1、海水浸泡开放性骨折不同救治方法的实验研究作者：薛青，林建宁，徐成，李超，阮狄克【摘要】 目的 观察两种骨折固定方法救治海水浸泡开放性骨折的大体形态、组织病理学、影像学变化。方法 取成年新西兰免 50 只，随机分为三组：对照组 10 只、A 组 20 只、B 组 20 只。于胫骨中段截骨制成开放性骨折动物模型。对照组伤口自然旷置 3 h，A 组和 B 组海水浸泡伤口 3 h。随后对照组和 A 组行伤口清创、钢板螺钉内固定术；B 组行伤口清创、外固定架固定、伤口开放换药、二期缝合。观察各组的伤口感染情况、骨折愈合的组织学、影像学变化和测定骨折断端骨痂的平均比灰度值。结果 a)对照组感染 1 只(1
2、0)，A 组感染 15 只(75)，B 组感染5 只(25)。各组间结果有统计学差异(P0.05)。b)术后 45 d 时各组间骨折断端组织愈合等级有统计学差异(P0.05)。c)术后 45 d 时各组间骨折部位骨痂的生长情况在影像学上表现为对照组大于 B 组大于 A 组。各组间骨愈合率对照组为 100，A 组为 66.7，B 组为 93.3。d)术后45 d 时骨折断端间骨痂的平均比灰度值对照组为 8.114 91.204 3，A组为 6.226 81.400 0，B 组为 6.513 81.304 5，各组间有统计学差异(P0.05)。结论 海水浸泡使开放性骨折伤口感染率增高；海水浸泡使开
3、放性骨折断端骨痂形成不良率增高；骨外固定架与钢板内固定比较救治成功率提高。 【关键词】 海水浸泡，开放性骨折，内固定，外固定架，感染Abstract：Objective The purposes of this study is to explore which method，internal fixation or external fixation，is much efficacious in management of open fracture with seawater immersion by rabbbit model.Methods 50 New Zealand rabbits
4、 were divided into three groups randomly.There were 10 in control group，20 in group A，20 in group B.Osteotomy was conducted in the middle part of tibia.The animals of control group were exposed in the air for three hours and other animals of group A and B were fixed on the special shelf and immersed
5、 in seawater also for three hours.Wound debridement was given to each animal，then the animals of control group and group A were given internal fixation，contemporary，the animals of group B were applied by external fixation，the wound was kept opening，then，closed secondly.Ultimately，infection rate，hist
6、opathology，radiology and the grayscale at fracture site were observed.Results 1.One wound was infected in the control group(10)；15 wounds were infected in the group A(75)；5 were infected in the group B(25).There was a significant statistical difference between each two groups(P0.05).2.At 45 days pos
