磁性矯正器治療槌狀指畸形的實驗研究

容 可， 王永帥， 買買提吐遜·依明， 張云龍， 董 鑫， 代 俊， 夏慶泉， 殷瀟凡， 陳 炯， 張懿鳴， 余月明， 王明海， 吳旭華*， 馮 亮,*

1. 新疆喀什地區(qū)澤普縣人民醫(yī)院骨科，喀什 844800 2. 復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院骨科，上海 200240 3. 復(fù)旦大學(xué)附屬閔行醫(yī)院(上海市閔行區(qū)中心醫(yī)院)骨科，上海 201100

槌狀指是由于指伸肌腱在Ⅰ區(qū)的斷裂、自骨面止點處撕脫或末節(jié)指骨基底撕脫骨折，導(dǎo)致遠(yuǎn)端指間(distal interphalangeal, DIP)關(guān)節(jié)無法伸直，從而呈現(xiàn)屈曲畸形[1]，為手外科常見的損傷。目前治療方式包括保守治療和手術(shù)治療[2-4]。保守治療適用于伸肌腱部分損傷的患者，對于大多數(shù)伸肌腱完全斷裂的患者，支具固定治療的效果往往不理想；手術(shù)治療包括掌長肌腱腱片移植、骨錨植入肌腱止點重建術(shù)、肌腱斷端瘢痕切除重新縫合、指間關(guān)節(jié)融合等。2種方式各有優(yōu)缺點，效果也報道不一。臨床上，有部分患者因伸肌腱無法修復(fù)或反復(fù)修復(fù)失敗遺留畸形。隨著時間推移，DIP不僅會出現(xiàn)畸形加重，甚至可導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、慢性疼痛以及屈指功能障礙。因此，本研究設(shè)計了一種新型的槌狀指畸形矯正器，在手指DIP關(guān)節(jié)掌側(cè)行微創(chuàng)手術(shù)，植入同極永磁鐵釘治療槌狀指畸形，本文初步探討此方法治療槌狀指畸形的可行性，為后續(xù)應(yīng)用于臨床奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗器材 永磁鐵植入釘(永磁，無錫)、克氏針(津東希翼，天津)、標(biāo)本固定臺(美耐特，上海)、拉力測試平臺(一鼎儀器，溫州)、磁場強度測試儀器(亨通光電，上海)、數(shù)顯游標(biāo)卡尺(德清盛泰芯，湖州)。

1.2 研究材料 新鮮成人尸體手標(biāo)本20指，要求手指結(jié)構(gòu)完整，無手部外傷以及瘢痕，無外骨骼肌肉和肌腱相關(guān)疾病。尸體標(biāo)本由新疆喀什地區(qū)澤普縣人民醫(yī)院提供，均經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)[(2019)倫審第(115)號]，并符合國家相關(guān)規(guī)定。

1.3 磁性矯正器作用原理 治療槌狀指的關(guān)鍵是讓患者重新獲得伸展DIP關(guān)節(jié)的力量，重建手指屈伸力量平衡。本研究設(shè)計了一種磁性矯正器，其原理為利用磁性植入物的排斥力(圖1A)，重新平衡DIP關(guān)節(jié)并矯正畸形。當(dāng)放松指深屈肌(flexor digitorum profundus, FDP)時，在磁性植入物的作用下，排斥力將使DIP關(guān)節(jié)伸展(圖1B)，當(dāng)FDP處于緊張狀態(tài)且力量超過排斥力時，DIP關(guān)節(jié)將會屈曲。如果實驗證明有效，隨著未來材料學(xué)的進展，這種磁性矯正器可能會成為治療槌狀指的新方法。

1.4 操作工具的設(shè)計和準(zhǔn)備 (1)由第一磁體和第二磁體構(gòu)成，均具有作用端和植入端，兩作用端的磁性相同(圖1A)；(2)第一磁體和第二磁體均為永磁體，作用端的端面上具有卡口(圖1C)；(3)植入端具有螺旋圓錐體結(jié)構(gòu)(圖1C)；(4)作用端為圓柱體結(jié)構(gòu)。兩磁體的φ=3 mm，h=5 mm，螺旋圓錐體結(jié)構(gòu)的長度占第一磁體或第二磁體高度的50%；(5)卡口等距分布在所述作用端的端面邊緣，所述卡口的形狀為半圓形或者三角形(圖1C)；(6)包括手柄，連接在手柄前方的直桿和套設(shè)在直桿上且能在直桿上滑動的套筒。直桿采用非導(dǎo)磁性材料制作，套筒采用導(dǎo)磁材料制作，直桿的端頭具有能夠與所述第一磁體和第二磁體的作用端端面配合接觸的端面，且具有與其卡口適配的卡頭(圖1D)。

