计算机辅助六轴外固定器骨搬移术治疗Gustilo Ⅲ型开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损

沈义东，崔毅，邹国友，王昕，穆洪鑫，卞荣鹏，吴崇昊

胫骨骨折在四肢长管状骨骨折中发病率最高，在四肢开放性骨折中也是发病率最高的，超过35%的开放性胫骨骨折为Gustilo Ⅲ型严重损伤[1]。Ilizarov技术治疗骨缺损的疗效确切[2-5]，但其缺点是骨搬移时对合端常出现移位、成角及旋转等，后期甚至需要多次改变外固定器构型分期矫正畸形[6]。以泰勒空间外固定器为代表的六轴外固定器是在Ilizarov技术的基础上，应用Chasles轴理论、投影几何理论和Stewart平台的原理，再结合计算机软件而发明的。其同样遵循牵拉成骨的技术原理，可以同步精准矫正三维平面的成角、移位、旋转及短缩畸形[7-8]，使用六轴外固定器进行骨搬移术相对于传统环形外固定器而言更具优势。本研究探讨六轴外固定器进行骨搬移术治疗Gustilo Ⅲ型开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损的临床疗效及技术要点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①年龄≥18岁；②Gustilo Ⅲ型胫骨骨折；③开放性骨折后1个月内；④因开放性骨折或者出现骨感染导致胫骨骨缺损，缺损长度＞5 cm；⑤无重大基础疾患及明显手术禁忌证，可以耐受手术。排除标准：①难以忍受长期佩带外固定器者；②严重糖尿病、免疫缺陷、冠心病等内科疾病患者；③长期吸烟、酗酒者；④严重营养不良、骨质疏松患者。

2019年8月至2022年2月南京大学医学院附属盐城第一医院使用六轴外固定器进行骨搬移术治疗92例开放性胫骨骨折患者，依据上述纳入与排除标准纳入28例患者进行回顾性分析。男19例，女9例，年龄19～70岁，平均年龄（48.4±13.9）岁；骨缺损的长度为5.1～17.2 cm，平均（9.3±3.1）cm；软组织缺损的面积为30～240 cm2，平均（78.8±55.4）cm2。所有患者均为胫骨中段或远端骨缺损，采用胫骨近端截骨向远端搬移。致伤原因：车祸伤17例，重物砸伤11例。15例患者伴有软组织缺损，其中6例患者采用皮瓣技术结合六轴外固定器进行治疗，7例患者在适当短缩、旋转成角畸形后即刻闭合软组织缺损创面；有2例进行即刻短缩后仍有部分软组织创面缺损，随后进行开放骨搬移术。6例皮瓣类型分别是股前外侧游离皮瓣3例、胫后动脉穿支皮瓣1例、隐神经营养血管皮瓣1例、腓浅神经营养血管皮瓣1例，其中1例股前外侧游离皮瓣术后坏死，随后进行开放骨搬移术。

本研究经南京大学医学院附属盐城第一医院医学伦理委员会批准（伦审号：［2021］-K-54），并豁免患者知情同意。

1.2 术前准备

患者急诊入院时进行开放骨折清创缝合、单边外固定器临时固定术。急诊清创，修复合并的血管、神经损伤，去除游离的粉碎骨块，使用单边外固定器临时固定胫骨骨折，合并软组织缺损使用负压封闭引流（vacuum sealing drainage, VSD）敷料覆盖创面。进行X线检查及三维CT检查，观察骨折线及骨缺损的范围，同时拍摄对侧胫腓骨X线片，测量胫骨长度作为参照。根据各项影像学检查，术前做好骨搬移手术规划，确定截骨部位及范围。准备六轴外固定器各组件，消毒备用。

1.3 手术方法及外固定器安装

急诊术后5～7 d，拆除单边外固定器和创面覆盖的VSD敷料，进行胫骨截骨、六轴外固定器（大博医疗）固定、骨搬移术。有骨感染的病例先进行清创、感染骨段切除，1周后再进行骨搬移术。

患者进行腰硬联合麻醉后取平卧位。在胫骨远端粉碎骨及骨缺损区域的胫骨外侧取纵行切口，逐层分离，骨膜下剥离至骨折端，注意保护皮肤血运。清理骨折端，去除完全游离、无骨膜及肌肉附着的碎骨块。切除无血运的骨折断端，直至断端出现新鲜出血。在生理盐水冲洗下使用摆锯截平骨缺损上下骨端。应用载药自固化磷酸钙人工骨粉（10 mL），其中加入2 g万古霉素（4支）及8万U庆大霉素（1支），搅拌至合适黏度后植入骨缺损区域，可在局部形成高浓度抗生素环境，起到持续抗感染作用。彻底止血后，逐层缝合关闭创面，皮肤缺损者使用凡士林纱布覆盖创面。

