Taylor空间支架在儿童下肢畸形矫正中的应用

王士奇 王一臣 应 灏 焦 勤 王 隼 马琪超 赵利华

儿童复杂下肢畸形包括神经源性畸形和外伤性／感染性后遗畸形，一直以来是儿童骨科医师面临的挑战。这些下肢畸形常同时存在短缩、内外翻、内外旋、屈曲或过伸等畸形，不仅影响肢体外观和患者步态，也常因下肢负重关节软骨的加速退变而诱发下肢早发性骨关节病及继发性脊柱侧弯。

传统的肢体畸形矫正包括即时矫正（acute correction）和逐渐矫正（gradual correction）两种策略［1，2］。当肢体不等长或软组织条件差时，截骨内固定即时矫治方案受到限制，即时矫治方案也容易导致韧带松弛、残余畸形或继发畸形等并发症［2］。逐渐矫正策略根据Ilizarov的张力－应力法则，应用Ilizarov支架等外固定装置缓慢逐渐牵拉，刺激截骨端新骨生成，从而达到畸形矫正的目的。近几十年来，外固定已经成为矫治股骨、胫骨或足踝畸形的标准治疗方案。在伴或不伴肢体不等长的严重复杂畸形矫治中，由于对骨和软组织逐渐牵引原理和机制的认识不断加深，外固定矫治肢体畸形的并发症发生率明显降低，患者肢体功能也得到明显改善［3］。虽然经典的Ilizarov环形支架畸形矫治疗效显著，但多平面复合畸形矫治后的残余畸形仍然是普遍存在的问题，由于Ilizarov支架常需调整外固定架的构型才能矫治这些残余畸形，因此该调整过程繁琐、技术复杂、学习曲线长［4］。

Taylor空间支架（Taylor spatial frame，TSF）是一款结合电脑软件的先进环形外固定支架，支架的安装以及逐渐矫治的原则与Ilizarov支架一致［2，5－7］。该支架由2个环和6根可伸缩连接杆组成，在基于网络软件生成的电子处方引导下（残余畸形或阶段性矫治结束后很容易根据该软件生成新的处方），只需要调节杆的长度即可改变2个环的相对空间构象，从而同时矫治不同平面的成角、短缩或旋转畸形，使多平面、复杂畸形的矫治简单化。近年来，TSF支架在国内的应用逐渐增多，目前更多应用于成人四肢畸形的矫治，在儿童矫形外科领域应用尚少，近期有国外学者将TSF支架应用到儿童Blount病及马德隆畸形的矫正中，取得了满意的疗效［5－9］。本文将对TSF矫治的系列儿童下肢畸形病例疗效进行回顾性分析。

材料与方法

2016年12月至2018年12月上海市儿童医院采用TSF矫治儿童下肢畸形5例，女4例，男1例；年龄4～15岁，平均8．2岁。

术前评估：术前详细询问病史和查体，常规摄双下肢全长站立前后位X线片、患肢全长站立位侧位X线片以及膝关节侧位或踝关节侧位或足正侧位X线片，通过量化患肢的机械轴偏移、关节方向角以及肢体长度等资料评估肢体骨性畸形的位置、严重程度、单处或多处畸形，找到畸形的顶点（CORA点）并做畸形分析、制定矫治方案。常规测量以下数值：①双下肢股骨和胫骨长度以及双下肢整体长度差异（包括足、踝、胫骨、股骨及骨盆综合长度）；②机械轴偏移距离（mechanical axis deviation，MAD）和方向，理想MAD值为0 mm（±3 mm）；③股骨近端外侧机械角（mechanical lateral proximal femoral angle，mLPFA），正常85°～95°，平均90°；④股骨远端外侧机械角（mechanical lateral distal femoral angle，mLDFA），正常85°～90°，平均87°；⑤胫骨近端内侧机械角（mechanical medial proximal tibial angle，mMPTA），正常85°～90°，平均87°；⑥胫骨远端外侧机械角（mechanical lateral distal tibial angle，mLDTA），正常86°～92°，平均89°；⑦股骨远端后侧角（posterior diatal femoral angle，PDFA），正常79°～87°，平均83°；⑧胫骨近端后侧角（posterior proximal tibial angle，PPTA），正常77°～84°，平均81°；⑨胫骨远端前侧角（anterior diatal tibial angle，ADTA），正常78°～82°，平均80°。

