Nghiên cứu sức bền cơ học của nẹp khóa nén ép đầu dưới xương đùi và nẹp ốp lồi cầu đùi trên mô hình kết hợp xương thực nghiệm

T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> <br /> NGHIÊN CỨU SỨC BỀN CƠ HỌC CỦA NẸP KHÓA NÉN ÉP<br /> ĐẦU DƯỚI XƯƠNG ĐÙI VÀ NẸP ỐP LỒI CẦU ĐÙI TRÊN<br /> MÔ HÌNH KẾT HỢP XƯƠNG THỰC NGHIỆM<br /> Hoàng Ngọc Minh*; Phạm Đăng Ninh**; Nguyễn Quang Trung***<br /> TÓM TẮT<br /> Mục tiêu: đánh giá sức bền cơ học của nẹp khóa đầu dưới xương đùi và so sánh với nẹp ốp<br /> lồi cầu đùi. Đối tượng và phương pháp: nghiên cứu thử nghiệm, mô tả cắt ngang, so sánh sức<br /> bền cơ học của kết hợp xương nẹp khóa và nẹp ốp lồi cầu với gãy trên lồi cầu đùi (loại A2) và<br /> liên lồi cầu đùi (loại C2). Kết quả: mô hình kết hợp xương nẹp khóa với gãy trên lồi cầu và liên<br /> lồi cầu chịu lực tải trọng: nén 4.243,71 ± 751,54N và KC-N: 4.253,61 ± 721,14N; uốn ngang<br /> (KA-U: 659,33 ± 144,86N và KC-U: 714,26 ± 158,35N; uốn xoắn KA-X: 1.010,79 ± 185,42N và<br /> KC-X: 1.031,00 ± 189,13N) cao hơn mô hình kết hợp xương nẹp ốp lồi cầu với gãy trên lồi cầu<br /> và liên lồi cầu: nén LA-N: 3.478,38 ± 213,36N và LC-N: 3.858,43 ± 710,29; uốn ngang LA-U:<br /> 471,93 ± 98,81N và LC-U: 542,72N ± 112,63); uốn xoắn LA-X: 958,84 ± 155,58N và LC-X:<br /> 954,60 ± 167,58N. Kết luận: kết hợp xương nẹp khóa nén ép với gãy đầu dưới xương đùi chịu<br /> tải trọng lực nén, uốn ngang, uốn xoắn cao hơn kết hợp xương nẹp ốp lồi cầu với gãy đầu dưới<br /> xương đùi.<br /> * Từ khóa: Nẹp khóa đầu dưới xương đùi; Nẹp ốp lồi cầu đùi; Sức bền cơ học.<br /> <br /> Studying Mechanical Force Loading of Distal Femoral Locking<br /> Compression Plate and Buttres Condylar Plate on the Sample of<br /> Experimental Fracture Fixation<br /> Summary<br /> Objectives: To evaluate mechanical force loading of distal femoral locking compression plate<br /> and buttres condylar plate. Subjects and methods: Experimental, cross - sectional and<br /> comparative study of mechanical force loading in treatment of femoral supracondylar fracture<br /> (type A2) and femoral intracondylar fracture (type C2). Result: Load force on the sample of<br /> experimental fracture fixation of distal femoral locking compression plate: Compression<br /> 4,243.71 ± 751.54N and KC-N: 4,253.61 ± 721.14N; bending KA-U: 649.33 ± 144.86N and<br /> KC-U: 714.26 ± 158.35N); torsion KA-X: 1,010.79 ± 185.42N and KC-X: 1,031.00 ± 189.13N.