效載荷無明顯差異，提示長螺紋螺釘在骨折固定中可能有更好的生物力學特性。但該研究樣本量有限，增加樣本量和螺釘數量是否仍具有差異，有待進一步研究明確。
3 接骨板固定脛骨平臺骨折的生物力學研究
3.1 接骨板厚度
接骨板厚度一般為3.5 mm或4.5 mm，理論上接骨板厚度與固定強度成正相關。2014年Hasan等[25]針對3.5 mm和4.5 mm接骨板的對比研究顯示，SchatzkerⅤ型骨折模型固定后，兩者骨折線位移無顯著差異，但4.5 mm接骨板固定后軸向載荷更高，差異有統計學意義；Schatzker Ⅵ 型骨折模型固定后，兩者骨折線位移存在顯著差異，而4.5 mm接骨板固定后軸向載荷雖更高，但差異無統計學意義。上述結果提示兩種厚度接骨板固定的生物力學穩定性無顯著差異，厚度并非影響生物力學強度的決定性因素。3.5 mm接骨板具有體積小、厚度薄的優勢，由于接骨板越厚，術中植入難度越高，患者術后體感越差，因此建議脛骨平臺骨折首選3.5 mm接骨板。
3.2 單接骨板和雙接骨板
處理單側脛骨平臺骨折（SchatzkerⅠ～Ⅳ型）時，一般采用單接骨板[26]，術中將其放置于患側[27]。而處理雙側脛骨平臺骨折或涉及干骺端的脛骨平臺骨折（Schatzker Ⅴ、Ⅵ型）時，因脛骨平臺雙側皮質被破壞，使用單接骨板會導致應力集中，有一側皮質得不到足夠支持，隨著時間延長接骨板會有彎曲傾向，輕則導致骨折延遲愈合，重則導致接骨板斷裂、固定失效[28]，所以常規采用雙接骨板固定[29]，較單接骨板固定有更好的生物力學穩定性[30-31]。Dehoust等[30]的有限元分析顯示，單接骨板（置于外側）和雙接骨板固定SchatzkerⅤ型脛骨平臺骨折后，在1 500 N載荷下內側骨塊最大位移前者明顯大于后者。Wei等[32]報道雙接骨板固定粉碎脛骨平臺骨折有著良好生物力學強度，固定后能滿足靜態站立等動作強度要求。Thamyongkit等[33]報道雙接骨板固定復雜脛骨平臺骨折可獲得較好生物力學強度，術后早期允許患者部分負重功能鍛煉。在復雜脛骨平臺骨折或患者本身骨質不佳時，為使患者術后早期能進行功能鍛煉，避免膝關節僵硬，需要更穩定的固定方式，選擇雙接骨板內固定更有效[34-35]。在處理脛骨平臺骨折后平臺增寬時，亦可選用單接骨板輔以加壓螺栓固定，其生物力學穩定性較單接骨板亦明顯增強[36-37]。
3.3 新型接骨板
目前，有一些新型接骨板設計也可提升固定骨折的生物力學強度[38-39]。Yan等[40]設計了一種新型接骨板，在傳統內側T形接骨板基礎上增加寬度，使之可以同時固定內側柱和后外側柱骨折。有限元分析顯示該新型接骨板有效減小了脛骨平臺最大應力，獲得良好生物力學穩定性，且放置方便，適用于同時累及內側柱和后外側柱的脛骨平臺骨折。Lu等[41]設計了一種新型接骨板，其為一種外側接骨板，呈弓形結構，并在傳統外側L形接骨板基礎上增加了后外側長度。他們將其與傳統外側L形接骨板、傳統外側L形接骨板聯合2枚3.5 mm空心螺釘進行生物力學比較，發現在Schatzker Ⅱ型脛骨平臺骨折（同時累及前外側柱和后外側柱）模型，新型接骨板組在250、500、750 N軸向載荷下垂直位移明顯低于其他兩組，而且骨折塊位移達3 mm時所對應的軸向載荷更高，提示該新型接骨板生物力學穩定性優于普通接骨板和接骨板聯合螺釘固定。