下肢多部位截骨结合Ilizarov技术矫正青少年严重膝内翻畸形的应用研究

李晓帆,梁答,吴明禹,马振,张凯,钟伟*

(1.潍坊医学院,山东 潍坊 261042;2.潍坊医学院附属医院矫形骨科,山东 潍坊 261000)

膝关节畸形是一种常见的骨科疾病,青少年期膝关节周围畸形常由遗传、缺氧、创伤、神经系统疾病、营养素缺乏及其他后天因素等导致。临床常见的膝关节畸形包括膝内翻畸形、膝外翻畸形、膝屈曲畸形,膝反屈畸形、软组织性的畸形、骨性畸形及混合性畸形[1-3]。在下肢冠状面畸形中,膝内翻畸形最多见,可导致软骨磨损加剧,是内侧间室骨关节炎的重要危险因素[4]。膝内翻畸形通过及时合理的手术干预,可以重新分布应力、改善下肢力线,达到缓解症状、改善功能的目的[5]。对于青少年膝内翻畸形,胫骨高位截骨是治疗的有效手段,但是对于合并股骨远端内翻畸形,单纯胫骨高位截骨有可能使得关节线倾斜,损伤关节软骨[6-7]。膝内翻畸形较重的年轻患者,随着膝关节内侧间室的持续受压出现半月板的撕裂和软骨磨损,而此时膝关节相对非负重区域保存较好,是进行膝关节手术很好的窗口期[8],对于这一人群,微创保膝手术受到临床医生欢迎[9-11]。Ilizarov技术具有创伤小、对截骨端固定可靠的优点,增强截骨端稳定性的同时,通过术后个性化调整可以有效促进各项临床指标的改善[12]。鉴于此,本团队选择下肢多部位截骨结合Ilizarov技术进行膝内翻矫正。选取潍坊医学院附属医院矫形骨科2019年9月至2021年3月收治的13例(15膝)青少年膝关节膝内翻畸形病例,所有患者均采用股骨远端闭合截骨、胫腓骨近端双截骨结合Ilizarov技术治疗,临床疗满意,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 纳排标准 纳入标准:(1)符合膝内翻畸形的诊断标准,有典型的影像学以及临床表现;(2)符合膝关节周围截骨指南[13]要求;(3)有效随访时间24个月以上;(4)年龄6～18岁;(5)关节外畸形患者。排除标准:(1)患有精神心理疾病,无法配合手术以及后期随访者;(2)未采用或不接受使用外固定架者;(3)失随访患者;(4)合并膝关节韧带外伤患者;(5)关节内畸形患者。本研究所有病例术前均由监护人签署知情同意书。

1.2 一般资料 本研究纳入患者13例(15膝),男8例(61.54%),女5例(38.46%);年龄9～17岁,平均(13.57±2.71)岁;畸形部位:左膝9侧(60%),右膝6侧(40%)。术前完善膝关节正侧位、双下肢负重位X线片检查并完善相关量表。术中选用的外固定类型均为环式外固定架,股骨内固定为重建钢板,所实施的手术类别包括:胫骨截骨术、腓骨截骨术、股骨截骨+钢板内固定术、外固定架固定术。

1.3 术前准备 术前摄下肢全长立位X线片及膝关节正侧位X线片明确骨骼畸形,膝关节MRI明确韧带等软组织情况。通过X线片及查体明确膝内翻的程度、性质并采用沈钰等[14]的方法测量出解剖股胫角(anatomic femur tibia angle,aFTA)。根据戴进等[15]的截骨方式利用成角旋转中心(center of rotation of angulation,CORA)原则在下肢全长立位X线片上画出长骨解剖轴线,轴线交点即为畸形成角旋转中心,在X线片上根据等分线初步确定截骨位置与理论矫正角度。股骨截骨点采取外侧闭合性楔形截骨,“O”点为合页位置;胫腓骨截骨沿等分线横行截骨,内侧撑开(见图1)。

