华 臻，尹 恒，刘 勇，马 勇，潘娅岚，刘明明，王建伟

桡骨远端解剖型纸质支架夹板的设计及人体贴合研究

华 臻，尹 恒，刘 勇，马 勇，潘娅岚，刘明明，王建伟

210023江苏省南京市，南京中医药大学(华臻，马勇，潘娅岚，刘明明)；南京中医药大学无锡附属医院(尹恒，刘勇，王建伟)

【摘要】目的研制符合人体解剖特点的桡骨远端解剖型纸质支架夹板，以规范夹板塑形及使用，便于临床操作；并通过观察桡骨远端解剖型纸质支架夹板与肢体贴合情况，评价其优势。方法选取2014年9月—2015年3月南京中医药大学无锡附属医院体检中心体检健康的志愿者90例，根据身高将其分为A组(>175 cm)、B组(165～175 cm)、C组(<165 cm)，每组30例。制作研究对象前臂及腕部掌屈尺偏位聚酯绷带模型并进行CT扫描，借助Mimics软件获得数字化三维重建模型，测量模型长宽度、周径、曲率、掌倾角、尺偏角等相关技术参数，以此作为大、中、小3种型号桡骨远端解剖型纸质支架夹板外形参数。选取2015年5—7月南京中医药大学无锡附属医院体检中心体检健康的成年志愿者30例,根据身高将其分为a组(>175 cm)、b组(165～175 cm)、c组(<165 cm)，每组10例。a组使用大号夹板、b组使用中号夹板、c组使用小号夹板固定1周，观察夹板长宽度、骨突、鱼际压迫情况及与肢体贴合情况等。结果成功获取了志愿者前臂及腕部外形的数字化三维模型，测量分析后依次确定了大、中、小3种型号桡骨远端解剖型纸质支架夹板的长宽度、曲率、骨突位置、掌屈角、尺偏角及掌、桡侧夹板的大鱼际曲率，尺侧夹板的小鱼际曲率等技术参数。30例贴合试验中仅有5例皮肤与夹板间存在间隙，经小于5°的塑形后均贴合满意；固定后不影响志愿者肘及掌指关节屈伸活动，夹板间间距合适，骨突及鱼际处无压迫感；1周后解除夹板未见局部皮肤压迹。结论桡骨远端解剖型纸质支架夹板具有符合局部解剖、无需过多塑形、临床使用方便等特点，临床治疗应用前景广阔。

【关键词】桡骨骨折；夹板；贴合试验

华臻，尹恒，刘勇，等.桡骨远端解剖型纸质支架夹板的设计及人体贴合研究[J].中国全科医学，2016，19(15)：1856-1560.[www.chinagp.net]

Hua Z，Yin H，Liu Y，et al.Development and body fit test of the anatomical paper splint of distal radius[J].Chinese General Practice，2016，19(15)：1856-1560.

桡骨远端塑形纸质支架夹板是南京中医药大学无锡附属医院骨伤科独特的外固定器械，由马粪纸和铅丝制作而成，40余年的临床运用已明确其良好的疗效[1-4]。然而，在临床使用中也发现一些问题，夹板选用长短不一、固定时易卡压骨突、治疗时需反复塑形，这些均有可能影响固定效果。鉴于此，笔者尝试设计研发更符合人体前臂解剖特点的桡骨远端解剖型纸质支架夹板，以使夹板的塑形和治疗过程规范化，方便临床应用。本文以临床较为常见的伸直型骨折为例，着重分析桡骨远端解剖型纸质支架夹板的规格参数，并初步观察桡骨远端解剖型纸质支架夹板与肢体的贴合情况，为临床应用提供参考。

1资料与方法

1.1一般资料选取2014年9月—2015年3月南京中医药大学无锡附属医院体检中心体检健康的志愿者90例，其中男50例，女40例；平均年龄(41.7±12.2)岁；身高(168.1±8.9) cm；体质量(66.2±11.9) kg；体质指数(BMI)(23.3±2.6) kg/m2。根据身高将其分为A组(>175 cm)、B组(165～175 cm)、C组(<165 cm)，每组30例。纳入标准：(1)性别不限；(2)年龄≥18岁；(3)BMI为18.5～27.5 kg/m2。排除上肢疾病及创伤史者。本研究经本院医学伦理委员会同意，研究对象均签署知情同意书。3组研究对象性别、身高、体质量比较，差异有统计学意义(P<0.05)；年龄、BMI比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表1)。

