引用本文: 彭朝華, 張暉, 黃富國, 項舟. 踝關節截骨器在踝關節融合術的應用. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(5): 553-557. doi: 10.7507/1002-1892.20150120 復制
踝關節融合術是治療終末期踝關節炎的有效方法之一,其主要目的是獲得一個力線正常、無痛、穩定的跖行足。目前針對踝關節融合已有多種手術入路及內植物,包括開放或關節鏡下的關節面處理,采用外固定架、螺釘、普通鋼板或鎖定鋼板進行固定[1]。不同融合技術的適應證不同,融合率、并發癥及滿意度也存在差異[1-5]。然而,骨不融合仍是踝關節融合術最常見并發癥之一[6]。研究表明,術中通過徹底清除關節面軟骨、保留關節外形、牢固內固定可提高骨融合率,減少并發癥[7]。為此,我們設計了一種處理踝關節面的工具——踝關節截骨器(專利號:201410586870)。經四川大學華西醫院倫理委員會批準,2009年2月-2012年3月在43例終末期踝關節炎患者的踝關節融合術中,我們采用該截骨器處理關節面,聯合肱骨近端鎖定鋼板結合加壓螺釘堅強內固定,取得了較好早期療效。報告如下。
1 踝關節截骨器研制
踝關節截骨器由鉆孔管系統及可調彈性片組成,采用醫用不銹鋼金屬材料制造。鉆孔管系統由10根直徑為5.0 mm的金屬管構成,根據功能分為兩側的固定管和中間的鉆孔管。術中先使用1根克氏針通過一側固定管將截骨器固定于關節軟骨下骨,再根據患者關節面形狀調整彈性片曲度,使鉆孔系統對應的鉆孔截骨部位精確貼合關節面;然后使用1 根克氏針通過另一側固定管進行最終固定;最后通過中間的鉆孔管進行截骨鉆孔。鉆孔管系統中的固定管與鉆孔管無限定,僅根據功能進行分類以便描述,術中可自行相互轉換。見圖 1。

2 臨床應用
2.1 患者選擇標準
納入標準:① 踝關節嚴重疼痛經保守治療無效,關節活動功能明顯受限,踝關節內、外翻畸形和/或馬蹄畸形;② 踝關節X線片示關節面軟骨破壞、關節間隙狹窄、關節畸形。排除標準:① 距下關節、跗骨間關節嚴重關節炎表現;② 踝關節急性感染期患者。2009年2月-2012年3月,共43例患者符合選擇標準,其中38例獲隨訪納入研究。患者均知情同意。
2.2 一般資料
本組男24例,女14例;年齡40~85歲,平均67歲。左側18例,右側20例。創傷性關節炎20例(4 例伴踝關節前脫位),距骨壞死7例,類風濕性關節炎5例,骨關節炎5例,感染后關節炎1例。其中1例感染后關節炎患者復查紅細胞沉降率及C 反應蛋白正常后行踝關節融合術。病程3.2~6.1年,平均4.7年。6例合并內科疾病,其中糖尿病3例,高血壓3例。
2.3 手術方法
采用全麻(28例)或持續硬膜外麻醉(10例)下,患者取側臥位,術側上止血帶。取腓骨外側入路,于外踝尖沿腓骨干向近端作一長8~10 cm縱切口,顯露腓骨遠端及下脛腓韌帶,并行骨膜下剝離。于外踝上方6~7 cm處用線鋸行腓骨遠端截骨,翻轉切下腓骨遠端備自體骨移植;充分顯露踝關節,清除增生滑膜及骨贅。分別根據脛距關節面的弧度預彎截骨器使其與正常關節弧度匹配,在軟骨面上2 mm處于關節的前后緣用2.5 mm克氏針固定截骨器,然后應用2.5 mm克氏針通過中間截骨孔道進行截骨鉆孔,鉆孔完成后用骨刀將脛距關節軟骨徹底清除,至軟骨下骨創面新鮮出血(圖 2)。對于距骨壞死塌陷患者,使用自體髂骨骨塊填塞大的骨缺損,并以克氏針臨時固定后再行最終固定。