鎖定鋼板內(nèi)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(nèi)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(nèi)置進行骨折固定后造成局部張力增加,容易出現(xiàn)軟組織壞死和鋼板外露,影響患者康復(fù)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(fā)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(yī)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(nèi)置和外置兩種術(shù)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(biāo)準(zhǔn)：① 年齡18～60歲；② SandersⅡ型跟骨骨折；③ 既往無足踝部手術(shù)的初次手術(shù)患者；④ 隨訪時間≥6個月。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 合并嚴(yán)重肝腎功能障礙、出血性疾??；② 嚴(yán)重足踝部畸形或病理性骨折,如Hugland畸形、跟腱嚴(yán)重?fù)p傷；③ 嚴(yán)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(nèi)置和外置將患者分為兩組：① 對照組(鋼板內(nèi)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(shù)前一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核并批準(zhǔn),患者知情并簽署知情同意書。

1.3 術(shù)前準(zhǔn)備常規(guī)進行血常規(guī)、血生化檢測,評估患者對手術(shù)耐受程度。行CT檢查,確定距骨及內(nèi)、外、后踝關(guān)節(jié)有無損傷。若患者足跟部腫脹嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)張力性水皰,則對患者進行止痛、消腫和抗凝等治療,對嚴(yán)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(wěn)、屈曲踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)皮紋方可行手術(shù)治療。傷后至手術(shù)時間7～14 d。

1.4 手術(shù)方法硬膜外麻醉。患者側(cè)臥位,患肢在上,上止血帶。取跟骨外側(cè)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(jīng)、小隱靜脈、遠(yuǎn)端腓骨長短肌腱和腓腸神經(jīng)末枝。皮瓣直達(dá)跟骨骨質(zhì)并向上銳性剝離,用克氏針將其翻開,顯露跟骰關(guān)節(jié)及跟距關(guān)節(jié)。注意跟骨錯位程度,細(xì)致辨別骨折線,明確有無累及距下關(guān)節(jié),從后側(cè)穿入2根克氏針后撬撥復(fù)位。復(fù)位滿意后,對照組將跟骨鎖定鋼板置于手術(shù)區(qū),調(diào)整鎖定鋼板位置,鉆孔,擰入螺釘,確保足弓及骨折復(fù)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(nèi)置的位置相同,經(jīng)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(cè)脛骨CT原始資料(DICOM數(shù)據(jù)),將DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)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?zhèn)溆?。將相關(guān).stl模型導(dǎo)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(dǎo)入ANSYS中進行有限元分析,見圖1。模型遠(yuǎn)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(gòu)建模式A.模擬鎖定鋼板內(nèi)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(biāo)：切口長度,手術(shù)時間,術(shù)中出血量,拆線時間,住院費用,B?hler角,Gissane角,并發(fā)癥情況；采用AOFAS踝-后足功能評分評價功能情況。② 生物力學(xué)指標(biāo)：模型外力作用下骨塊移位程度,骨骼與內(nèi)固定系統(tǒng)最大應(yīng)力值。

2 結(jié)果

患者均獲得隨訪,時間6～24個月。

2.1 手術(shù)指標(biāo)見表1。手術(shù)時間、術(shù)中出血量、拆線時間觀察組均明顯優(yōu)于對照組(P<0.05)；兩組切口長度、住院費用比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(shù)前比較均有不同程度改善(P<0.05),兩組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(fā)癥情況觀察組1例(2.94%)出現(xiàn)跟骨疼痛,經(jīng)非手術(shù)治療癥狀緩解。對照組4例(13.33%)出現(xiàn)部分皮緣壞死,經(jīng)換藥處理后治愈。兩組并發(fā)癥發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(biāo)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(fā)生于距下關(guān)節(jié)面。觀察組骨塊移位最大距離為0.156 mm,最大移位處發(fā)生于距下關(guān)節(jié)面。② 應(yīng)力峰值方面：對照組跟骨最大應(yīng)力值為76.48 MPa,主要位于跟骨結(jié)節(jié)周圍,內(nèi)固定最大應(yīng)力值為164.54 MPa,主要位于載距突螺釘處。觀察組跟骨最大應(yīng)力值為86.44 MPa,主要位于跟骨結(jié)節(jié)周圍,內(nèi)固定最大應(yīng)力值為132.76 MPa,主要位于載距突螺釘處。

