鎖定鋼板內置和外置治療Sanders Ⅱ型跟骨骨折的療效及其有限元分析

曾 年,王月義,胡騰輝

鎖定鋼板內固定是治療跟骨骨折的常用方法,但是由于跟骨的皮膚軟組織較少,鎖定鋼板內置進行骨折固定后造成局部張力增加,容易出現軟組織壞死和鋼板外露,影響患者康復進程。如何在保證骨折固定強度的前提下減少切口愈合時間和并發癥成為研究熱點[1]。近年來,鎖定鋼板外置治療跟骨骨折逐漸受到骨科醫師的重視。2013年1月～2014年12月,我科采用鎖定鋼板治療64例SandersⅡ型跟骨骨折患者,本研究比較鎖定鋼板內置和外置兩種術式的有效性和安全性,報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例選擇納入標準：① 年齡18～60歲；② SandersⅡ型跟骨骨折；③ 既往無足踝部手術的初次手術患者；④ 隨訪時間≥6個月。排除標準：① 合并嚴重肝腎功能障礙、出血性疾病；② 嚴重足踝部畸形或病理性骨折,如Hugland畸形、跟腱嚴重損傷；③ 嚴重糖尿病、足踝部皮膚感染且控制不佳。

1.2 病例資料本組64例,男43例,女21例,年齡19～51歲。按照鋼板內置和外置將患者分為兩組：① 對照組(鋼板內置)：30例,男21例,女9例,年齡20～51(44±3)歲。② 觀察組(鋼板外置)：34例,男22例,女12例,年齡19～49(38±4)歲。兩組患者術前一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。本研究經醫院倫理委員會審核并批準,患者知情并簽署知情同意書。

1.3 術前準備常規進行血常規、血生化檢測,評估患者對手術耐受程度。行CT檢查,確定距骨及內、外、后踝關節有無損傷。若患者足跟部腫脹嚴重,甚至出現張力性水皰,則對患者進行止痛、消腫和抗凝等治療,對嚴重水皰進行抽吸,水皰自然破裂后予以碘伏擦拭、晾置。待患者生命體征平穩、屈曲踝關節出現皮紋方可行手術治療。傷后至手術時間7～14 d。

1.4 手術方法硬膜外麻醉。患者側臥位,患肢在上,上止血帶。取跟骨外側L形切口,長度約12 cm,注意保護切口近端與跟腱前緣的腓腸神經、小隱靜脈、遠端腓骨長短肌腱和腓腸神經末枝。皮瓣直達跟骨骨質并向上銳性剝離,用克氏針將其翻開,顯露跟骰關節及跟距關節。注意跟骨錯位程度,細致辨別骨折線,明確有無累及距下關節,從后側穿入2根克氏針后撬撥復位。復位滿意后,對照組將跟骨鎖定鋼板置于手術區,調整鎖定鋼板位置,鉆孔,擰入螺釘,確保足弓及骨折復位滿意。生理鹽水沖洗,全層縫合,加壓包扎,石膏固定。觀察組將鋼板置于皮膚外0.5～1.0 cm處,與鋼板內置的位置相同,經皮定位開孔置入鎖定螺釘,沖洗傷口放置引流管,全層縫合。

1.5 有限元分析取健康志愿者(男,24歲,身高176 cm,體重72 kg)的左側脛骨CT原始資料(DICOM數據),將DICOM數據導入Scan IP軟件,通過圖像編輯、布爾運算等操作建立SandersⅡ型跟骨骨折三維模型備用[2]。利用Solidworks軟件建立與鎖定鋼板和螺釘1 ∶1的模型,以.stl格式保存備用。將相關.stl模型導入Scan IP,骨骼與鋼板間的距離分別按照1 mm和10 mm進行裝配。所有模型導入ANSYS中進行有限元分析,見圖1。模型遠端鎖定固定,模擬單足站立位。外部載荷由跟骨重力軸施加,施加外力為720 N。

圖1 有限元模型構建模式A.模擬鎖定鋼板內置治療跟骨骨折,鎖定鋼板與骨骼間距離為1 mm； B.模擬鎖定鋼板外置治療跟骨骨折,鎖定鋼板與骨骼間距離為10 mm

1.6 療效評價① 臨床指標：切口長度,手術時間,術中出血量,拆線時間,住院費用,B?hler角,Gissane角,并發癥情況；采用AOFAS踝-后足功能評分評價功能情況。② 生物力學指標：模型外力作用下骨塊移位程度,骨骼與內固定系統最大應力值。

2 結果

患者均獲得隨訪,時間6～24個月。

2.1 手術指標見表1。手術時間、術中出血量、拆線時間觀察組均明顯優于對照組(P<0.05)；兩組切口長度、住院費用比較差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2 B?hler角、Gissane角和AOFAS評分見表2。末次隨訪時,兩組B?hler角、Gissane角與術前比較均有不同程度改善(P<0.05),兩組間比較差異無統計學意義(P>0.05)；末次隨訪AOFAS評分觀察組高于對照組(P<0.05)。

2.3 并發癥情況觀察組1例(2.94%)出現跟骨疼痛,經非手術治療癥狀緩解。對照組4例(13.33%)出現部分皮緣壞死,經換藥處理后治愈。兩組并發癥發生率比較差異無統計學意義(P>0.05)。

