三维矩形网格接骨板与锁定接骨板在下颌骨骨折治疗中的组织学评价：一项实验研究

《BMC Oral Health》：Histological evaluation of three-dimensional rectangular grid plates in treatment of mandibular fractures: an experimental study

　　

摘要专业翻译 研究目的：评价三维（3D）矩形网格接骨板（3D rectangular grid plate）与临床上更常用的锁定接骨板（locking plate）相比，在下颌骨骨折治疗中的疗效。 研究对象与方法：本实验研究选取16只成年雄性杂种犬（Mongrel dogs，年龄1-2岁，体重约15-20 kg）。在全身麻醉下，研究人员使用外科矢状锯并辅以锤子和骨凿，在每只动物右下颌骨前磨牙-磨牙区域制造线性骨折。动物被分为两组：A组采用3D矩形网格接骨板配合6枚7 mm单皮质螺钉固定；B组采用两块锁定接骨板固定，其中下方接骨板以11 mm双皮质螺钉固定，上方接骨板以7 mm单皮质螺钉固定。研究人员通过骨活检的组织形态计量学分析（histomorphometric analysis）评估骨形成与骨改建情况。 结果：A组受试对象的新骨形成量显著低于B组（术后第4周分别为26.78±4.3 vs 48.4±10.3，P<0.005；术后第12周分别为28.119±10.507 vs 51.109±11.348，P<0.005）。A组的骨折表面积也显著低于B组（术后第4周分别为0.317±0.065 vs 0.485±0.105，P<0.005；术后第12周分别为0.287±0.105 vs 0.511±0.115，P<0.005）。 结论：与锁定接骨板相比，3D矩形网格接骨板固定所展现的骨愈合模式以骨折段更紧密的近似对合和减少的骨痂形成为特征，符合一期骨愈合（primary bone healing）的表现，这一结论得到了组织学和组织形态计量学分析的支持。

论文解读

一、研究背景与目的

下颌骨是面部最大的骨骼，也是除鼻骨外最常发生骨折的面部骨骼，其解剖结构突出、活动度大且缺乏骨性支撑，骨折后可导致咬合紊乱、关节功能障碍、疼痛、感染及感觉异常，严重时甚至影响气道稳定。历史上，闭合复位联合颌间固定（maxillomandibular fixation, MMF）曾是主要治疗方式，但因其需长期制动且患者不适感明显，目前已广泛被开放复位内固定术（open reduction and internal fixation, ORIF）所取代。在众多内固定系统中，微型接骨板固定基于载荷分担原理，已成为下颌骨体部和角部骨折的常用标准方案。当代固定系统包括单块传统微型接骨板、双微型接骨板、锁定接骨板以及三维（three-dimensional, 3D）或矩形网格接骨板。其中，3D矩形网格接骨板通过三角形构型设计，旨在抵抗扭转和弯曲力，尤其适用于下颌角等力学环境复杂的骨折部位。

锁定接骨板系统因其在接骨板与螺钉之间形成固定角度结构而提供增强的稳定性，减少了对接骨板-骨接触的依赖，降低了螺钉松动的风险，尤其适用于骨质量较差、粉碎性骨折或萎缩性下颌骨病例。然而，锁定接骨板的高刚性可能导致应力遮挡和骨折间隙应变降低，从而对生理性骨愈合产生不利影响，可能造成骨改建延迟或增加与内固定物相关的并发症。此外，锁定接骨板系统成本更高、硬件体积更大，尤其在需要使用多块接骨板时手术时间更长。

关于3D矩形网格接骨板存在一个常见的生物力学误解，即其几何复杂性或感知上的刚性可能损害生理性骨折愈合或无法充分控制下颌功能性力量。事实上，3D矩形网格接骨板的三维箱式构型可同时抵抗弯曲、扭转和剪切力，其相互连接的水平和垂直支柱能够实现多方向载荷分布，减少骨折线和各螺钉-骨界面的应力集中。既往研究多聚焦于这些固定方法的生物力学稳定性和机械性能，但关于它们对骨愈合生物学方面的影响，特别是在组织学和组织形态计量学层面的信息仍然有限。

本研究旨在通过组织学和组织形态计量学分析，比较传统锁定接骨板与3D矩形网格接骨板对下颌骨骨折愈合的影响，评估新骨形成、骨痂发育和骨微结构质量，以确定两种固定方法在生物学愈合反应上的差异。

