股骨后髁解剖测量与Hoffa 骨折的手术设计研究

李孟军，周友良，陆沛骅，王骏，周斌华，王世强

（上海市第四人民医院 骨科，上海 200081）

0 引言

股骨后髁部骨折也称为Hoffa骨折，由于缺乏专用固定器械，常发生骨折移位，内固定断裂、松动等并发症，造成手术失败、关节僵硬、关节病废。本研究旨在通过解剖、CT扫描和3D设计打印技术研究成人股骨髁参数，设计一种可用于固定不同类型Hoffa骨折的专用钢板固定技术，以期提高固定效果，减少并发症。

1 资料与方法

1.1 一般资料。采用上海复旦大学解剖教研室提供的新鲜成人尸体股骨髁标本20个，左右各10个，其中男12个，女8个，年龄52-73岁，平均64.8岁。取本院2018年1月至5月就诊的30个成人股骨髁部螺旋CT（美国GE）检查图像资料，其中男19个，女11个，年龄58-77岁，平均65.4岁。

2 研究方法

2.1 数据测量。应用成人尸体标本进行测量，采集相关数据（结果见表1），测量方法（如图1中的①②③④）：股骨后髁的长度取后面观图像后髁上下边的中点连线；高度取侧面观dy连线距离，其中d为股骨后髁弧线最高点，y为股骨后缘的延长线；后髁厚度（即宽度）取后面观髁内外缘中点的连线距离；股骨后髁内外各两条骨脊自股骨后缘起延伸到内外侧髁基底部，呈三棱锥状，加强内外髁的支撑力，形成三角支撑，其底（e、f）边宽于内外侧髁的宽度，其侧面观成三角形（△abc）。

2.2 三维测量。应用本院2018年1月至2018年5月期间采用螺旋CT检查的30例膝关节的扫描数据导入3D软件（美国Materalise Magics 20），三维建模，测量股骨后髁的长、宽、高数据，结果见表1、2，方法同尸体测量。

表格1 股骨后髁尸体标本与3D测量数据分析（单位：mm）

图1 股骨后髁三维测量图示

2.3 模型设计。应用3D建模技术根据测量结果设计股骨内外髁骨折模型和固定钢板模型，并进行钢板模型3D打印（上海联泰科技股份有限公司产Lite 600HD型打印机，打印材料用荷兰皇家帝斯曼集团生产的DSM128光敏树脂）和应用技术分析（见图2-⑤⑥⑦⑧）。

图2 股骨HOFFA骨折三维设计与打印模型

2.4 统计分析。用SPSS 13.0统计软件对实验数据进行统计分析，建立正常参考值范围，计量资料采用t检验，差异性标准P＜0.05。

3 结果

3.1 数据库建立。分析股骨髁解剖结构数据发现，尸体测量与3D测量结果对比，股骨后髁内外侧髁的长、宽、高无显著性差异（P＞0.05）。股骨内外后髁对比，外髁高度大于内侧，具有显著性差异（t=1.426，P＜0.05），股骨后内外侧髁长度和宽度无显著性差异（P＞0.05），内侧三角支撑底边宽度明显大于外侧（t=1.382，P＜0.05）（见表1、2）。

表2 股骨内外后髁3D测量数据分析（单位：mm）

3.2 手术设计。根据数据库资料，利用三维建模和3D打印技术设计骨折模型和固定钢板模型，钢板模型采用“蝌蚪”型设计，符合股骨内外髁部侧面外形，采用大小两种锁定孔（4.5 mm、2.7 mm），靠近髌骨侧采用粗螺钉孔，靠近关节面采用小螺钉孔，部分小螺丝钉孔采用45°斜孔，对应钉孔采用通用（4.5 mm、2.7 mm）锁定螺丝钉。

4 讨论

解剖与分型：股骨髁冠状面骨折的特点由Freidrich Βusch1869年首次进行描述，1904年Albert Hoffa首先正式报告该型骨折的特点并得到公认，故该型骨折被称为Hoffa骨折。股骨髁后部呈“半圆体”，两面被韧带、肌肉附着，弧状关节面由关节软骨覆盖及关节囊附着，故Hoffa骨折属于关节内骨折。单纯Hoffa骨折较为少见，约占股骨远端骨折的8.7%-13%，占所有干骺端骨折的1%-6%，股骨内外髁Hoffa骨折发生比为1:3，极少双侧后髁同时骨折者[1]。1978年Letenneur将Hoffa骨折分为3型：Ⅰ型：骨折累及整个后髁，骨折线平行于股骨后侧皮质；Ⅱ型：骨折线与髁基底部平行，根据交叉韧带附着点的关系又分为3个亚型，a型骨折线在交叉韧带起点之前；b型骨折线经过交叉韧带起点；c型骨折线在交叉韧带起点之后；Ⅲ型：股骨后髁骨折线与股骨后皮质延长线斜行交叉。单髁Hoffa骨折AO分型为33Β3.2，双髁Hoffa骨折AO分型为33Β3.3[2]。

本研究发现，股骨外侧髁比内侧髁位置略低，前交叉韧带附着于外髁内面后部，而后交叉韧带附着于股骨内髁外面的前部，股骨髁周围有关节囊、韧带、肌肉及肌腱附着，骨折块受这些软组织的牵拉不易复位，且复位后难以维持，股骨内外侧后髁的长度、宽度对比并无显著性差异，但高度和后侧“三棱柱”支撑三角的底边存在显著性差异，外侧髁高度略大于内侧，而内髁倾斜度大这可能是导致内外侧Hoffa骨折发生率不同的主要原因。Hoffa骨折损伤多为膝关节屈曲时，轴向应力集中并作用于股骨髁的后半部，同时股骨外侧髁在膝关节屈曲时也是应力集中的主要部位，股骨髁部直接创伤结合瞬间膝关节外翻，也是Hoffa骨折主要发生机制之一[3]。交叉韧带附着点对于股骨髁的血运供应并不占主导地位，主要是关节囊的血管供血，但是交叉韧带解剖标志明确便于骨折分型的判断，主要是对于骨折块的受力特点和移位风险有更大的参考价值。