<br /> Load force on the sample of experimental fracture fixation of buttres condylar plate:<br /> * Bệnh viện Đa khoa Sơn Tây - Hà Nội<br /> ** Bệnh viện Quân y 103<br /> *** Học viện Quân y<br /> Người phản hồi (Corresponding): Hoàng Ngọc Minh (drhoangngocminh@gmail.com)<br /> Ngày nhận bài: 05/04/2017; Ngày phản biện đánh giá bài báo: 12/07/2017<br /> Ngày bài báo được đăng: 24/07/2017<br /> <br /> 28<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> Compression and LA-N: 3,478.38 ± 213.36N and LC-N: 3,858.43 ± 710.29N; bending LA-U:<br /> 471.93 ± 98.81N and LC-U: 542.72 ± 112.63N; torsion LA-X: 958.84 ± 155.58N and LC-X:<br /> 954.60 ± 167.58N. Conclusion: Load force on the sample of experimental fracture fixation of<br /> distal femoral locking compression plate is stronger than load force on the sample of<br /> experimental fracture fixation of buttres condylar plate.<br /> * Keywords: Distal femoral locking compression plate; Buttres condylar plate; Mechanical<br /> force loading.<br /> <br /> ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Gãy đầu dưới xương đùi (ĐDXĐ) là<br /> một gãy xương lớn, chiếm khoảng 6 - 7%<br /> các loại gãy xương đùi, do nhiều nguyên<br /> nhân gây ra, nhưng chủ yếu do tai nạn<br /> giao thông, tai nạn lao động và tai nạn<br /> sinh hoạt [7]. Đây là loại gãy xương gần<br /> khớp (gãy trên lồi cầu) hoặc phạm khớp<br /> (gãy lồi cầu ngoài, lồi cầu trong hoặc liên<br /> lồi cầu), xương gãy phức tạp, di lệch lớn,<br /> có thể kèm theo tổn thương các thành<br /> phần quanh khớp gối (hệ thống cơ, dây<br /> chằng, bao hoạt dịch, mạch máu, thần<br /> kinh...) nên khó điều trị, dễ để lại nhiều<br /> biến chứng, di chứng như: nhiễm khuẩn,<br /> khớp giả, liền lệch, hạn chế vận động và<br /> thoái hóa khớp gối [6].<br /> Chỉ định mổ cho các gãy ĐDXĐ người<br /> lớn gần như là tuyệt đối. Có nhiều loại<br /> phương tiện kết xương được nghiên cứu<br /> sử dụng cho gãy ĐDXĐ, nhưng chủ yếu<br /> vẫn là các loại nẹp vít như: nẹp góc, nẹp<br /> DCS, nẹp ốp lồi cầu đùi..., mỗi loại có ưu<br /> nhược điểm riêng và đã được một số tác<br /> giả báo cáo tổng kết [1, 2, 4]. Hiện nay,<br /> mổ kết hợp xương nẹp khóa điều trị gãy<br /> kín ĐDXĐ là một trong những kỹ thuật<br /> điều trị tiên tiến, khắc phục được một số<br /> nhược điểm của các loại nẹp vít khác.<br /> Nẹp khóa ĐDXĐ được thiết kế có hình<br /> dạng phù hợp với giải phẫu của xương,<br /> chất liệu bền, nhẹ, các vít khóa đầu mũ<br /> có ren, đa hướng, bắt chặt vào vòng ren<br /> <br /> của nẹp, có tác dụng giữ vững trục<br /> xương, phục hồi được diện khớp, chống<br /> lại di lệch chồng, di lệch gập góc, di lệch<br /> xoay [3]. Để làm sáng tỏ hơn các ưu điểm<br /> nẹp khóa trong cố định vững chắc xương<br /> gãy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài<br /> nhằm: Đánh giá sức bền cơ học của nẹp<br /> khóa ĐDXĐ và ẹp ốp lồi cầu đùi trên mô<br /> hình kết hợp xương thực nghiệm.<br /> VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> NGHIÊN CỨU<br /> 1. Vật liệu nghiên cứu.