7、toperatively，pathological grading of existent animals showed a significant difference statistically between each two groups(P0.05).3.At 45 days postoperatively，the osteotylus of existent animals at fracture site showed control groupgroup Bgroup A.the bone healing rate of existent animals at fracture
8、 site was 100，66.7，93.3in control group A and group B respectively.4.At 45 days postoperatively，the average grayscale of existent animals at fracture site was 8.114 91.204 3，6.226 81.400 and 6.513 81.304 5 in control group，group A and group B，respectively.There was a significant difference statistic
9、ally between each two groups(P0.05).Conclusion Wound infection rate was increased by seawater immersion，bone healing was affected by seawater immersion，external fixation was better than the internal fixation in management the open fracture with seawater immersion.Key words：seawater immersion；open fr
10、acture；internal fixation；external fixation；infection关于海水浸泡开放性骨折的伤情特点和早期救治方法国内已有了初步的研究成果1，2 ，对海水浸泡开放性骨折的感染率较高已形成了共识，但对救治方法使用内固定或外固定架国内外至今未见相关报道。我们用兔制备海水浸泡开放基金项目：全军“十五”计划指令性课题(01L011)性骨折的实验模型，观察不同骨折固定方法救治海水浸泡开放性骨折的伤口感染、组织学、影像学变化，探索海水浸泡开放性骨折伤口感染后的进一步救治措施，旨在为海水浸泡开放性骨折固定方法的选择方面和感染后的救治提供科学依据，为未来海战和海难伤员的救治
11、提供参考。1 材料与方法1.1 动物分组 成年新西兰兔 50 只，雌雄不限，体重 23 kg，随机分为三组：a)对照组：开放性骨折伤口自然旷置钢板内固定组 10 只；b)A 组：海水浸泡开放性骨折钢板内固定组 20 只；c)B 组：海水浸泡开放性骨折外固定架组 20 只。1.2 动物模型制备 将新西兰兔备皮后以速眠新注射液 1.5 mL加盐酸氨胺酮注射液 2.0 mL 混合后肌肉注射混合液 1.0 mL 行复合麻醉。以下操作均由同一组骨科医师操作。麻醉后在兔左后小腿中段外侧作一2.5 cm 切口，钝性分离至胫骨，以线锯于胫骨中段锯断制成开放性骨折的动物模型。对照组自然旷置 3 h；实验组固定于
12、特制兔架上，放于内盛有 50 升海水的直径 50 cm、高 100 cm 的塑料桶内，双下肢在人造海水中浸泡 3 h。水温控制在 2022，室温 25，海水配方由国家海洋局第三研究所提供。3 h 后各组清创、复位。对照组和 A 组骨折行钢板内固定一期闭合伤口、无菌敷料包扎、管形石膏外固定、伤口局部开窗；B 组骨折行外固定架固定、伤口开放、无菌敷料包扎、骨折石膏外固定、伤口局部开窗、定期换药、二期缝合。对照组和 A 组动物发生伤口感染后将其编入感染救治组，采用再次清创、取出内固定、换用外固定架、伤口开放换药、二期缝合的方法进行感染后的救治。1.3 术后处理 术后动物分笼饲养。术后石膏外固定 4
13、周。术后青霉素 G 钠肌注 80 万 U，2/日，连续 5 d 预防感染。术后定期拍摄患侧胫骨正侧位 X 线片。术后 45 d 完成观察时静脉空气注射处死动物。1.4 标本采集 动物感染或死亡后，立即切取带少量周围软组织的骨折标本，经质量浓度 40g/L 的多聚甲醛固定后，经脱钙、脱水、脱脂和石蜡包埋后切片行 HE 染色光镜观察。1.5 观察指标 a)伤口感染情况，统计感染率。大体观察和光镜观察伤肢感染，统计感染率(饲养天数大于等于 7 d 动物中各组感染的只数)。b)组织病理学观察。骨标本固定脱钙后 HE 染色，光镜下观察骨折断端间肉芽组织、纤维组织、软骨骨痂和新骨增生情况，并行病理评级。0
