髌骨骨折占所有创伤病例的1%，目前指南推荐用于治疗单纯横断性髌骨骨折并伴有关节面移位的手术方式是张力带钢丝(TBW)，当髌骨(拉伸)表面受到弯曲力时，钢丝起到抗张力的作用。然而，这种手术的并发症包括钢丝内固定失效、感染和伤口裂开。此外，纵向钢丝的应用可能非常具有挑战性，特别是在剪断和埋入髌腱和股四头肌肌腱的钢丝末端时。我们设计了3种新的髌骨横形骨折固定技术，使用与标准TBW相同的材料。它们是：(技术1)交叉打入克氏针后应用8字钢丝张力带；(技术2)纵向克氏针和张力带在髌骨两侧；(技术3)交叉克氏针和侧方张力带（如图1）。
图1 A：AO金标准；B：技术1；C：技术2；D：技术3因此，这项生物力学研究的目的是比较3种新的固定方法与AO金标准的钢丝张力带。我们的第一个假设是，使用交叉克氏针的结构的生物力学完整性应该不会变差。我们的第二个假设是，侧方TBW与标准TBW的效果相仿。简单的髌骨横断性骨折是用摆锯截断的，然后，这3项新技术依次被应用在单独的膝关节上，以确保它们可以在人体解剖学的基础上代表安全和可重复的手术的方式构建(如图2和图3)。全部成功实现。采用生物力学装置测试3项新技术的生物力学完整性。
所有试验结果如图4、5所示。结果表明，总断裂间隙位移最小的构型是交叉克氏针联合侧面TBW（技术3），100个循环后骨折间隙的平均位移为0.43 mm(范围为0.10-0.80 mm)，远低于2 mm的显著位移。标准TBW联合交叉克氏针（技术1）次之，平均骨折间隙移位0.61 mm(0.06~2.06 mm)。平均外加载荷为69.2N。其中AO标准最差，平均最终骨折间隙位移为1.72 mm(0.47~2.24 mm)，平均外加载荷为79.6N。
就每个周期的增量位移而言，两种交叉克氏针（技术1和3）结构都显示出较小的位移：在最后一个周期中，两种交叉克氏针结构的位移均为0.27 mm，而标准AO和具有侧方TBW的纵向克氏针结构的位移分别为0.41 mm和0.60 mm。这是交叉克氏针结构在载荷作用下赋予骨折间隙更大刚度的证据。结果表明，将克氏针的方向重新定位成远离周围软组织的十字形结构，但保持在同一平面内(即髌骨前凸面后5mm)，不会对生物力学完整性产生负面影响，反而会对骨折内固定的稳定性产生积极的影响。与纵向克氏针相比，十字形结构似乎能更好地稳定骨折块，抵抗前方拉力，并可能增加关节面处的压应力。这些数据支持我们的第一个假设，即与纵向克氏针相比，交叉克氏针并不是一种更差的手术方式，事实上，使用交叉克氏针两种结构的性能都优于纵向克氏针。我们的第二个假设仍然是均衡的，因为从这项研究中仍然不清楚侧方TBW的效果是否与标准TBW相仿。这是第一项生物力学研究，通过简单地重新评估TBW的手术方式，显示出优于AO技术的优势。没有额外的成本，而且由于需要的暴露较少，手术过程可能会更快。交叉克氏针的使用减少了对周围软组织(主要是股四头肌和髌腱)的损伤。此外，如果外科医生担心覆盖的软组织的质量和前部金属内固定的刺激或突出的风险，这项研究应该让他们放心，将TBW放置在髌骨的两侧可以避免这种情况，并确实改善了整体固定。这项研究表明，两种新的交叉克氏针技术在治疗单纯性横形髌骨骨折方面优于AO目前描述的金标准。
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