二、研究设计与方法概述

研究人员在16只成年雄性杂种犬（1-2岁，体重15-20 kg）右下颌骨前磨牙-磨牙区域，于全身麻醉下使用外科矢状锯辅以锤子和骨凿制造标准化线性骨折。动物随机分为两组：A组（8只）采用3D矩形网格接骨板配合6枚7 mm单皮质螺钉固定；B组（8只）采用两块锁定接骨板固定，下方接骨板以11 mm双皮质螺钉、上方接骨板以7 mm单皮质螺钉固定。术后分别于第4周和第12周每组处死4只动物，取骨折部位标本进行脱钙、石蜡包埋、5 μm连续切片及苏木精-伊红（H&E）染色，采用Leica Qwin 500图像分析系统连接Olympus BX 40显微镜进行组织形态计量学定量分析，测量新骨形成面积和骨折表面积，使用SPSS 22软件进行统计学分析，并采用G*Power软件进行事后效能分析。

三、研究结果

组织学表现：术后4周，A组可见骨切开间隙内厚肉芽组织伴较正常更多的胶原纤维，纤维组织内可见孤立的编织骨岛，沿骨折线有致密纤维组织和血管聚集，胶原纤维内可见细小未成熟骨沉积；B组则表现为轻度炎症反应，骨切开间隙由疏松结缔组织填充，纤维间可见多种血管，沿骨切开部位血管化纤维组织密度增加，骨折周围肉芽组织内可见细小骨沉积。术后12周，A组骨折区域由大范围编织骨夹杂少量成熟板层骨岛构成，可见含大量不规则分布骨细胞的未成熟骨，板层骨与新形成骨之间的移行界限模糊。

组织形态计量学分析：新骨形成程度在A组显著低于B组，术后第4周为26.78±4.3 vs 48.4±10.3（P<0.005），术后第12周为28.119±10.507 vs 51.109±11.348（P<0.005）。骨折表面积同样在A组显著低于B组，术后第4周为0.317±0.065 vs 0.485±0.105（P<0.005），术后第12周为0.287±0.105 vs 0.511±0.115（P<0.005）。

事后效能分析：新骨形成程度在4周和12周的效应量（Cohen's d）分别为2.74和2.10，骨折表面积在4周和12周的效应量分别为1.92和2.03，均表明组间存在大效应量。

四、讨论与结论

研究人员指出，固定方式深刻影响骨折稳定性进而影响愈合模式。刚性固定提供强大的生物力学支持，减少骨折部位的微动，允许一期骨愈合（无骨痂形成的直接骨形成）；而微型接骨板和拉力螺钉提供足够的生物力学支持但允许一定灵活性，可用于诱导二期骨愈合（骨痂形成）。本研究结果显示，A组新骨形成量显著较低且骨折表面积显著较窄，表明3D矩形网格接骨板固定促进了一期骨愈合，其特征为直接有序的骨形成、极少骨痂和较小的骨折表面；相比之下，锁定接骨板虽然有效固定骨折，但伴随稍大的骨折间隙间活动，导致骨痂形成增多和骨折表面更宽。这些差异反映的是不同的生物学愈合反应而非机械性能差异。

该研究结果与既往多项研究一致：Mahmoud和Habaka的研究表明3D微型接骨板在下颌骨旁正中骨折内固定中提供更好的治疗效果；Elrewany等的犬下颌骨截骨实验研究发现3D接骨板固定早期新骨形成增加；Kreshanti等在24只山羊模型中证明互锁3D微型接骨板相比标准微型接骨板促进更佳的早期骨愈合和生物相容性；Freitag和Landau在40例犬下颌骨骨折的纵向组织学研究中证明骨折愈合模式与固定系统提供的稳定性密切相关。Liu等的荟萃分析纳入13项临床研究共593例患者，结论为3D微型接骨板较传统微型接骨板显著降低错颌和硬件失败率。但也有研究结果不完全一致，如Sverzut等观察到微型接骨板治疗的犬下颌骨截骨术某些区域骨修复成熟延迟和纤维结缔组织持续存在，Huh等证明单块微型接骨板固定或单独使用单皮质螺钉无法为犬下颌骨连续性缺损提供可预测的稳定性。研究人员认为这些差异可能源于实验模型的不同，包括缺损类型、固定方案、载荷条件和组织学评估方法的差异。

研究结论：本研究发现在3D矩形网格接骨板与锁定接骨板之间存在明显的骨愈合模式差异。3D网格接骨板处理的标本表现出新骨形成减少和骨折表面积缩小的趋势，而锁定接骨板处理的标本则显示相对较多的骨痂形成。然而，考虑到研究局限性——包括样本量较小、使用犬模型、随访期相对较短以及缺乏临床和功能评估——无法就潜在愈合机制得出明确结论。在此限制范围内，本研究为不同固定方法的生物学反应提供了初步比较数据。未来需要更大样本量、更长随访期并包含全面临床评估的人体研究来阐明和确认这些观察结果。