单臂外固定器结合髓内钉延长术治疗股骨短缩的临床研究

杜辉 何啸天 王建业 杨敬 尹星华 顾建明 周一新 秦泗河

（1.北京积水潭医院矫形骨科，北京 100035；2.北京朝阳急诊抢救中心矫形骨科，北京 100122；3.北京朝阳中西医结合急诊抢救中心骨二科，北京 100022；4.应急总医院骨二科，北京 100028；5.国家康复辅具研究中心附属康复医院矫形外科民政部人体运动分析与康复技术重点实验室北京市老年功能障碍康复辅助技术重点实验室，北京 100176）

目前，Ilizarov 技术是解决下肢短缩畸形的金标准[1]。Ilizarov 技术使用环形外固定器完成牵张成骨时会遇到几个问题：①股骨的环形外固定器对日常生活和屈膝功能影响较为明显；②成人的矿化期较长，通常是牵张期的3～4倍，外固定指数（external fixation index,EFI）约为2月/厘米；③长节段骨延长术后的骨折发生率高达9.4%。Paley等[2]在Ilizarov技术的基础上进行了改良，提出单臂外固定器结合髓内钉延长术（lengthening over nail,LON），可大幅缩短患者外固定器的佩戴时间[3]，减少拆除外固定器后的骨折发生率。

LON 技术只能沿着股骨髓腔方向延长，很多骨科医师担心该技术会明显增加患肢的外翻程度[4,5]。本研究回顾性分析LON技术治疗股骨短缩畸形患者的临床资料，评估该技术的有效性和安全性，探讨较Paley评分更加可靠的术后评价指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①以股骨侧为主的下肢短缩畸形，股骨拟延长超过4 cm；②髋关节无明显不稳定；③股骨近端延长需要髋关节内收活动度在10°以上，股骨远端延长需要膝关节屈曲活动度在60°以上；④骨骺线闭合。排除标准：①股骨髓腔迂曲者；②髓腔直径＜8 mm 的患者；③安放髓内钉的有效长度不够的患者（顺行＜200 mm，逆行＜160 mm）。

回顾性分析2016 年6 月至2020 年6 月采用LON技术治疗的29例股骨短缩患者的临床资料，根据上述纳入与排除标准，本研究共纳入27例，男16例，女11例；年龄14～46岁，平均（22.5±7.3）岁；左侧17例，右侧10例；先天性股骨短缩6例，发育性股骨短缩18例，创伤性股骨短缩3例。根据Paley提出的骨延长难度分级：轻微3例，中度10例，严重14例。本研究未将膝外翻畸形作为该禁忌证，其中6例合并膝外翻畸形。

本研究经医院伦理委员会批准通过，所有纳入患者均签署相关知情同意书。

1.2 手术方法[6]

1.2.1 股骨近端延长：本研究中24例进行的股骨近端延长，其中6例采用平卧位牵引床，18例采用侧卧位普通手术床，健肢髋关节屈曲，患肢髋关节伸直。术中常规进行髂胫束和外侧肌间隔松解。股骨近端延长的手术步骤：①在预先设计好的截骨水平使用4.8 mm钻头钻3～5 个孔（图1A），截骨线需要保证牵张完成后，髓内钉有至少7 cm保留在远端髓腔内；②采用青少年股骨顺行髓内钉（6例由瑞士Synthes医疗器械公司提供，18例由大博医疗科技股份有限公司提供），选取大转子尖入针点（图1B），侧位透视下选择转子从前向后宽度的40%左右入针（图1C），逐级扩髓至所使用髓内钉直径加1.5 mm，置入尽可能长的主钉；③在主钉的后侧缘远近端各打入1枚垂直于延长方向的6 mm羟基磷灰石半针（由意大利Orthofix 公司提供），尽可能不接触髓内钉主钉（图1D、E），连接单臂外固定器（15例由意大利Orthofix公司提供，9例由大博疗科技股份有限公司提供），并给予轻度牵张力量；④退出部分主钉后，使用骨刀截断骨质，再将主钉重新穿回，近端锁钉（图1F），远端游离不锁；⑤在远近端再各打入2枚羟基磷灰石半针（图1G、H），连接单臂外固定器后单次延长5 mm确认无阻力，再回缩8 mm加压（图1I）。

1.2.2 股骨远端延长：本研究中3 例进行的股骨远端延长。一般用于股骨短缩伴股骨远端明显畸形患者，手术体位和步骤与股骨近端延长类似，不同点在于股骨远端打入的半针与关节面呈外翻9°夹角，如计划的解剖股骨远端外侧角（anatomic lateral distal femoral angle,aLDFA）不为81°，则进行相应调整，截骨后按计划矫形角度旋转截骨块，保持远近端半针平行，然后扩髓置入主钉。