1.2研究方法

1.2.1模型制备随机选取研究对象一侧前臂，模拟伸直型桡骨远端骨折要求固定姿势，屈肘90°，前臂旋前，保持手掌纵轴与前臂纵轴呈掌屈30°、尺偏15°位[5]，前臂均匀包裹单层棉纸至指间关节，使用1卷聚酯绷带(德国Lohmann & Rauscher国际股份有限公司)自前臂中上1/3处均匀蛇形缠绕、适度加压包扎至掌指关节，在聚酯绷带完全固化后使用医用摆动锯(江苏瑞奥科技有限公司)自第1掌指关节桡侧缘、桡骨茎突水平沿掌、前臂纵轴方向直线切开以取下模型，并于模型上标记桡骨茎突、尺骨头、腕横纹位置。以上操作均由2名高年资骨伤科医师协作完成(见图1)。

表1　3组研究对象一般资料比较

注：a为χ2值，b为F值，c为u值；BMI=体质指数

本研究创新点：

本研究针对桡骨远端塑形纸质支架夹板临床使用中出现的夹板选用长短不一、固定时易卡压骨突、治疗时需反复塑形等实际问题，以临床最常见的伸直型桡骨远端骨折为例，设计并研发了桡骨远端解剖型纸质支架夹板，该夹板具有符合局部解剖、无需过多塑形、临床使用方便等特点，使夹板的塑形、治疗过程规范化，临床治疗应用前景广阔。

图1　掌屈尺偏位聚酯绷带固定模型

1.2.2模型重建对模型进行CT(荷兰皇家PHILIPS电子公司)扫描，模型以手掌向前、掌面向下放置，扫描条件设置为电压120 kV、电流 75 mA、层厚0.6 mm，扫描时间为3 s，采集的图像以Dicom格式保存并导入Mimics 15.0(比利时Materialise公司)软件中。选定(Crop Mask)重建区域，设定聚酯绷带灰度阈值(Thresholding)为-602～-183，填充(Draw)未被纳入点集的模型像素点，擦除(Erase)点集中不属于模型的像素点，软件自动计算(Calculate 3D)生成数字化三维重建模型，定义模型横轴为X轴，纵轴为Y轴，垂直轴为Z轴。1.2.3数据测量利用Mimics 15.0软件中测量工具(Measurement)测量模型相关参数，以指导桡骨远端解剖型纸质支架夹板的外形设计，主要参数包括：(1)模型近端断面、腕横纹断面周径；(2)模型近端断面、腕横纹断面曲率半径；(3)模型桡侧近端至桡侧腕横纹距离，桡侧腕横纹至桡侧远端距离，尺侧近端至尺侧腕横纹距离，尺侧腕横纹至尺侧远端距离；(4)模型尺侧腕横纹至尺骨头距离，桡侧腕横纹至桡骨茎突距离；(5)Y、Z平面内模型掌、背侧中线掌倾夹角，大鱼际曲率半径；(6)X、Y平面内模型尺、桡侧中线尺偏夹角及大、小鱼际曲率半径(见图2)。

注：A为距离测量；B为Y、Z平面内模型掌、背侧中线掌倾夹角，大鱼际曲率半径测量；C为X、Y平面内模型尺、桡侧中线尺偏夹角及大、小鱼际曲率半径测量

图2测量模型相关参数

Figure 2Measurement of model parameters

1.2.4桡骨远端解剖型纸质支架夹板与肢体贴合情况观察另外选取2015年5—7月于南京中医药大学无锡附属医院体检中心体检健康的成年志愿者30例，排除前臂及腕关节创伤、先天性畸形，根据身高将其分为a组(>175 cm)、b组(165～175 cm)、c组(<165 cm)，每组10例。研究对象均签署知情同意书后依据身高选择相应桡骨远端解剖型纸质支架夹板(a组使用大号夹板、b组使用中号夹板、c组使用小号夹板)，以夹板折弯处贴合腕横纹为准固定1周，允许活动掌指关节及肘关节屈伸活动，观察桡骨远端解剖型纸质支架夹板长、宽是否合适(以夹板间距离、邻近关节活动是否受影响为准)、骨突及鱼际处是否有压迫、夹板与肢体贴合情况等。3组研究对象性别、年龄、身高、体质量比较，差异有统计学意义(P<0.05)；BMI比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表2)。