調整下肢力線,將踝關節置于屈伸中立位、外翻0~5°、外旋5~10°位,經C臂X線機透視檢查證實脛距關節對合及對線滿意后,經皮從脛骨遠端前側向距骨體的后方植入1根導針,再從脛骨遠端后側向距骨的前側植入1 根導針,用2枚長度合適的無頭中空加壓螺釘(Synthes公司螺釘22例,瑞士;Accuman公司螺釘16例,美國)沿導針分別從脛骨向距骨行脛距關節面加壓固定。然后用肱骨近端PHILOS鋼板(Synthes公司,瑞士)反向倒置于脛骨距骨外側面,并以螺釘牢靠固定,通常3枚螺釘植于距骨,3~4枚螺釘植于脛骨。再次透視明確下肢力線良好,螺釘未進入距下關節。用切下的遠端腓骨行踝關節間隙自體骨移植,腓骨長短肌腱短縮縫合。沖洗并留置引流管,逐層關閉切口。
2.4 術后處理
術后患肢加壓包扎、踝關節夜間支具臨時固定,抬高患肢以利消腫;常規使用抗生素1 d預防感染,對既往有感染病史者延長使用至3 d;術后24 h拔除引流管。患者清醒后即鼓勵行足趾主動背伸、跖屈功能鍛煉,第2天行直腿抬高訓練;2周后拆除縫線,非負重行下肢功能鍛煉6~8周,然后開始部分負重6周,根據X線片觀察關節融合情況逐漸恢復至完全負重行走。
2.5 療效評定指標
記錄本組手術時間;術后復查X線片,觀察骨融合情況;采用美國矯形足踝協會(AOFAS)踝與后足評分[8]以及簡明健康調查量表(SF-36)[9] 評分中的軀體健康分數(physical component summary,PCS)與精神健康分數(mental component summary,MCS)評價療效;并對患者進行主觀滿意度評定。
2.6 統計學方法
采用 SPSS18.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,組間比較采用配對t檢驗;檢驗水準α=0.05。
2.7 結果
本組患者手術時間為40~90 min,平均60 min。 術后1例糖尿病患者(類風濕性關節炎)切口淺表感染,經換藥后愈合;其余切口均Ⅰ期愈合。38例均獲隨訪,隨訪時間10~36個月,平均23個月。4例患者術后早期行走后踝關節反復腫脹,經康復理療1年后腫脹消退。X線片檢查示踝關節均獲骨性融合,融合時間10~19周,平均12周;未見內固定失敗及畸形愈合(圖 3)。末次隨訪時,AOFAS 評分為(85.03±13.17)分,與術前(43.11±17.49)分比較,差異有統計學意義(t=14.412,P=0.000)。PCS評分為(77.95±8.21)分,與術前(54.30±12.32)分比較,差異有統計學意義(t=7.723,P=0.000); MCS評分為(77.05±10.12)分,與術前(63.16±8.30)分比較,差異有統計學意義(t=2.523,P=0.021)。主觀滿意度評定結果為非常滿意32例,滿意5例,不滿意1例,滿意率為97.37%。
3 討論
目前踝關節融合術仍為終末期踝關節炎患者的有效治療方法[1-2, 10-11],而且若距下關節及跗橫間關節的功能得以保留,其活動功能將進一步代償提高[3]。對于踝關節融合患者,骨融合是取得良好療效的基礎,穩定固定與關節面加壓是獲得骨融合的重要因素[6, 12]。臨床實踐與生物力學試驗表明,堅強內固定可提高骨融合率,縮短融合時間,進行早期功能鍛煉[1, 10]。然而,終末期踝關節炎患者通常存在不同程度骨質疏松、骨缺損,踝關節畸形,半脫位甚至脫位,踝關節穩定加壓固定困難[13]。因此,學者們進行了相關研究,力求獲得穩定加壓固定,提高融合率[1, 6, 14]。
