铰链式外固定器重建肘关节稳定性的进展研究*

周易 孙子洋 李珏宏 刘家志 刘文军 孙正华 王伟 欧阳元明 范存义**

（1上海市第六人民医院骨科，上海 200233；2.上海市奉贤区中心医院外科，上海 201499）

肘关节是人体上肢的重要关节，构成肘关节结构的肱尺、肱桡、桡尺近侧关节允许肘与前臂在多平面产生活动。肘关节的稳定性对肘与前臂的活动度有重要影响，当肘关节因各种原因发生不稳定时，肘关节屈伸及前臂旋转活动会受到限制，当肘关节发生半脱位或脱位时，肘与前臂甚至会丧失活动能力，其继发的关节退变可导致关节僵硬。

急性肘关节创伤、陈旧性和反复性肘关节脱位、肘关节功能重建手术等均可能存在肘关节稳定结构的完整性破坏，进而造成肘关节不稳定甚至肘关节脱位。骨科医师在手术修复肘关节稳定性结构时，如肘关节仍残留不稳定，铰链式外固定器通常是维持关节稳定性的首选方案。肘关节铰链式外固定器既可为关节提供额外的稳定性，又保障了肘关节的安全活动弧，为肘关节术后的康复锻炼提供了基础。

1 肘关节的应用解剖

人体肘关节是复杂的上肢关节，肘关节由肱尺关节、肱桡关节、桡尺近侧关节构成，肘关节的各部分关节面为肘关节提供了充分的活动范围，使肘与前臂可完成复杂活动。

肱骨远端由滑车关节面和肱骨小头参与形成肘关节，尺骨的滑车切迹与滑车关节面形成关节，桡骨头与肱骨小头形成关节，构成了严整的关节结构。肘关节尺骨近端的冠突和鹰嘴结构为维持关节前后静态稳定性提供了骨性支持。内外侧韧带复合体、关节囊等软组织结构亦是维持肘关节静态稳定性的重要结构。肱肌、肱二头肌、肱三头肌等肌性结构在肘关节活动时对关节稳定性起保护作用[1,2]。

正常肘关节具有确定的旋转轴心，该轴心的理想位置是通过肱骨小头与滑车中心的直线，其实际位置通常位于肱骨滑车中心直径2～3 mm 区域范围内，肘关节旋转轴心通常位于肱骨上髁平面内旋3°～8°、与肱骨长轴形成82°～86°的夹角位置。当肘关节结构出现先天或后天畸形时，旋转轴心的位置可能发生变化，难以通过明确的解剖标志确定其位置。

2 肘关节铰链式外固定器的分类

肘关节铰链式外固定器的设计类型主要分为多维外固定器和单边外固定器两种[3]，多维外固定器固定稳固，但其舒适性和软组织问题在实际应用中难以回避，临床上已较少使用。

目前临床常用单边外固定器，种类多样，设计各有不同，但方式都是将外固定器远近端分别固定于肱骨和尺骨，以维持肱尺关节稳定性。部分铰链式外固定器的设计具有肘关节牵开功能，在铰链模块旁安装有牵开模块，用以牵张肱尺关节使其间隙增大，松解关节内粘连组织。近年来，亦有国外学者对肘关节铰链式外固定器的理念进行了延伸，设计了肘关节铰链式内固定器，并取得了良好的临床结果，但需再次手术取出，且其生物力学性能有待进一步研究[4-7]。

3 肘关节铰链式外固定器的适应证

3.1 急性肘关节创伤

各种急性创伤可导致肘关节骨与软组织稳定性结构破坏，进而导致肘关节不稳定。目前临床上引起肘关节不稳定的损伤模式主要包括：单纯肘关节脱位、后外侧旋转不稳定、内翻-后内侧旋转不稳定、经鹰嘴骨折脱位、Monteggia损伤等，少见类型的损伤包括Essex-Lopresti损伤等。手术修复骨及韧带组织后，肘关节在应力测试下仍可能残余不稳定，铰链式外固定器固定肘关节并提供稳定性支持，以保证后期康复锻炼时肘关节具有稳定的活动弧，部分文献对单纯性肘关节脱位及肘关节骨折脱位应用铰链式外固定器的结果进行了报道[8-14]。

3.1.1 单纯肘关节脱位：行手法复位治疗后需进一步测试内、外翻稳定性，并进行移轴试验测试肘关节是否存在后外侧旋转不稳定，如肘关节存在脱位复发趋势，可采用铰链式外固定器提供稳定性[15]。Hopf等[16]报道了26例单纯肘关节脱位患者行闭合复位及铰链式外固定器外固定术，术中不切开修补损伤的韧带，术后平均随访51.7个月，平均MEPS为93.5分，结果为优或良，26 例中18 例恢复了肘关节稳定性，8例术后出现轻微的肘关节不稳定，1例出现尺骨钉道骨折并发症。