圖1 操作工具的設(shè)計和準(zhǔn)備

A: 同極永磁鐵原理圖;B:植入同極永磁鐵釘模擬圖;C:植入指骨內(nèi)的永磁鐵釘模型;D:植入永磁鐵釘?shù)膶Ｓ貌僮魇直?/p>

1.5 實驗流程

1.5.1 不保留皮膚等軟組織的術(shù)式 (1)獲取手指標(biāo)本，平面包括完整的指間關(guān)節(jié)；(2)測量遠(yuǎn)節(jié)指間關(guān)節(jié)周長，切斷伸肌腱止點；(3)切除皮膚、筋膜等軟組織，僅保留指骨、關(guān)節(jié)囊、韌帶、指深屈肌腱及滑車，盡量保持生理狀態(tài)。0.6克氏針做導(dǎo)針，3.0 mm磨鉆開5 mm深骨槽，40°角于遠(yuǎn)端指骨基底部及中節(jié)指骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面處植入2枚同極永磁鐵釘，釘尾部距離控制2 mm，C臂機透視永磁鐵釘位置；(4)直視下遠(yuǎn)節(jié)指間關(guān)節(jié)主動屈曲活動以及在植入指骨的同極永磁鐵釘?shù)呐懦饬ψ饔孟碌谋粍由熘富顒印＜o(jì)錄拉力運動時間曲線。

1.5.2 保留所有組織的術(shù)式 (1)獲取手指標(biāo)本，平面包括完整的指間關(guān)節(jié)；(2)測量遠(yuǎn)節(jié)指間關(guān)節(jié)周長，切斷伸肌腱止點；(3)手術(shù)過程：手指末節(jié)掌指關(guān)節(jié)掌側(cè)指橫紋0.5 cm切口，0.6克氏針做導(dǎo)針，3.0 mm磨鉆開5 mm深骨槽，40°角于遠(yuǎn)端指骨基底部及中節(jié)指骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面處植入2枚同極永磁鐵釘，釘尾部距離控制2 mm，C臂機透視永磁鐵釘位置；(4)直視及透視下遠(yuǎn)節(jié)指間關(guān)節(jié)主動屈曲活動以及在植入指骨的同極永磁鐵釘排斥力作用下的被動伸指活動。紀(jì)錄拉力運動時間曲線。

1.6 評定方法 臨床上常應(yīng)用Dargan功能評定法[5]對患指主動活動范圍進行評定。但是由于實驗在尸體手指標(biāo)本上進行研究，不能完全按標(biāo)準(zhǔn)評估，因此修改了部分內(nèi)容，以反映磁性矯正器治療的有效性。設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)，伸指0°；良，伸指欠伸≤15°；可，伸指欠伸16°～45°；差，伸指欠伸>45°。優(yōu)良率=(優(yōu)+良)/總例數(shù)×100%。

2 結(jié) 果

2.1 槌狀指畸形矯正器在手指標(biāo)本模型中的作用 進行操作前，對DIP關(guān)節(jié)的2個標(biāo)準(zhǔn)投影進行普通X線檢查，以初步確定植入的永磁鐵釘?shù)囊?guī)格是否適合，如果植入處的長度L1和L2不足5 mm，則換用其他符合植入標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)本(圖2A)。切除皮膚、筋膜等軟組織，僅保留指骨、關(guān)節(jié)囊、韌帶、指深屈肌腱及滑車，盡量保持生理狀態(tài)。進行手術(shù)前，應(yīng)檢查DIP關(guān)節(jié)的指深屈肌是否處于伸展位置，以確保放松FDP時磁性植入物的排斥力能克服該張力。按手術(shù)流程進行永磁鐵釘?shù)闹踩耄琗線透視顯示永磁鐵釘位置滿意(圖2B)。