图1 术中透视所示

1.3 术后处理

术毕时反复屈伸膝关节以保证针道周围无过度紧张的软组织，术后第2日开始进行屈伸膝关节康复锻炼，延长过程中如果出现屈膝度数＜90°则暂停延长并加强康复，恢复至90°以上再继续延长。术后第2日开始扶双拐下地，患肢负重5 kg，之后每周增加5 kg。术后7～10 d 开始延长，速度为0.7～1.0 mm/d，每2～3周拍摄X 线片观察骨痂生长情况以调整延长速度。当站立位双下肢全长X 线片确认已达到目标延长值后，根据患者骨痂密度、髓腔和髓内钉直径、髓内钉游离端在髓腔内的长度及患者体重和腿围综合判断拆除外固定器的时机：对于一般髓内钉和髓腔直径相差不大且髓腔内髓内钉超过10 cm 的正常体重患者，可以即刻锁钉拆除外固定器；对于髓腔宽大或髓腔内髓内钉游离端长度过短的患者，需形成较明显骨痂影再锁钉拆除外固定器。

所有患者均先锁钉，后拆除外固定器。拆除外固定器后，患者在康复医师帮助下进行强化屈膝活动度锻炼，再扶双拐，从20 kg 开始负重，每5 日增加5 kg。拆除外固定器后每6 周拍摄X 线片，直至前后内外皮质连续，此时记录骨愈合时间和骨愈合指数（bone healing index,BHI）[7]。

1.4 随访计划及评价指标

随访分为延长期和矿化期，延长期每两周拍摄股骨干正侧位X线片，延长结束拍摄站立位双下肢全长X 线片确认长度矫正是否满意。矿化期每月拍摄股骨干正侧位X线片，确认骨愈合后再次拍摄站立位双下肢全长X线片，测量手术前后机械轴股骨远端外侧角（lateral distal femoral angle,LDFA)和机械轴过胫骨平台位置的百分比（从平台内侧缘到机械轴的距离除以整个平台宽度）。使用Paley 评分系统进行疗效评估[8]，基于膝关节活动度、延长长度、步态、力线偏移、疼痛和日常工作生活能力进行评价，优为95～100 分，良为75～94 分，中为40～74 分，差＜40 分。采用Likert满意度量表对患者进行满意度评价，分为非常满意、满意、一般、不满意、非常不满意。

1.5 统计学方法

采用SPSS 21.0 软件进行统计学分析，所有连续变量使用Shapiro-Wilk检验验证是否正态分布，手术前后的膝关节屈曲度对比使用Wilcoxon 符号秩检验，手术前后LDFA以及机械轴通过胫骨平台位置的百分比使用配对t检验。使用Pearson、Spearman 和Kendall相关性检验验证EFI、BHI、Paley评分、术前术后膝关节屈曲度变化值、手术前后aLDFA差值、手术前后机械轴通过胫骨平台位置的百分比的差值与年龄、预期延长长度和实际延长长度之间的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术结果

手术时间160～300 min，平均（207±35）min，失血量为50～500 ml，平均（203±107）ml。

27 例全部获得随访，随访时间9～57 个月，平均（31.4±15.1）个月。延长长度为4.8～11.7 cm，平均（7.8±2.0）cm。外固定器佩戴时间3.0～10.5个月，平均（6.4±2.0）个月，EFI 为0.5～1.4 月/厘米，平均（0.8±0.2）月/厘米。骨愈合时间为6.5～18.5个月，平均（11.8±3.1）个月，BHI为1.1～2.3月/厘米，平均（1.5±0.3）月/厘米。末次随访的Paley 评分为40～100分，中位数95分，其中优15例，良8例，中4例，差0例。末次随访Paley评分，非常满意23例，满意4例，一般、不满意和非常不满意0例。