3.1.2 后外侧旋转不稳定损伤：以恐怖三联征为代表，是一种常见的肘关节不稳定模式，手术需复位固定尺骨冠突骨折并稳定前方关节囊，修复桡侧支撑结构，修补或重建外侧韧带复合体，内侧韧带复合体的修复可视稳定性而决定。如受损伤累及的肘关节结构修复后仍存在肘关节不稳定甚至脱位趋势，可应用铰链式外固器维持肱尺关节稳定性。Sakai等[17]报道了12例肘关节恐怖三联征及经鹰嘴骨折脱位应用铰链式外固定器联合治疗，术后平均MEPS 为93 分，11例结果为优或良。

3.1.3 内翻-后内侧旋转不稳定损伤：是以冠突前内侧面骨折为典型改变的肘关节不稳定模式，根据此损伤模式，O'Driscoll 等[18]提出了基于CT 影像的冠突骨折分型。通过直接修复骨折部位的骨性结构，多数可恢复关节稳定性，部分学者亦提出需修补内翻-后内侧旋转不稳定损伤伴随的韧带结构损伤，以恢复肘关节稳定性。

Castelli 等[19]报道了11 例Regan-MorreyⅠ型或Ⅱ型冠突骨折合并肘关节脱位应用铰链式外固定器治疗，排除了合并桡骨头、肱骨远端骨折的冠突损伤，尽管并未根据O'Driscoll 冠突骨折分型进行分类，但基本符合内翻-后内侧旋转不稳定损伤的模式，术后6个月随访平均MEPS为94分，术后均未出现残余不稳定，未出现严重并发症，治疗结果为优或良。

3.1.4 肱骨远端骨折：特别是累及关节面的肱骨远端骨折，在内固定术后功能锻炼时，关节面及深部松质骨承受较大作用力，可能发生内固定失效，应用铰链式外固定器可在康复锻炼时减轻关节面压力，保护关节面结构，并为肘关节提供额外的稳定性。生物力学研究显示，肱骨远端骨折（AO A3型）双垂直接骨板联合铰链式外固定器固定比单纯接骨板固定的生物力学强度提升40%[20]。

Haasper等[21]在个案报道中对1例肱骨远端C3型骨折的77 岁女性患者应用多维式铰链外固定器，患者因糖尿病等基础疾病的原因，在闭合复位下行外固定器固定术，术后1 年随访MEPS 为80 分，肘关节活动范围可达30°～130°。Giannicola等[22]报道了15例肱骨远端冠状面骨折，根据Bryan-Morrey-McKee 分型，Ⅰ型6例，Ⅳ型9例，平均随访29个月，平均MEPS为98分，其中14例肘关节恢复稳定且无痛。

3.2 陈旧性和反复性肘关节脱位

陈旧性和反复性肘关节脱位常转归于肘关节僵硬及创伤性关节炎，通常需要手术干预以获得良好的肘关节功能，关节稳定性重建手术需修复损伤的结构，在修补或重建肘关节韧带后，可应用铰链式外固定器对修复的结构进行保护。

McKee 等[23]早在1998 年就报道了应用铰链式外固定器辅助治疗复发性肘关节复杂脱位的临床效果，16 例平均随访23 个月，平均MEPS 为84 分，其中12 例结果为优或良，3 例为中，1 例为差，严重并发症包括1 例钉道骨折、1 例桡神经麻痹和1 例肘关节不稳定。其他报道也证实陈旧性和反复性肘关节脱位应用铰链式肘关节外固定器治疗可有效改善关节功能[24-26]。

Sørensen 和Søjbjerg[27]应用铰链式外固定器治疗17例创伤后反复性肘关节脱位，术后平均MEPS为74分，平均肘关节活动度为96°，10例结果为优或良，其中积极治疗组6周内对反复性肘关节脱位进行治疗，平均MEPS为81分，而延迟治疗组平均MEPS为62分。

3.3 肘关节功能重建手术

肘关节功能重建手术主要包括肘关节牵开成形术、肘关节间隔成形术、肘关节松解术等。手术操作中需对肘关节韧带结构进行松解，对阻碍肘关节活动的骨化和钙化的结构进行切除，关节稳定性可能收到术中的影响，修补或重建的肘关节韧带无法对抗较强的应力，如术中应力测试存在肘关节不稳定趋势，需辅助肘关节铰链式外固定器。此外，在肘关节牵开成形术中，外固定器的模块可实现肱尺关节牵开，解除关节内粘连。

Wang等[28]应用铰链式外固定器行肘关节牵开术治疗23 例创伤后肘关节僵硬，平均随访16 个月，肘关节活动范围从术前平均33.4°提高至术后平均105.6°，随访期间无严重并发症发生。Nolla等[29]应用铰链式外固定器行间隔成形术治疗13例创伤性肘关节炎，平均随访4年，平均MEPS 为77分，1例优、4例良、4例中、4例差，共4例出现术后肘关节不稳定，其主要原因是肱骨远端或尺骨滑车切迹骨量丢失，认为肘关节间隔成形术可提升肘关节活动范围及功能，但影响肘关节稳定性，铰链式外固定器的应用未能得到令人满意的效果。Chauhan等[30]也提出了应用关节镜辅助进行肘关节间隔成形术，术后无需辅助铰链式外固定器。