术前根据以上X线片测量和查体确定6个畸形参数：①畸形在冠状面的内翻、外翻成角度数；②畸形在冠状面内侧或外侧位移距离（单位：mm）；③畸形在矢状面的前弓或后弓畸形成角度数；④畸形在矢状面上向前后向后的位移距离（单位：mm）；⑤畸形在轴向的内旋或外旋畸形度数；⑥畸形在轴向短缩或延长的距离（单位：mm）。同时，查体明确大腿、小腿旋转畸形及其角度，髋关节、膝关节及踝关节的活动度、肌力、肌张力。

5例患者病情分别如下：病例1为女性，11岁，无明确诱因，随着生长发育逐渐出现左侧特发性膝外翻及左股骨30 mm短缩畸形，曾行骨骺阻滞等3次手术矫治畸形，无显著疗效；病例2为女性，13岁，因脊髓脊膜膨出逐渐出现双侧重度神经源性马蹄内翻足畸形，曾行跟腱延长、软组织松解、关节融合等手术后，仍存在双足严重马蹄内翻样畸形；病例3为女性，11岁，3岁时摔伤后逐渐出现左侧膝内翻合并膝关节过伸、左侧胫骨内旋及左股骨10 mm短缩和左胫骨25 mm短缩畸形，曾行骨骺阻滞及截骨术，畸形无改善；病例4为男性，15岁，患者7岁时因车祸伤至左踝关节外翻、左胫骨近端内翻、左胫骨近端前弓、左胫骨远端后弓及左胫骨35 mm短缩畸形，曾行截骨矫治及关节融合术仍存在畸形；病例5为女性，4岁，出生后发现左股骨远端骨髓炎后逐渐出现左股骨外翻及左股骨50 mm短缩畸形，曾行骨骺阻滞及截骨矫治无显著疗效。5例患者术前畸形情况见表1。

表1 5例患者术前畸形情况分析Table 1 Analysis of preoperative deformities in 5 cases

手术及术后处理：①病例1存在左侧股骨外翻、前弓及3．0 cm短缩畸形：近、远端环均为2／3环，远端环为参考环，用1枚2．0 mm克氏针及2枚4．5 mm半钉安装固定参考环后拍片获得安装参数，包括正位、侧位和轴位X线片上参考环中心距原点的距离和方向以及参考环的内旋／外旋角度；安装6根连接杆（记录连接杆类型和长度）后安装固定近端环；最后采用小切口经皮钻孔股骨远端截骨，截骨完成后，用外固定支架固定患肢在术前畸形的位置上。②病例2为脊髓脊膜膨出后遗双侧重度神经源性马蹄内翻足畸形：采用TSF足踝畸形6×6 Butt矫正模式进行支架安装，参考环为远端足环，截骨部位为中足。③病例3为创伤后左股骨外翻、1 cm短缩和胫骨内翻、后弓和2．5 cm短缩畸形：先行左腓骨中段截骨及胫腓骨远端空心螺钉固定，分别于股骨远端（远端环为参考环）及胫骨近端（近端全环为参考环）安装TSF支架各1套，分别于股骨远端及胫骨近端截骨。④病例4为创伤后左侧踝关节外翻及左下肢3．5 cm短缩畸形：先行腓骨中段截骨，再于胫骨近端及远端各安装一套TSF环，中间全环为共用移动环，近、远端环为参考环，分别于胫骨近端及胫骨远端截骨。⑤病例5为骨髓炎后遗左股骨外翻及左下肢5．0 cm短缩畸形：于股骨远端安装TSF支架，参考环为远端环，股骨远端截骨。

术后第3天患者开始下地活动，逐渐增加患肢髋、膝和踝关节的主动和被动功能锻炼，以尽可能维持和增加其活动度。术后1周内，每2天消毒并更换覆盖针道及截骨处伤口的敷料。手术后1周去除无菌敷料，并告知患者家属进行针道碘伏涂擦消毒和针道护理方法。