图1 术前X线片规划截骨位置、方式与矫正角度

1.4 手术方法 于患肢股骨畸形责任点外侧行长约6 cm手术切口,依次切开皮肤及皮下组织,仔细分离组织达股骨骨质,保护股骨周围神经血管以及肌肉。透视下提前用克氏针确定截骨部位、角度并标注,远离股骨骨骺前提下自股骨外侧向对侧穿入两组2枚垂直方向平行克氏针,适当调整克氏针夹角符合既定截骨角度,克氏针头端不穿出对侧皮质骨。根据CORA原则确定内侧合页位置,以两组克氏针方向行股骨截骨,摆锯至股骨内侧皮质停止,内侧皮质尽量保持完整,去除截骨骨质,外翻患肢,闭合截骨间隙,股骨远端截骨端放置重建钢板,透视下观察钢板中点置于截骨闭合线上并平行于股骨长轴,打入锁定螺钉;股骨髁穿克氏针,截骨近端穿入2枚螺纹针,安装组合式外固定架,透视下见股骨截骨端稳定,位置可,锁定针夹。根据CORA原则确定胫骨、腓骨截骨位置。于腓骨预定截骨部位体表投影处做长约2 cm纵切口,依次切开并剥离皮下组织、深筋膜,充分显露出腓骨,以微创截骨器横行截断;于胫骨预定截骨部位体表投影处做长约2 cm纵切口,依次切开皮肤并剥离皮下组织和深筋膜,以微创截骨器于等分线处横行胫骨截断。于胫骨、腓骨穿针,使外固定钢针交叉成角穿过胫骨、腓骨,安装环式外固定架,透视下确定截骨端稳定后锁定针夹。患肢内外侧各放置1根连接杆,连接股骨与胫腓骨外固定架,使膝关节处于伸直位,透视下见胫腓骨截骨端位置可,锁紧管夹钉夹。酒精纱布包裹螺纹针,无菌敷料包扎。对于下肢长骨畸形较重者,可在符合成角旋转中心原则基础上多段截骨。

1.5 术后处理及疗效评价 术后1 d指导患者卧床行下肢肌力功能锻炼,适当抬高患肢,术后3 d松开连接杆,平卧位行膝关节屈伸运动。术后5～7 d下地活动,锁定连接杆,逐步开始扶拐以健肢持重行走,患肢适当负重,根据术后影像学复查调整外固定架铰链。铰链的旋转中心必须与截骨断端的矫形轨迹同步,待调整至满意部位后,锁定外固定支架。出院后定期复查,12～16周待截骨端愈合后拆除外固定架。

术后1、2、3、6、12个月及之后每2～3年门诊复查膝关节正侧位、下肢全长X线片,测量解剖学股胫角(anatomic femur tibia angle,aFTA)、股骨远端外侧角(lateral distal femoral angle,LDFA)、胫骨近端内侧角(medial proximal tibial angle,MPTA)。记录术前及末次随访膝关节活动度、牛津大学膝关节评分(Oxford knee score,OKS),美国特种外科医院(hospital for special surgery,HSS)评分。

2 结 果

患者均获得随访,随访时间24～39个月,平均(29.63±3.29)个月。Ilizarov外固定器固定时间84～112 d,平均(103.25±4.46)d,膝关节畸形均获满意矫正,下肢关节线恢复满意;截骨端愈合时间65～190 d,平均(81.91±10.17)d;治疗期间外固定针道感染1例(6.67%),经局部换药处理好转。与术前相比aFTA显著减小(P<0.001),LDFA显著减小(P<0.001),MPTA显著增大(P<0.001,见表1)。与术前相比,末次随访中患者膝关节活动度未发生变化,OKS评分显著降低(P<0.001),HSS评分显著增高(P<0.001,见表2)。

