一种新型的组合式下胫腓联合复位夹具的设计*

朱爱萍 董乐乐 连建强 李宝强 卜庆栩

据报道，高达18%的踝关节扭伤和23%的踝关节骨折出现了下胫腓联合的额外损伤[1]。如果忽略此类损伤会导致慢性踝关节不稳定和创伤性关节炎。国内外对下胫腓联合损伤的治疗方式存在争议，但现阶段螺钉固定仍是治疗下胫腓联合损伤的“金标准”[2]，尽管切开复位下胫腓联合螺钉内固定仍有高达52%的患者复位不良[3]。联合韧带解剖复位仍困难重重，复位不良是踝关节炎和踝关节功能评分下降的早期预兆之一。现阶段大量文献报告了复位钳的放置位置、用力方向、用力大小的研究[4]，但是点对点复位钳在临时复位固定时取得理想中的效果仍值得探讨。本研究寻求一种新型点对面复位工具（实用新型名称：一种下胫腓联合复位用的复位钳；专利号：CN 216394185 U），以解决下胫腓联合复位时医源性的腓骨平移和腓骨旋转问题，进而减少临床上踝关节骨折后创伤性关节炎的发病率，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：①我院门急诊常规诊疗的21 ～ 69 岁健康体检者踝关节的CT数据；②所行CT检查均已标准化、流程化；③扫描范围从足部至踝上。排除标准：①骨骼生长发育畸形及老年骨质退化；②踝关节畸形、骨折、骨关节炎、肿瘤等病变。

1.2 一般资料

①经过患者同意选取120 名在我院健康体检者踝关节CT数据。其中，男性61名，女性59名；年龄21 ～ 69岁，平均年龄（48.1±4.11）岁；左侧55名，右侧65名。②搜集完整无损的干性腓骨30根，并要求腓骨形态结构无破损。

1.3 研究方法

取55 例正常腓骨远端骨段CT 图像数据，每一例截取踝关节面以上0 mm及20 mm处2个腓骨平面，初步对腓骨截面形态学观察并分类。

将120例正常的胫腓骨远端CT数据导入Mimics Medical 20.0 软件，三维重建腓骨远端骨段。截取踝关节平面以上20 mm腓骨远端骨段（目标骨段）如图1所示。将目标骨段导入Geomagic 软件进行曲面化。将曲面化目标骨段导入CREO 软件，再将目标骨段分别截取以上0、5、10、15、20 mm五个平面，草绘圆锥曲线模拟腓骨截面曲线，以测量模拟曲线RHO值（曲线饱满值）。

图1 A. 预拟合的目标骨段外侧面：分别截取踝关节面以上0、5、10、15、20 mm五个平面，拟合不同截面目标曲线；B. 目标骨段20 mm处截面草绘目标曲线示意图：横跨外侧缘长度为15 mm的线段ab，ab 分别相交于腓骨前外侧面、后外侧面，记起始点a 和b，固定a和b，拖动控制点c以拟合该平面目标曲线

统计分析获得最佳拟合值，使用该数据3D 打印络合座。本文提供的络合座为ABS 树脂，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，长20 mm，宽15 mm。络合座、万向装置、复位钳组装便为组合式下胫腓复位夹具如图2所示。

图2 组合式下胫腓联合复位夹具的形态：x为络合座，y为万向装置，z为复位钳

组合式下胫腓复位夹具初步验证：将络合座与干性腓骨目标骨段外侧面贴附，观察30例干性骨骼贴附效果。贴附效果进行分级评估，然后收集分析数据。

1.4 主要观察指标

①记录患者的年龄、性别、侧别等一般资料。②记录RHO 值（曲线饱满值）：固定起始点a 和b，拖动控制点c以拟合曲线，即可得到RHO 值，曲线值越小，曲线越平坦；值越大，曲线越饱满。③贴附效果评估等级。优：4条边贴附；良：3条边贴附；差：低于3条边贴附。

1.5 统计学方法

应用SPSS 22.0 软件进行统计学分析。计量资料（RHO 值）首先使用Shapiro Wilk 检验判断数据是否为正态分布，所有数据均为正态分布，且方差齐性，计算各变量的均值、标准差，首先将总体计量资料分别按性别、侧别分组比较，采用两独立样本t检验。不同截面组别对应的计量资料采用方差分析。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 腓骨形态观察与分类

下胫腓联合的骨性结构包括胫腓骨远端，胫骨远端关节面即胫骨腓切迹与腓骨内侧面相关节。腓骨远端踝关节面以上主要存在四条缘：前缘、后缘、外侧缘和内侧缘，四条缘将腓骨表面分为前外侧面、后外侧面、前内侧面和后内侧面。依据刘正津等[5]观察腓骨体中部截面形态，将腓骨远段形态分为4 型：椭圆形、逗点形、四边形、三角形（见图3），观察55 例正常腓骨形态，各个分型占比如表1所示。

表1 腓骨目标骨段横截面形态

表 2 性别对应RHO值比较

表 3 侧别对应RHO值比较

图3 腓骨目标骨断截面形态：A. 椭圆形；B. 逗点形；C. 四边形；D. 三角形

2.2 腓骨目标骨断外侧的指标

120名志愿者当中男性61名、女性59名，腓骨截面形态的参数如表1所示，性别、侧别对于截面RHO值全部均不会表现出显著性差异，见表2、表3。而不同组别间样本对于截面RHO值全部均呈现出显著性差异，见表4。观察新型组合式复位夹具与30根干性腓骨目标骨段外侧面贴附情况（见图4）：优19 例（63.3%），良8 例（26.7%），差3例（10%）。