2.2 影像结果

膝关节屈曲度术前中位数为140°（120°～140°），术后中位数为120°（120°～140°），差异有统计学意义（P=0.002）。LDFA术前为87.9°±10.7°，术后为87.2°±8.8°，差异无统计学意义（P=0.456）；机械轴通过胫骨平台位置的百分比术前为51.4%±31.8%，术后为48.3%±29.2%，差异无统计学意义（P=0.462）。27 例中3 例为股骨远端延长同时矫正股骨远端畸形，2 例为股骨近端延长同时矫正股骨远端畸形，剔除上述5例后，22 例的术前LDFA 为88.1°±9.3°，术后LDFA 为86.7°±9.3°，术后LDFA 平均减小了1.3°±1.6°，差异有统计学意义（P=0.001）；另1 例股骨延长同时进行胫骨延长，剔除上述6例后进行机械轴通过胫骨平台位置的百分比的分析，术前机械轴通过胫骨平台位置百分比为47.2%±27.8%，术后为50.0%±29.8%，差异无统计学意义（P=0.381）。详见表1。

表1 手术前后功能及影像结果比较

2.3 相关性分析

Pearson、Spearman 和Kendall相关性检验发现EFI、BHI、Paley评分、术前术后膝关节屈曲度变化值、手术前后LDFA差值、手术前后机械轴通过胫骨平台位置的百分比的差值与年龄、预期延长长度、实际延长长度之间无明显相关性（P值均＞0.05，表2）。

表2 LON术后参数与年龄、预期和实际延长长度Pearson、Spearman和Kendall相关性检验的P值

2.4 并发症情况

术后14 例发生针道感染，均通过针道换药和口服抗生素好转，无深部感染。2例患者出现外固定器故障致截骨端提前愈合，需再次手术截骨并调整外固定器，最终Paley 评分为1优1良。2例患者出现股骨远端截骨端的再骨折，最终Paley 评分为1 良1 中。3 例患者延长出现了超过10°的膝关节屈曲畸形，经过康复锻炼恢复，未进行手术治疗。

Paley评分为中的4例患者中3例是因为LDFA值小于79°或者大于96°。1 例术前存在严重膝外翻，LDFA 从术前的60.6°变成术后的59.7°，后期通过股骨远端截骨矫正膝外翻后LDFA恢复至85.5°；1例术前存在膝内翻，LDFA 从术前的106.0°变成术后的105.0°，拟择期行股骨远端截骨矫正膝内翻；1例术前存在膝内翻，行股骨远端延长将LDFA 从116.1°矫正至100.0°，术前MPTA 值97.3°，术后力学无明显内外翻。但上述3例患者术后的Likert满意度均为非常满意。典型病例见图2。

图2 患者，女，22岁，左下肢严重膝内翻伴短缩畸形，行LON治疗股骨短缩

3 讨论

3.1 LON发展史

Ilizarov 牵张成骨技术已经在七十多年的发展中日趋完善，但是单纯外固定在股骨侧长节段延长中仍然遇到不小的挑战，包括轴线偏移、新生骨骨折、关节僵硬等[9]。Paley 提出的LON 技术在达到同样的延长效果的同时极大缩短了外固定器佩戴时间和EFI，随后的报道结果相似[10]，但是关于LON技术对骨愈合时间和BHI的影响却大相径庭，部分学者认为不会延长BHI，而其他学者认为会明显延长矿化所需时间[11]。Sheridan等[12]报道的外固定器结合内固定的骨延长术的EFI 为0.5～1.3 月/厘米，明显短于单纯外固定器的1.2～2.5 月/厘米，BHI 为0.8～2.1 月/厘米，平均延长长度4.0～8.5 cm。黄雷等[13]报道了国内最早关于外固定器联合髓内钉骨延长术治疗股骨短缩的研究，2 例股骨缺损8 cm 和11 cm 的患者和3 例股骨短缩4～7 cm 的患者均获得了良好的疗效。夏和桃等[14]报道了国内最大宗关于外固定器联合髓内钉延长术治疗的研究，412例胫腓骨短缩的延长长度为3～18 cm，平均7.6 cm，EFI 平均20 月/厘米，BHI 平均56 月/厘米，其中3例胫骨发生骨不连，1例踝关节发生内翻畸形，均经2 次手术治愈。杨华清等[4]报道了国内大宗关于LON 治疗股骨短缩的研究，平均外固定器佩戴时间和骨愈合时间明显短于单纯外固定器组（无EFI和BHI 数据），针道感染情况和术后1 年膝关节活动度也优于单纯外固定器组。本研究中EFI 为（0.8±0.2）月/厘米，BHI为（1.5±0.3）月/厘米，平均延长长度（7.8±2.0）cm，与国外报道水平相似。近年来，全髓内延长技术在国外肢体延长领域已逐渐普及，其可以在不佩戴外固定器的情况下治疗股骨及胫骨短缩或成角伴短缩畸形，还可以反向短缩进行加压治疗股骨及胫骨不愈合，甚至可以进行全内置骨搬运治疗大段骨缺损[15-18]，但国内尚未开展。

