摘要 目的:验证骨折加压固定状态下,骨愈合过程中是否存在力-电效应促进骨生成的作用机制。方法:用18根新鲜离体湿骨(均分3组)形成人工骨折,作附设张力带的分级加压固定,3组轴向压力分别为98.62±19.74 N,137.93±8.13 N,169.20±11.33 N。参照Friedenberg和Brighton的骨电位测量系统,测定加压前与加压后最大压力时骨折线两侧相对参比点(ac,bc)以及骨折线同侧(ab)的骨电位。结果:加压固定前后骨电位以及不同级量加压的骨电位变化无显著性差异(P>0.05)。结论:初步认为“力电效应”不存在于加压固定引起骨折Ⅰ期愈合的作用机制中。

　　轴向加压固定使骨折以模造式修复方式产生Ⅰ期骨愈合已被众多实验所证实［1］,然而其发生机制尚未得到全面认识。加压可以使骨愈合桥缩短到最小距离,并通过增加骨折断面摩擦力维系骨折“绝对稳定”是广泛认同的机制［2］,而加压固定骨断面的预压应力是否可以通过力-电效应促进成骨则是一个有待证实的问题。

1 材料和方法
1.1 样本
　　羊胫骨18根,分3组,每组6根。骨样本新鲜离体后即刻置于生理盐水中,放在冷冻箱(-25℃)中保存。实验前取出于室温下自然解冻,截取中段1/3,约100 mm长,去除骨髓,内置饱和生理盐水纱布。选相对平整面再磨平,用线锯在靠离心端1/3处作横断人工骨折,磨平断面待用。
1.2 加压和应变监测装置
　　钛(TiA2)四孔接骨板横截面积7 mm×1.5 mm。以相同材料制备抗压强度标准试件,在DCS-5000材料力学实验机(日本岛京)上按GB7314-84程序操作。在弹性限度内取ΔL=0.021,F=7350 N,求得钛板的压缩弹性模量为20.8×103 MPa。加压器为小型Muller加压器作接头改良,用L316不锈钢制成。接骨板与加压器的连接见图1。旋动加压螺栓,通过接骨板在应变仪监测下进行可控制性分级轴向加压。

图1 加压装置 旋转加压螺栓,驱动滑行板向固位板移动,带动接骨板对骨折实施加压,平衡杆可以控制加压轴向,压力级量可以通过应变仪定量监控

　　应变监测选用YJ-25静态电阻应变仪(华东电子仪器厂生产),误差约小于0.002 μm,灵敏系数0.2。在每个接骨板中心区垂直排列粘贴两片电阻应变片(每片平面面积1 mm2),与电桥盒作半桥式连接,并接通应变仪。监测前,仪器先预热30分钟,调准基零平衡和零位测量点,待用。
1.3 骨电位测定装置
　　骨电位测定仪为SIXING-DMM2650 位数字多用表(上海嘉龙教学仪器厂生产),选200 mV直流电压档,精度±0.04%读数和±0.02%满度,分辨力10 μV,输入阻抗大于1000 MΩ。测定系统参照Friedenberg和Brighton(1966)的实验设计［3］,见图2。

图2 骨电位测量装置(参照Friedenberg和Brighton实验设计)

1.4 分级加压和应变监测
　　加压固定前,先用4根直径为0.25 mm钢丝作“=”形拴结,起张力带作用。然后,按A、B、C 3组分别以600με,800με,1000με 3种级量标准进行加压,待数据飘移稳定时,记录应变读数作为最大应变值。每组6个样本取平均值,根据公式σ=ε.E/1+γ),求解应变片区应力;接骨板断面总压力=应变片区单位应力×接骨板横截面积。由此得出A、B、C 3组轴向压力分别为98.62±19.74 N,137.93±8.13 N,169.20±11.33 N。
1.5 骨电位测定
　　按图2所示设定a、b、c 3个电位测定点,测定加压前和加压后最大应变时骨折线同侧(ab)以及骨折线一侧相对参比点(ac、bc)的骨电位。骨电位测定前先将棉丝电极探头对接,记录基础电位。各样本电位数据重复测定5次,取平均值,再减去基础电位作为骨电位终值。最后作统计分析。

2 结 果
2.1 组内比较
　　骨折线两侧及骨折线同侧相对参比点在加压前、后最大压力时的骨电位变化无显著性差异,3种不同级量加压均显示同样结果(表1～3)。

 表1 98.62±19.74 N轴向加压前后骨电位变化　　(,mV)

责任编辑：姚红祥