加壓螺釘為踝關節融合提供了一種穩定的固定方式[6, 15],而且3枚螺釘固定比2枚固定具有更好的穩定性[14]。但由于亞洲人距骨體積小,在植入螺釘時,螺釘之間常會發生碰撞,通常只能植入2枚螺釘貫穿融合部位,降低了固定強度。Thordarson等[16]發現傳統螺釘固定后抗旋轉能力弱,術后需石膏保護,而石膏固定也不能避免這種潛在的破壞性力量。因此,在單獨應用螺釘固定的踝關節融合中,存在不融合和畸形愈合風險 [17]。
生物力學研究表明,鋼板固定比螺釘能提供更好的初始穩定性和固定強度[18]。應用鎖定鋼板固定技術可獲得成角穩定性,進行多平面固定,且無需鋼板與骨面直接接觸 [19-20],尤其適合于骨質疏松患者。Ahmad等[20]在17例(18側)患者應用肱骨近端鎖定鋼板行脛距跟關節融合術,獲得94.4%骨融合率。Chodos等[21]在9具新鮮冷凍尸體標本上,使用鎖定鋼板和普通鋼板分別進行脛距跟關節融合的生物力學比較,結果表明鎖定鋼板優于普通鋼板,具有初始強度大、屈扭曲負荷不易失效、不易變形的優點。
我們在臨床中發現雖然鋼板固定可提供初始穩定性和固定強度,但其對關節面的加壓是通過滑動孔加壓得以實現的。對于存在骨質疏松的終末期踝關節炎患者,這種偏心性加壓不能提供良好的關節面中心性加壓作用。因此為了獲得更穩定的關節面加壓固定方式,我們采用肱骨近端鎖定鋼板結合加壓螺釘固定,其中無頭中空加壓螺釘起原位加壓作用,而倒置的肱骨近端鎖定鋼板起中和保護作用。
穩定的加壓固定和良好的生物學環境是骨融合關鍵因素[6, 22]。本組患者骨融合率達100%,除了堅強固定與關節面加壓以外,充分的關節面準備也是必要的。我們使用自行設計的踝關節截骨器處理關節面,具有以下優點:① 在徹底切除軟骨基礎上,保留了完整的關節輪廓,避免傳統平行截骨導致的肢體短縮和距骨后移;② 可制備粗糙咬合骨面,不僅最大程度增加了踝關節融合處松質骨端的接觸面積及初始穩定性,而且提供了良好的融合生物學環境。
踝關節融合位置也是影響預后的重要因素之一[3, 11, 23],踝關節融合最佳位置為屈伸中立位、外翻0~5°、外旋5~10°位[3, 24]。該位置能最大限度發揮距下關節及 Chopart關節的代償功能,對恢復滿意踝關節功能結果非常重要,還能降低鄰近關節(含膝關節)的應力[3]。對線不良的融合不僅會降低患者臨床滿意度,還會導致后期距下關節炎 [25]。本組患者均取側臥體位,不僅利于手術操作,而且便于判斷下肢力線,確保踝關節正確的融合位置。本組采用Wang等[26]報道的外側入路并發癥少,術后僅發生1 例淺表切口感染。我們認為經外側腓骨遠端截骨入路具有以下優點:① 無重要神經血管結構; ② 切口不愈合與肌腱外露發生率低;③ 踝關節顯露充分,有利于關節面截骨及矯正畸形;④ 存在骨缺損時,可選擇術中截下的腓骨進行自體骨移植,避免了髂骨供區并發癥。
Zwipp等[3]的研究表明超過12周的踝關節制動將導致距下關節與跗橫關節僵硬,失去關節功能代償作用,降低臨床滿意度。本組術后患者不僅骨融合率100%,且患者主觀滿意度達97.37%。因此我們認為堅強內固定后無需石膏保護,能夠早期主被動功能鍛煉;術后疼痛癥狀完全緩解,足踝部畸形完全矯正,以及截骨器避免了傳統平行截骨導致的大量骨丟失,從而使患肢骨骼長度最大程度保留是主要因素。
