計算機輔助術前計劃在跟骨骨折微創手術中的應用

夏勝利 婁玉健 王彬 吳佳俊 崔崟 王秀會

跟骨骨折的手術治療對于臨床骨科醫生至今仍具有挑戰性［1，2］。由于傳統術式往往伴隨術后切口并發癥的風險，微創術式越來越受到青睞，其中經跗骨竇有限切口手術治療跟骨關節內骨折尤顯其優越性［3-6］。而小切口所能提供的顯露范圍及操作空間相對有限，因此術中存在骨折復位困難以及骨折移位難以糾正的風險［5，7，8］。計算機輔助術前計劃近年來逐漸應用于骨科領域術前計劃中，不僅利于術者于術前更全面地了解骨折類型，而且能夠進行虛擬骨折復位及內固定，以指導術中手術操作，從而獲得更好的手術療效［9-11］。

本研究將計算機輔助手術設計應用到移位型跟骨關節內骨折微創手術的術前計劃中，分析手術前后的影像學資料及踝關節功能，探討計算機輔助術前計劃在跟骨關節內骨折微創手術治療中的應用價值。

資料與方法

一、納入與排除標準

納入標準：①2013年2月至2015年12月我院收治的移位型跟骨關節內骨折病人；②新鮮、閉合性SandersⅡ、Ⅲ型骨折；③手術采用經跗骨竇切口復位插入微創鋼板內固定；④隨訪時間≥12個月。排除標準：①SandersⅣ型骨折；②開放性跟骨骨折；③陳舊性跟骨骨折；④全身多發性骨折。

二、一般資料

本組55例（55足），男49例（49足），女6例（6足）；年齡為31～78歲，平均為48.6歲。損傷原因：高處墜落傷52例，交通傷3例。55例均為單側閉合性損傷，其中左側23足，右側32足。55例病人中伴有腰椎L1骨折1例，橈骨遠端骨折（右側）1例，均行手術治療。11例有5年以上嗜煙史，2例有糖尿病史。

術前對所有病人進行跟骨側位和軸位X線攝片（4 mA，60 kV）（圖1）及跟骨CT掃描（1 mm/層，200 mA，120 kV，日本TOSHIBA ACTIVION 16 X線電子計算機斷層掃描）（圖2）。55足均為跟骨關節內移位性骨折，跟骨高度、B?hler角及Gissanes角均明顯丟失，跟骨寬度增加。根據Sanders分型，其中Ⅱ型31足（Ⅱa 10足、Ⅱb 21足），Ⅲ型24足（Ⅲab 21足、Ⅲac 1足、Ⅲbc 2足）。

三、術前準備

所有病人入院后均予患肢抬高，給予間斷冰袋冷敷。對嗜煙病人進行強制性戒煙，對糖尿病病人進行血糖控制治療。待患足腫脹消退后進行手術，術前等待時間為5～9 d，平均為6.7 d。

四、計算機輔助術前計劃

圖1 術前X線片 a：跟骨側位X線片示跟骨高度降低，B?hlers角及Gissanes角明顯減少；b：跟骨軸位X線片示跟骨寬度明顯增加

圖2 病人，男，49歲，高處墜落傷，術前CT掃描 a：平掃可見右側跟骨體粉碎，外側壁膨隆，關節面嵌入跟骨體中，內翻畸形；b：冠狀位重建可見骨折線涉及距下關節面；c：矢狀位重建可見距下關節面向下翻轉；d：三維重建可見跟骨外側壁膨隆，關節面向下翻轉移位

采用計算機虛擬軟件（Superimage，上海數倍迪信息技術有限公司，中國），首先重建出跟骨三維可視化模型；利用智能自動分割結合手動刻蝕功能進行虛擬分割，形成獨立的骨塊單元；結合軟件中的移動、縮放、透視等功能，對骨折塊及關節面進行觀察及虛擬復位操作，以恢復跟骨的解剖形態及關節面的平整性。由器械庫調入虛擬微創鎖定鋼板置于跟骨外側壁，調整鋼板位置，植入相應長度的虛擬螺釘。記錄術前虛擬手術設計時間。