14、 级：断端间只有肉芽组织或纤维组织。级：初步愈合，软骨为主，有少量骨性骨痂。级：愈合良好，软骨、骨性骨痂各半。级：骨性愈合，骨性骨痂多，少量软骨。c)影像学观察。将各组观察期内发生感染时或动物观察期内死亡时或动物完成观察时(术后 45 d)动物患例胫骨正侧位 X 线片在影像学上进行比较。d)以数码相机相同条件拍摄 X 线正位片输入计算机，用 photoshop7.0 取骨折断端骨痂处单位面积测定骨折部位骨痂的平均灰度值，以此值比该图像的基准灰度值得到平均比灰度值。1.6 统计处理 所得数据用 SAS8.1 软件进行统计分析，其中感染率比较用 2 检验，骨痂的组织愈合病理等级比较用 Fisher
15、 确切概率法，影像学骨折部位骨痂的平均比灰度值比较用方差分析。P0.05 认为有统计学差异。2 结 果2.1 一般情况 术后动物正常进食、饮水，因管形石膏固定活动有所受限。对术后 7 d 因意外因素死亡的动物实行补充。由于术后动物发生感染及意外部分死亡，术后 45 d 完成观察时存活动物对照组为 8 只、A 组为 6 只、B 组为 15 只。2.2 感染 对照组 1 只动物伤口发生感染，感染率为 10；A 组15 只动物发生感染，感染率为 75；B 组 5 只动物伤口发生感染，感染率为 25，其中 3 只为钉道感染。大部分伤口感染肉眼即可辨识，伤口内有“豆渣”状分泌物，其中 4 只仅于光镜下发
16、现有大量炎细胞浸润。各组间比较 2 值为 15.207，P 值为 0.001，各组间有统计学差异(P0.05)(见表 1)。表 1 各组间感染率两两比较结果分析对照组和 A 组动物发生伤口感染后将其编入感染后救治组，采用再次清创、取出内固定、换用外固定架、伤口开放换药、二期缝合方法。由于缺乏有效地早期发现钢板内固定动物感染发生的方法，救治时机选择上有较大困难。在确定实验动物发生感染后，一部分动物很快死亡，最终编入感染后救治组动物仅 7 只，表现为局部皮肤坏死、断端外露、骨质破坏吸收等。感染后救治的动物均因全身情况恶化而死亡。在二次救治后动物的最短存活时间为 5 d，最长为 20 d，平均为 1
17、2.7 d。2.3 组织病理观察 a)大体观察：术后海水浸泡组较对照组早期伤口局部软组织水肿更为明显，渗出明显增多。感染动物出现了局部血肿、局部隆起性包块，内部可见与骨折端相连的暗红色肉芽及豆腐渣样脓性分泌物，后期出现了局部皮肤的坏死、断端骨外露、骨质破坏吸收等。而未发生感染者大体观察无明显异常。b)光镜下观察：术后 45 d 时各组存活动物组织愈合等级表现为对照组骨断端为大量骨性骨痂、少量软骨骨痂；A 组骨断端间为软骨骨痂为主、骨性骨痂为辅；B 组骨断端间则为软骨、骨性骨痂各半(见图 1)。术后 45 d 时存活动物的组织愈合等级见表 2。各组间比较的 Fisher 确切概率 P 值为 0.
18、001 5，各组间有统计学差异(P0.05)。a0 级(HE 染色，1) b0 级(HE 染色，100) c级(HE 染色，1) d级(HE 染色，100)表 2 术后 45 d 各组存活动物组织愈合等级情况(只)2.4 影像学观察及骨折部位平均比灰度值的测量 根据在动物观察期内感染时、观察期内死亡时或完成观察时(术后 45 d)拍摄的患侧正侧位 X 线片观察骨折愈合的影像学变化。影像学上可见的感染征象通常在 23 周开始有所改变，表现为骨质稀疏、骨质模糊、层状骨膜反应，晚期可见骨质吸收、骨坏死。术后各组骨折部位骨痂生长情况在影像学上表现为对照组大于 B 组大于 A 组，但也可见少数感染动物在
19、骨折部位周围形成了大量的骨痂。各组间骨愈合率对照组为 100，A 组为66.7，B 组为 93.3(见图 2)。a 内固定术后愈合 b 内固定术后感染 c 外固定架术后愈合 d 外固定架术后感染 e 内固定感染后救治使用photoshop7.0 软件分析骨折部位骨痂的平均比灰度值。取 X 线正位片骨折断端骨痂处单位面积测定骨折部位骨痂的平均灰度值，以此值比该图象的基准灰度值得到平均比灰度值。在术后 45 d 时存活动物骨折断端间骨痂平均比灰度值对照组为 8.114 91.204 3，A 组为 6.226 81.400，B 组为 6.51381.3045。正态性检验，对照组偏度检验：u0.413