綜上述,踝關節融合術中采用踝關節截骨器可徹底清除關節軟骨,維持關節形態,避免短縮的同時增加了骨接觸面積,為關節融合創造良好的生物學條件;通過拉力螺釘加壓作用與鎖定鋼板中和作用的結合,可獲得良好的力線和穩定固定,顯著提高關節融合率,從而獲得良好的近期療效,遠期療效有待進一步觀察。
踝關節融合術是治療終末期踝關節炎的有效方法之一,其主要目的是獲得一個力線正常、無痛、穩定的跖行足。目前針對踝關節融合已有多種手術入路及內植物,包括開放或關節鏡下的關節面處理,采用外固定架、螺釘、普通鋼板或鎖定鋼板進行固定[1]。不同融合技術的適應證不同,融合率、并發癥及滿意度也存在差異[1-5]。然而,骨不融合仍是踝關節融合術最常見并發癥之一[6]。研究表明,術中通過徹底清除關節面軟骨、保留關節外形、牢固內固定可提高骨融合率,減少并發癥[7]。為此,我們設計了一種處理踝關節面的工具——踝關節截骨器(專利號:201410586870)。經四川大學華西醫院倫理委員會批準,2009年2月-2012年3月在43例終末期踝關節炎患者的踝關節融合術中,我們采用該截骨器處理關節面,聯合肱骨近端鎖定鋼板結合加壓螺釘堅強內固定,取得了較好早期療效。報告如下。
1 踝關節截骨器研制
踝關節截骨器由鉆孔管系統及可調彈性片組成,采用醫用不銹鋼金屬材料制造。鉆孔管系統由10根直徑為5.0 mm的金屬管構成,根據功能分為兩側的固定管和中間的鉆孔管。術中先使用1根克氏針通過一側固定管將截骨器固定于關節軟骨下骨,再根據患者關節面形狀調整彈性片曲度,使鉆孔系統對應的鉆孔截骨部位精確貼合關節面;然后使用1 根克氏針通過另一側固定管進行最終固定;最后通過中間的鉆孔管進行截骨鉆孔。鉆孔管系統中的固定管與鉆孔管無限定,僅根據功能進行分類以便描述,術中可自行相互轉換。見圖 1。

2 臨床應用
2.1 患者選擇標準
納入標準:① 踝關節嚴重疼痛經保守治療無效,關節活動功能明顯受限,踝關節內、外翻畸形和/或馬蹄畸形;② 踝關節X線片示關節面軟骨破壞、關節間隙狹窄、關節畸形。排除標準:① 距下關節、跗骨間關節嚴重關節炎表現;② 踝關節急性感染期患者。2009年2月-2012年3月,共43例患者符合選擇標準,其中38例獲隨訪納入研究。患者均知情同意。
2.2 一般資料
本組男24例,女14例;年齡40~85歲,平均67歲。左側18例,右側20例。創傷性關節炎20例(4 例伴踝關節前脫位),距骨壞死7例,類風濕性關節炎5例,骨關節炎5例,感染后關節炎1例。其中1例感染后關節炎患者復查紅細胞沉降率及C 反應蛋白正常后行踝關節融合術。病程3.2~6.1年,平均4.7年。6例合并內科疾病,其中糖尿病3例,高血壓3例。
2.3 手術方法
采用全麻(28例)或持續硬膜外麻醉(10例)下,患者取側臥位,術側上止血帶。取腓骨外側入路,于外踝尖沿腓骨干向近端作一長8~10 cm縱切口,顯露腓骨遠端及下脛腓韌帶,并行骨膜下剝離。于外踝上方6~7 cm處用線鋸行腓骨遠端截骨,翻轉切下腓骨遠端備自體骨移植;充分顯露踝關節,清除增生滑膜及骨贅。分別根據脛距關節面的弧度預彎截骨器使其與正常關節弧度匹配,在軟骨面上2 mm處于關節的前后緣用2.5 mm克氏針固定截骨器,然后應用2.5 mm克氏針通過中間截骨孔道進行截骨鉆孔,鉆孔完成后用骨刀將脛距關節軟骨徹底清除,至軟骨下骨創面新鮮出血(圖 2)。對于距骨壞死塌陷患者,使用自體髂骨骨塊填塞大的骨缺損,并以克氏針臨時固定后再行最終固定。