髌骨骨折钢板内固定研究进展

尼玛平措 唐剑飞 李坛珠 谢雪涛

髌骨作为籽骨连接股四头肌肌腱与髌韧带，组成伸膝装置，其关节面与股骨滑车形成髌股关节，参与膝关节屈伸活动。髌骨骨折破坏了伸膝装置的完整性，影响伸膝功能，晚期还会导致髌股关节炎，引发疼痛，影响下蹲。保守治疗适用于无移位或轻微移位及不能耐受手术的髌骨骨折患者，制动易导致膝关节僵硬。切开复位张力带内固定是目前主流的髌骨骨折手术方法，但内植物松动、断裂和皮肤刺激等并发症屡见不鲜，再手术率达21%～58%[1-3]。研究显示，采用保守治疗或切开复位张力带内固定治疗髌骨骨折，患者生活质量评分即使在8.5 年后仍显著低于正常参照人群[4]。随着社会老龄化，老年髌骨骨折占比逐年升高[5-6]，且多为关节内骨折[7]。面对罹患人群和骨折形态的演变，髌骨骨折传统治疗技术的缺陷日益突出[8]，促使愈来愈多的学者尝试采用钢板内固定治疗髌骨骨折，以期取得更好的疗效[3,8-9]。本文以髌骨骨折分型和形态学特征为基础，就钢板内固定生物力学性能和临床研究进行综述。

1 分型

髌骨骨折Rockwood 分型[10]先根据骨折移位程度分为无移位型（关节面台阶≤2 mm 且骨折块分离≤3 mm）和移位型（关节面台阶＞2 mm 或骨折块分离＞3 mm）骨折，再按骨折形态和位置进一步分为横行骨折、纵行骨折、下极或上极骨折、粉碎性骨折和骨软骨骨折。此分型简便、易懂，有一定的临床指导价值，但不利于临床资料整理和汇总。髌骨骨折AO 分型[11]根据骨折线是否累及关节面和主要骨折线方向分为A 型（关节外撕脱性骨折）、B 型（经关节的纵行骨折）和C 型（关节内横行骨折）骨折，其中C 型根据骨折块数量又分为C1 型（上、下2 块的横行骨折）、C2 型（伴有楔形骨块的横行骨折）和C3 型（超过3 块的粉碎性骨折）骨折。此分型对髌骨骨折进行了标准化的分类描述，有利于开展临床研究，尽管其指导临床治疗和评估预后价值有待商榷，但在学术和研究领域仍广泛应用。

2 形态学研究

传统上，对髌骨骨折形态学的认识大多基于膝关节X 线平片。由于股骨和胫骨的干扰，普通X线平片往往难以准确显示髌骨骨折真实形态，骨折粉碎程度容易被低估，冠状面骨折甚至会漏诊。Lazaro 等[12]比较膝关节CT 图像与X 线平片在髌骨骨折分型、形态学评估和治疗中的价值，采用CT图像评估后发现66%的病例需要修正骨折分型，50%下极骨折的粉碎程度被低估，49%的病例需要调整治疗方案。Byun 等[13]研究发现，CT 检查特别是CT 三维重建检查较X 线检查能显著改善髌骨骨折AO 分型的观察者间可信度。这说明CT 检查在准确评估髌骨骨折形态方面具有非常重要的价值。

近年来，学者们将基于CT 图像重建的骨折地图技术应用于骨折形态学研究，通过大宗病例的骨折线叠加建立二维或三维骨折地图，直观地展现主要骨折线和骨折粉碎区域的分布特征和规律，从而为骨折模型制作、内植物设计和手术方案确定提供参考[14]。Misir 等[15]采用二维CT 骨折地图技术汇总分析了83 例髌骨C 型（13 例C1 型，26例C2 型，44 例C3 型）骨折，发现横行骨折线存在于92.8%的病例中，而斜行和纵行骨折线随着骨折复杂程度增加而逐渐增加；59.1%的病例伴有下极骨折，其中93.2%的下极骨折发生在C3型骨折中。Zhan 等[16]采用三维CT 骨折地图技术汇总分析了187 例髌骨C3 型骨折，发现每例平均有（7.3±2.8）个骨折块，粉碎区域主要集中在远侧半髌骨尤其是下极，而内上象限则较少累及；81.2%的病例有冠状面骨折块，主要集中在髌骨远端关节面和下极。这两项研究表明，髌骨远端特别是下极骨折的粉碎程度随骨折复杂程度增加而增加，且易伴有冠状面骨折块，这可能会降低张力带技术固定髌骨骨折的强度，增加内固定失效的风险。

3 生物力学研究

3.1 A 型骨折模型

Krkovic 等[17]在22 具新鲜冷冻尸体膝关节上用骨凿制作髌骨下极粉碎性骨折模型，用篮钢板（basket plate）固定，检测内固定失效的最大强度，并与其他同类研究数据进行比较，结果发现篮钢板最大失效强度为（421.66±45.90） N，比其他研究中内植物固定下极骨折的最大失效强度约高出70%，但该研究并未对比较结果进行直接验证。