按照术前计划安装六轴外固定器。在小腿近端腓骨头水平套入1枚5/8环（第1环），开口向后，在此环平面穿入交叉的橄榄针及半针。在小腿骨折端与近端截骨线之间套入1枚全环（第2环），在此环平面远近侧穿入2枚交叉的橄榄针及半针。在小腿骨折端远侧、踝上套入1枚全环（第3环），在此环平面远近侧穿入交叉的橄榄针及半针，所有橄榄针均拉张后固定于环上。在小腿第1、2环及2、3环之间，分别连接6根带刻度可伸缩的支撑杆，记录各杆的刻度和型号。为预防马蹄足畸形，酌情在足部安装U形环，跟骨穿入2枚交叉橄榄针，跖骨打入1～2枚橄榄针，拉张后固定。足U形环与小腿第3环之间使用限制性万向铰链连接，铰链旋转轴连线位置与踝关节旋转轴线一致。松开第1、2环之间支撑杆，拟在胫骨结节下截骨，取胫骨近端胫骨嵴前侧长约1 cm纵行切口，使用电钻多点钻孔后，用骨刀微创截断胫骨。截骨后按照原刻度连接支撑杆。

1.4 术后处理

骨感染患者术后根据细菌培养和药敏试验结果，选用敏感抗生素抗感染治疗6周。术后第2日开始指导患者进行膝、踝关节功能锻炼，进行股四头肌锻炼。术后3 d拍摄小腿X线片，测量安装参数、畸形参数及框架参数。术后7 d根据六轴外固定器配套计算机软件出具电子处方（调节计划表）调节带刻度的可伸缩支撑杆，在近端两环之间调节6根支撑杆缓慢地进行骨延长，在远端两环之间调节6根支撑杆缓慢缩短骨缺损上下骨端之间的距离。本研究胫骨近端截骨处骨延长速度为：年龄＜60岁，1.00 mm/d；年龄60～75岁，0.75 mm/d；年龄＞75岁，0.50 mm/d；远端骨缺损处缩短的速度是其骨延长速度的1.5倍。每日的调节量分3次完成。术后2周患者可部分负重锻炼。所有病例在骨缺损上下骨端之间相距约1 cm时进行对合端清理、取髂植骨术。

1.5 随访计划及疗效评价指标

六轴外固定器进行骨搬移术后每月复查一次，观察皮肤创面愈合情况及针道有无感染，并拍摄X线片观察近端骨延长区域矿化情况及骨缺损对合端愈合情况。拆除六轴外固定器时计算骨延长指数（lengthening index, LI）[9]，计算公式为：LI=带架时间/骨延长长度。末次随访时进行Ilizarov技术研究与应用学会（Association for the Study and Application of Methods of Ilizarov, ASAMI）骨与下肢功能评价[10]。同时观察并发症发生情况。

ASAMI骨与下肢功能评价包括骨评价和下肢功能评价两方面。骨评价从骨愈合情况、有无感染、骨骼成角畸形的角度及双下肢不等长的差值等四个方面进行评估，评估结果分为优、良、可、差四个等级。下肢功能评价从是否可以自主行走活动、有无跛行、是否超过最低限度的关节僵硬（膝关节伸直活动丢失＜15°/踝关节背伸丢失＜15°）、有无反射性交感神经营养不良、有无明显的疼痛等五个方面进行评估，评估结果分为优、良、可、差、失败五个等级。

2 结果

28例患者均获得随访，随访时间15.7～45.3个月，平均（32.1±8.1）个月。所有病例均骨性愈合，创面愈合，合并骨感染患者无一例感染复发。

患者骨延长长度为5.1～17.2 cm，平均（9.3±3.1）cm；带架时间为6.6～15.3个月，平均（9.7±2.2）个月；LI为0.7～1.6月/厘米，平均（1.1±0.2）月/厘米。

ASAMI骨评价结果显示：优27例，良1例，可0例，差0例；优良率100%（28/28）。ASAMI下肢功能评价结果显示：优23例，良4例，可1例，差0例，失败0例，优良率96.5%（27/28）。

4例患者发生针道感染，1例患者拆除支架后出现对合端局部软组织破溃，经口服抗生素及换药治疗后治愈。1例患者受伤时胫前肌毁损清创切除后出现马蹄足内翻畸形，进行Ilizarov技术结合胫后肌转位手术成功矫正。