調整下肢力線,將踝關節置于屈伸中立位、外翻0~5°、外旋5~10°位,經C臂X線機透視檢查證實脛距關節對合及對線滿意后,經皮從脛骨遠端前側向距骨體的后方植入1根導針,再從脛骨遠端后側向距骨的前側植入1 根導針,用2枚長度合適的無頭中空加壓螺釘(Synthes公司螺釘22例,瑞士;Accuman公司螺釘16例,美國)沿導針分別從脛骨向距骨行脛距關節面加壓固定。然后用肱骨近端PHILOS鋼板(Synthes公司,瑞士)反向倒置于脛骨距骨外側面,并以螺釘牢靠固定,通常3枚螺釘植于距骨,3~4枚螺釘植于脛骨。再次透視明確下肢力線良好,螺釘未進入距下關節。用切下的遠端腓骨行踝關節間隙自體骨移植,腓骨長短肌腱短縮縫合。沖洗并留置引流管,逐層關閉切口。
2.4 術后處理
術后患肢加壓包扎、踝關節夜間支具臨時固定,抬高患肢以利消腫;常規使用抗生素1 d預防感染,對既往有感染病史者延長使用至3 d;術后24 h拔除引流管。患者清醒后即鼓勵行足趾主動背伸、跖屈功能鍛煉,第2天行直腿抬高訓練;2周后拆除縫線,非負重行下肢功能鍛煉6~8周,然后開始部分負重6周,根據X線片觀察關節融合情況逐漸恢復至完全負重行走。
2.5 療效評定指標
記錄本組手術時間;術后復查X線片,觀察骨融合情況;采用美國矯形足踝協會(AOFAS)踝與后足評分[8]以及簡明健康調查量表(SF-36)[9] 評分中的軀體健康分數(physical component summary,PCS)與精神健康分數(mental component summary,MCS)評價療效;并對患者進行主觀滿意度評定。
2.6 統計學方法
采用 SPSS18.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,組間比較采用配對t檢驗;檢驗水準α=0.05。
2.7 結果
本組患者手術時間為40~90 min,平均60 min。 術后1例糖尿病患者(類風濕性關節炎)切口淺表感染,經換藥后愈合;其余切口均Ⅰ期愈合。38例均獲隨訪,隨訪時間10~36個月,平均23個月。4例患者術后早期行走后踝關節反復腫脹,經康復理療1年后腫脹消退。X線片檢查示踝關節均獲骨性融合,融合時間10~19周,平均12周;未見內固定失敗及畸形愈合(圖 3)。末次隨訪時,AOFAS 評分為(85.03±13.17)分,與術前(43.11±17.49)分比較,差異有統計學意義(t=14.412,P=0.000)。PCS評分為(77.95±8.21)分,與術前(54.30±12.32)分比較,差異有統計學意義(t=7.723,P=0.000); MCS評分為(77.05±10.12)分,與術前(63.16±8.30)分比較,差異有統計學意義(t=2.523,P=0.021)。主觀滿意度評定結果為非常滿意32例,滿意5例,不滿意1例,滿意率為97.37%。
3 討論
目前踝關節融合術仍為終末期踝關節炎患者的有效治療方法[1-2, 10-11],而且若距下關節及跗橫間關節的功能得以保留,其活動功能將進一步代償提高[3]。對于踝關節融合患者,骨融合是取得良好療效的基礎,穩定固定與關節面加壓是獲得骨融合的重要因素[6, 12]。臨床實踐與生物力學試驗表明,堅強內固定可提高骨融合率,縮短融合時間,進行早期功能鍛煉[1, 10]。然而,終末期踝關節炎患者通常存在不同程度骨質疏松、骨缺損,踝關節畸形,半脫位甚至脫位,踝關節穩定加壓固定困難[13]。因此,學者們進行了相關研究,力求獲得穩定加壓固定,提高融合率[1, 6, 14]。