表1 术前、术后、末次随访疗效评价

表2 术前及末次随访运动功能评价

典型病例为一13岁女性患儿,因“发现双下肢畸形4年余”入院。术前诊断:(1)佝偻病后遗症;(2)双下肢畸形。术前摄下肢全长立位X线片示双侧膝关节内翻畸形,因患儿及家属主诉右膝关节行走后疼痛,决定先矫正右下肢畸形。测量得右下肢LDFA为101.49 °,MPTA为71.41 °,aFTA为202.19 °,根据患儿各影像学检查以及查体问诊情况,行“右股骨远端截骨+钢板内固定术+右胫腓骨截骨+右下肢外固定架固定术”。术后3 d复查下肢全长立位X线片右下肢LDFA为89.89 °,MPTA为91.74 °,aFTA为182.30 °,患儿右下肢膝关节畸形内翻得到有效矫治。术后3个月患儿外固定装置全部取出,再次复查测得右下肢LDFA为88.57 °,MPTA为90.29 °,aFTA为182.14 °(见图2～4)。

图2 术前X线片测得LDFA 101.49 °,MPTA 71.41 °,aFTA 202.19 ° 图3 术后3 d X线片测得LDFA 89.89 °, MPTA 91.74 °,aFTA 182.30 ° 图4 术后3个月X线片测得LDFA 88.57 °,MPTA 90.29 °,aFTA 182.14 °

3 讨 论

青少年膝关节畸形表现多样,主要为膝关节内翻、外翻及屈曲挛缩畸形等,杨宝臣等[16]根据畸形产生原因、膝关节外形等将膝关节畸形分为单纯股四头肌麻痹、股四头肌麻痹伴股骨下段前弓弧度增大、伸膝肌麻痹膝后软组织挛缩、膝屈曲外翻畸形、膝屈曲内翻、膝屈曲胫外旋、连枷膝7种类型。

Trudel等[17]认为膝关节畸形由多种因素引起,膝关节畸形既包含周围组织改变造成的膝关节挛缩、短缩、僵硬,也包括构成膝关节的骨的变形和破坏。对于严重的膝内翻畸形,如果贸然行膝关节周围截骨钢板内固定术,常会产生一些手术并发症,如皮肤坏死、神经血管损伤、腿长差异、胫骨后半脱位、股骨骨折和畸形复发等,膝关节畸形严重时,有可能导致构成关节的长骨关节端变形甚至是发生病理性骨折[7]。针对青少年膝关节畸形,尽早手术可以有效避免并发症的发生,Saragagl等[18]的研究表明,如果患者股骨、胫骨均有较为严重的畸形,最好同时矫正。通过矫形,纠正病理的膝关节机械力线轴,膝关节力学负荷获得重新再分配,实现缓解疼痛、避免软骨损伤进一步加重[19]。Ilizarov技术通过逐步矫正的方式治疗膝关节的复杂畸形,可以通过控制骨延长的速度,保护软组织并同时纠正股骨、胫腓骨的畸形[20]。

由于膝关节内翻畸形成因的多元性,矫正手术也多种多样,与胫腓骨截骨相比,股骨截骨矫形数据相对较少[21],下肢多部位截骨更是少之又少。Nakayama等[5]较早采用下肢多部位截骨方式矫正膝内翻,使用坚强锁定钢板的内固定方式对股骨、胫骨双截骨截骨端进行固定,取得了较好的治疗效果。Kosashvili等[22]的研究表明,符合手术指征的患者中,平均年龄较小患者下肢截骨矫形术的10年成功率更高,Raja Izaham等[23]认为,相较于钢板内固定,Ilizarov外固定架具有更好的旋转稳定性,可以让患者更早的实现完全负重。国内李浩等[24]对股骨胫骨双截骨治疗下肢畸形进行了技术性的报道,柳剑等[25]报道了股骨胫骨双截骨治疗严重膝内翻畸形的一种手术方式,采取Tomofix钢板内固定,部分患者虽然出现合页断裂,但截骨端恢复良好。以上报道说明了下肢多部位截骨的可行性。