20、 8，P0.679 0，峰度检验：u0.447 8，P0.654 3；A 组偏度检验：u0.188 9，P0.850 1，峰度检验：u1.347 6，P0.177 8；B 组偏度检验：u1.002 4，P0.316 2，峰度检验：u0.111 4，P0.911 3，各组资料均服从正态分布。方差齐性检验：2 值为 0.127 7，P0.938 1，该资料方差齐。各组间均有统计学差异(P0.014 8)(见表 3)。表 3 术后 45 d 存活动物各组间骨痂比灰度值3 讨 论3.1 海水浸泡开放性骨折的伤情特点 对于人体的体液，海水是一种高渗、高钠、高碱和低温的环境。其渗透压(1 2501 350
21、 m0sm/L)是人体血浆渗透压的 43 倍；钠离子含量(26.518 g/L)是人体血浆钠离子的 3 倍；pH 值为 8.2 呈碱性；除热带地区外各海域水温一般在 20以下明显低于人体正常体温。高渗、碱性的海水可使开放性骨折的伤口局部渗透压升高，细胞内脱水，组织间隙水肿，可直接刺激伤区的组织细胞释放白介素8 、TNF、NO 等炎性介质，增强脂质过氧化反应，抑止细胞膜 NaK ATP 酶的活力，抑制凝血机制，加重损伤组织小血管出血，同时又可扩张血管，加重了组织水肿，进一步使外周灌注减少。在浸泡出水后外周灌注改善后又存在再灌注损伤的因素3，4 。在水中热量的丢失比在同温度的空气中增加 3 倍，局
22、部伤口浸泡于低于体温的海水中也加重了组织能量代谢障碍5 。这一系列局部、全身的病理生理反应均不利于骨折的愈合，表现在软骨内骨化愈合过程较慢，骨痂形成不良率增高，骨折愈合强度降低2 。在本实验中可见对照组骨断端间以骨性骨痂为主，而 A 组骨断端间以肉芽组织、纤维组织及软骨组织为主；B 组骨断端间以软骨、骨性骨痂为主。术后各组骨性骨痂形成质量上对照组大于 B 组大于 A 组，实验组与对照组在愈合等级上均有显著统计学差异。在影像学上术后 45 d 时各组存活动物骨折部位骨痂生长情况也表现为对照组大于 B 组大于 A 组；各组间骨愈合率对照组为 100，A 组为 66.7，B 组为 93.3；骨折断端
23、间骨痂的平均比灰度值各组间也有显著统计学差异。由此可见海水浸泡后致使骨折愈合质量降低，在钢板内固定时降低表现得更为明显。3.2 两种固定救治方法的感染率 外科感染的发生是由于病菌的大量侵入组织内繁殖和机体抗感染能力一定的缺陷。1 mL 海水中含菌量为 10 万个。而海水的复合理化因素又使开放性骨折伤口局部组织炎性反应加重，利用病菌大量繁殖6 。本实验中 A 组感染率显著高于对照组证实了海水浸泡开放性骨折感染率的增高，表明了海水浸泡因素对感染的发生的显著影响。虽然在彻底清创后 A 组感染率仍很高，但严格彻底的清创始终是降低创面感染的根本措施。Breidenbach7与 Merritt8研究发现，
24、清创前创面组织中细菌数量与感染的发生无相关性，而清创后创面组织中细菌数量与感染的发生有明显关系。对海水浸泡伤口清创时组织颜色的改变不能作为判定组织活力的标准，可采用 3Cs 法(切之不出血、触之软泥状、夹之不收缩)切除失活组织9 。必要时可考虑反复多次清创。本实验发现，对于兔的胫骨中段开放性骨折，A 组感染率显著高于B 组，两者间有统计学差异。对于 A 组 75的感染率可以认为对于海水浸泡开放性骨折在胫骨这个特定部位治疗上选择钢板内固定一期闭合伤口不适宜。海水浸泡开放性骨折后 3 d 内是细菌快速增殖期，而此时机体的免疫力处于较低水平，不足以阻止细菌的迅速生长，此时若闭合伤口，妨碍伤口的引流，
25、放弃延期清创的机会和生物体自然排除细菌的自身防御作用，显然不利于感染的防治10 。同时内固定对组织血供的破坏致其对细菌侵袭的抵抗力的降低和内置物对细菌存活的庇护进一步加剧了感染的发生、发展。B 组感染率略高于对照组，两者间无统计学差异，且发生感染的实验动物还包括仅发生钉道感染的动物，充分体现了应用外固定架、开放换药、二期缝合对于海水浸泡开放性骨折在胫骨这个特定部位治疗上的优势，应作为治疗的首选。外固定架可实现骨折的有效固定，同时由于在原发伤口外的正常组织上穿针，不加重原伤口软组织损伤，对局部干扰少，便于伤口观察和引流，手术后还可根据 X 线片的表现，对骨折的对位、对线及加压随时进行调整。由于固定一般不超过关节，因此可早期进行关节功能锻炼11 。虽然存在针道感染等缺点。但从感染发生率及术后病理结果等方面考虑外固定架比内固定更有利于海水浸泡开放性骨折感染的防治。3.3 伤口感染后的救治 本实验对对照组、A 组动物伤口感染后进行了钢板内固定取出、换用外固定架固定、伤口开放换药、二期缝合的方法来进行了感染后的救治，但感染后救治的动物均因全身情况恶化而死亡。由于不能有效地早期发现内固定术后感染的发生，救治一般在感染较为明显时才进行，救治难度较大。加上没有换用敏感的抗生素及动物实验条件的限制导致了救治的失败。因此，在采取上述救治方法的