<br /> - Các bộ nẹp khóa nén ép (LCP - Locking<br /> Compression Plate) ĐDXĐ 7 lỗ, các vít<br /> khóa xương cứng và vít khóa xương xốp<br /> kèm theo đủ số lượng.<br /> - Các bộ nẹp ốp lồi cầu xương đùi 7 lỗ,<br /> vít xương cứng và vít xương xốp kèm<br /> theo đủ số lượng.<br /> - 36 xương đùi bò tươi được chụp<br /> X quang tư thế thẳng nghiêng để phát<br /> hiện và loại bỏ bệnh lý về xương. Bảo<br /> quản xương trong túi nilon 2 lớp ở nhiệt<br /> độ -200C. Trước khi thử nghiệm, để<br /> xương ở nhiệt độ phòng.<br /> 2. Thiết kế mẫu nghiên cứu.<br /> Quy trình kết hợp xương nẹp khóa<br /> ĐDXĐ và nẹp ốp lồi cầu đùi vào xương<br /> đùi bò được thực hiện giống như kết<br /> xương của 2 loại nẹp này trên lâm sàng.<br /> 29<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> <br /> + Mẫu KC: hệ thống nẹp khóa - xương<br /> gãy liên lồi cầu (loại C2): 9 mẫu.<br /> <br /> - Máy thử nghiệm: máy MTS Alliance<br /> RF/300 với nguyên lý hoạt động: các<br /> encorder của máy sẽ đo được lực nén,<br /> uốn ngang và uốn xoắn tác động lên mẫu<br /> thử nghiệm cũng như đo được độ biến<br /> dạng tương ứng của mẫu thử nghiệm<br /> dưới lực tác động. Các chỉ số nén, uốn<br /> ngang, uốn xoắn và độ biến dạng được<br /> đo liên tục và truyền về máy tính. Máy<br /> tính sẽ tự động xây dựng đồ thị của lực,<br /> độ biến dạng của mẫu thử nghiệm trong<br /> giới hạn lực. Từ đồ thị có thể tính được<br /> sức bền của mẫu nghiên cứu.<br /> <br /> + Mẫu LC: hệ thống nẹp khóa - xương<br /> gãy liên lồi cầu (loại C2): 9 mẫu.<br /> <br /> Điều kiện thử nghiệm: nhiệt độ 250C;<br /> độ ẩm không khí 70% RH.<br /> <br /> - Mẫu nẹp - xương với đường gãy<br /> xương mô phỏng ổ gãy trên lồi cầu xương<br /> đùi bò (gãy loại A2 theo phân loại AO).<br /> + Mẫu KA: hệ thống nẹp khóa - xương<br /> gãy trên lồi cầu (loại A2): 9 mẫu.<br /> + Mẫu LA: hệ thống nẹp ốp lồi cầu xương gãy trên lồi cầu (loại A2): 9 mẫu.<br /> - Mẫu nẹp - xương với đường gãy<br /> xương mô phỏng ổ gãy liên lồi cầu xương<br /> đùi bò (loại C2 theo phân loại AO).<br /> <br /> Ảnh 1: Mẫu thử nghiệm nẹp khóa đầu<br /> dưới xương đùi.<br /> <br /> Ảnh 3: Máy đo chỉ số nén nẹp khóa nén<br /> ép đầu dưới xương đùi.<br /> <br /> Ảnh 2: Mẫu thử nghiệm nẹp ốp lồi nén ép<br /> đùi cầu đùi.<br /> 3. Địa điểm, máy thử nghiệm nghiên<br /> cứu.<br /> - Địa điểm: Phòng Thí nghiệm Sức bền<br /> Vật liệu - Bộ môn Cơ học Vật liệu và Kết<br /> cấu - Viện cơ khí - Đại học Bách khoa<br /> Hà Nội.<br /> 30<br /> <br /> Ảnh 4: Máy đo chỉ số nén nẹp ốp lồi cầu đùi.<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> 4. Phương pháp nghiên cứu.<br /> - Phương pháp: thử nghiệm, mô tả, so<br /> sánh.