有研究表明,缺血和机械性损伤可以导致骺板正常生理结构消失,形成骨性连接[26]。本研究手术患者为青少年,为避免截骨手术损伤骨骺影响其正常发育,术前根据患肢膝关节正侧位以及下肢全长X线片明确股骨远端、胫腓骨近端的骨骺位置,提前规划截骨平面。术中利用手术室可移动X线机,在靠近CORA角的前提下预留出合适距离,使矫正截骨、穿针点远离骺板。此外,也有研究表明Ilizarov外固定架的持续牵拉作用和术后康复运动产生的截骨端微移动可改善血液循环与促进组织生长[27],对于骨骺发育有积极作用。术后随访患者,患肢多次行膝关节X线片复查未见骨骺骨桥形成,证明术前、术中采取的预防措施起到了应有的效果。

双下肢长度异常和畸形复发是下肢矫形术的常见并发症,为预防此类并发症,术前、术中不伤及患者骨骺的基础上,矫形术后采取分阶段方式取除外固定支架。术后定期X线片检查,待股骨骨折线模糊后一期拆除股骨侧组合式外固定支架,由内固定钢板和新生骨提供支撑力,嘱咐患者继续使用助行器行康复锻炼,以防止摔伤和畸形愈合。由于胫腓骨侧环式外固定支架未行内固定,选择二期拆除。复查时下肢全长站立位X线片上测量双下肢实际长度,利用Ilizarov外固定架可调节的优点[28],适当调整截骨端对位、对线和长度,使患肢在佩戴外固定架阶段维持正常形态,防止长度异常和畸形。截骨术后复查X线片胫腓骨截骨端达到临床愈合标准后拆除外固定支架,嘱患者避免负重及剧烈活动,继续定期复查见骨骼钉道愈合良好后逐步恢复正常生活。

本研究采取下肢多部位截骨与Ilizarov技术相结合的手术方式,可尽早纠正膝关节畸形,同时对截骨部位行渐进式调整,发挥较好疗效。截骨时采用微创截骨器,减少骨量损失,相对于大面积切开皮肤创伤更小,减少开放伤口并发症。曹浙标等[29]研究表明股骨端单侧钢板固定稳定性相对不足,本研究在股骨外侧植入重建钢板同时,使用外固定架进一步加强固定。得益于外固定架的牢固固定,可较为灵活地选择胫骨与腓骨截骨部位,透视下进行手术,避免伤及骨骺,影响患者骨骼发育。通过缓慢牵拉成骨,定期随访时摄X线片,适时调整外固定架,根据患者恢复情况提供个性化调整方案,更有利于成功矫正畸形。本研究将下肢多部位截骨与Ilizanov技术进行有机结合,参与手术的13例(15膝)患者与术前相比,术后3个月、6个月和末次随访中患者aFTA及LDFA显著减小(P<0.001),MPTA显著增大(P<0.001)。

本研究也有一些局限性:受到患者数量的制约,选取的病例中膝关节畸形的种类以及致畸因素并不能控制一致,另外由于手术对象多为青少年,术后随访期间青少年的肢体生长发育也会对测量结果产生影响,得益于患者家属的良好依从性,术后随访率较高,提高了报告的准确性。长时间外固定,伤口易感染,尽管术后与患者家属积极沟通同时随访督促家属积极行钉道消毒,依然出现针道感染1例(6.67%),经局部换药处理好转。

另外,据Stephen等[30]的研究,膝内翻患者常存在不同程度的胫骨扭转,可以使用3D影像技术测量胫骨扭转并结合测量结果进行个性化手术治疗。受限于影像学资料的缺乏,下肢多部位截骨配合Ilizarov技术是否能够对膝内翻合并胫骨旋转畸形的患者起到积极作用还有待进一步研究。

综上所述,本研究患者术后手术各项影像学数据均显著改善,膝关节活动度未见明显异常的前提下,OKS评分显著降低,HSS评分显著增高,说明下肢多部位截骨结合Ilizarov技术对于矫正青少年严重膝关节畸形是有积极作用的。