五、手術方法

采用蛛網膜下腔麻醉或連續硬膜外麻醉。取健側臥位，手術切口起自外踝尖下方，斜向前下至骰骨近側，切口下方可見腓骨長、短肌腱，予以保護。對距下后關節面進行顯露，根據術前手術設計中虛擬復位方法，利用微型骨撬由骨折縫隙處插入，將距下后關節面翹起。由助手從跟骨結節沿跟骨縱軸向前下打入1枚直徑為3.5 mm的斯氏針，至后關節面骨塊下方后，向上撬撥以輔助糾正B?lhers角；同時輔以外翻力量，糾正跟骨內翻，后將斯氏針向前打入骰骨進行臨時固定。“C”型臂X線機透視觀察距下關節關節面、B?hlers角、Gissanes角以及跟骨的長度和高度滿意后，進行橫向擠壓，以恢復跟骨寬度。對于較大的骨缺損空隙，采用顆粒型人工骨填充植骨。結合后部縱行輔助切口，沿骨面銳性剝離，建立跟骨外側壁隧道，將跟骨微型鋼板由后向前插入，透視位置滿意后，分別于跟骨后部、體部及前突打入螺釘，其中1枚螺釘需對載距突進行固定：由距下后關節面前下方螺孔植釘，自跟骨外側壁斜向內上方斜行固定至載距突。再次行“C”型臂X線機透視確認鋼板、螺釘固定滿意后，切口分層縫合，并予以棉墊繃帶加壓包扎。

抗生素常規應用48 h預防術后切口感染；術后患肢抬高，于第2天行足趾伸屈練習。每3 d清潔換藥1次，術后2周拆線，3個月后開始負重。

六、療效評價

術中記錄手術時間；術后對病人全身情況及局部手術切口進行觀察；術后拍攝X線片（跟骨側位及軸向位）及CT掃描（包括二維重建及三維重建）；應用Image-pro plus 5.0軟件（Version 5.0.1，Media Cybernetics，美國）測量手術前后跟骨B?hlers角、Gissanes角及寬度。

出院后定期進行隨訪，根據臨床癥狀、體征及所攝X線片對病人進行評估，包括術后切口愈合情況、是否繼發感染、骨折再移位、骨折愈合不良及內固定松動、斷裂等；術后6個月開始每半年進行功能評價，采用美國足踝外科醫師協會（American Orthopaedic Foot and Ankle Society,AOFAS）踝與后足功能評分系統及疼痛視覺模擬量表（visual analogue scale,VAS）對術后患足功能進行評價。AOFAS評分滿分為100分，其中90～100分為優，75～89分為良，50～74分為可，＜50分為差。VAS疼痛程度介于0～10分，分值越大表明疼痛越劇烈。

七、統計學處理

應用統計分析軟件SPSS 18.0（IBM公司，美國）進行統計學分析，計量資料均采用均數±標準差（）表示，術前與術后B?hlers角、Gissanes角、跟骨寬度的比較采用配對t檢驗，P＜0.05認為差異有統計學意義。

結 果

55足均于術前進行了手術設計（圖3），時間為22～38 min，平均為31 min。SandersⅡ型與Ⅲ型骨折的手術設計時間分別為（27.8±2.7）min、（34.2±2.5）min，差異有統計學意義（P＜0.001）。55例手術時間為77～95 min，平均為86.7 min，其中SandersⅡ型與Ⅲ型病例手術時間分別為（84.3±4.4）min、（89.5±2.7）min，差異有統計學意義（P＜0.001）。術后X線片顯示，跟骨高度、B?hlers角、Gissanes角及跟骨寬度得到滿意的矯正（圖4 a～c），與術前相比，差異有統計學意義（P＜0.001）（表1）。術后跟骨后關節面平整度糾正滿意，未發現明顯關節面斷端臺階殘留。

所有病人獲得12～36個月（平均21個月）的隨訪。末次隨訪影像學顯示，骨折完全愈合，內固定未見松動、斷裂，術后跟骨各項指標矯正未見丟失。按AOFAS踝與后足功能評分系統評價術后功能，分值為（88.7±4.0）分（73～96分），其中優30足（54.5%），良22足（40.0%），可3足（5.5%），優良率為94.5%。VAS評分為（0.82±0.95）分（0～3分）。

術后未發生切緣壞死、切口裂開或切口感染（圖4 d），亦未發現腓腸神經損傷及腓骨長短肌腱損傷并發癥的發生；足跟外形良好，穿鞋無不適等異常感覺，能正常行走。

表1 手術前后放射學檢測結果（±s）

表1 手術前后放射學檢測結果（±s）

測量時間術前術后t值P值B?hlers角2.6°±3.9°26.5°±3.1°-41.3＜0.001 Gissanes角97.7°±7.5°119.4°±4.5°-20.1＜0.001跟骨寬度（mm）41.0±2.8 32.8±1.8 22.8＜0.001

圖3 虛擬手術設計 a：利用計算機虛擬軟件完成跟骨與周圍骨的智能分割；b：進行主要骨折塊的手動刻蝕，分割成具有相對獨立的虛擬單元；c：隱藏周圍骨組織，去除對跟骨關節面的遮擋，進行對骨折及關節面的移位細致觀察；d：進行虛擬骨折復位，側位顯示跟骨高度、B?hlers角及Gissanes角得到糾正；e：軸位顯示跟骨寬度糾正滿意；f：完成虛擬手術內固定，顯示鋼板位置滿意；g：軸位顯示虛擬內固定后鋼板軸向位置及螺釘長度滿意

