下肢骨折牵引复位器的设计和临床初步应用

2016-01-06   文章来源:北京积水潭医院 王军强 胡磊 苏永刚 赵春鹏 王彬彬 钟学东 龚晓峰 张健 王满宜    点击量:2935 我要说

尽量应用闭合或有限切开复位的方法对骨折进行复位、使用符合生物学固定原则的内固定物治疗骨折是目前下肢骨折微创治疗的发展趋势,20世纪80年代后期MastJakob就提出骨折间接复位技术,依靠软组织牵引获得骨折的复位,以期减少骨折的剥离和维持骨折块的血运,但术中应用何种间接复位技术获得满意的骨折复位并且维持复位,方便内固定物的微创置入,直是骨折微创治疗的关键和难点。近年来,除了外固定架、骨折牵开器、经皮骨折复位钳等复位器械应用于骨折的间接复位外,配合术中图像监测的被动式多自由度机械复位装置的研制日益得到重视并应用于临床治疗。本文介绍了种自主研发的下肢骨折牵引复位器应用于股骨远端、胫骨干骺端、胫骨干骨折微创治疗的初步经验。

资料与方法

一、一般资料

20072月至20093月应用下肢骨折牵引复位器治疗下肢骨折70例,男性54例,女性16例;平均年龄32.6(1763)。其中采用闭合或有限切开复位、经皮钢板螺钉内固定治疗股骨远端及胫骨干骺端骨折34例,依据AO-OTA分类标准(A型,不涉及关节面;B型,伴有部分关节内骨折;C型,伴有完全关节内骨折),其中股骨远端骨折3(33-B2例,33-Cl),胫骨近端骨折14(4l-A9例,41-B3例,4l-C2),胫骨远端骨折17(43-A9例,43-B5例,43-C3例,其中2例为Gustilo I a);采用闭合复位、带锁髓内钉内固定治疗胫骨干骨折36(42-A7例,42-B21例,42-C8例,其中4例为GustiloI a)。致伤原因:交通事故37例,重物砸伤16例,跌倒扭伤9例,高处坠落伤8例。受伤至手术的平均时间4.7 d(0.712.0 d)。术中均应用自行设计的下肢骨折牵引复位器辅助骨折复位。

二、下肢骨折牵引复位器的结构和功能

下肢骨折牵引复位器的设计主要是基于股骨远端、胫骨干骺端、胫骨干骨折微创手术不仅需要顺利获得满意的骨折复位,还需要稳定地维持骨折复位的特点设计的同时,此复位器还不能妨碍手术操作及内固定物的置入。其主要结构由支撑调节框架、牵引复位弓、支撑垫部件组成(1)(1)支撑调节框架为三角形框架结构,具有角度可调节装置,通过角度调整以适应术中患者仰卧位时,不同长度下肢的屈髋屈膝位摆放。(2)牵引复位弓安放在复位器框架底端,与患肢的稳定连接通过对患肢的跟骨牵引完成(跟骨牵引的克氏针连接在牵引复位弓的末端连接装置)。牵引复位弓通过丝杠传动式机械牵拉装置的牵引,具有矢状位轴向、冠状位旋转和水平位内、外翻牵引的结构对下肢进行骨折牵引复位;一旦获得满意的骨折复位,可以利用牵引复位弓的各向旋钮装置旋紧,稳定地维持骨折复位。(3)固定支撑垫部件安放在复位器框架顶端(承载患肢腘窝部),可支撑和限定患者下肢,牵引复位弓的底端位置是以其与腘窝部支撑垫之间的距离基本同健侧肢体长度相等为标准进行定位装配,牵引最大载荷为300 N,丝杠牵引行程80 mm。上述设计有效避免了患肢与复位装置接触的腘窝等部位过度挤压;不同厚度的独立支撑衬垫还可安放于骨折远近端下面与复位器之间的任意部位,以纠正骨折矢状面的上下侧方移位。装置的各部件采用模块化设计、快速接口连接,由医用可透X线的金属制造,除方便高压消毒、器械保养维护和搬运以及减少占用手术空间外,还便于在手术床上拆装摆放及术中透视。