<br /> - Nội dung nghiên cứu: sức bền cơ<br /> học của hai hệ thống kết hợp xương của<br /> nẹp khóa đầu dưới xương đùi - xương và<br /> nẹp ốp lồi cầu đùi - xương.<br /> - Thực hiện nghiên cứu:<br /> + Thử nghiệm uốn nén: nén dọc trục<br /> mô hình kết hợp xương của 2 loại nẹp xương với các mẫu gãy xương trên lồi<br /> cầu đùi (KA-N, LA-N) và gãy xương liên<br /> lồi cầu đùi (KC-N, LC-N).<br /> + Thử nghiệm uốn ngang: được thực<br /> hiện với điều kiện uốn ngang 3 điểm,<br /> khoảng cách 02 gối đỡ 200 mm, chuyển<br /> vị uốn 3 mm. Cố định hệ thống nẹp<br /> xương theo phương nằm ngang, máy sẽ<br /> tạo ra các lực uốn ngang sang bên với<br /> <br /> mẫu cắt xương trên lồi cầu (KA-U, LA-U)<br /> và liên lồi cầu (KC-U, LC-U).<br /> + Thử nghiệm uốn xoắn: thực hiện với<br /> điều kiện uốn xoắn 3 điểm, khoảng cách<br /> 02 gối đỡ là 200 mm, chuyển vị uốn 3 mm.<br /> Cố định hệ thống nẹp xương theo<br /> phương nằm ngang, máy sẽ tạo ra các<br /> lực uốn xoắn trục 900 với mẫu cắt xương<br /> trên lồi cầu (KA-X, LA-X) và liên lồi cầu<br /> (KC-X, LC-X).<br /> Các thử nghiệm được thiết kế dựa<br /> theo mô hình thử nghiệm của Dirk<br /> Wähner [8, 9], mô hình nghiên cứu của<br /> chúng tôi có một vài cải biên phù hợp với<br /> điều kiện thực nghiệm ở Việt Nam.<br /> 5. Phương pháp đánh giá kết quả.<br /> Vẽ đồ thị và tính lực theo thuật toán<br /> thống kê của Trường Đại học Bách khoa<br /> Hà Nội.<br /> <br /> KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU<br /> Bảng 1: Lực nén trên 2 hệ thống nẹp - xương gãy xương trên lồi cầu và liên lồi cầu<br /> (n = 12).<br /> Lực nén (N)<br /> <br /> Hệ thống nẹp - xương gãy trên lồi cầu và liên lồi cầu<br /> Loại A2<br /> <br /> Loại C2<br /> <br /> KA-N<br /> (Sd)<br /> <br /> LA-N<br /> (Sd)<br /> <br /> KC-N<br /> (Sd)<br /> <br /> LC-N<br /> (Sd)<br /> <br /> 0,5 mm<br /> <br /> 1.253,34<br /> (± 346,21)<br /> <br /> 1.242,86<br /> (± 482,14)<br /> <br /> 1.227,85<br /> (± 578,62)<br /> <br /> 1.020,64<br /> (± 602,74)<br /> <br /> 1,0 mm<br /> <br /> 1.826,16<br /> (± 572,82)<br /> <br /> 1.902,09<br /> (± 659,23)<br /> <br /> 2.013,97<br /> (± 786,12)<br /> <br /> 1.847,88<br /> (± 827,24)<br /> <br /> 1,5 mm<br /> <br /> 2.794,56<br /> (± 968,4)<br /> <br /> 2.524,99<br /> (± 622,89)<br /> <br /> 2.790,14<br /> (± 776,17)<br /> <br /> 2.471,677<br /> (± 623,787)<br /> <br /> 2,0 mm<br /> <br /> 3.492,17<br /> (± 697,61)<br /> <br /> 3.265,01<br /> (± 740,02)<br /> <br /> 3.532,47<br /> (± 742,33)<br /> <br /> 3.148,13<br /> (± 676,45)<br /> <br /> 2,5 mm<br /> <br /> 4.243,71<br /> (± 751,54)<br /> <br /> 3.478,38<br /> (± 213,36)<br /> <br /> 4.253,61<br /> (± 721,14)<br /> <br /> 3.858,43<br /> (± 710,29)<br /> <br /> Dịch chuyển ổ gãy<br /> <br /> 31<br /> <br /> T¹p chÝ y - d−îc häc qu©n