切斷伸肌腱的手指在植入指骨的同極永磁鐵釘?shù)呐懦饬ψ饔孟轮鲃忧富顒语@示良好(圖3A、3B)，撤去拉力后，被動伸指活動顯示手指可自動恢復(fù)伸直狀態(tài)(圖3C)，拉力運動時間曲線說明此平衡系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定運作(圖3D)。所有手術(shù)指術(shù)后的屈指活動范圍與術(shù)前無區(qū)別。5例手術(shù)標(biāo)本中有3例患指欠伸為0°，1例欠伸5°，1例欠伸20°，即優(yōu)3例，良1例，可1例，差0例，優(yōu)良率為80%。

圖2 術(shù)前評估以及永磁鐵釘植入后X線透視圖

圖3 永磁鐵釘植入后術(shù)指的功能評估

2.2 體外手術(shù)模擬磁性矯正器植入治療槌狀指畸形 盡量保留手指標(biāo)本的整體組織，切斷伸肌腱止點，采用微切口的手指遠(yuǎn)節(jié)指橫紋掌側(cè)入路，克氏針做導(dǎo)針，X線透視圖顯示導(dǎo)針植入順利(圖4A)，進行置釘，遠(yuǎn)節(jié)指骨、中節(jié)指骨內(nèi)植入同極永磁鐵釘，術(shù)后X線透視圖顯示永磁鐵釘位置滿意(圖4B)。

通過配套操作工具進行永磁鐵釘?shù)闹踩?，手術(shù)中可見永磁鐵釘植入順利(圖5A、5B)。在植入的同極永磁鐵釘作用下，手術(shù)指屈指活動良好，被動伸指活動顯示手指可自動恢復(fù)伸直狀態(tài)(圖5C)，拉力運動時間曲線說明此平衡系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定運作(圖5D)。所有手術(shù)指術(shù)后的屈指活動范圍與術(shù)前無區(qū)別。15例保留所有組織的手術(shù)指術(shù)后欠伸情況：10例伸指為0°，4例欠伸小于等于15°，1例欠伸50°，也就是優(yōu)10例，良4例，差1例，評分優(yōu)良率為93.3%。

圖4 導(dǎo)針置入順利以及永磁鐵釘植入后X線透視圖

圖5 永磁鐵釘植入后術(shù)指的功能評估

3 討 論

臨床中，槌狀指畸形很常見，如不及時治療或治療不當(dāng)，不僅影響美觀，還可能引起創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、鵝頸指畸形、慢性疼痛等并發(fā)癥，造成末節(jié)屈伸活動障礙，給患者的日常生活造成諸多不便[6]。槌狀指有2種，腱性槌狀指和骨性槌狀指。腱性槌狀指是Ⅰ區(qū)的伸肌腱斷裂的結(jié)果，而骨性槌狀指是手指末節(jié)肌腱止點處的撕脫骨折，根據(jù)撕脫骨塊的大小，可合并遠(yuǎn)側(cè)指間關(guān)節(jié)的脫位或半脫位[7]。槌狀指的治療包括保守治療和手術(shù)治療，保守治療是最常見的初始治療，通常將DIP用夾板固定，固定或不固定近側(cè)指間關(guān)節(jié)(proximal interphalangeal, PIP)，持續(xù)6～8周[8-10]。盡管在大多數(shù)情況下保守治療都有效[11]，但由于連續(xù)佩戴夾板的不適感以及夾板的應(yīng)用和拆卸過程較復(fù)雜，許多患者的依從性不佳，容易遺留部分畸形，甚至畸形復(fù)發(fā)，因此保守治療的效果不理想[12-14]。

