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長尺骨の骨盤骨折に対する低コスト外部固定具のバイオメカニクス的研究
Biomechanical study of a low-cost external fixator for diaphyseal fractures of long bones.
PMID: 32631381 PMCID: PMC7339426. DOI: 10.1186/s13018-020-01777-5.
抄録
背景:
新興国では外固定が開放型骨折管理を改善する。しかし、洗練されたモデルは高価で利用できないことが多い。我々は、低コストの外部固定システムのバイオメカニクス特性を、参考としてHoffmann® 3システムと比較して評価した。
BACKGROUND: External fixation improves open fracture management in emerging countries. However, sophisticated models are often expensive and unavailable. We assessed the biomechanical properties of a low-cost external fixation system in comparison with the Hoffmann® 3 system, as a reference.
方法:
横断骨折、斜め骨折、コミニュート骨折は脛骨鋸骨の骨幹部に形成された。6個の外部固定具を3つの荷重モード（軸圧縮、内側側方（ML）曲げ、ねじり）で試験し、構造体の剛性を決定した。固定具の構造は、ピンロッド固定システムに応じて2つの一平面（UUEF1, UUEF2）と2つの二平面（UBEF1, UBEF2）の設計があり、異なるバーとバーの接続に基づいています。設計された低コストのフィクセーターは、ホフマン® 3フィクセーターシングルロッド（H3-SR）とダブルロッド（H3-DR）と比較した。27の構築物は、UUEF1、UUEF2、およびH3-SR（各9つの構築物）で安定化された。9つのコンストラクトはUBEF1、UBEF2、およびH3-DR（各3つのコンストラクト）で安定化された。
METHODS: Transversal, oblique, and comminuted fractures were created in the diaphysis of tibia sawbones. Six external fixators were tested in three modes of loading-axial compression, medio-lateral (ML) bending, and torsion-in order to determine construction stiffness. The fixator construct implies two uniplanar (UUEF1, UUEF2) depending the pin-rods fixation system and two biplanar (UBEF1, UBEF2) designs based on different bar to bar connections. The designed low-cost fixators were compared to a Hoffmann® 3 fixator single rod (H3-SR) and double rod (H3-DR). Twenty-seven constructs were stabilized with UUEF1, UUEF2, and H3-SR (nine constructs each). Nine constructs were stabilized with UBEF1, UBEF2, and H3-DR (three constructs each).
結果:
UUEF2は斜め骨折の軸圧縮においてH3-SRよりも有意に硬く(p < 0.001)、UUEF1は横骨折のML曲げにおいてH3-SRよりも有意に硬く(p = 0.009)なった。UUEFはいずれも、コミニュート骨折では軸方向圧縮およびねじりでH3-SRよりも有意に硬く（p＜0.05）、ML曲げではH3-SRよりも劣っていた。同じ骨折パターンでは、UBEFsは軸方向の圧縮とねじりにおいてH3-DRよりも有意に硬く（p = 0.001）、一方でUBEF1のみがML曲げにおいてH3-DRよりも有意に硬かった（p = 0.013）。
RESULTS: UUEF2 was significantly stiffer than H3-SR (p < 0.001) in axial compression for oblique fractures and UUEF1 was significantly stiffer than H3-SR (p = 0.009) in ML bending for transversal fractures. Both UUEFs were significantly stiffer than H3-SR in axial compression and torsion (p < 0.05), and inferior to H3-SR in ML bending, for comminuted fractures. In the same fracture pattern, UBEFs were significantly stiffer than H3-DR (p = 0.001) in axial compression and torsion, while only UBEF1 was significantly stiffer than H3-DR in ML bending (p = 0.013).
結論:
その結果、UUEFおよびUBEF装置の剛性はリファレンスの固定装置と比較して、骨折の減少を維持するのに役立つ可能性があることが示された。このような低コストのデバイスで骨癒合の目的が達成できることを確認するためには、疲労試験と臨床評価を実施する必要がある。
CONCLUSIONS: The results demonstrated that the stiffness of the UUEF and UBEF device compares to the reference fixator and may be helpful in maintaining fracture reduction. Fatigue testing and clinical assessment must be conducted to ensure that the objective of bone healing is achievable with such low-cost devices.