彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器治療創(chuàng)傷性膝關節(jié)僵直

劉鋒衛(wèi) 任飛 馬琨 趙園園 尚利杰 張紅星 曲安龍 李煜 馮峰*

（1.河南省洛陽正骨醫(yī)院河南省骨科醫(yī)院肢體功能重建科，河南洛陽 471002；2.洛陽市中醫(yī)院骨科，河南洛陽 471000；3.開封市第二中醫(yī)院骨傷科，河南開封 475000）

膝關節(jié)周圍骨及軟組損傷需要進行必要固定，患者在解除固定后因疼痛、恐懼等原因喪失膝康復時機，容易發(fā)生膝關節(jié)僵直。創(chuàng)傷性膝關節(jié)僵直在臨床上治療難度大、周期長、治療效果一般。傳統切開松解手術對髕韌帶以及股四頭肌進行徹底松解，術后經過屈膝鍛煉可達到一定的膝功能康復效果，但組織瘢痕攣縮及粘連常造成膝屈曲功能的嚴重丟失，遠期治療效果較差。常用的Ilizarov外固定器屈膝牽伸普通鉸鏈裝置不能有效模仿膝屈曲軌跡，屈膝牽伸過程中容易損傷膝關節(jié)周圍骨和韌帶，甚至造成膝關節(jié)脫位、韌帶斷裂等并發(fā)癥。本研究應用彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器對膝僵直進行牽伸，重建膝關節(jié)屈伸功能。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①膝關節(jié)周圍骨折、外傷致膝關節(jié)僵直；②＜60歲；③至少一次手術松解，效果欠佳；④接受和配合Ilizarov 外固定器治療。排除標準：①膝關節(jié)強直或關節(jié)骨性融合患者；②膝僵直合并膝關節(jié)感染者；③不接受外固定器治療的患者。

回顧性分析2017年2月至2019年9月收治的27例創(chuàng)傷性膝關節(jié)僵直患者的臨床資料，根據上述納入與排除標準，本研究共納入12 例，男7 例，女5 例；年齡21～48 歲，平均（30.1±8.7）歲；病程17～40 個月，平均（22.9±6.3）個月。僵直狀態(tài)：伸直位2例，輕度屈膝位7 例，半屈膝位2 例，外翻位1 例；膝關節(jié)活動度0～10°2 例，10°～15°3 例，15°～20°1 例，20°～25°5例，25°～30°1例。

本研究經醫(yī)院倫理委員會批準通過，所有納入患者均簽署相關知情同意書。

1.2 手術方法

預先安裝Ilizarov外固定器及彈簧?；颊卟捎眠B硬外麻醉，取仰臥體位。

手術步驟：①安裝外固定器牽伸裝置：套于患肢，以膝關節(jié)間隙為中心，要求彈簧的中段對應膝關節(jié)內外兩側間隙的中心位置。兩組外固定環(huán)平面分別與股骨干和脛骨干垂直，關節(jié)處環(huán)內周緣與皮膚距離應大于4 cm。②正側位透視確定膝關節(jié)間隙與彈簧的位置：調整兩組外固定環(huán)與膝關節(jié)的位置及穿針位置，避開血管、神經，分別在每個環(huán)上打入1枚2.5 mm 全針，再在每個環(huán)相應位置打入1 枚4.0 mm半針。每個環(huán)上至少1 枚全針+1 枚半針，兩針交叉60°～80°。兩組4 個環(huán)打入4 枚全針+4 枚半針共計8枚牽引針，用環(huán)夾固定在相應的兩組環(huán)上。再次透視確認環(huán)與膝關節(jié)牽引位置，將每枚全針進行牽張固定，兩組環(huán)之間安裝牽伸裝置。③髕骨牽伸與進針：根據髕骨粘連程度，用2 枚半針或半針加全針固定髕骨，用半環(huán)加連接器立體固定髕骨，用2根絲桿將牽伸髕骨裝置連接于遠端一組環(huán)上。④透視確認膝關節(jié)屈膝牽伸方向合適：調整彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器，患膝達到最大屈曲角度時透視確認方向與位置合適后，回調牽伸裝置至初始狀態(tài)。⑤注意事項：剪去針頭及尾端多余部分，并給予折彎，鋼針尾端穿戴防護帽；無菌輔料覆蓋包扎，針眼用1～2塊無菌輔料纏繞包扎，并用醫(yī)用膠帶給予適當固定。

