Ilizarov技术治疗股骨短缩伴膝关节畸形的临床研究*

郑学建 秦泗河** 郭保逢 石磊 赵俊 王执宇

（1.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；2.清华大学附属垂杨柳医院骨科，北京 100022）

幼年时多种原因可导致股骨远端骨骺损伤，据统计该类型损伤在全身骨骺损伤中不到2%[1]，尽管发病率较低，但危害极大，随年龄增长常出现不同程度的股骨短缩、膝关节内外翻和前弓等畸形[2,3]。下肢明显不等长和持重力线偏移将继发骨盆倾斜、脊柱侧凸和膝关节过早退变等一系列问题[4,5]。传统方法先行骺板阻滞、接骨板螺钉内固定矫正膝关节畸形，然后行下肢延长均衡术，或采用股骨远端截骨，截骨板内固定结合单边外固定器延长，需多次手术治疗，且周期长、费用高、创伤大[6-8]。Ilizarov外固定器具有三维矫形的功能，可进行骨端固定、畸形矫正及肢体延长[9,10]。股骨远端髁上截骨便于矫正靠近畸形顶点的膝关节畸形，但同一部位同时行股骨延长严重干扰术后膝关节屈伸功能锻炼，延长同时容易继发新的畸形。本研究回顾性分析Ilizarov技术治疗股骨短缩并膝关节畸形患者的临床疗效，探讨截骨设计原则、操作方法、外固定器的安装、钢针布局及并发症的预防。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①股骨远端骺损伤致股骨短缩，合并膝关节畸形；②双下肢不等长＞3 cm；③股骨远端骨骺闭合；④采用Ilizarov 外固定器治疗。排除标准：①股骨远端骨骺未闭或有活跃生长潜能者；②未采用或不接受外固定器治疗者；③失随访患者。

回顾性分析2013年1月至2018年4月收治的12例股骨短缩并膝关节畸形患者的临床资料，根据上述纳入与排除标准，本研究共纳入9 例，男6 例，女3例；年龄18～26岁，平均（22.1±2.9）岁；左侧2例，右侧7 例；9 例患者均幼年时因外伤致股骨远端骨骺损伤继发肢体短缩，合并膝内、外翻5 例，股骨髁上前弓4例（表1）。

表1 9例患者的一般资料

本研究经医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 术前准备

术前常规拍摄双下肢全长站立位正侧位和膝关节正侧位X线片，通过分析下肢全长的机械轴线与解剖轴线测量患肢短缩程度，确定成角畸形的位置和角度。常规测量以下数值：①双下肢股骨、胫骨长度；②双下肢机械轴线；③额状面上股骨远端解剖轴外侧角（anatomic lateral distal femoral angle,aLDFA），矢状面上股骨远端后方角（posterior distal femoral angle,PDFA），根据Paley 矫形原则确定成角旋转中心（center of rotation of angulation,CORA）的位置，指导截骨端是否需要位移，以恢复正常的下肢解剖轴线。必要时在计算机上模拟矫形结果（图1）。

图1 计算机辅助进行模拟矫形

1.3 Ilizarov外固定器构型

由3个加厚C环组成。近端环和中间环由4根延长杆固定，组成延长部分；远端环由4根带多向关节的螺杆和中间环相连接，组成矫形部分，可以术后对矫形位置进行微调。在近端股骨外侧环根据要求增加配件，构成可延长和矫形同步进行的外固定器（图2）。