討 論

跟骨骨折約占全身骨折的1%～2%，其中75%屬于關節內骨折［12］。通過手術方法恢復跟骨的解剖結構已被業內公認為是避免跟骨骨折愈合不良的最佳方法［2，5，7，13］，但由于跟骨周圍軟組織的特點，傳統手術入路創傷所致的切口并發癥等問題一直未得到有效解決［1，7，12-14］。

Palmer首先提出并描述了采用經跗骨竇切口直接對關節面進行復位操作［4］，該切口便于顯露距下后關節面，對移位骨折塊進行復位［15］，而且對跟骨外側皮膚軟組織創傷小，對周圍血供破壞少，節省手術時間及降低術后切口并發癥發生率［6，14，16］。

由于經跗骨竇切口較常規外側延長的“L”型切口小，顯露的視野和操作的空間有限，并且跟骨本身結構不規則，骨折類型較為復雜，采用該入路給手術操作帶來了一定的困難［3，4，7，11，13，17-19］。Gomma等［5］采用改良的經跗骨竇切口，仍發現有7例術后存在關節面不平整。Takasaka等［20］對三種術式進行比較，發現小切口術式在術后AOFAS評分、B?hlers角及Gissanse角方面均低于常規切口術式，雖在統計學上無顯著性差異，但可以看出小切口組在骨折復位中存在不足。

跟骨骨折的手術治療目的是為了恢復跟骨距下關節面的平整性及解剖形態，并提供可靠的固定，不論選擇哪一種術式，都不能改變手術的主要目的［4-6，15，21］。

圖4 術后影像學資料及大體照 a：跟骨側位X線片示距下后關節面解剖復位，跟骨高度、B?hler角及Gissane角得到滿意矯正；b：跟骨軸位X線片示跟骨寬度恢復滿意，跟骨軸向軸線糾正滿意，螺釘長度合適；c：術后CT平掃見跟骨骨折復位滿意，跟骨縱向軸線糾正滿意，螺釘位置長度均理想；d：術后14 d，手術切口愈合良好，干燥，無滲血滲液，切口周圍無紅腫，切緣無壞死，切口無裂開

為了進一步提高術中骨折復位質量，充分而完善的術前計劃是一種重要手段［4，9，11，18，22，23］。傳統的術前計劃單純依靠二維X線片或二維CT重建，其缺點是骨折立體概念模糊，不能制定出明確的操作策略［10，11，22］。將計算機輔助技術引入到復雜骨折的術前計劃中，有助于提高術者對骨折的認知，以制定出更為精細、準確的手術方案［9-11］。

本研究所應用的術前輔助手術軟件，能自動分割存在間隙的不同骨質，通過隱藏功能，可直接觀察距下關節面骨折移位情況，實現骨折的虛擬復位，調入相應的虛擬鋼板螺釘，完成虛擬內固定。術者在整個虛擬手術設計中，對骨塊間的分割處理最為關鍵，耗時最多。該組病人術前均進行了計算機輔助術前設計，時間為22～38 min，平均為31 min。

術前的精細化虛擬手術設計，將有利于術中判斷骨折塊的移位方向、需要進行復位的方法及鋼板放置的位置［9-11］，有利于整個手術的順利進行，減少手術時間。該組病例手術時間為77～95 min，平均為86.7 min。

精準的微創手術操作有利于手術的成功及有效避免手術切口并發癥的發生［9，10，22，24］。術后影像學檢查結果顯示所有病例跟骨得到很好的骨折復位，跟骨高度、寬度、B?hlers角及Gissanes角矯正滿意，距下關節后關節面平整。術后無一足發生切緣壞死、切口裂開或感染，亦未見腓腸神經及腓骨長短肌腱損傷的發生。末次隨訪按AOFAS踝與后足評分系統評價術后功能，優良率達94.5%。

即便有了計算機輔助術前計劃，術者在手術中的主導地位仍不能忽視，應掌握以下幾點：①術中仍應強調微創原則，顯露適度，操作輕柔，避免過度牽拉；②充分利用有限小切口實現對距下關節面的顯露，對骨折移位進行直視下復位，避免盲目操作；③完成矢狀位骨折移位的矯正后，可利用橫向擠壓技術實現內翻畸形及跟骨增寬的矯正；④建立跟骨外側隧道時，沿跟骨外側壁銳性剝離需耐心仔細，避免損傷腓骨長短肌腱；⑤結合計算機輔助術前計劃，術中可對載距突螺釘的置入位置進行判斷，避免螺釘方向差異導致載距突的無效固定。

綜上所述，將計算機輔助手術設計應用到跟骨骨折的術前計劃中，不僅能進一步完善采用跗骨竇切口入路微創手術治療跟骨骨折這一術式，而且通過不斷積累經驗，更加顯現出該術式的微創性及便捷性，為跟骨骨折療效的提高及減少手術并發癥提供了更多保障。