图1下肢骨折牵引复位器各部分组件。支撑调节框架为三角形框架结构,具自角度可调节装置,通过角度调整以适应术中下肢的屈髋屈膝位摆放。牵引复位弓通过丝杠传动式机械牵拉装置的牵引,可以对骨折多向牵引复位。支撑垫可支撑和限定患者下肢  图2患者胫骨干42-B2型骨折。应用下肢骨折牵引复位器行胫骨骨折闭合复位、带锁髓内针内固定术(2a);胫腓骨骨折术后正、侧位X线片(2b);胫腓骨骨折术后正、侧位X线片(2c) 图3患者胫骨近端41-C1.3型骨折合并同侧胫骨远端43-A3型骨折。应用下肢骨折牵引复位器行胫骨近、远骨折有限切开复位、锁定钢板经皮插入内固定术(3a);骨折术前正、侧位X线片(3b,3c);术中在复位器对骨折的牵引复位辅助下,应用大巾钳经皮夹持骨折复位,复位器的设计为其他复位手段留有足够操作空问,透X线金属材质以利于术中应用C臂机透视、监测骨折复位情况及内固定物位置(3d,3e);骨折术后正、侧位X线片(3f3g)

三、手术方法

采用连续硬膜外麻醉,术中患者仰卧位,下肢以不同角度的屈髋屈膝位摆放在下肢骨折牵引复位器上,行跟骨骨牵引与牵引弓连结,除胫骨干骨折带锁髓内钉内固定手术外,常规应用止血带。(1)胫骨干骨折采用闭合复位、带锁髓内钉内固定。通过骨折牵引复位器的轴向牵引,纠正骨折的短缩移位是复位的关键,轴向牵引恢复小腿长度后,要对骨折的旋转及侧方移位进行不同方向的牵引调节,C臂机透视图像证实复位满意后,再从髌前经皮切口插入髓内针。在髓内针的插入过程中,可利用复位器的支撑调节框架将屈膝角度尽量加大,便于髓内针插入、确保正确的插入方向。髓内针插入后,调节框架角度,将下肢放在伸膝位,便于远端锁钉的置入及对骨折复位后下肢力线的确认(2)(2)涉及干骺端的闭合性胫骨骨折及股骨远端骨折,应用下肢骨折牵引复位器闭合复位或者有限切开复位、经皮钢板螺钉内固定。术中应用C臂机透视监测骨折复位,通常轴向牵引恢复患肢长度后,进行肢体轴向力线的调整,除结合复位器的内外翻牵引和旋转功能外,还可以在C臂机透视监测下、应用大复位巾钳在骨折端经皮钳夹复位,确认复位满意后,旋紧牵引弓的锁定旋紧装置,将患肢稳定地维持在骨折复位满意的位置。利用近关节切13插入相应锁定钢板(AO-Synthesis钛质胫骨近端解剖板7例、胫骨近端LISS3例、胫骨远端解剖板1l例、股骨远端LISS3例,Zimmer不锈钢胫骨近端解剖板4例、胫骨远端解剖板6),胫骨近端经外侧切口、胫骨远端经前内侧切口、股骨髁上经膝关节外侧切口,解剖板通过肌层下插至骨折区远端。在这一切口内固定近关节的解剖板。用同样的解剖板作为体外对照标识,确定解剖板最尾端,做小切口暴露解剖板远端,行骨折另一端的固定(3)。股骨远端LISS板、胫骨近端LISS板插入后,通过连接的经皮瞄准器行经皮螺钉固定。对有移位的关节内骨折采用有限切开复位,并在C臂机透视下确认关节面解剖复位,用克氏针或空心螺钉作临时固定,再经切口内解剖板孔固定关节内骨折。术后第2天开始膝、踝功能锻炼,术后拍片复查发现有骨痂形成,即可自10kg开始部分负重,以后根据随访情况决定完全负重时间。

四、评价指标

记录术中骨折复位所需时间、骨折复位所需术中C臂机透视时间。记录患肢术后力线的恢复,以健侧为参照标准,手术消毒前在手术床上测量,自髂前上棘至第l2趾间拉一直线,计算髌骨中心(髌骨内外缘体表标志最突出点连线中点)至该直线的垂直距离;术中应用同样测量方法,使用消毒过的电刀的电线拉线测量,并与健侧比较,记录双下肢差值以判断患肢术后力线的恢复。术后测量双侧髂前上棘至内踝尖的距离,记录双下肢长度的差值以判断患肢术后长度的恢复。术后拍摄胫骨干正、侧位X线片(股骨髁上骨折拍摄股骨带膝关节正、侧位X线片),以量角器测量复位后骨折(正位像)的内、外翻角度及(侧位像)前后成角度数。