图2 Ilizarov外固定器构型

1.4 手术方法

采取连续硬膜外麻醉，患者取仰卧位。首先在C 型臂X 线机透视下定位股骨髁上截骨处，切口长约1 cm，止血钳钝性分离到骨膜，插入微创截骨器（图3A），根据畸形情况做横断或弧形截骨，根据术前测量的CORA 点位置决定即时矫正时截骨远端是否位移，以恢复最佳解剖轴线（图3B）。透视下确认截骨端矫正位置基本满意后，用克氏针临时固定（外固定器安装完成后拔掉）。套入术前组装好的外固定器，在股骨远端环内外髁之间穿入1根2.5 mm克氏针，在股骨近端环穿入1 枚4.5～5.0 mm 螺纹半针，调整好环与皮肤之间的距离，全针需拉张固定，基本构架完成。分别在股骨远端环内外侧各增加1 枚4.5～5.0 mm 螺纹半针，中间环外侧增加1～2 枚4.0～4.5 mm 螺纹半针，近端环外侧增加配件，在不同角度穿入2～3 枚5.0 mm 螺纹半针，增加固定刚度和稳定性。外固定器安装结束后被动屈伸膝关节检查钢针处皮肤张力是否合适，必要时适当松解，使膝关节被动屈曲到最大程度（图3C），以利于术后膝关节功能锻炼。最后，在股骨中段延长处微创截骨（或用窄骨刀截骨）后松开延长杆，用手固定上下两环，左右旋转断端后重新固定。

图3 术中操作

1.5 术后处理及随访计划

术后3 d开始在床上练习膝关节屈伸活动，术后5 d扶助行器下地锻炼行走，术后7 d常规拍摄X线片观察截骨端情况，并调整延长杆开始延长，延长速度和频率为0.5～1.0 mm/d，分4～6 次完成。鼓励患者坐床边，下垂小腿或由家属辅助，主被动进行膝关节功能锻炼。每2 周（每延长约1 cm）拍摄双下肢站立位全长X线片，并对股骨髁上矫形截骨处进行微调，以恢复最佳下肢机械轴线。延长和矫形结束后每6周复查X线片观察骨痂矿化情况，以判断何时简化外固定器，通过拆掉环和保留部分半针来降低固定刚度，以减少延长端塑形过程中的应力遮挡，促进骨愈合。患肢适当负重行走3～6周后复查X线片，若符合临床要求可全部拆除外固定器，皮下松解粘连针道，被动活动膝关节，临时佩戴膝关节矫形支具保护3周左右。

1.6 评价标准

采用X 线片评估下肢长度、下肢力线、关节线及延长成骨情况。膝关节功能评分（keen society score,KSS）从平地行走及爬楼梯时疼痛程度主诉、关节稳定性、关节活动范围及存在缺陷程度等四个方面进行评价，满分100 分，85～100 分为优，70～84 分为良，60～69分为可，＜60分为差。

1.7 统计学方法

采用SPSS 21.0软件进行统计学分析。分别测量并记录膝关节畸形角、延长长度和KSS 评分，对术前及术后测量数据采用配对t检验进行分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

9例患者均获得随访，随访时间12～40个月，平均（20.5±7.6）个月。患者术后股骨短缩和膝关节畸形均获得矫正。术后股骨延长3.0～7.5 cm，平均（4.1±0.9）cm，矫正膝关节内翻外翻畸形15°～25°，平均17.9°±2.8°，前弓畸形12°～20°，平均14.4°±2.4°。术后外固定器佩戴时间6～14 个月，平均（9.3±2.6）个月。术后3例发生针道感染，换药处理后感染控制；1例针道松动，更换穿针位置，重新固定。未出现神经血管损伤并发症。末次随访KSS 评分为79～100 分，平均（94.2±3.9）分。典型病例见图4。

图4 患者，男，19岁，13岁车祸伤致右股骨短缩伴膝外翻畸形，行Ilizarov外固定器治疗

3 讨论

3.1 Ilizarov技术治疗股骨短缩伴膝关节畸形的优势

下肢外伤骨折后的轻度畸形或短缩，一般在生长发育过程中能自我塑形、恢复正常。如果骨折靠近关节处，就很容易累及骺板，股骨远端骨骺骨折发生率较低，约占所有骨骺骨折的2%，容易导致股骨远端生长发育紊乱，并通常发生在Salter-Harris Ⅱ型骨骺骨折，如果骨折处理不当会继发肢体短缩和膝关节畸形[11]。一般认为，双下肢不等长小于2.5 cm可通过穿补高鞋弥补，差距超过3 cm 需考虑进行肢体延长[2]。传统治疗多需要分期手术，治疗周期长，增加患者痛苦，费用高。目前，应用Ilizarov外固定技术治疗肢体短缩和畸形，取得较好的临床效果[12]。外固定器具有受力均衡、缓慢牵拉、逐渐矫正和加压等无法替代的优势，并在临床中广泛应用[13]。本研究所纳入的成年股骨远端骨骺损伤后遗症患者，不涉及骨骺骨桥的切除手术，所以可选择微创截骨的办法结合Ilizarov 技术治疗。应用外固定器治疗股骨短缩合并膝关节畸形，减少治疗周期，两处均采用微创截骨，创伤小、恢复快；改良的器械构型和穿针布局最大限度减少了对膝关节活动的影响，可早期进行膝关节锻炼，更利于功能恢复。Ilizarov 技术可在张应力刺激下促进组织骨生长和重塑[14,15]。在调节过程中定期复查X 线片，与对侧肢体进行对比，可视情况暂缓及停止调节外固定器。