1.3 術后處理

1.3.1 用藥：術后常規(guī)抗生素應用1次，抗凝藥物應用7～10 d。

1.3.2 外固定器護理：檢查外固定器螺絲松緊情況，保持針眼干燥。用碘酒消毒針眼，每日1 次，出現針道感染時及時對癥處理，必要時用藥。

1.3.3 外固定器調整與屈膝牽伸要求：術后第3 日開始調整屈膝牽伸裝置向外牽伸，每6～8 h 自行調架1次；每次3 絲（約3 mm），每日2～3 次。出現膝局部疼痛明顯時停止調架1～2 d。屈膝牽伸過程中及應時調整牽伸速度。每牽伸屈膝20°～30°，需拍攝X 線片監(jiān)控膝關節(jié)對應關系。一般要求屈膝達到130°后鎖定裝置。停止牽伸屈膝3周后，緩慢調整牽伸裝置將膝關節(jié)伸直。同樣方法，再次調整屈膝牽伸，達到第1次屈膝角度后再次鎖定牽伸裝置。牽伸過程來回2～3次后拆除外固定器。

1.3.4 屈膝功能鍛煉：拆除外固定器后由康復醫(yī)師指導，應用CPM 機鍛煉膝關節(jié)屈曲角度達到牽伸治療時最大角度。2 周后根據情況患者出院自行康復膝關節(jié)，第1 個月指導患者坐姿膝屈伸鍛煉，每日屈伸膝關節(jié)不低于300個，分10～15次完成；第2個月在堅持坐姿鍛煉情況下增加下蹲位膝關節(jié)功能鍛煉，每日堅持200 個，分8～10 次。鍛煉要求將膝關節(jié)屈伸到屈膝牽伸達到位置，不能獨立完成鍛煉者由康復師指導鍛煉。

1.4 隨訪計劃

第一階段，調整彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器：完成2～3次屈膝牽伸治療，每3～5 d由專業(yè)醫(yī)師進行電話隨訪，由患者家屬拍攝膝關節(jié)外形圖像傳給主管醫(yī)師，認真觀察屈膝變化，若出現問題及時解決，必要時來院處理；每3周門診復查一次，拍攝膝關節(jié)側位X線片，監(jiān)測膝關節(jié)對應情況，測量記錄膝關節(jié)屈曲角度。第二個階段，拆除外固定器：每月進行門診隨訪，共計6～8次，記錄患膝屈曲角度及功能活動情況。

2 結果

隨訪時間6～18個月，平均（10.4±7.5）個月。12例患者順利完成至少2次屈膝牽伸治療。拆除外固定器后，7例自行膝關節(jié)屈伸鍛煉，5例由康復師指導膝功能鍛煉。6例患者膝屈伸活動度接近70°；4例患者膝屈伸活動度接近90°；2例膝屈伸活動度超過100°（表1）。典型病例詳見圖1、2。

圖1 患者（編號1），男，21歲，左髕骨粉碎性骨折術后22個月并膝關節(jié)僵直，采用加裝彈簧的Ilizarov外固定器屈膝牽伸手術治療

表1 患者一般情況和治療前后膝關節(jié)活動度

3 討論

髕骨、脛骨平臺[1]、股骨髁間骨折[2]，交叉韌帶斷裂等膝部創(chuàng)傷可以直接損傷膝關節(jié)周圍韌帶，破壞膝關節(jié)周圍骨結構，術后長期固定容易出現膝關節(jié)僵直。創(chuàng)傷性膝關節(jié)僵直的治療[3-5]需要多次手術治療及康復才能到達一定治療效果[5-8]，對于手術治療及康復未能解決的膝關節(jié)僵直患者，有學者建議行膝關節(jié)置換手術增加膝關節(jié)活動度[9]，一些肌腱的切除手術也能達到一定效果[10,11]。

3.1 彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器的設計

圖2 患者（編號12），女，30歲，右側髕骨骨折合并膝關節(jié)后脫位，膝關節(jié)僵直近20個月，采用加裝彈簧的Ilizarov外固定器屈膝牽伸手術治療