典型病例见图1和图2。

图2 患者，男，57岁，车祸伤致Gustilo ⅢC型开放性胫腓骨骨折，应用六轴外固定器进行骨搬移术治疗

3 讨论

高能量损伤导致的重度开放性胫骨骨折、骨缺损在创伤骨科比较常见，常合并软组织缺损。有些患者经过反复手术治疗仍未能获得较好的疗效，甚至出现骨感染。无论是急性创伤还是创伤后骨髓炎，在彻底清创后都面临骨缺损的难题，其治疗颇具挑战。其治疗的目标不仅是消除感染、覆盖创面、重建缺损的胫骨，还要矫正肢体机械轴偏移和肢体不等长，从而最大程度恢复肢体功能。此类疑难病例的治疗周期较长，所以治疗时应尽可能简化手术操作步骤、加快治疗进程。

3.1 六轴外固定器骨搬移术与传统骨搬移术比较

传统骨搬移术使用Ilizarov环形外固定器，常出现肢体机械轴偏移和骨搬移对合端移位、成角或者旋转畸形，矫正起来比较复杂。Ilizarov环形外固定器通过安装铰链矫正成角畸形，铰链的位置和朝向决定了畸形矫正的方位。在矫正多平面畸形时，需要很多零件的安装来组配，变换外固定器构型，这个过程非常耗时。

六轴外固定器可以完美克服这些缺点，具有显著优势。①六轴外固定器构型简单，调节方便。标准的六轴外固定器构型是由两个环和介于两个环之间的6根带刻度可伸缩的支撑杆构成的。每个支撑杆的长度有不同的规格，杆的两端有万向铰链，与环连接的接头处可以自由旋转。只需要调节这6根支撑杆就可以同步矫正三维平面的复合畸形，而不需要改变外固定器构型。②六轴外固定器调节精准。理论上讲六轴外固定器矫正畸形的准确度能够达到1/1 000 000英寸和1/10 000°，手动调节时其误差可小于0.7°和2 mm[16]。在实际临床工作中，由于存在各种参数测量的误差，实际矫形精准度远低于这个理论值。如果有残留畸形，还可以在计算机软件中重新输入参数生成新的电子处方，直到完全矫形。③六轴外固定器固定牢固，患者可以佩带外固定器早期下地负重锻炼。斜形支撑杆与环之间形成多个三角形结构，其抗扭转及抗轴向负荷方面都比较强。Henderson等[17]报道了在模拟正常人体重的轴向负荷下的生物力学研究，六轴外固定器与Ilizarov环形外固定器相比在抗弯曲和抗扭转刚度上更强。Tan等[18]的生物力学研究表明，六轴外固定器与Ilizarov环形外固定器比较，在轴向强度上两者相同，但是六轴外固定器在抗扭转方面更加优秀。④六轴外固定器的螺杆有标号及刻度，极大地提高了依从性，患者可回家后自行根据处方表调节外固定器。

3.2 六轴外固定器进行骨搬移术的临床疗效

国内外关于使用六轴外固定器进行骨搬移术治疗开放性胫骨骨折伴节段性缺损的临床疗效的报道较少。Rozbruch等[19]报道了使用六轴外固定器治疗38例胫骨骨折不愈合病例，其中31例患者伴有胫骨骨缺损或者肢体不等长，19例患者合并骨感染，25例患者使用六轴外固定器进行骨搬移术或者即刻短缩再延长进行治疗。初次治疗后27例患者骨折愈合，11例患者后期进行多次手术后骨折愈合。但该研究没有对其治疗结果进行详细的骨与功能评价。Sala等[20]报道了将Ilizarov环形外固定器与六轴外固定器相结合进行骨搬移术治疗胫骨感染性不愈合，12例患者胫骨搬移的平均长度是8 cm。ASAMI骨评价结果：优10例（83%），良2例（17%）；ASAMI下肢功能评价结果：优6例（50%），良5例（42%），可1例（8%）。本研究分析了计算机辅助六轴外固定器骨搬移术治疗开放性胫骨骨折伴节段性缺损的临床疗效。本组所有患者获得了骨性愈合。ASAMI骨评价结果：优27例（96.4%），良1例（3.6%），可0例，差0例；ASAMI下肢功能评价结果：优23例（82.1%），良4例（14.3%），可1例（3.6%），差0例，失败0例。上述研究的疗效较本研究的疗效差。产生差异的原因可能是因为本组患者都是伤后1个月内新鲜的开放性胫骨骨折，上述研究治疗的患者都是胫骨感染性不愈合，很多患者在进行骨搬移术之前经历了多次失败的手术。