结果

70例患者术中骨折复位所需时间平均12.7min(731 min)。骨折复位所需术中C臂机透视时间平均1.3 min(0.43.0 min)。双下肢长度的差值为(6.5±1.1)mm,双下肢力线差值为(7.0±1.8)mm,患肢术后长度及力线恢复满意。术后骨折正位像的内外翻角度为(2.75±0.16)o;侧位像前后成角角度为(5.13±0.51)°。

讨论

带锁髓内针内固定技术及微创接骨板固定技术(MIPO)与传统的所谓绝对稳定固定技术不同,它避免直接暴露骨折部位,维持骨折适当稳定的固定,保留骨折周围的血运,从而使骨折的愈合有更好的生物学环境,已经成为骨折微创治疗的重要手段。骨折的闭合复位或间接复位是骨折微创治疗的关键,高质量的骨折复位是骨折微创治疗的前提。研究表明,在下肢骨折治疗中,骨折的延迟愈合、不愈合以及畸形愈合的重要原因是复位不良。LawyerLubbers研究发现,在一组胫骨骨折病例中,骨折接近解剖复位的病例的骨折愈合时间为4.4个月,而骨折复位不良的病例的骨折愈合时间为6.8个月。Hay等认为骨折畸形愈合的主要原因是骨折在初始治疗中的复位不良,其次是继发的骨折复位丢失。与用于骨折微创治疗的内固定物的研发相比,确保骨折微创复位的相关器械和技术的研发还相对匮乏。真正有效的骨折复位装置不但能够对骨折进行微创的复位,同时还可以在内固定物置入过程中稳定地维持骨折复位,便于内固定物的经皮插入放置。

对于下肢骨折,力线恢复是非常重要的。传统的骨折切开复位内固定技术,术者可以通过广泛的手术切开暴露,直视下复位骨折,复位相对容易,但骨折块的切开复位内固定需要软组织的广泛剥离,损伤了穿支动脉和滋养血管,使得局部骨膜和髓腔内血供减少,骨愈合能力降低,骨移植需求增加。髓内针及MIPO技术强调骨折的闭合或间接复位技术以减少骨折暴露的范围,同时减少植骨的需要。由于骨折的闭合或间接复位不能直视骨折端,下肢骨折的力线恢复对骨折的闭合或间接复位是一种挑战,因此很多的下肢骨折复位装置应运而生。目前的下肢骨折复位装置主要分为四类:(1)可调节的临时外固定架式骨折牵开装置。Moorcroft等研发的STORM骨折复位装置及AO的骨折牵开器是此类代表。此类装置采用多平面、多边或单边穿针的外固定架式构型,可以在胫骨骨折的远近端经皮穿针,针通过可滑动针夹连接在复位器上的多轴连杆上,骨折远近端的针可以沿胫骨纵轴进行不同程度的牵引以复位骨折。骨折的复位可以通过术中X线透视进行调整和确认。骨折一旦获得满意复位,可拧紧针夹,维持复位,然后更换外固定架固定骨折,拆除STORM骨折复位装置。此类装置只适用于胫骨干骨折。(2)以骨折X线图像的计算机图像分析软件指导的Ilizrov式环形外固定架式下肢骨折复位器。Taylor外固定架即属于此类装置,骨折远近端的经皮穿针连接的环形框架之间有68根可伸缩连杆,通过专用的计算机软件对骨折的X线影像(正、侧位)进行分析规划,分别测算出各连杆伸缩的距离,通过环形框架和连杆之间的协同联动装置就可以驱动各连杆伸缩以复位骨折,骨折复位满意后,锁紧联动装置就可以维持复位,Taylor外固定架即作为骨折的外固定装置固定骨折,此类装置主要适用于胫骨干和股骨干骨折。(3)骨折复位机器人。骨折复位机器人是针对在骨科牵引床上的带锁髓内针手术使用的,穿入骨折远端的Schanzer针通过机器人的机械臂夹持,机械臂接收导航软件的规划指令对骨折进行复位,复位满意后,医生将髓内针插入、固定骨折。目前此类机器人多处于试验阶段,还未在临床手术中广泛使用。(4)骨折牵引手术床。通过手术牵引床牵引臂上的足靴套绑缚或者跟骨牵引,对骨折进行牵引复位,牵引方向多为单一轴向牵引,一旦患肢固定,很难改变患肢体位和牵引方向,多用于带锁髓内针内固定手术。上述下肢骨折复位装置能够辅助医生实施骨折闭合复位,但存在应用的骨折部位较为单一、只适宜于特定的内固定或外固定手术、相关器械较复杂等缺点,尚难普及推广。