肘关节松解术是治疗肘关节僵硬的有效方法，有研究认为铰链式外固定器应用于肘关节松解术对手术效果提升有限，但其并发症风险较高[31]。近年来随着技术的成熟，肘关节铰链式外固定器的设计更贴近临床应用，并发症发生率逐渐降低。Kulkarni等[32]报道了26例肘关节僵硬松解手术联合应用铰链式外固定器，平均随访5.2 年，平均肘关节活动范围从术前15.6°提高至术后102.4°，平均MEPS从术前45分提高至术后89分，22例为优或良，3例为中，1例因深部感染导致结果为差。国内大量报道了肘关节松解手术联合应用铰链式外固定器治疗的效果理想[33-36]，并对铰链式外固定器的使用方法提出了改良措施[37]。此外，Ouyang等[38]和Yu等[39]建议肱骨肘关节僵硬合并肱骨远端骨折不连接的治疗联合应用铰链式外固定器。

4 肘关节铰链式外固定器的禁忌证

相对禁忌证包括：①局部感染：外固定器的固定钉不应放置在感染的骨或皮肤部位，如外固定器用以稳定感染的关节，固定钉必须放置于感染区域以外。②解剖变异：由于创伤或手术因素导致血管神经结构改变，无法明确其具体解剖位置时，仍必须放置外固定器时，需要仔细探查并保护易受损的神经（尤其是尺神经和桡神经）；当肘关节结构畸形导致旋转轴心难以确定时，不建议使用铰链式外固定器。③骨折内固定装置的位置阻碍外固定器固定钉放置时，应避免外固定器的固定钉放置在内固定附近。④缺乏经验的医师使用肘关节铰链式外固定器进行治疗。⑤患者无法接受外固定支架或耐受钉道口护理或后续康复计划。

5 肘关节铰链式外固定器的技术要点

肘关节旋转轴心的定位是安装铰链式外固定器的重要步骤，正确的旋转轴心位置在上文已有详述。Madey 等[40]在肘关节生物力学研究中确定了可应用铰链式外固定器的旋转轴心最小偏差值，即围绕标准旋转轴心、顶角为2.6°±0.6°的圆锥形。当旋转轴心发生5 mm 以上位移或5°以上成角时，肘关节的活动将受到4 倍以上的应力阻挡。在确定肘关节旋转轴心时，应根据解剖标志进行定位，置入导针后应在X 线透视下进行定位，避免旋转轴心发生过度偏移。目前，部分铰链式外固定器设计了定位旋转轴心的模块[41]，避免了多次置入导针定位而减少骨量，也有自定位旋转轴心的铰链式外固定器[42]，但目前尚未在临床上广泛应用。

应用肘关节铰链式外固定器的另一个技术要点是避免损伤重要的神经结构。外固定器肱骨部分可能存在桡神经损伤风险，应在置钉时注意解剖结构，避开危险区域，避免置钉过深。

6 肘关节铰链式外固定器的并发症

肘关节铰链式外固定器的并发症划分为主要并发症和次要并发症[43]：主要并发症包括化脓性钉道感染、深部感染、固定钉松动、钉道骨折等；次要并发症包括钉道激惹、非化脓性钉道渗液、皮疹、钉道皮肤粘连等。

Ring 等[44]采用铰链式外固定器治疗19例急性或者亚急性肘关节不稳定，其中7例出现9例次的外固定器相关并发症，包括3例钉道口感染、2例神经功能障碍、1例断钉、1例肘关节半脱位、1例缝合处脓肿和1 例尺骨钉道口骨折导致的骨不连。Potini 等[45]采用铰链式外固定器治疗7例慢性肘关节脱位，其中4例出现至少1种并发症，包括1例尺骨钉道口骨折和钉道感染、1例切口蜂窝织炎、1例伤口裂开和肘关节半脱位、以及1 例骨髓炎，其中3 例拆除外固定器后再次或多次进行了手术。另外，有3篇关于使用铰链式外固定器在肱骨远端置入固定钉时损伤桡神经的个案报道[46-48]。

7 展望

肘关节铰链式外固定器的使用具有一定挑战性。铰链式外固定器使用过程中，了解解剖结构、把握适应证以及具体技术实施细节对肘关节稳定性重建手术的成功至关重要。尽管铰链式外固定器使用复杂，相关并发症较多，但就目前的技术手段而言，其仍然是肘关节手术提供额外稳定性的首选方案。相信随着技术的进展，铰链式外固定器的应用技术会变得更加成熟。