Gao等[42]根據脛骨平臺后外側解剖結構對傳統接骨板三維形態進行改良，將接骨板橫向結構變成斜形螺旋樣，從而對脛骨平臺后外側骨折塊起到支撐作用。有限元分析發現該新型接骨板有著良好固定強度，此外可在接骨板中心孔先打入1枚螺釘，使用特制加壓器向后推擠接骨板遠端，接骨板近端隨之向前擠壓，從而起到對后外側骨折塊加壓作用[43]。Teo等[44]比較了3D打印接骨板和常規接骨板固定尸體脛骨平臺骨折模型的軸向剛度和失效載荷，發現3D打印接骨板優于常規接骨板，但差異無統計學意義。但是，3D打印接骨板與骨更服帖，術中更易放置，患者術后舒適度可能更高。
接骨板的設計是骨科一個研究方向，隨著研究不斷深入，從制造工藝、材料、形態等方面出發，將不斷有更加優質的新型接骨板出現。
3.4 普通接骨板與鎖定接骨板
普通接骨板是通過接骨板和骨面之間加壓形成摩擦力，進而發揮固定作用。鎖定接骨板與普通接骨板的主要區別為螺釘孔有螺紋，擰入鎖定螺釘時釘帽上的螺紋可與接骨板上的螺紋咬合，進而形成角穩定性[45]，穩定性更高、脫落率更低。2018年，Faur等[46]對3種內固定物（鎖定接骨板、普通接骨板、混合外固定器）固定脛骨平臺雙髁骨折效果進行了生物力學測試。結果顯示在1 000、1 400、1 800 N軸向載荷下，鎖定接骨板固定關節面移位小于其余兩種內固定物，展現出了更好的生物力學性能。
3.5 固定位置
骨折位置不同，固定方案（固定物及固定位置）也不一致。對于后外側脛骨平臺骨折，常用固定方式有前外側拉力螺釘固定、前內側有限接觸動力加壓接骨板固定、外側鎖定接骨板固定和后外側支撐接骨板固定。Zhang等[47]應用人工骨模型比較上述4種固定方式的固定強度，發現在500、1 000、1 500 N軸向載荷下，前外側拉力螺釘固定組、前內側有限接觸動力加壓接骨板固定組、外側鎖定接骨板固定組和后外側支撐接骨板固定組的骨折塊垂直位移依次遞減，失效載荷（骨折塊位移達3 mm）依次增加。上述結果提示對于此類骨折，采用支撐接骨板放置于后外側固定可獲得最佳生物力學穩定性。既往相關研究也提示，對于后外側脛骨平臺骨折，后外側是最具生物力學穩定性的固定位置[47-49]，但目前相關研究較少，該結論有待進一步證實。其他類型脛骨平臺骨折相關研究也較少。
4 髓內釘固定脛骨平臺骨折的生物力學研究
髓內釘在骨干骨折治療中應用極為廣泛。在處理單純累及干骺端的脛骨平臺骨折時，使用髓內釘內固定手術切口小、愈合快，避免了廣泛剝離軟組織。綜合手術難度和預后情況，脛骨平臺骨折如能使用髓內釘時，宜選擇該固定方式[50]。2013年，H?gel等[51]從生物力學角度評估了髓內釘和接骨板固定脛骨平臺骨折的穩定性。結果顯示在固定失效前兩種固定方式在載荷方面無顯著差異，但髓內釘固定后骨折線移位明顯大于接骨板，差異有統計學意義，提示髓內釘固定的生物力學穩定性不及接骨板。但是，髓內釘自身剛度大于接骨板，且髓內釘內固定手術切口小，對軟組織損傷小，在處理單純累及干骺端的脛骨平臺骨折時，是一種優于接骨板的選擇。2015年，Chen等[52]比較了軸向控制髓內釘、外固定架、接骨板固定脛骨平臺骨折的效果。軸向壓縮測試顯示軸向控制髓內釘骨折線移位最小，側向移位小于外固定架并與接骨板無顯著差異。綜合3種固定方式縱向、橫向生物力學強度，在固定單純累及干骺端的脛骨平臺骨折時，軸向控制髓內釘具有比接骨板和外固定架更優越的生物力學特性和固定效果，且手術切口小、愈合時間短。因此，在滿足髓內釘手術條件時，軸向控制髓內釘固定是一個理想固定方案。