保守治療失敗后，應(yīng)考慮手術(shù)治療[15]。臨床治療槌狀指畸形的手術(shù)方法較多，但療效不一[16-18]。在腱性槌狀指的手術(shù)治療中，患者的并發(fā)癥發(fā)生率較高[19]，主要包括背部皮膚感染壞死、固定不牢固、肌腱黏連、慢性疼痛、指甲畸形、線結(jié)反應(yīng)和功能改善欠佳等。穩(wěn)定牢固地固定沒有骨碎片的伸肌腱末端并不容易，臨床工作中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)固定松動的手術(shù)病例。研究[20]表明，末端伸肌腱延長僅1 mm就會導(dǎo)致DIP關(guān)節(jié)25°的伸展滯后，而縮短1 mm會嚴(yán)重限制DIP關(guān)節(jié)的屈曲活動。如何精確地把握末端伸肌腱的長度還需要更精確的手術(shù)技術(shù)。即使在手術(shù)后，也需要長期固定以防止肌腱再次斷裂，而長久的固定可能導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬和疼痛[21-23]。因此，在臨床上不乏伸肌腱無法修復(fù)或者反復(fù)修復(fù)失敗的槌狀指遺留畸形患者，而隨著時間的推移，DIP不僅會出現(xiàn)畸形加重，影響外觀，甚至還可能引起功能障礙。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本研究利用磁鐵同性相斥原理，專門設(shè)計槌狀指畸形矯正器及其專用操作工具(專利號ZL201510069808.X)，旨在為槌狀指畸形患者的治療提供新的思路。

本研究中，采用掌側(cè)入路植入相應(yīng)大小的永磁鐵釘治療槌狀指畸形是全新的理念。在不保留其他組織的5例手指模型標(biāo)本中，3例患指欠伸為0°，1例欠伸5°，1例欠伸20°，優(yōu)良率可達80%，表明可為槌狀指提供較好的恢復(fù)效果。其中1例欠伸度數(shù)不理想，考慮原因為植入位置不佳，導(dǎo)致磁性同極的排斥力沒有發(fā)揮最大作用，因此在手術(shù)時盡量保證2枚永磁鐵釘連線與患指長軸同一方向是關(guān)鍵。在保留所有組織的15例患指模型上運用掌側(cè)入路植入永磁鐵釘時，患者關(guān)節(jié)活動情況評價為：優(yōu)10例，良4例，差1例，評分優(yōu)良率為93.3%，說明采用掌側(cè)入路植入永磁鐵釘治療槌狀指畸形是可行的。其中出現(xiàn)患指伸指活動欠佳，可能為以下原因：(1)本實驗采用的磁性矯正器為統(tǒng)一規(guī)格，不可避免對較大的患指可能會出現(xiàn)排斥力偏小的情況，導(dǎo)致患指伸指活動不理想；(2)置入位置不佳，導(dǎo)致磁性同極的排斥力沒有發(fā)揮最大作用。

本研究治療方法的優(yōu)勢在于：(1)與背側(cè)相比，DIP關(guān)節(jié)的掌側(cè)軟組織較多，血液供應(yīng)更好，所以掌側(cè)切口引起的皮膚壞死和感染率更低，且僅1 cm的切口就足以暴露遠(yuǎn)端指骨的底部和中間指骨的遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)表面，更微創(chuàng)，術(shù)后恢復(fù)瘢痕更小，更美觀；(2)有效恢復(fù)美觀，操作方便；(3)患者無需任何固定就可以進行患指的早期活動，可以更好地防止DIP關(guān)節(jié)黏連和攣縮[24-25]；(4)矯正器是通過掌側(cè)微創(chuàng)入路，縱向劈開部分指深屈肌腱進行植入，沒有破壞肌腱的連續(xù)性，保留關(guān)節(jié)活動性，不影響屈指功能。

盡管槌狀指磁性矯正器有很多優(yōu)點，但仍有不足和有待改進之處。首先，它有一定的適應(yīng)癥。適用于伸肌腱無法修復(fù)、修復(fù)失敗或者對手指外觀有較高要求的槌狀指患者。但是對有屈肌腱黏連、攣縮的患者是禁忌。再者，植入物在人體內(nèi)的排異反應(yīng)也需要著重考慮，永磁鐵植入物需要和臨床上內(nèi)植物一樣無排異反應(yīng)，具有良好的生物安全性且耐腐蝕，才能穩(wěn)定地發(fā)揮作用。永磁體的磁性是否會影響患者日常生活和工作，如MRI檢查、手指接觸金屬元件的工作等，也需要考慮。

本研究目前只使用統(tǒng)一規(guī)格的永磁鐵釘進行操作，初步確定該方法治療槌狀指畸形的可行性。根據(jù)患指的大小和其他參數(shù)，個性化設(shè)計永磁體的規(guī)格，制作出最適合患指的畸形矯正器，是未來的研究方向。隨著材料學(xué)的發(fā)展，完全有理由相信矯正器的材料可以達到臨床應(yīng)用的要求，有效且安全。