3.2 C1 型骨折模型

Han 等[18]在16 具经防腐处理的尸体膝关节上制作髌骨体部横行骨折模型，分别用钩钢板与克氏针张力带固定，做100 个循环的伸屈膝疲劳试验，结果钩钢板组骨折端分离（1.53±0.93） mm，显著低于张力带组的（2.97±1.39） mm，说明钩钢板固定强度优于克氏针张力带。Elkin 等[19]在5 对新鲜冷冻尸体膝关节上比较空心拉力螺钉张力带与2 块2.0 mm 不锈钢非锁定钢板垂直固定髌骨体部横行骨折的生物力学强度，在1 000 次伸屈膝疲劳试验中，张力带组有2 例发生内固定失效，而钢板组未发生内固定失效。Wild 等[20]比较2.7 mm 双边锁定钢板、克氏针张力带和空心拉力螺钉张力带固定人工髌骨横行骨折的效果，结果显示锁定钢板组可承受的最大强度为（2 396±492） N，显著高于克氏针张力带组和空心拉力螺钉张力带组，且锁定钢板组骨折端分离程度显著低于其余两组。Thelen 等[21]在尸体上重复了类似实验，得出相同结论。Wurm 等[22]在人工髌骨横行骨折模型上比较箭头形髌骨锁定钢板与克氏针钢缆张力带固定的生物力学强度，发现张力带固定组最大失效强度仅为钢板固定组的66%，骨折端分离距离为钢板固定组的5 倍。这些研究都证明，在髌骨横行骨折模型上，钢板固定生物力学性能均优于张力带固定。此外，Dickens 等[23]比较颅骨钛网状钢板与空心拉力螺钉张力带固定人工髌骨横行骨折的非劣效，发现两者在失效强度、平均刚度和骨折端分离距离方面均无统计学差异，表明这两种固定方式的生物力学强度相当。

3.3 C2 型骨折模型

Thelen 等[24]在18 具尸体膝关节上制作髌骨T型骨折模型，分别用双边锁定钢板、克氏针张力带和空心拉力螺钉张力带固定，然后模拟膝关节在对抗自身重力的情况下从屈膝90°到完全伸直，重复100 次，骨折端分离超过2 mm 视为内固定失效，结果发现钢板组无一例发生内固定失效，其余两组各有3 例出现内固定失效，表明钢板固定的生物力学强度优于张力带固定。

3.4 C3 型骨折模型

Wagner 等[25]在8 对尸体（平均年龄48 岁）膝关节上将髌骨呈放射状截成5 块以制作粉碎性骨折模型，随机用3.5 mm 星形锁定钢板或空心拉力螺钉张力带固定，在100 个循环的伸屈膝疲劳试验中，骨折端移位超过2 mm 视为内固定失效，结果发现钢板组无一例发生内固定失效，而张力带组有5 例出现内固定失效。蒙德鹏等[26]在6 对尸体（平均年龄84.3 岁）膝关节上人为制造髌骨6 部分放射状骨折，随机采用2.7 mm 花瓣状锁定钢板或克氏针张力带联合钢丝环扎固定，然后进行伸屈膝疲劳试验，结果发现在内固定失效前，钢板组循环次数显著高于张力带联合钢丝环扎组。有鉴于髌骨C3 型骨折的粉碎区域集中在髌骨远端部分，且大多伴有冠状面骨折块[16]，Kfuri 等[27]将18 只尸体（平均年龄74 岁）髌骨平均截成上、下、内、外4 块，然后将下方2 块进行冠状面截骨，分成4块，第一组采用2.7 mm 锁定钢板从前方进行双平面固定，第二组采用2.7 mm 锁定钢板从前外侧进行双平面固定，第三组采用骨块间加压螺钉结合克氏针张力带固定，结果发现在伸屈膝疲劳试验中，第一组骨折块之间移位距离显著小于其余两组，第三组骨折块之间移位距离最大。这些研究说明，无论在骨质量相对较好，还是老年骨质疏松髌骨粉碎性骨折模型上，锁定钢板固定的生物力学强度均显著优于张力带固定。

4 临床研究

4.1 A 型骨折

Matejčić 等[28]于2015 年报道了篮钢板固定髌骨下极骨折的25 年临床经验，98 例患者平均随访13.5 年（2 ～25 年），所有骨折在术后8 ～10 周内均愈合，未发生伤口感染和内植物相关并发症，末次随访时改良的辛辛那提膝关节评分平均达89 分，优良率100%。另一项研究比较篮钢板固定（71 例）与髌骨下极切除（49 例）治疗髌骨下极骨折的效果，平均随访5.3 年（2 ～13 年），结果发现篮钢板固定组患者不仅可以更早开始膝关节活动和下地负重，而且在膝关节疼痛、肿胀、活动水平、挤压痛、活动度、肌力及髌股关节评分方面均显著优于下极切除组[29]。这两项研究表明，篮钢板固定是治疗髌骨下极骨折的有效手段。