5 脛骨平臺骨折植骨的生物力學研究
對于塌陷型或劈裂塌陷型脛骨平臺骨折，不僅需要對塌陷骨折塊進行復位固定，還需植骨修復塌陷骨折塊復位后遺留的骨缺損，以減少應力集中[53]，如頂棒復位后留下的“骨隧道”[54-55]、球囊擴張術復位后遺留的缺損[56-58]等。目前，植骨方式主要有自體骨、同種異體骨、人工合成骨替代物、骨水泥移植。自體骨移植是臨床最常用的植骨方式。Wang等[59]應用雙皮質自體髂骨治療43例塌陷型脛骨平臺骨折，術后隨訪發現復位保持較好，僅2例出現繼發性復位喪失。自體骨移植具有骨愈合速度快、骨傳導性能優良等優勢，但存在來源有限、有創取骨的缺陷。為此，臨床嘗試采用同種異體骨或者其他材料代替自體骨。Rolvien等[60]臨床應用β-三鈣磷酸鹽治療塌陷型脛骨平臺骨折，獲得良好穩定性，但生物降解方面不如動物實驗時顯著。Iundusi等[61]發現基于磷酸鈣和硫酸鈣合成的一種新型可注射骨替代物可優化不規則骨缺損的填充，臨床應用治療24例塌陷型骨折，關節對應關系均達滿意效果，關節面落差維持在2 mm內。自體骨和人工合成骨代替物存在無法立即提供堅強固定的缺陷，而骨水泥有著優于自體骨、同種異體骨、人工合成骨替代物的生物力學穩定性[62-63]，臨床應用逐漸增多[64]，隨之也出現了骨水泥衍生物。鄒華章等[65]將新型可注射磷酸鈣骨水泥與聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥進行對照實驗，發現二者生物力學穩定性無明顯差異，可注射磷酸鈣骨水泥可作為聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的理想替代品。在自體骨無法滿足需求或因骨折情況復雜而需要更強穩定性時，骨水泥及其衍生物是一個很好選擇。
6 總結
脛骨平臺骨折患者若得不到良好治療和康復，易導致創傷性關節炎[66-67]、關節僵硬和不穩[68]，從而影響膝關節功能和生活質量[69]。目前，大部分脛骨平臺骨折需手術治療[70]，常規采用內固定方式。影響內固定療效的因素有內固定物強度、應力特點、剛度以及相應內固定手術操作對骨折端血運的破壞程度等。針對不同骨折類型，根據內固定物特性選擇合適治療方案是患者膝關節功能恢復的重要影響因素。目前，臨床常用內固定方式包括螺釘、接骨板以及髓內釘固定。螺釘固定具有微創優勢，但是固定強度有限，多應用于SchatzkerⅠ型脛骨平臺骨折。接骨板固定臨床應用最廣泛，對于SchatzkerⅠ～Ⅳ型脛骨平臺骨折這類單側骨折可采用單接骨板固定，將接骨板放置于骨折塊位置，同時根據骨折塌陷和復位后骨缺損程度選擇是否植骨；對于SchatzkerⅤ、Ⅵ型脛骨平臺骨折采用雙接骨板固定以提供更大固定強度，避免應力集中。髓內釘固定創傷小、對骨折端血運影響小，但是對內、外側平臺固定強度有限，更適用于單純累及干骺端的脛骨平臺骨折。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 鄭占樂、張英澤：綜述構思及設計；鄭占樂：觀點形成；劉家倫：資料收集及文章撰寫