术后医生根据患者畸形的参数和支架安装参数，通过TSF生产公司特有的网络软件生成畸形矫治电子处方。术后1周，医生教患者家属根据电子处方调节6根可伸缩连接杆的长度，6根连接杆每天同一时间1次性完成调整。畸形矫治过程中，每周摄双下肢全长前后位或足踝正侧位X线片检查畸形矫正效果。根据电子处方调节完成后，如尚存残余畸形，根据摄片测得的残余畸形参数再次输入软件并生成二次矫治处方，直到畸形完全矫正。截骨处新骨矿化成熟后去除外固定架。

结 果

共5例病例6个下肢节段（3例股骨，2例胫骨，1例足）接受治疗。1例男性患者接受了胫骨2个水平的TSF矫治（2套TSF3环，中间环为共用移动环，两端为参考环），1例女性患者接受了股骨和胫骨各1套TSF矫治不同节段的畸形，1例采用6×6 Butt模式矫治足踝部畸形。患者均在术后7～10 d根据电子处方开始调节支架，经过35～42 d的调节，2例患者的畸形部位经过1次处方得到完全矫正，肢体的外观恢复正常且双下肢等长，X线片显示患肢的机械轴偏移量（MAD）和关节方向角（mLDFA、mMPTA、mLDTA、PDFA或PPTA）恢复至正常范围，肢体的成角、旋转和短缩畸形得到矫正；2例因残存畸形或过度矫治经过2～6 d的调整后畸形得到矫正；1例神经源性马蹄内翻足畸形患者经过多次处方调整后仍残留部分畸形：内收10°（术前40°），旋后15°（术前60°），内翻10°（术前40°），该例患者畸形不能完全矫正，考虑与术中中足截骨不彻底、畸形严重等因素相关，同时本例患者术后存在第3跖趾关节脱位。所有患者截骨处新骨生成和矿化良好，术后1．5～6个月去除外固定架（图1，图2）。4例关节活动正常或接近正常，能参加学校常规的体育活动，活动后无关节疼痛和不适，生活自理；神经源性马蹄内翻足畸形患者术后能依靠右足独立行走，生活自理；由于左侧足仍存在严重马蹄内翻足畸形，不能参与体育活动。

外固定架去除后患者步态逐渐恢复正常，随访6～29个月，畸形无复发。患者及家属均对治疗效果表示满意。术后马蹄内翻足畸形患者发生针道切割和感染，经敏感抗生素及局部换药治疗后感染治愈，无需拔除克氏针、橄榄针或半钉以控制和治疗感染；其余患者无针道感染。5例均无重要血管神经损伤、骨不连、继发马蹄足畸形、关节僵硬及取出外固定后骨折等并发症发生。

讨 论

TSF支架目前更多应用于成人四肢畸形的矫治，由于儿童处于骨骼发育阶段，骨骺尚未闭合，因此在儿童中使用时更需谨慎。本组5例中，4例手术时患者年龄接近发育结束年龄（骨龄片提示骨骺闭合或接近闭合），1例5岁患者接受畸形截骨矫治术失败后病变累及80%以上骨骺，最终考虑TSF支架矫治方案。5例接受过多次手术均失败，术前评估TSF支架矫治方案对患者骨骺影响较小，且畸形复杂，因此我们选择TSF外固定支架对患者进行下肢畸形矫正。我们的研究显示，TSF外固定支架能够同时、精准矫治多平面的儿童复杂下肢畸形（特发性、外伤性、感染性以及神经源性）。本组5例患者中，4例短缩畸形合并其它畸形，3例同时存在冠状面（内／外翻）和矢状面（前／后弓）畸形，2例同时存在冠状面（内／外翻）、矢状面和旋转畸形。3例冠状面、矢状面、旋转和短缩畸形得到完全矫治；1例在最近一次随访中发现其左下肢机械轴出现6 mm的内侧偏移，但是该患者术前存在的股骨远端mLDFA和PDFA及胫骨近端的mMPTA和PPTA均矫治至正常范围，需要密切随访其机械轴的转归。Tetsworth等［10］应用Ilizarov支架矫治28例复杂下肢畸形，他们发现约21%的患者残存10 mm以上MAD偏移，14例股骨远端畸形病例中有8例（57%）股骨关节角恢复至正常范围的3°以内，22例胫骨近端畸形病例中有17例（77%）胫骨近端关节角恢复至正常范围的3°以内。我们的5例关节方向角均恢复至正常范围。