2结果

2.1模型重建利用Mimics15.0软件实现了模型的数字化三维重建，图像轮廓清晰，结构完整(见图3)。

表2　3组研究对象一般资料比较

注：a为χ2值，b为F值，c为u值

注：A为数字化三维重建模型；B为数字化三维重建模型X、Y平面剖面图；C为数字化三维重建模型Y、Z平面剖面图

图3数字化三维重建模型

Figure 3The digital 3D reconstruction models

2.2桡骨远端解剖型纸质支架夹板相关技术参数

2.2.1桡骨远端解剖型纸质支架夹板长宽度、骨突位置与曲率半径将肢体周径的4/5作为4块夹板的总体宽度，依据尺前臂为椭圆形原理，将尺、桡侧夹板宽度设计为掌、背侧夹板宽度的1/2，夹板远端宽度与腕横纹处相同，远近端之间宽度线性渐变。桡侧板长度为模型桡侧近端至桡侧腕横纹距离与桡侧腕横纹至桡侧远端距离之和，其余3块夹板长度为模型尺侧近端至尺侧腕横纹距离与尺侧腕横纹至尺侧远端距离之和。为避免尺、桡骨头的过度卡压，桡侧板中线及背侧板尺侧有相应凹陷设计，位置参考模型腕横纹至腕横纹平面距离。近端至尺桡骨茎突平面间曲率线性渐变，远端(掌指关节平面)平坦设计。各型号桡骨远端解剖型纸质支架夹板长宽度、骨突位置与曲率半径见表3。

2.2.2桡骨远端解剖型纸质支架夹板掌倾角及尺偏角将Y、Z平面内掌、背侧模型中线的掌倾夹角作为掌、背侧夹板的掌倾角，将X、Y平面内尺、桡侧模型中线的尺偏夹角作为尺、桡侧夹板的尺偏角，尺桡侧夹板的掌倾角、掌背侧夹板的尺偏角按15°、15°设计，夹角连接处以弧形过度。测量发现3种型号解剖型夹板对应数据均相近(见表4)。故选择总样本均值作为桡骨远端解剖型纸质支架夹板掌倾角及尺偏角的参数(见表5)。

表3各型号桡骨远端解剖型纸质支架夹板长宽度、骨突位置与曲率半径(mm)

Table 3The length,width,position of the apophysis and radius of curvature of the anatomical paper splint of distal radius with 3 different types

夹板型号部位总长度(前臂/掌部)宽度(远端/近端)骨突位置曲率半径(近端断面)曲率半径(腕横纹断面)大掌侧250(174/76)75/46-3941背侧250(174/76)75/46204644桡侧240(174/66)38/23303830尺侧250(174/76)38/23-4443中掌侧230(165/65)64/44-3739背侧230(165/65)64/44154542桡侧223(165/58)32/22203728尺侧230(165/65)32/22-4240小掌侧215(158/57)58/40-3537背侧215(158/57)58/40104340桡侧210(158/52)29/20153427尺侧215(158/57)29/20-4138

注：-表示掌侧板及尺侧板不涉及骨突

表4桡骨远端解剖型纸质支架夹板掌倾角及尺偏角

Table 4The palmar tilt and ulnar inclination of the anatomical paper splint of distal radius

组别掌侧掌倾角背侧掌倾角〔M(QR)〕尺侧尺偏角桡侧尺偏角A组29.0°±1.1°12.9°(1.9°)18.0°±1.2°0.2°±0.1°B组29.0°±1.0°12.8°(1.2°)17.8°±0.9°0.3°±0.1°C组28.9°±0.8°13.2°(1.6°)17.6°±1.1°0.2°±0.1°F(u)值0.0313.384a2.1450.307P值0.9700.1800.1200.740

注：a为u值

表5　桡骨远端解剖型纸质支架夹板掌倾角及尺偏角参数

2.2.33种型号桡骨远端解剖型纸质支架夹板鱼际曲率半径为避免大、小鱼际的过度卡压，掌、尺、桡侧桡骨远端解剖型纸质支架夹板自腕横纹远端按大小鱼际外形作相应弧形设计，其曲率半径见表6。

2.3桡骨远端解剖型纸质支架夹板与肢体贴合情况将上述数据交付厂家(无锡市百灵卫生用品厂)，以2层马粪纸黏合8#铅丝为材料，内侧衬以2 mm海绵垫，加工生产出试验样品，观察3种型号夹板与肢体的贴合情况(见图4)。结果发现，仅有5例手掌侧或背侧皮肤与桡骨远端解剖型纸质支架夹板存在间隙，经小于5°的塑形后均贴合满意；3种型号桡骨远端解剖型纸质支架夹板固定后均不影响志愿者肘及掌指关节屈伸活动，夹板间距离合适，桡骨茎突、尺骨头及大、小鱼际处无压迫感；1周后解除夹板未见局部皮肤压迹或皮肤发红等现象。

