下颌骨骨折坚强内固定应力遮挡效应的临床研究

吕翔 沈国华 徐巍巍 王伟

下颌骨骨折坚强内固定技术已开展四十余年，其治疗机制被证实较以往任何方法更符合生物力学要求，是实现骨折直接愈合的最直接手段。伴随着坚强内固定技术的发展，应力遮挡效应也一直成为困扰学者们的一大难题。本研究通过对下颌骨骨折坚强内固定术后患者下颌骨密度进行测量分析，探讨应力遮挡效应对骨折愈合的相关影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 我院2003至2008年口腔科采用坚强内固定技术治疗的单侧下颌体部及下颌角部骨折患者23例，男19例，女4例。

1.2 方法 23例患者均为下颌骨体部及下颌角部骨折，应用小型钛板行坚强内固定术，其中13例患者采用单板固定，配合颌间牵引或行张力带固定，其余10例患者为双板固定。患者在内固定术2年以上拆除接骨板，应用骨密度仪以该区域为中心行骨密度测量，同时测量对侧下颌骨同一区域骨密度值，并应用统计学方法进行比较，从而判断应力遮挡效应对骨折愈合的影响。

1.3 测量方法 采用美国LUNAR公司生产的DPX--型双能X线骨密度仪。测量部位：俯卧头侧位，头与地面水平，上仰15°;范围：耳屏前，眼外角与耳屏连线中点起，垂直向下至颏水平线，应用八边法测量指定区域骨密度值。每天测量前均进行仪器性能检验校正。

2 结果

内固定术后2年以上拆除接骨板，在单板固定组，固定侧与对侧相比，所产生的应力遮挡并差异无统计学意义(P＞0.05);双板固定组，固定侧与对侧的骨密度值差异有统计学意义(P＜0.05)，固定侧骨质密度明显降低。见表1。

表1 下颌骨骨折坚强定不同固定方法骨密度值±s

表1 下颌骨骨折坚强定不同固定方法骨密度值±s

注：与固定侧比较，*P＜0.05

单板固定组(n=13)双板固定组(n=10) 1.94±0.25 2.30±0.22*

3 讨论

所谓应力遮挡是一种生物力学现象，发生于金属矫形外科植入体植入活体骨组织后，坚硬的植入体承受了大部分的应力作用，并因此改变了对骨组织的正常机械刺激。促使植入体周围骨组织的结构、密度、硬度和力量发生适应性改变。这一现象被称为应力遮挡效应。根据力学超静原理，由不同材料组成的物体结构承载时，载荷按各材料的刚度强弱分配。由于钢板的弹性模量较密质骨至少高10倍以上，大于松质骨的数百倍，引此功能负载大部分由金属接骨板承担，而固定部位骨自身所受的应力十分有限，骨内缺乏应力，以致愈合后期矿化延迟，骨质疏松，甚至造成贴近钢板的骨出现吸收变薄，强度减弱，当拆除固定时就可能发生再骨折［1］。近年来对下颌骨骨折应力遮挡问题的研究方法，是在骨折坚强内固定基础上，通过X线、CT等监测应力遮挡带来的骨骼形态及密度的改变。而采用影像学方法的评估难以准确地定量进行分析。应用骨密度仪测量下颌骨骨密度可以对下颌骨骨密度进行定量分析，相对于影像学的分析更准确。由于下颌骨形状不规则，不同区域骨质密度相差较大，与测量椎体骨不同，应用常规方法难以准确地进行骨密度的测量。我们应用八边法进行测量，该方法可以准确的测量指定区域骨密度值，精确地测量保证了本研究的科学性。本研究的基础在于我们首先认定同一个人双侧下颌骨相同区域骨密度一致。拆除接骨板后，对以接骨板为中心的区域行骨密度测量，同时测量对侧下颌骨同一区域，并将2组数据进行比较。