加壓螺釘為踝關節融合提供了一種穩定的固定方式[6, 15],而且3枚螺釘固定比2枚固定具有更好的穩定性[14]。但由于亞洲人距骨體積小,在植入螺釘時,螺釘之間常會發生碰撞,通常只能植入2枚螺釘貫穿融合部位,降低了固定強度。Thordarson等[16]發現傳統螺釘固定后抗旋轉能力弱,術后需石膏保護,而石膏固定也不能避免這種潛在的破壞性力量。因此,在單獨應用螺釘固定的踝關節融合中,存在不融合和畸形愈合風險 [17]。
生物力學研究表明,鋼板固定比螺釘能提供更好的初始穩定性和固定強度[18]。應用鎖定鋼板固定技術可獲得成角穩定性,進行多平面固定,且無需鋼板與骨面直接接觸 [19-20],尤其適合于骨質疏松患者。Ahmad等[20]在17例(18側)患者應用肱骨近端鎖定鋼板行脛距跟關節融合術,獲得94.4%骨融合率。Chodos等[21]在9具新鮮冷凍尸體標本上,使用鎖定鋼板和普通鋼板分別進行脛距跟關節融合的生物力學比較,結果表明鎖定鋼板優于普通鋼板,具有初始強度大、屈扭曲負荷不易失效、不易變形的優點。
我們在臨床中發現雖然鋼板固定可提供初始穩定性和固定強度,但其對關節面的加壓是通過滑動孔加壓得以實現的。對于存在骨質疏松的終末期踝關節炎患者,這種偏心性加壓不能提供良好的關節面中心性加壓作用。因此為了獲得更穩定的關節面加壓固定方式,我們采用肱骨近端鎖定鋼板結合加壓螺釘固定,其中無頭中空加壓螺釘起原位加壓作用,而倒置的肱骨近端鎖定鋼板起中和保護作用。
穩定的加壓固定和良好的生物學環境是骨融合關鍵因素[6, 22]。本組患者骨融合率達100%,除了堅強固定與關節面加壓以外,充分的關節面準備也是必要的。我們使用自行設計的踝關節截骨器處理關節面,具有以下優點:① 在徹底切除軟骨基礎上,保留了完整的關節輪廓,避免傳統平行截骨導致的肢體短縮和距骨后移;② 可制備粗糙咬合骨面,不僅最大程度增加了踝關節融合處松質骨端的接觸面積及初始穩定性,而且提供了良好的融合生物學環境。
踝關節融合位置也是影響預后的重要因素之一[3, 11, 23],踝關節融合最佳位置為屈伸中立位、外翻0~5°、外旋5~10°位[3, 24]。該位置能最大限度發揮距下關節及 Chopart關節的代償功能,對恢復滿意踝關節功能結果非常重要,還能降低鄰近關節(含膝關節)的應力[3]。對線不良的融合不僅會降低患者臨床滿意度,還會導致后期距下關節炎 [25]。本組患者均取側臥體位,不僅利于手術操作,而且便于判斷下肢力線,確保踝關節正確的融合位置。本組采用Wang等[26]報道的外側入路并發癥少,術后僅發生1 例淺表切口感染。我們認為經外側腓骨遠端截骨入路具有以下優點:① 無重要神經血管結構; ② 切口不愈合與肌腱外露發生率低;③ 踝關節顯露充分,有利于關節面截骨及矯正畸形;④ 存在骨缺損時,可選擇術中截下的腓骨進行自體骨移植,避免了髂骨供區并發癥。
Zwipp等[3]的研究表明超過12周的踝關節制動將導致距下關節與跗橫關節僵硬,失去關節功能代償作用,降低臨床滿意度。本組術后患者不僅骨融合率100%,且患者主觀滿意度達97.37%。因此我們認為堅強內固定后無需石膏保護,能夠早期主被動功能鍛煉;術后疼痛癥狀完全緩解,足踝部畸形完全矯正,以及截骨器避免了傳統平行截骨導致的大量骨丟失,從而使患肢骨骼長度最大程度保留是主要因素。
綜上述,踝關節融合術中采用踝關節截骨器可徹底清除關節軟骨,維持關節形態,避免短縮的同時增加了骨接觸面積,為關節融合創造良好的生物學條件;通過拉力螺釘加壓作用與鎖定鋼板中和作用的結合,可獲得良好的力線和穩定固定,顯著提高關節融合率,從而獲得良好的近期療效,遠期療效有待進一步觀察。