3.2 截骨方法的选择及技巧

延长术前需拍摄双下肢全长站立位X线片，了解下肢短缩程度和膝关节畸形类型。微创截骨是应用Ilizarov 技术的一大优势，两个部位的截骨方式均选择微创截骨器截骨，取1 cm左右小切口，不需要充分显露截骨部位，对骨膜及周围软组织损伤小[16]。

股骨骺损伤后遗膝关节畸形，通常股骨远端髁发育不良，而畸形顶点一般靠近关节部位。如果选择在截骨处同时进行矫形、延长，会出现两方面问题：若选择截骨位置靠近CORA 点，截骨远端离关节很近，穿针位置有限，延长过程中还要考虑膝关节畸形的同步矫正，造成延长端稳定性下降，不利于膝关节功能锻炼；若截骨位置偏离CORA 点，按照矫形原则，截骨端需要移位才能恢复下肢轴线，过度移位不利于延长段骨痂形成。在下肢延长和膝关节畸形矫正过程中，关节铰链的位置需要非常精准，但这也是术者很难掌控和选择的，如果铰链位置不精准，调整过程中可能会发生新的畸形，出现下肢轴线的偏移。因此，选择膝关节畸形在术中即时矫正，恢复最佳的解剖轴线。如果截骨端偏离CORA点需要位移时，根据要求选择上弧形或下弧形截骨，畸形即时矫正后能够保持截骨端在最大的接触面，增加稳定性，利于骨愈合。然后选择股骨中段闭合微创截骨延长。所以截骨矫形与延长需选择不同的部位，避免出现严重的力线偏移、膝关节僵硬及成骨不良等并发症[17]。

3.3 相关并发症及处理

应用外固定器治疗，针孔的浅表感染是常见问题，经积极处理基本无明显影响。外固定器进行股骨延长时会给患者带来日常活动不方便、膝关节屈伸锻炼受限等问题[18]。一些学者倾向于停止延长后，继续用外固定器维持固定，直至新生骨钙化坚实，但目前大多推荐更换为接骨板内固定，可提前充分活动膝关节，减少外固定器螺钉感染、松动，膝关节活动受限等并发症，使膝关节屈伸活动恢复更彻底[19]。为此，本研究改良了股骨外固定器械构型，使之简单、轻便、实用，选用加厚C环，既增加强度、又方便安装，膝关节屈曲影响最小，利于功能锻炼。大腿近端肌肉丰厚，在近端环增加配件，全部选用半针，多点、多向布局，以满足临床需求。近端环部分用于延长，远端环部分用于截骨端固定和术后微调，保证下肢机械轴线的精准，利于治疗后期外固定器的简化。另外，选择对膝关节影响最小的位置穿针，术中外固定器安装完成后，被动屈伸膝关节，彻底松解针道深层组织及周围皮肤无张力，使膝关节屈曲达到最大限度。术后持续进行有效的主、被动功能锻炼，必要时CPM机辅助，拆外固定器时，麻醉下被动屈伸膝关节，松解粘连针道等。上述措施综合应用才能取得较满意的远期关节活动度及功能效果。

综上，应用Ilizarov 技术治疗股骨短缩并膝关节畸形，是一种安全、微创、灵活调整的方法，可缩短治疗周期，恢复下肢机械轴线和下肢长度，但外固定器佩戴时间较长，需要术后正规系统的康复锻炼，才能保证满意的临床效果。由于本研究所纳入病例相对较少，且未设置对照组，尚需多中心、大样本的随机对照研究和长期随访结果。