2.4 兩組典型病例見圖2～4。

2.5 有限元分析指標見圖5。① 骨塊移位方面：對照組骨塊移位最大距離為0.124 mm,最大移位處發生于距下關節面。觀察組骨塊移位最大距離為0.156 mm,最大移位處發生于距下關節面。② 應力峰值方面：對照組跟骨最大應力值為76.48 MPa,主要位于跟骨結節周圍,內固定最大應力值為164.54 MPa,主要位于載距突螺釘處。觀察組跟骨最大應力值為86.44 MPa,主要位于跟骨結節周圍,內固定最大應力值為132.76 MPa,主要位于載距突螺釘處。

表1 兩組手術指標比較

表2 兩組跟骨形態恢復及功能評分比較

與術前比較：*P<0.05

圖2 對照組患者,男,37歲,高處墜落致左側跟骨骨折A.術前X線片,顯示跟骨骨折移位明顯；B.術中小切口顯露,鎖定鋼板內置； C.術后3個月側、軸位X線片,顯示內固定牢靠無松動,骨折位置良好圖3 觀察組患者,男,41歲,高處墜落致右側跟骨骨折A.術前X線片,顯示跟骨骨折移位明顯；B.術中小切口復位,鎖定鋼板外置；C.術后4個月側、軸位X線片,顯示內固定牢靠無松動圖4 觀察組患者,男,46歲,高處墜落致左側跟骨骨折A.術前側、軸位X線片,顯示骨折移位明顯；B.小切口復位,鎖定鋼板外置；C.術后2個月側、軸位X線片,顯示骨折復位滿意,跟骨寬度適宜,內固定在位,無松動

圖5 有限元分析A、B.分別為鎖定鋼板內置和外置骨塊移位情況,最大移位處位于距下關節面；C、D.分別為鎖定鋼板內置和外置跟骨應力分布,應力峰值主要位于跟骨結節周圍；E、F.分別為鎖定鋼板內置和外置內固定系統應力分布,應力峰值位于載距突螺釘處

3 討論

3.1 跟骨骨折治療方法選擇跟骨骨折多為高能量創傷損傷,若處理不當極易發生創傷性關節炎、足跟劇烈疼痛和踝關節運動功能障礙等情況,嚴重影響患者生活質量[3]。跟骨骨折治療方法有手法復位石膏托固定、閉合撬撥復位跟骨外固定、切開復位鋼板內固定等[4]。其中切開復位能夠有效改善關節面塌陷并可將移位骨塊充分復位,特別是直視下能夠保證跟骨各個關節面的平整度和高度,維持患者正常步態和足部生物力學。因此,切開復位內固定成為跟骨骨折的首選治療方案。

3.2 鎖定鋼板治療跟骨骨折優、缺點鎖定鋼板摒棄了依靠摩擦力進行骨折固定的傳統理念,利用空間幾何鎖合理念對疏松骨質或松質骨有效固定,其本身具有極好穩定性和較高支撐能力,因此在骨折治療中應用廣泛。跟骨作為下肢的終端負重部位,解剖較為特殊，外力作用下跟骨往往損傷較重,軟組織腫脹明顯伴張力性水皰生成,不利于手術的順利實施。在此情況下，擬行骨折復位鎖定鋼板內固定所需的等待軟組織改善時間較長,有較大概率造成骨折斷端骨質吸收和纖維骨痂生成,明顯增加手術難度[5]。Popelka et al[6]研究指出,跟骨及其附屬軟組織血運較差,鋼板內置不僅會造成骨-皮瓣間隙、局部血腫生成,還會增加皮瓣張力、引發“內壓瘡”,較大概率造成皮瓣壞死和鋼板外露,增加護理難度。鋼板外置治療跟骨骨折能夠有效減少切口壞死,無需內固定取出,減少二次手術造成的風險。但是若護理不當,鋼板外置容易造成釘道感染,不過多數患者經抗感染、常規護理多可以控制癥狀。本研究對鎖定鋼板內置和外置治療跟骨骨折的形態學恢復和運動功能改善情況進行比較,發現兩種治療方法在B?hler角、Gissane角恢復方面差異無統計學意義,而在AOFAS評分改善方面差異有統計學意義。

3.3 有限元分析結論本研究利用有限元分析對外力作用下距下關節面的移位程度進行探索,結果顯示鎖定鋼板內置或外置的情況下,最大移位均發生于距下關節面且移位距離均<1 mm,這與Ni et al[7]的研究結果基本一致,說明兩種手術方式對維持關節面平整、固定骨折骨塊和預防關節面塌陷具有同等作用。此外跟骨內固定復合系統應力云圖顯示,內固定系統應力峰值均位于載距突螺釘處,跟骨骨折應力峰值均位于跟骨結節皮質骨處,鑒于上述應力峰值所處位置處骨量較多,能夠提供有效把持力和防旋力,故鎖定鋼板內置或外置治療SandersⅡ型跟骨骨折在中立位載荷作用下安全有效。

3.4 本研究不足① 為單中心研究,納入患者的手術均由同一組醫師完成,雖然對偏移可以有效控制,但是普遍性需要進一步驗證；② 納入患者較少,對鎖定鋼板內置或外置治療Sander Ⅱ型跟骨骨折的并發癥可能認識不足,需要進一步探索；③ 建立的跟骨-鎖定鋼板三維有限元系統未考慮肌肉和軟組織結構,較真實人體結構有一定差距。下一步將擴大樣本量,開展多中心研究,增加肌肉與軟組織建模仿真,降低各原因所致的偏倚,精確分析鎖定鋼板內置或外置治療SandersⅡ型跟骨骨折的效果。

綜上所述,鎖定鋼板外置治療SandersⅡ型跟骨骨折安全、有效、穩定性可靠,為臨床決策提供了新思路。