临床上有不少学者还尝试用其他类型钢板来治疗髌骨下极骨折，获得良好疗效。He 等[30]报道用边缘加压锁定钢板治疗髌骨下极骨折，将2.4 mm 掌骨锁定加压钢板按髌骨下极的弧度折弯塑形，置于髌韧带与髌下脂肪垫之间，尽量贴服下极骨块，复位后经钢板动力加压孔置入普通螺钉以实现骨折端加压，再置入锁定螺钉以抵消膝关节活动中髌韧带对下极骨块的牵拉分离作用。该研究对4 例患者至少随访了12 个月，未发现有内固定失效或内植物相关并发症；所有患者术后2 ～4 周均可无痛屈膝至90°，术后8 ～11 周完全恢复至伤前活动度；末次随访时膝关节评分均为优。文献报道还有用自制钩钢板[31]或纽扣钢板[32]固定髌骨下极简单骨折，用边缘钢板联合垂直钢丝[33]、高强线[34]或克氏针张力带[35]固定髌骨下极粉碎性骨折，均获良好效果。他们采用的固定方式各异，但原理基本类似，都是充分包裹下极骨块并牢固地悬吊固定在髌骨近端，以中和膝关节康复活动中髌韧带对骨块的牵拉，确保骨折愈合。

4.2 C 型骨折

Wurm 等[36]用星形或箭头形锁定钢板固定治疗35 例髌骨C 型骨折，平均随访38 个月，患膝均能伸直，平均屈曲至127°，膝关节活动功能恢复至伤前的77%，但有18 例出现膝跪困难，13 例出现下蹲困难。无独有偶，有研究采用相同方法治疗19 例髌骨C 型骨折，术后有4 例主诉内植物相关的膝前痛[37]。髌骨前方软组织较薄，用于固定髌骨的钢板体积较大，因此存在弊端。研究报道，钢板固定髌骨骨折术后发生软组织激惹比例为20%～28%[38-39]。此问题解决的办法是改进固定技术和内植物设计。Wild 等[40]用双边锁定钢板从髌骨下极和两边固定髌骨C 型骨折，可有效避免刺激髌骨前方软组织，20 例患者术后12 个月内无一例出现膝前软组织激惹，且膝关节评分优良率达100%。有学者采用低切迹网状[41-42]或X 型钢板[43]固定髌骨C 型骨折，对从前向后置入的螺钉做埋头处理，术后很少出现内植物相关的膝前痛。

为有效对抗膝关节活动中髌骨所承受的牵张、弯曲、压缩和剪切等多方向应力，需对粉碎性髌骨骨折进行多平面交错固定。Lorich 等[44]对低切迹网状钢板进行修剪和塑形，自髌骨前方朝四周包绕髌骨边缘，以经钢板螺孔从前向后置入单皮质螺钉，从远端向近端、从外侧向内侧置入双皮质螺钉，形成对髌骨的多平面交错固定。他们以此方法治疗了9 例髌骨骨折（2 例C1 型，7 例C3 型），患者平均年龄65 岁（50 ～86 岁），平均随访18 个月，未发生髌骨缺血性坏死、伤口感染或不愈合等并发症，疼痛视觉模拟评分平均0.8 分，下肢功能评分达74 分，膝关节均可完全伸直，屈曲平均达143°。一项前瞻性比较研究证实，采用该方法固定髌骨骨折患者，术后12 个月膝关节功能评分和大腿周径显著优于接受克氏针张力带固定患者，膝前痛发生率也较低[45]。可见，即便是老年骨质疏松性髌骨骨折，只要选择合适的钢板及应用恰当的技术，术后也能获得满意的功能，并减少膝前软组织激惹发生。

4.3 髌骨骨不连

有学者应用网状钢板固定技术治疗髌骨骨不连。Volgas 等[46]报道了7 例髌骨骨不连，断端清理后用网状钢板重新固定，术后随访3 ～12 个月，所有骨折均获得愈合，疼痛视觉模拟评分平均为2.75 分，膝关节平均伸直1°，屈曲110°。

5 结语

髌骨骨折的经典固定方式是克氏针或空心拉力螺钉张力带固定，但术后再手术率高，易刺激膝前软组织引起疼痛，因此众多学者开始研究和应用钢板固定髌骨骨折。钢板固定髌骨骨折较张力带固定的优势：①生物力学强度好；②可用于髌骨下极骨折；③可多平面螺钉交错固定，对下极粉碎伴有冠状面骨折块的髌骨骨折尤为合适；④低切迹锁定钢板对膝前软组织激惹少，再手术率低；⑤能有效治疗老年骨质疏松性髌骨骨折或髌骨骨不连。值得注意的是，目前用于髌骨骨折固定的钢板样式各异，尚未见到解剖型锁定钢板，应用效果也缺少长期临床验证，因此在选择髌骨骨折钢板固定时，应审慎地选择合适病例，应用低切迹钢板，并掌握相应的固定技术。面向未来，学者们需加大对髌骨固定钢板的研发力度，开展多中心大样本临床研究，为钢板固定髌骨骨折适应证、禁忌证和临床应用技术细则提供循证医学证据，从而提高髌骨骨折的治疗效果。