3.2 LON结果评价

本研究按照Paley 评分系统的优良率为85.2%，Likert 满意度为100%。Paley 评分系统实用有效，但是其中的LDFA 评分仍无法完全反映手术的真实效果，其评分标准中LDFA 值为85°～90°才能得满分25分，82°～84°和91°～93°得20 分，79°～81°和94°～96°得10 分，而小于79°或大于96°无法得分。部分患者的LDFA值虽然不在满分范围，但总体下肢力线正常，无痛、关节稳定且活动良好，实际下肢功能没有任何障碍；部分患者初次术前就存在内翻或外翻畸形，但初次手术选择近端延长，且远端不具备同时矫正的条件[19]，在LON术后二期行股骨远端畸形矫正后也可获得完全正常的下肢功能，但此时的Paley评分系统中LDFA评分可能是10分甚至0分，即使其它项目全部满分，患者也大多只能获得“良”或“中”的结果，而并不能反映患者的实际功能。本研究的4 例Paley 评分结果为“中”，其中3例是因为LDFA评分偏低所致，实际患者术后功能良好，Likert满意度均为非常满意，说明Paley评分系统尚有改善的空间。本研究尝试采用手术前后机械轴通过胫骨平台位置的百分比所反映的术后下肢力线满意度来代替LDFA评分，但该指标可以正确评估胫骨侧MPTA存在代偿的患者，而对于二次手术矫正股骨畸形以及胫骨侧同步手术的患者来说仍然不适用，尚有待后续研究发现更为适用的评价标准。

3.3 LON技术难点与缺点

很多医师对LON技术有如下担忧：①深部感染：本研究中27 例均未发生深部感染，要点在于植入羟基磷灰石半针可以有效降低针道感染松动率，另外置针时注意不要接触髓内钉，二期锁钉时务必彻底消毒，注意无菌操作，且务必先锁钉再拆外固定器，降低感染风险的同时也可以防止延长段回缩。②操作困难：LON 技术的难点在于股骨近端的半针植入，本研究中多采用侧卧位普通手术床，该体位在透视股骨近端侧位时射线束垂直于骨干，而不像平卧位牵引床需要斜向透视，显影更佳清晰且没有变形，更利于判断髓内钉入针点和近端羟钉的前后位置，注意将髓内钉主钉提前安放，置入羟基磷灰石半针时可以采用克氏针定位后空心钻头钻孔，避免半针位置不佳。③增加外翻：一般认为每延长1 cm，力线会向平台外侧偏移1 mm，但本研究结果发现延长长度和最终机械轴偏移并无明显相关性。实际的理论计算公式（图3）为（L×sin A×T）/（T+F+L×cos A），其中L是延长的长度，T 是胫骨长度（术前机械轴在关节面以远的长度），F 是股骨长度（术前机械轴在关节面以近的长度），A 是术前下肢机械轴（注意不是股骨机械轴）和股骨解剖轴的夹角。如果胫骨无异常，健侧股骨长度约等于F+L×cos A，而健康股骨和胫骨长度比约为5∶4，故T/（T+F+L×cos A）约为0.44，简化为0.44 L×sin A，A 的角度并不是5°～7°的股骨机械轴和解剖轴夹角，实际下肢机械轴与股骨解剖轴的夹角在外翻时大于7°，而内翻时小于5°，以6°计算sinA约为0.10，故机械轴偏移约为每延长1 cm，向外侧偏移0.4 mm。如果延长8厘米，实际偏移3 mm左右，只会改变机械轴过平台百分比4%～5%。如果患者术前内翻较大，实际变化还会更小，甚至约为0。本研究发现，手术前后的LDFA 和机械轴过平台百分比比较，差异均无统计学意义，而排除了股骨远端延长患者和远端同时截骨患者后，术后LDFA 平均减小了1.3°±1.6°，差异有统计学意义。

图3 股骨近端LON力线外移计算示意图

3.4 研究的不足之处

本研究的不足之处：①样本量较小，主要受限于成年长节段股骨短缩患者较少，既往文献报道的样本量也都在20～40例[10,11,19,20]；②未设置对照组，由于单纯外固定器治疗股骨短缩不如LON技术安全，所能找到病例的延长长度明显较短而无法匹配为对照组。

综上，LON 技术在股骨长节段延长中有着成熟而安全的表现，不会造成外翻角度明显增加。Paley评分系统中关于LDFA值的内容仍有改良空间，有待后续研究发现更为适用的评价标准。