Rohilla等[14]将LI定义为外固定器固定的时间（从安装外固定器到骨延长区域愈合得足够坚硬而拆除外固定器时）除以骨延长的距离，单位是月/厘米，反映了骨延长愈合的快慢。Koczewski等[21]分析了319例接受骨延长手术的患者，平均LI为1.6月/厘米（0.7～5.9月/厘米）。3～9岁年龄组LI为1.4月/厘米，10～17岁年龄组为1.6月/厘米，18～21岁年龄组为1.7月/厘米，22～50岁年龄组为2.4月/厘米。骨延长至4 cm的患者中，LI为2.3月/厘米；4～7 cm组，LI为1.6月/厘米；＞7 cm组，LI为1.2月/厘米。该研究提示骨延长距离越长，LI越小；年龄越小，LI越小。Abuomira等[22]报道了使用Ilizarov环形外固定器治疗55例胫骨不愈合伴骨缺损患者的疗效，患者年龄15～79岁，平均41.5岁，其LI为（2.1±0.9）月/厘米（1.3～4.0月/厘米）。Kristiansen等[23]报道了20例患者使用六轴外固定器进行胫骨骨延长，27例患者使用Ilizarov环形外固定器进行胫骨骨延长，延长的距离为2.4～6.0 cm，其LI平均值分别为2.4和1.8月/厘米。本组患者平均年龄（48.4±13.9）岁（19～70岁），其中19～30岁4例，31～50岁8例，51～70岁16例。结果显示LI为0.71～1.61月/厘米，平均（1.1±0.2）月/厘米，比上述研究报道的LI小很多。本组患者骨延长处愈合更快，一方面是因为本组患者骨缺损的距离更长，平均长度为（9.3±3.1）cm（5.1～17.2 cm）；再者，本组患者使用的是六轴外固定器，上述研究均使用的是Ilizarov环形外固定器。六轴外固定器较Ilizarov环形外固定器在抗扭转方面更加稳定。这种更稳定的装置可能会加快骨延长区域的矿化及对合端的愈合。

3.3 骨搬移对合端的处理

骨搬移对合端常有软组织嵌入，而且断端血供相对较差，单纯加压不愈合的发生率高达52.5%～80.0%。骨搬移术后再骨折发生率为3.8%～9.7%，且大部分是对合端的再骨折，原因可能是单纯加压的对合端愈合并不牢固。Tetsworth等[24]研究提示骨搬移组67%的病例最终都需要进行对合端植骨，认为对合端清理植骨应作为常规治疗方案，在对合端间隙相距1 cm时就进行清理植骨，这样骨愈合更快、更可靠。实际上，骨搬移术截骨修整骨缺损骨端后，很难既兼顾下肢机械轴又能使骨缺损远近骨端在对合时紧密接触，常是对合端点状或者线状接触。鉴于此，本研究所有病例在对合端相距1 cm时就进行了清理、植骨。而且本组病例设置的骨缺损处短缩的速度是骨延长区域延长速度的1.5倍。这可能也是本研究LI较其他研究LI更小的原因之一。大部分病例在骨延长区域矿化结实之前，对合端就已经愈合得非常牢固。

3.4 合并软组织缺损的处理要点

胫骨在小腿皮下，高能量损伤导致的开放性骨折常合并软组织缺损。修复和重建骨缺损处软组织的覆盖非常重要。本研究软组织缺损的修复主要使用以下几种方法：①通过植皮、筋膜皮瓣、穿支皮瓣、游离皮瓣等方法修复缺损；②进行开放骨搬移术，牵拉成骨过程中，不但骨延长了，皮肤软组织也在延长，软组织缺损可以同时得到修复；③大部分软组织缺损的病例，可以让小腿处于畸形位置（移位、短缩、成角、旋转），即刻关闭创面，术后再通过六轴外固定器缓慢矫正畸形。具体采用哪种方法要根据创面情况、患者要求及手术医师的专业特长进行选择。

3.5 本研究的局限性

首先，本研究的样本量相对较小。其次，本研究仅考虑了六轴外固定器在骨搬移术中的应用，未进行与应用其他外固定器进行骨搬移术的比较研究。因此还需进一步前瞻性多中心大样本对照研究进一步评价六轴外固定器进行骨搬移术的临床疗效。

4 结论

计算机辅助六轴外固定器进行骨搬移术是治疗Gustilo Ⅲ型开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损的有效方法，可以成功挽救濒临截肢的肢体，骨延长愈合快，骨与下肢功能评价好。计算机辅助六轴外固定器可以精准调节骨搬移过程中机械轴偏移和对合端的移位、成角、旋转畸形。

【利益冲突】所有作者均声明不存在利益冲突