BMC Musculoskelet Disord：糖果盒技术治疗髌骨下极骨折的有限元分析及生物力学实验

髌骨下极是指髌骨下1/4部分未被关节软骨覆盖的松质骨。髌骨下极骨折属于关节外骨折，约占髌骨骨折的9.3-22.4%。下极髌骨骨折由于骨折块小，应力集中，多为粉碎性骨折，难以维持有效复位和牢固固定。

髌骨是膝关节伸肌系统的重要组成部分，髌下极骨折破坏了该系统的完整性和连续性，也破坏了髌股关节正常的解剖和生物力学关系。因此，正确治疗这些骨折对于恢复膝关节伸肌系统的稳定性、完整性和功能至关重要。然而，目前对于髌骨下极骨折还没有建立标准化的治疗方法。下极切除手术的使用已逐渐被放弃。经典张力带钢丝联合环扎钢丝(twc)长期应用于髌骨骨折的治疗；它操作简单，性价比高，被认为是髌骨骨折内固定的金标准。

然而，对于远端髌骨骨折，膝关节屈曲时难以控制分离和移位。通过向多个方向施加压力，篮板技术可有效减少TBWC引起的并发症，如分离和移位。然而，这种方法不能保证膝关节的早期功能锻炼，并且有潜在的髌腱损伤风险。

此外，髌骨爪技术为髌骨横骨折的固定和愈合提供了更合适的生物力学环境。然而，对于髌骨下极骨折，该技术的过度回弹力可能会带来风险，如小骨碎片再次移位。近年来，分离式垂直钢丝(SVW)技术作为一种治疗下极髌骨骨折的新方法被提出，也有研究者采用SVW联合环扎钢丝(SVWC)治疗骨质疏松患者下极髌骨骨折，取得了良好的效果。

然而，这种技术仍然不允许早期负重或完全伸展运动，并且存在内固定失败的风险。2018年报告将SVW技术中的围合钢丝改进为穿骨隧道钢丝，并进行有限元分析和临床研究；结果表明，该改良的SVW (MSVW)技术具有良好的生物力学性能。然而，有限元分析没有考虑横向骨隧道的位置对内固定强度的影响。此外，在临床研究中，一些患者出现了钢丝松动等并发症

总之，对于髌下极骨折，如何在保证足够的内固定强度和早期膝关节功能锻炼的同时最大限度地减少并发症仍然是尚未解决的问题。本研究的目的就是为了解决这些问题。考虑到上述情况，我们尝试进一步改进MSVW技术，采用间歇性垂直钢丝固定结合髌骨近端钢丝双环。

改进钢丝的分布类似于糖果盒的分布;因此，它被称为糖果盒(CB)技术。改善的要点是:用三根中断的垂直金属丝固定骨折断端后，在髌骨上1/3和中1/3处建立外侧骨隧道;通过骨隧道将髌骨周围的固定金属丝替换为髌骨侧面的两根金属丝(图1)。该技术有三个目的：

首先，它通过像CB一样包裹髌骨下极骨折碎片来提供更大的内固定强度。这有助于防止小骨折碎片再次移位等风险。

其次，它可以减少股四头肌肌腱脱离，并将软组织刺激等并发症降至最低。因此，患者在功能锻炼中感受到的疼痛更少。

第三，这种方法保证了固定的安全性和足够的软组织保护，使患者能够尽早进行功能锻炼，更快更好地恢复。

图1:糖果盒技术原理图。(A)糖果盒技术的正面视图。(B)糖果盒技术的斜视图。(C)糖果盒技术的侧视图。(a)三根不连续的垂直钢丝。(b)髌骨隧道上1/3钢丝。(c)髌骨隧道中间1/3钢丝

本研究利用有限元分析和生物力学实验来比较CB技术与先前发表的治疗下极髌骨骨折的技术的生物力学特征，包括传统的TBWC、新兴的SVWC和两种版本的MSVW(图A-E)。我们的假设是，CB技术将表现出优越的生物力学性能。

方法：建立5种固定模型:SVWC联合环扎线(SVWC);TBWC;修改后的SVW，中间(MSVW-A)或上部(MSVW-B)预留1/3的钢丝，和CB。对100-N、200-N、300-N、400-N和500-N力载荷下的位移和应力进行了有限元分析。利用三维打印技术制作骨折模型，比较各模型组在500-N力作用下的平均位移。

结果：有限元分析结果表明，在不同载荷下，与其他技术相比，CB技术的最大位移、骨应力和钢丝应力均显著降低。在生物力学实验中，在500-N的力作用下，CB组的平均力位移显著小于其他方法(P < 0.05)。

结论：CB技术具有良好的生物力学特性，具有克服现有技术局限性的潜力。通过结合早期功能锻炼和确保强内固定，可以提高患者预后。然而，需要进一步的临床试验来充分评价CB技术的治疗效果。

原始出处： 

Fan W,  Liu J,  Tan X,Candy box technique for the fixation of inferior pole patellar fractures: finite element analysis and biomechanical experiments.BMC Musculoskelet Disord 2023 Oct 23;24(1)