表4 腓骨不同截面形态参数

3 讨论

下胫腓联合损伤多合并踝关节骨折，也可单独发生，下胫腓联合对踝关节的稳定性非常重要，处理不及时将导致严重的不良临床结果。Harper等[6]定义了正位及踝穴位X光片上下胫腓联合的标准，根据95%的置信区间，踝穴位以上10 mm正常的胫腓骨关系：①正位及踝穴位上的胫腓骨间隙小于约6 mm；②正位上胫腓骨重叠大于约6 mm或腓骨宽度的42%；③踝穴位胫腓骨重叠处大于约1 mm。考虑到个体差异性，Dikos实验发现健康踝关节双侧CT扫描在胫腓骨间隙和腓骨旋转中的变化不超过2.3 mm和6.5°[7]。距骨向外发1 mm 移位就可导致胫距关节正常接触面减少42%[8]，接触压力增加36%[7]，这一经典的生物力学研究成为下胫腓解剖复位的重要依据。Chang等[9]将这些畸形可分为6种类型，即远端腓骨长度变化（缩短或延长）、胫腓间隙（联合狭窄或加宽）、冠状面腓骨倾斜（内侧或外侧倾斜）、矢状面倾斜（前半脱位或后半脱位）、轴面旋转（内或外旋转不良以及上述两种或多种变形的组合。Marmor等[10]报告联合韧带损伤相关的旋转复位不良发生率高达25%。Park 等[11]在维持固定的同时，相较于复位钳手法复位难以保持一致的压缩，将导致二次移位。本研究认为点式复位钳在钳夹复位时，医源性导致了部分腓骨平移和旋转移位，而在这种移位的基础上进一步螺钉固定，从而增加了复位不良的发生率。

随着微创理念以及骨科透视技术的发展，间接复位已被多数骨科医生重视，从而减少切开复位对骨折周围软组织创伤和骨膜剥离[12]。常用的间接复位手段包括钳复位、牵引床、外固定支架、牵开器复位等。现阶段已有文献报告了下胫腓联合损伤复位钳的相关研究，Miller 等[13]的一项经典尸体实验研究了夹钳和联合螺钉放置对联合复位的影响，复位钳放置在15°和30°处，将导致腓骨显著外旋和下胫腓联合过度压缩，并建议跨联韧带夹钳的角度调整为0°，而不是15°或30°。提醒临床医生钳夹放置可导致医源性联合复位不良以及踝关节预后较差的临床结果。Putnam等[14]描述了一种以术前对侧CT 成像为模板，沿跨联合轴（trans-syndesmotic angle，TSA）放置钳齿的新技术。发现沿TSA 定位的复位钳在外侧踝成像上有可预测的外观，TSA 平均测量角度侧向前方21°±5°。Cosgrove 等[15]发现，内侧钳位与矢状面下胫腓联合复位不良之间存在统计学意义关联。在分析腓骨前后移位状态时，发现内侧钳放置胫骨前三分之一，复位不良率最小。为解决下胫腓联合复位钳夹时导致的过度压迫，Haynes 等[4]建议下胫腓钳夹复位稳定性所需的力为100 N。这些文献报告了复位钳的放置位置，用力方向、用力大小，但是点对点复位钳在临时复位固定时取得理想中的效果，仍值得探讨，尤其腓骨旋转移位导致的复位不良发生率尚未得到有效纠正。仍需要临床工作者寻找更为客观的复位技术提高下胫腓复位率。

本研究试描述腓骨形态学特征，观察大体标本发现腓骨远端外侧面形态多数呈椭圆形和逗点形，少数呈三角形和四边形。由于前外侧面和后外侧面链接处骨缘钝圆而使截面多呈为一曲线，且从踝关节平面到关节面以上20 mm处，测得目标骨段截面曲线饱满值逐渐增大。3D打印即络合座，将络合座、万向装置、环式复位钳组装便为组合式下胫腓复位夹具，络合座内侧面为一不规则曲面，使用络合座内侧面贴合目标骨，最凹陷处优先贴合腓骨目标骨段外侧缘，取干性骨骼逆向检验络合座贴合目标骨段的情况。良好组占比90%以上，优秀组占比63.3%，初步实验得出的贴附效果满意。

从理论上讲，新型复位钳能很好地减少腓骨旋转而导致的复位不良。该复位钳较点对点复位钳夹持稳定性好，且新型复位钳与腓骨良好的贴附性，减少复位钳的位置及方向变动，进一步减少复位钳夹持下胫腓的二次复位。如Miller 教授和Cosgrove 教授的研究显示，复位钳的位置及方向将影响复位结果。考虑到腓骨目标骨段形态多样性，下一步实验有必要依据腓骨目标骨段形态分型，分组探讨并研发4 种不同类型的络合座，以进一步提高复位效果。其次，本新型下胫腓复位工具通过添加万向装置，使胫腓骨能够在夹持力作用下“自然”复位到解剖位置，避免在非移位途径，强行畸形复位，从而减少额外的力对踝关节的损害，尤其是伤势较重的踝关节。

本新型下胫腓复位工具主要用于具有手术指征的下胫腓联合损伤，其次下胫腓联合损伤多合并腓骨骨折，所以腓骨解剖复位是基础，另有考虑到靠近踝关节面的腓骨骨折多用解剖钢板固定，笔者认为可先用克氏针、螺钉临时固定接骨板，然后下胫腓联合复位及固定满意后，再次固定腓骨。本文的局限性：首先，本研究缺乏适当的强度分析，单研究中心及研究样本量小，留下了Ⅱ型错误的可能性，与理想情况下获得最佳拟合值有差异；其次，本研究旨在设计复位夹具及初步验证夹具贴附情况，该实验结局不完整，设计的夹具需要进一步进行尸体研究及临床研究，以验证其实用性及推广性。

综上，新型的组合式下胫腓联合复位夹具与干性腓骨服帖性好，具有重要的研究意义及应用前景。