表6掌、尺、桡侧桡骨远端解剖型纸质支架夹板鱼际曲率半径(mm)

Table 6The curvature of thenar of the anatomical paper splint in 3 different types

夹板型号掌侧(大鱼际)尺侧(小鱼际)桡侧(大鱼际)大11572126中10870121小10068115

注：A为观察夹板贴合度；B为固定后肘关节活动；C为固定后掌指关节活动；D为胸前悬吊固定

图4桡骨远端解剖型纸质支架夹板与肢体贴合情况

Figure 4Fit test of the anatomical paper splint of distal radius

3讨论

桡骨远端骨折是临床最常见的骨折之一，约占全身骨折的1/6[6]。对于简单、稳定的关节外骨折及部分关节内骨折，通常在手法复位后采用石膏或夹板固定即可获得较为满意的疗效，且有研究表明，夹板疗效更佳[7]。在中医“骨肉相连、筋可束骨”理论指导下，依据肢体动力学原理，通过布带、夹板、压垫及机体的相互平衡作用，在早期功能活动和负重载荷时，骨断端存在控制性微动，利于患肢静脉及淋巴回流，促进肿胀消退，同时使骨折断端承受生理应力刺激，促进骨折及周围组织的愈合[8]。纸质夹板是江苏省非物质文化遗产——“刘氏骨伤”疗法的特色外固定器械，最先由清末无锡名医刘济川先生使用马粪纸黏合而成。上世纪70年代，“刘氏骨伤”传人们不断改良，在马粪纸夹层中加入铅丝，并以不同比例复合，外层覆盖丝绵纸，发明了塑形纸质支架夹板，具有良好的强度、韧性、可塑性、透气性及显影性，能有效固定四肢长骨及腕、肘、肩等关节周围骨折，沿用至今临床疗效确切[1-4，9-10]。

笔者回顾性研究了保存最多的塑形纸质支架夹板治疗桡骨远端骨折的临床资料，分析其中出现2次移位、关节严重畸形的患者，认为除了骨折本身、患者个体及复位因素外，也与固定过程中夹板的选用不当及塑形不佳密切相关：夹板长度过短可能导致外固定杠杆力不强，夹板过窄则固定不充分；由于医生临床经验的差异，对夹板多次裁剪调整，不但延长治疗时间，而且反复塑形也可能削弱夹板的力学性能，影响固定效果。夹板塑形不佳也容易出现对骨突部位卡压，导致患者感觉疼痛不适，增加压疮、坏死等并发症发生的风险[2-3，11-12]。这些正是笔者提出桡骨远端解剖型纸质支架夹板设计理念的依据。

前期研究中，笔者曾尝试以人工测量实体模型的方式获取相关数据，发现切割模型可能影响测量结果的准确性，使用普通石膏托又难以获得良好贴合度的模型。三维重建技术和相关数字化软件的发展为骨科现代化研究打开了新局面[13]，Mimics软件能够直接读取Dicom格式数据并自动建立三维模型，可对数字模型随意分割、多方位旋转观察，可直观、立体、细致地了解模型局部结构特点。其测量工具模块能够在二维平面内及三维模型上实现点对点距离、轮廓线夹角、曲率半径、图像密度及面积等的量化，获得准确的模型技术参数[14]。本研究采用 Mimics 15.0软件重建聚酯绷带三维模型，在数字化三维重建模型上测量相关技术参数，操作简便，可避免部分人工测量误差，为桡骨远端解剖型纸质支架夹板的参数设定提供了直接依据。

对于桡骨远端夹板外形规格的研究多集中于长、宽、厚度方面，粱亮科等[15]认为，两块相邻夹板之间距离应为15 mm；吴惠冰等[16]认为，夹板在同一平面总宽度应为患肢周径的3/5～4/5，两相邻夹板间隙15～20 mm，厚度3～6 mm 为宜。王和鸣[17]认为，夹板总体宽度相当于固定肢体周径的4/5，超关节固定时夹板长度通常超过关节处2～3 cm。对于桡骨远端骨折，目前多数学者倾向于夹板长度超过前臂的一半，远端至掌指关节，以消除旋前方肌、肱桡肌对骨折断端的不利活动[18]。本研究采用前臂中上1/3至掌指关节作为夹板长度，将肢体周径的4/5作为4块夹板的总体宽度，尺、桡侧板宽度为掌、背侧1/2。结果显示，4块夹板呈近端宽、远端窄的类梯形，桡侧板略长于其余3块板，依据前期研究[19]，笔者采用2层马粪纸黏合8#铅丝作为夹板材料，配以2 mm海绵垫后厚度约6 mm，其长宽度与马笃军等[20]所调查的市售木质夹板相仿，厚度略薄于市售木质夹板。本研究设计的桡骨远端解剖型纸质支架夹板均由前臂部与掌部组成，前臂部依据前臂周径设定曲率，掌、尺、桡侧板掌部依据大小鱼际呈弧形以贴合肢体，夹板腕关节处带有掌倾角及尺偏角，在骨突部位设计有相应凹陷以避免过度的卡压。肢体贴合试验也进一步验证了桡骨远端解剖型纸质支架夹板符合人体前臂及腕部解剖特点，仅需略微塑形便能达到满意的贴合度，局部未见明显压迫，调查对象佩戴舒适。