应力遮挡作用对骨折愈合的影响，学者们看法不一［2-4］，在早期，坚强内固定材料的高刚度为骨组织的顺利愈合创造了稳定的局部环境。但在骨愈合后期由于功能负载大部分落在接骨板上，使得骨折骨组织承受很少的负载，骨内缺乏应力，长时间就会造成骨质疏松，骨量减少甚至取板后的再骨折。有学者认为，在骨折坚强内固定后进行早期功能锻炼的同时还应当早期取出接骨板［5，6］。众所周知，下颌骨骨折临床愈合时间大致为4周，但骨折处骨质密度恢复正常大致需要3个月以上，本研究23例患者选择取板时间均为内固定后2年以上，旨在探讨应力遮挡效应对骨折愈合的远期影响。通过统计学分析，单板固定组病例取板后骨折侧骨质密度与对侧并未出现显著性差异，而双板固定组骨质密度有显著下降。结果显示，应力遮挡效应与接骨板的大小、数量紧密相关，从远期看，较之单板固定，而双板固定组出现了较明显的应力遮挡。笔者认为，在下颌骨骨折坚强内固定中，保证骨折线的稳固是第一位的，在此基础上，应尽量减少接骨板的数量，对于无明显错位的骨折线，采用单板固定配合颌间牵引，对于单纯下颌角骨折，在骨折线对位良好时尽量采用张力带固定。

从理论上讲，应力遮挡效应与接骨板的弹性模量成正比，弹性模量小的接骨板产生的应力遮挡作用小于弹性模量大的接骨板。从理论上讲，钛板弹性模量远小于钢板，其应力遮挡作用较钢板小。本研究结果显示，13例单板固定的患者，下颌骨骨折坚强内固定中应力遮挡并不显著。而10例双板固定的患者，表现了较为明显的应力遮挡。可以看出，尽管纯钛板具有良好的生物相容性，良好的可塑性及延展性，但对于复杂的下颌骨骨折，尤其是粉碎性骨折的患者，由于需要采用多板固定，势必会产生更显著的应力遮挡，对于这样的患者，在骨折愈合后应及时拆除接骨板。近年来开发了生物可降解接骨板和螺钉［7］，在骨折愈合时可缓慢降解而使刚度逐渐下降，使愈合骨逐渐承受正常应力，避免了应力遮挡作用引起的骨质疏松与再骨折，而且，这种材料能完全降解吸收，不需二次手术取出，但由于其机械强度不足，难以提供足够的稳定性，且成本很高，故目前难以在临床广泛应用。

综上所述，在下颌骨骨折坚强内固定中，由于钛板生物相容性好，易于塑形，能够保证骨折初期所需要的接骨板的高刚度，所以来钛板作为下颌骨骨骨折坚强内固定的材料通常首选。但是对于复杂骨折尤其是采用双板固定或者多板固定的患者，在骨折后期仍要考虑拆除接骨板。

1 张益，孙勇刚主编.颌骨骨折坚固内固定.第1版.北京：北京大学医学出版社，2003.163.

2 Osborn JW，Baragar FA.Predicted pattern of human muscle activity during clenching derived from a computer assisted model：Symmetric bite force.J Biomechanics，1985，18：599.

3 Korioth TW，Hannam AG.Mandible forces during simulated tooth clenching.J Orofac Pain，1994，8：178.

4 刘世军，王立军.下颌骨骨折内固定术后应力遮挡效应的临床研究.中华口腔医学杂志，2010，45：474-476.

5 Alpert B，Seligson D.Removal of asymptomatic bone plates used for orthognathic surgery and facial fractures.J Oral Maxillofac Surg，1996，54：618.

6 卢军，斯方杰，李明，等.下颌骨坚固内固定应力遮挡作用的有限元分析.中华口腔医学处科杂志，1995，5：23.

7 Yerit KC，Enislidis G，Schopper C，et al.Fixation of mandibular fractures with biodegradable plates and screws.Oral Surg Oral Med Oral Pathol O-ral Radiol Endod，2002，94：294.