表1 兩組手術(shù)指標(biāo)比較

表2 兩組跟骨形態(tài)恢復(fù)及功能評分比較

與術(shù)前比較：*P<0.05

圖2 對照組患者,男,37歲,高處墜落致左側(cè)跟骨骨折A.術(shù)前X線片,顯示跟骨骨折移位明顯；B.術(shù)中小切口顯露,鎖定鋼板內(nèi)置； C.術(shù)后3個月側(cè)、軸位X線片,顯示內(nèi)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(cè)跟骨骨折A.術(shù)前X線片,顯示跟骨骨折移位明顯；B.術(shù)中小切口復(fù)位,鎖定鋼板外置；C.術(shù)后4個月側(cè)、軸位X線片,顯示內(nèi)固定牢靠無松動圖4 觀察組患者,男,46歲,高處墜落致左側(cè)跟骨骨折A.術(shù)前側(cè)、軸位X線片,顯示骨折移位明顯；B.小切口復(fù)位,鎖定鋼板外置；C.術(shù)后2個月側(cè)、軸位X線片,顯示骨折復(fù)位滿意,跟骨寬度適宜,內(nèi)固定在位,無松動

圖5 有限元分析A、B.分別為鎖定鋼板內(nèi)置和外置骨塊移位情況,最大移位處位于距下關(guān)節(jié)面；C、D.分別為鎖定鋼板內(nèi)置和外置跟骨應(yīng)力分布,應(yīng)力峰值主要位于跟骨結(jié)節(jié)周圍；E、F.分別為鎖定鋼板內(nèi)置和外置內(nèi)固定系統(tǒng)應(yīng)力分布,應(yīng)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(chuàng)傷損傷,若處理不當(dāng)極易發(fā)生創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、足跟劇烈疼痛和踝關(guān)節(jié)運動功能障礙等情況,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[3]。跟骨骨折治療方法有手法復(fù)位石膏托固定、閉合撬撥復(fù)位跟骨外固定、切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定等[4]。其中切開復(fù)位能夠有效改善關(guān)節(jié)面塌陷并可將移位骨塊充分復(fù)位,特別是直視下能夠保證跟骨各個關(guān)節(jié)面的平整度和高度,維持患者正常步態(tài)和足部生物力學(xué)。因此,切開復(fù)位內(nèi)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(yōu)、缺點鎖定鋼板摒棄了依靠摩擦力進行骨折固定的傳統(tǒng)理念,利用空間幾何鎖合理念對疏松骨質(zhì)或松質(zhì)骨有效固定,其本身具有極好穩(wěn)定性和較高支撐能力,因此在骨折治療中應(yīng)用廣泛。跟骨作為下肢的終端負(fù)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(shù)的順利實施。在此情況下，擬行骨折復(fù)位鎖定鋼板內(nèi)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(zhì)吸收和纖維骨痂生成,明顯增加手術(shù)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(nèi)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(fā)“內(nèi)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(nèi)固定取出,減少二次手術(shù)造成的風(fēng)險。但是若護理不當(dāng),鋼板外置容易造成釘?shù)栏腥?不過多數(shù)患者經(jīng)抗感染、常規(guī)護理多可以控制癥狀。本研究對鎖定鋼板內(nèi)置和外置治療跟骨骨折的形態(tài)學(xué)恢復(fù)和運動功能改善情況進行比較,發(fā)現(xiàn)兩種治療方法在B?hler角、Gissane角恢復(fù)方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義,而在AOFAS評分改善方面差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

3.3 有限元分析結(jié)論本研究利用有限元分析對外力作用下距下關(guān)節(jié)面的移位程度進行探索,結(jié)果顯示鎖定鋼板內(nèi)置或外置的情況下,最大移位均發(fā)生于距下關(guān)節(jié)面且移位距離均<1 mm,這與Ni et al[7]的研究結(jié)果基本一致,說明兩種手術(shù)方式對維持關(guān)節(jié)面平整、固定骨折骨塊和預(yù)防關(guān)節(jié)面塌陷具有同等作用。此外跟骨內(nèi)固定復(fù)合系統(tǒng)應(yīng)力云圖顯示,內(nèi)固定系統(tǒng)應(yīng)力峰值均位于載距突螺釘處,跟骨骨折應(yīng)力峰值均位于跟骨結(jié)節(jié)皮質(zhì)骨處,鑒于上述應(yīng)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(nèi)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(shù)均由同一組醫(yī)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(nèi)置或外置治療Sander Ⅱ型跟骨骨折的并發(fā)癥可能認(rèn)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(tǒng)未考慮肌肉和軟組織結(jié)構(gòu),較真實人體結(jié)構(gòu)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(nèi)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(wěn)定性可靠,為臨床決策提供了新思路。