治疗方案：Hoffa骨折属于关节内骨折，骨折端受到韧带牵拉，属于不稳定性骨折，故无移位骨折也容易产生再移位，需要严密观察。对移位骨折则内固定治疗应作为首选，以解剖复位、坚强固定、早日恢复运动功能为目标。然而，长期以来对Hoffa骨折内固定方式存在颇多争议，传统的固定方式拉力螺钉固定，由于Hoffa骨折存在较大垂直应力，固定失败报道较多[4]，尽管引入Βuttress理念，采用各种直径、角度、螺纹等螺丝钉固定，也难以弥补螺钉固定不能抵抗垂直应力的不足，对于Letenneur I、III型骨折块较大者螺钉固定可以选择，但粉碎性骨折、II型（尤其是IIb/IIc型）骨折块较小，任何螺钉固定都难以胜任，各种拉力螺钉-钢板的组合应用均有报道，以小直径拉力螺钉小钢板支持或保护固定（后方/侧方）为主流趋势[5]。Sun等[6]对I型Hoffa骨折常见内固定方式进行了生物力学研究，发现钢板固定（后方或侧方）总体的轴向强度高于单纯螺钉固定组，侧方钢板能提供最大的固定强度，后方钢板组次之，而螺钉固定PA明显强于AP。其难点在于难以同时克服在纵向和横向的压应力和运动中存在的应力转换，以及松质骨本身支撑力不足和粉碎性骨折固定困难的问题。

Letenneur II型为完全性关节内骨折，骨折线贯通后股骨后髁关节面，骨折块较小，固定困难，且韧带、关节囊软组织附着较少，易发生缺血性骨坏死及骨不连，特别是b、c两型。无论是螺钉固定（小直径普通螺钉埋头或无头加压螺钉），还是埋头加压拉力螺钉（小直径无头加压钉多枚、埋头、PA打入）+buttress钢板进行固定都难以取得满意的固定效果，骨块发生移位、内固定物移位、骨关节炎发生率居高不下，成为当前Hoffa骨折治疗的难点之一[7]。

本研究发现，各骨折分型与固定方式难以契合，侧、后方钢板可增加Hoffa骨折拉力螺钉固定的稳定性，但软组织剥离大，进一步破坏骨折块残余血运供应。而单纯螺钉固定难以维持强有力的轴向支撑力和抗侧方应力。侧方锁定钢板螺丝钉固定技术具有显露方便，应用MIPPO技术置板、置钉，以减少创伤剥离，保护血运供应。而骨折端加压可以借助辅助器械维持复位和加压状态下完成固定，至于骨折端持续加压机制，在松质骨骨折的固定中难以达到和维持，过度追求这一目标极易导致骨折移位和压缩骨折，得不偿失[8]。

手术设计：超螺旋CT扫描结合3D打印与设计技术，可以精确重现人体骨骼原貌，这就为骨折固定方案制定和个性化治疗提供了技术基础，对特殊类型骨折的治疗策略制定提供了极大便利。早期研究只强调了钢板外型与骨面的贴服，但螺丝钉孔数少，钢板粗大，安装时创伤大，固定难以达到足够强度，且缺乏对于侧副韧带和关节囊的保护设计[9]。由于缺乏小螺丝钉设计，对小骨块极易造成破损、碎裂，或钉子数太少，难以满足对于Ⅱ型各种骨折的固定要求。本研究发现，固定钢板的选择应充分考虑股骨内外侧髁骨折的特点，根据不同骨折类型设计不同钢板外型，内髁侧面倾斜角大与外侧髁侧面，且由于侧副韧带起点周围呈凸起状，而关节面附近由于关节囊的附着，软组织较多，CT导引数据难以完全显示这一特征[10]。本研究采用计算机辅助技术导入成人膝关节CT检查数据，结合成人尸体股骨髁标本数据，通过股骨髁3D重建和测量，应用3D技术模拟设计股骨HOFFA骨折固定钢板模型（图2）。钢板设计在Ⅰ、Ⅲ骨折时靠近关节面区不必太大，以减少钢板对于侧副韧带和关节运动时关节囊的干扰，固定骨块有足够螺丝钉固定达到力学要求即可，而Ⅱ型的a、b、c三型骨折，由于股骨后髁骨块较小，又临近关节面，采用直径2.7mm小孔及斜孔的细锁定螺钉，即可减少固定带来的骨块破坏，又能满足小骨块的固定要求。且钢板采用更加符合股骨髁侧面外型的边缘曲面设计，弧形边缘外翻，以减少对于关节囊和侧副韧带的干扰和压迫，避免膝关节屈伸运动时磨损LCL，较经过关节面的埋头钉等固定方式牢固且避免了对关节面的破坏。钢板可根据骨折分型设计钢板的大小与形状，以满足不同类型骨折的固定要求。

总之，Hoffa骨折为高能量损伤，多发生于青壮年，应及时行x线、CT和MRI检查，减少漏诊且有利于制定完善的治疗方案。对无移位Hoffa骨折须严密观察，及时发现骨折再移位。移位骨折须手术内固定，早期功能锻炼，防止产生膝关节僵硬和残疾。应用计算机三维重建和3D打印技术设计Hoffa骨折专用钢板及内固定系统，即坚强固定又保护韧带，早期行膝关节功能锻炼可显著提高骨折的治疗效果。