sù sè 6-2017<br /> Gia số lực nén tác động lên mô hình nẹp - xương gây độ dịch chuyển, ở mức độ<br /> 0,5 mm nhận thấy không có sự khác biệt về lực tác động nhiều trên hai mô hình<br /> nghiên cứu. Nhưng đến độ dịch chuyển 2,5 mm, có sự thay đổi và chênh lệch rõ rệt<br /> của lực tác động lên 2 hệ thống nẹp - khóa xương (KA-N: 4.243,71 ± 751,54N và<br /> KC-N: 4.253,61 ± 721,14N) và nẹp ốp lồi cầu - xương (LA-N: 3.478,38 ± 213,36N và<br /> LC-N: 3.858,43 ± 710,29N) trên 2 mô hình gãy xương trên lồi cầu và liên lồi cầu.<br /> Bảng 2: Lực uốn ngang trên 2 hệ thống nẹp - xương gãy xương trên lồi cầu và liên<br /> lồi cầu (n = 12).<br /> Lực uốn ngang (N)<br /> <br /> Hệ thống nẹp - xương gãy trên lồi cầu và liên lồi cầu<br /> Loại A2<br /> <br /> Loại C2<br /> <br /> Dịch chuyển ổ gãy<br /> <br /> KA-U (Sd)<br /> <br /> LA-U (Sd)<br /> <br /> KC-U (Sd)<br /> <br /> LC-U (Sd)<br /> <br /> 1 mm<br /> <br /> 178,28<br /> (± 92,46)<br /> <br /> 131,86<br /> (± 68,12)<br /> <br /> 196,10<br /> (± 102,14)<br /> <br /> 151,64<br /> (± 98,45)<br /> <br /> 2 mm<br /> <br /> 346,37<br /> (± 168,09)<br /> <br /> 256,19<br /> (± 124,33)<br /> <br /> 380,01<br /> (± 183,91)<br /> <br /> 295,62<br /> (± 143,98)<br /> <br /> 3 mm<br /> <br /> 504,46<br /> (± 158,08)<br /> <br /> 373,12<br /> (± 116,92)<br /> <br /> 555,91<br /> (± 175,90)<br /> <br /> 430,09<br /> (± 134,47)<br /> <br /> 4 mm<br /> <br /> 649,33<br /> (± 144,86)<br /> <br /> 471,93<br /> (± 98,81)<br /> <br /> 714,26<br /> (± 158,35)<br /> <br /> 542,72<br /> (± 112,63)<br /> <br /> Gia số lực uốn ngang làm dịch chuyển 2 hệ thống nẹp - xương 1 mm trên 2 mô hình<br /> gãy xương trên lồi cầu và liên lồi cầu đã có sự chênh lệch khá rõ rệt, biến dạng càng<br /> lớn, gia số lực chênh lệch càng xa. Ở mức 4 mm, bắt đầu có sự phá vỡ liên kết, lực<br /> tác động lên hệ nẹp khóa - xương (KA-U: 649,33 ± 144,86N và KC-U: 714,26 ±<br /> 158,35N) có sự khác biệt đáng kể với hệ nẹp ốp lồi cầu - xương (LA-U: 471,93 ±<br /> 98,81N và LC-U: 542,72 ± 112,63N).<br /> Bảng 3: Lực uốn xoắn trên 2 hệ thống nẹp - xương gãy xương trên lồi cầu và liên lồi<br /> cầu (n = 12).<br /> Lực uốn xoắn (N)<br /> <br /> Hệ thống nẹp - xương gãy trên lồi cầu và liên lồi cầu<br /> Loại A2<br /> <br /> Dịch chuyển ổ gãy<br /> <br /> Loại C2<br /> <br /> KA-X<br /> <br /> LA-X<br /> <br /> KC-X<br /> <br /> LC-X<br /> <br /> 1 mm<br /> <br /> 494,98<br /> (± 124,43)<br /> <br /> 450,70<br /> (± 134,56)<br /> <br /> 501,88<br /> (± 138,92)<br /> <br /> 455,80<br /> (± 128,67)<br /> <br /> 2 mm<br /> <br /> 642,91<br /> (± 147,92)<br /> <br /> 627,74<br /> (± 177,03)<br /> <br /> 655,76<br /> (± 153,88)<br /> <br /> 619,43<br /> (± 163,63)<br /> <br /> 32<br /> <br />