本组病例应用的自行研制的下肢骨折复位器目前主要是与带锁髓内针内固定手术及MIPO配合使用的。它的结构设计和临床应用有如下优点:(1)胫骨干骨折闭合复位、带锁髓内针内固定术及股骨远端、胫骨干骺端骨折闭合或间接复位、经皮钢板置入内同定术大多要求患肢处于不同角度的屈髋屈膝位,骨折复位器的可调节框架结构是针对此体位进行设计的,可以非常方便地放置骨折肢体,为手术操作提供了稳定的操作平台。(2)牵引复位弓采用跟骨牵引结合复位垫的方式对骨折进行多向、多平面的牵引复位,与术中单纯的跟骨牵引相比,不但能够获得多向的骨折牵引复位,而且能够通过框架结构,稳定地维持骨折复位,同时还避免了其他骨折复位装置需要对骨折远近端进行经皮穿针所带来的副损伤、限制内同定物使用的问题。复位器的框架式设计,为术区提供了足够的操作空间,术者可以依据实际情况,采用符合手术需要的多种手术切口;骨折在有效的牵引复位后,若还没有完全复位,还可以应用骨折复位巾钳经皮钳夹、在骨折部位有限切开等其他复位手段。在本组病例,对于Pylon骨折及较复杂的胫骨近端骨折多采用了加做手术切口、有限切开复位的方法,复位装置没有妨碍这些手术操作,有利于骨折的微创复位。(3)复位器采用模块化设计,各功能组件应用快速接口、即刻旋紧的机械装置,术中装卸较方便。在术中可以针对骨折复位情况,通过调节框架角度,进行反复调整,骨折一旦获得满意复位,旋紧装置的旋钮就可以稳定地维持骨折复位,在内固定物的置入过程中能够始终稳定地维持骨折位置。本组病例在髓内针插入和钢板插入过程中,没有发生骨折的再移位。若术中需要更改手术方式,可以很方便地将跟骨牵引拔出、撤除复位器、重新摆放患肢。(4)复位装置采用框架结构和医用可透X线的金属制造,方便术中C臂机的摆放及透视,有利于术中监测骨折复位情况。(5)复位器对骨折的有效复位和维持复位,减少了术中术者在C臂机透视下直接徒手把持复位的时间和次数,减低了术中X线透视辐射损伤的风险。下肢骨折复位器在使用过程中也暴露出-些缺点:(1)骨折牵引范围较为有限,对于骨折移位较大的患肢,不能充分牵引。(2)牵引复位模块主要是通过跟骨牵引来完成不同方向的牵引,对于骨折在矢状面的上下侧方移位纠正不完全。(3)对于过长或过短的患肢,牵引框架的大小规格范围有限,无法稳定地安放这类肢体。(4)对于骨折较为复杂的干骺端骨折、术中需要变换体位、加行后方手术切口的骨折,此复位器的作用有限,还需要常规的治疗方法完成手术。

下肢骨折复位装置结合微创的生物学内固定手术技术可以极大提高骨折的微创治疗效果,研制临床针对性强、手术适应证广、操作简单方便、适宜现有手术环境、性价比合理的下肢骨折复位器对骨折的微创治疗具有重要意义。本组病例应用的下肢骨折复位装置可以基本满足胫骨干及部分胫骨干骺端、股骨远端骨折的微创复位要求,在临床实际应用中体现了操作简单、稳定实用的特点,但其设计方面的不足还有待改进。

文章来源《中华外科杂志》

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