設計拉力彈簧做為鉸鏈，材質為不銹鋼：組成彈簧的鋼絲直徑0.8～1.2 mm，長度是正常膝關節(jié)間隙的5～8 倍，4～5 cm；彈簧鋼絲圈直徑為1.5 cm，鋼絲間距0.02 mm。該拉力彈簧鋼絲的間距很小，直立壓縮不能產生彈性作用，而彎曲時產生回縮力。利用彈簧彎曲過程中持續(xù)產生的回縮力作用作為膝關節(jié)屈伸治療過程中所需要的牽伸力。彈簧式鉸鏈的最大彎曲角度接近165°，彈簧要維持其原來的狀態(tài)，因此彎曲角度越大，牽伸力越大。彈簧兩端有固定裝置，有螺絲孔鎖定結構，與普通鉸鏈裝置安裝原理一樣。在預先設計好的兩組環(huán)之間用螺絲將彈簧的一端固定于遠端一組環(huán)上，另一端用做牽伸延長絲桿，用螺母固定于近端一組環(huán)上；同樣方向，在環(huán)直徑對應的另一端安裝另一彈簧。兩個彈簧組成一組，將兩環(huán)組合成一套外固定器牽伸裝置。屈膝牽伸治療過程中，彈簧式鉸鏈通過安裝的Ilizarov 外固定器作用于僵直患膝，在屈膝過程中對膝關節(jié)遠近端產生牽伸力，根據“牽伸組織再生”原理，膝關節(jié)周圍組織有效再生并自行松解，達到治療目的。

膝關節(jié)的屈曲活動是股骨滑車在脛骨平臺上的滑動加滾動過程，膝中心運動軌跡實際上是一個“弧線”，設計一定長度的彈簧，使其彎曲形成弧線接近正常膝關節(jié)運動軌跡，有效模仿膝關節(jié)屈曲過程中膝中心軸產生的運動軌跡。因此，彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器主要目的是模仿膝關節(jié)正常運動軌跡，并能有效維持屈膝牽伸力量，在屈膝治療過程中保護膝免受損傷。與常規(guī)切開松解手術不同，Ilizarov外固定器牽伸松解膝關節(jié)不需要切開膝關節(jié)周圍軟組織進行手術松解，只需安裝外固定器對患膝持續(xù)牽伸，同時屈曲膝關節(jié)，即可達到一定的治療目的。膝關節(jié)的屈曲活動是股骨滑車在脛骨平臺上的滑動加滾動過程，膝關節(jié)的活動中心實際上是一個“弧線”的運動軌跡，而常用的鉸鏈裝置無法滿足屈膝牽伸的“弧”線運動需要，屈膝牽伸過程中容易對膝關節(jié)周圍骨與軟組織造成損傷，而一定直徑、合適長度與彈力的彈簧的屈曲“弧”線，某種程度上與膝關節(jié)中心的弧形運動軌跡吻合。

外固定技術所依據的張力應力法則為屈膝牽伸松解提供了理論基礎，為膝關節(jié)僵直治療提供了新的思路與方法。利用Ilizarov外固定器對膝關節(jié)僵直進行牽伸治療的臨床效果滿意[12-14]。由于膝屈伸活動是滾動加滑動的“弧線運動”特點，經過反復研究，并結合機械、材料、力學等相關專家意見，將Ilizarov外固定器加裝彈簧，模仿正常人體的膝關節(jié)屈膝運動，進而有效康復膝屈曲功能。

3.2 彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器的治療特點

術中不進行膝關節(jié)周圍軟組織松解，只進行Ilizarov 外固定器的安裝與調試。因此，術后患膝屈曲角度與術前基本一致，不會有明顯屈膝角度變化。術后第5 日開始，每天按時調整加裝彈簧的Ilizarov外固定器行屈膝牽伸。本研究中12例均采用彈簧式鉸鏈Ilizarov 外固定器進行屈膝牽伸，并未行傳統切開松解手術，膝屈曲功能恢復可。

在屈膝牽伸過程中，很容易出現膝部組織腫脹、疼痛，甚至缺血等問題。屈膝到一定角度后，每日觀察患肢的皮膚顏色及感覺至少4 次。出現膝關節(jié)或整個患肢的紅、脹、熱、痛等反應時，應放慢、暫停牽伸或回放牽伸力，待疼痛等反應減輕后繼續(xù)進行。治療過程中需要與患者進行充分溝通，把可能出現的問題提前告知患者，使其主動配合治療?；枷ュ憻拡猿职磿r、有序、漸進的原則。本研究中12例未發(fā)生感染，均完成至少2次屈膝牽伸治療。拆除外固定器后，要求患者進行標準的坐姿、蹲姿功能康復[15,16]，其中5例膝關節(jié)功能恢復滿意。

本研究所納入病例相對較少，且未設置對照組，尚需多中心、大樣本的隨機對照研究和長期隨訪結果。綜上，利用外固定器屈膝牽伸是治療膝關節(jié)僵直的一種微創(chuàng)手術方法，建立在Ilizarov技術基礎之上，遵循張力應力法則[17-19]。應用彈簧式鉸鏈Ilizarov外固定器能模仿正常膝關節(jié)運動軌跡，進而有效康復膝屈伸功能，降低膝關節(jié)脫位、韌帶斷裂等并發(fā)癥發(fā)生率。