综上所述，桡骨远端解剖型纸质支架夹板在秉承原有塑形纸质支架夹板优势的基础上，具有符合局部解剖、无需过多塑形、临床使用方便等特点。因此，相信桡骨远端解剖型纸质支架夹板在临床治疗中应用前景广阔，值得临床推广使用。本研究仅针对伸直型桡骨远端骨折设计了解剖型纸质支架夹板，且尚缺乏该夹板治疗桡骨远端骨折疗效的可靠数据。下一步笔者将进行桡骨远端解剖型纸质支架夹板的临床研究，观察其治疗桡骨远端骨折的临床疗效。

作者贡献：华臻、尹恒、刘勇负责试验质量控制、撰写论文并对文章负责；马勇、王建伟负责试验设计及文章审校；潘娅岚、刘明明进行试验实施、评估、资料收集及统计整理。

本文无利益冲突。

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(本文编辑：李婷婷)

Development and Body Fit Test of the Anatomical Paper Splint of Distal Radius

HUAZhen，YINHeng，LIUYong，etal.

NanjingUniversityofChineseMedicine,Nanjing210023，China

【Abstract】ObjectiveTo develop an anatomical paper splint of distal radius which fits in with human anatomy characteristics,thus the moulding and application of the splint can be standardized,and the clinical operations can be easily done.To evaluate the advantages by observing whether the splint fit the body well.MethodsDuring September 2014 to March 2015,90 healthy volunteers from Center of Health Examination of Wuxi Affiliated Hospital,Nanjing University of Chinese Medicine were divided into 3 groups(30 in each group) according to their heights:group A(>175 cm)，group B(165-175 cm) and group C(<165 cm).The wrist flexion and ulnar position polyester bandage model of the volunteers′ forearms and wrist was made and scanned by CT.The 3D digital reconstruction model was obtained by Mimics.The length,width,perimeter,curvature,palmar tilt and ulnar inclination of the model were measured,and these parameters were used as the profile parameters of the anatomical paper splint of distal radius with 3 different types(L,M,S).During May 2015 to July 2015,30 healthy volunteers from Center of Health Examination of Wuxi Affiliated Hospital,Nanjing University of Chinese Medicine,were divided into 3 groups(10 in each group) according to their heights:group a(>175 cm)，group b(165-175 cm)，and group c(<165 cm).Cases in group a,b and c used splint type L,M and S respectively for 1 week,the length and width of the splint were measured,the oppressive situation of the apophysis and the thenar was observed,and the fit condition was observed.ResultsThe digital 3D models of appearances of the volunteers′ forearms and wrists were obtained.The technical parameters of the 3 types(L，M，S) of the splints,including the length,the width,the curvature,the position of the apophysis,palmar flexion and ulnar deviation,the thenar curvature of palm and radial side splint,and the hypothenar curvature of ulnar splint were determined.Among 30 cases who participate in fitting test,only 5 had clearance problem between skin and splints,and got satisfied effect after a proper adjustment less than 5°.The flexion and extension of the elbow joint and the metacarpophalangeal joints were not affected.The space between splints was appropriate,and no feeling of pressure existed around the apophysis and the thenar.There was no partial skin pressure mark when the splints were moved away after one week.ConclusionThe anatomical paper splint of distal radius fits in with topography,and don′t need an excess of moulding.It is easy to use and has a wide clinical application prospect.

【Key words】Radius fractures；Splints；Fit test

基金项目：无锡市科技发展资金项目(CSE31N1514)；无锡市卫生局科研项目(Q201504)

通信作者：王建伟，214071江苏省无锡市，南京中医药大学无锡附属医院；E-mail：wangjianwei1963@126.com

【中图分类号】R 618

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.15.025

(收稿日期：2015-08-29；修回日期：2016-01-26)