一、TSF可同时矫治多平面畸形，精准度更高

Manner等［4］开展了一项经典研究，他们通过评估278例采用TSF或Ilizarov环形支架（IRF）治疗的病例是否能达到预期畸形矫治的目标来对比研究TSF和IRF的精准度，他们发现应用IRF矫治的79例病例中有44例（55．7%）无残余畸形，应用TSF矫治的129例病例中有117例（90．7%）无残余畸形，提示TSF的畸形矫治精准度高于IRF；随着需要矫治的轴向和维度（内翻、外翻、前弓或后弓）增加，残余畸形的发生率也增加。Manner等研究提示，TSF在矫治多平面畸形时较IRF有明显优势，精准度更高。本研究中的病例均存在多维畸形，上述畸形均同时得到矫正。理论上，由于环的大小和伸缩杆长度的限制，畸形的矫正范围有限，我们的病例中，角度畸形最多矫治了30°的冠状面畸形，马蹄内翻足畸形患者矫治结束后仍残留内翻、内收和旋后畸形，也可能与该矫治方案的局限相关［11］。

二、TSF操作简单，术后并发症少

有研究提示TSF支架的安装和畸形的调整较Ilizarov外固定架更简单、并发症更少，且病患的舒适度更好［12－15］。我们在治疗过程中发现，不同颜色标记的6根可伸缩杆以及简单的电子处方明显提高了患者及家属调整支架的依从性和可操纵性，显著降低了调杆过程的复杂程度；同时保证了畸形矫治的精准度。Feldmann等［16］报道了18例胫骨畸形愈合和骨不连病例经过TSF支架矫治的疗效，患者平均年龄为29．6岁（10～64岁），TSF矫治的同时进行了骨移植、皮瓣转移或移植、感染后扩创／清创术等，TSF矫治后最终残余畸形为1．8°（0～3．6°）。Rozbruch等［17］分析了102例胫骨畸形病例TSF逐渐牵拉矫治的疗效，提出TSF能够精准、逐渐矫正所有胫骨畸形，并发症少，患者依从性及满意度高，尤其适用于伴感染、肢体不等长、软组织覆盖条件差的病例。我们在5例患者矫治过程中发现，行股骨远端截骨畸形矫治和延长时，截骨处新生骨量和截骨部位的愈合速度快于胫骨近端及远端的速度，与文献报道结果一致，亦与Ilizarov支架畸形矫治时截骨部位愈合速度存在相似的规律［18］。本研究的病例包括特发性、外伤性、神经源性及感染性病例，所有病例均存在多维、多轴面畸形，经过TSF牵拉矫治后，均获得满意疗效，1例最后一次随访时发现6 mm机械轴内移，需要进一步随访并关注其转归情况；1例马蹄内翻足畸形患者的残余畸形可能与我们对该类畸形的治疗经验不足、畸形严重并经历多次手术矫治后骨及软组织条件差等因素相关。针道感染、外固定架取出后再骨折、关节僵硬、外固定架取出后新生骨畸形或弯曲等都是TSF或IRF等外固定架畸形矫治中常见的并发症，截止最后一次随访，本组报道的患者均无明显并发症发生，患者患肢关节活动范围恢复至术前活动范围的98%以上［15，19，20］。本组5例尽管病种不同，但是均根据畸形测量参数进行畸形矫治，从目前已有数据、治疗经过和疗效看，只要畸形参数测量准确，并针对畸形参数根据TSF外架安装和调整畸形处方进行矫治，即可达到满意疗效，这也是Taylor支架的使用对医师的外固定支架临床经验要求较低、学习曲线较短的独特优势之处。

目前，TSF支架在儿童肢体畸形矫治中的应用逐渐增加，本研究纳入的病例数较少，存在一定局限性，需要不断丰富该方法的使用经验。我们的病例治疗过程和疗效提示，Taylor空间支架在矫正儿童多维度、多轴面复杂畸形上疗效确切，术后功能及外观恢复良好，精确度及可重复性高，是矫治儿童下肢畸形的有效方法。