锁定钢板内置和外置治疗Sanders Ⅱ型跟骨骨折的疗效及其有限元分析

曾 年,王月义,胡腾辉

锁定钢板内固定是治疗跟骨骨折的常用方法,但是由于跟骨的皮肤软组织较少,锁定钢板内置进行骨折固定后造成局部张力增加,容易出现软组织坏死和钢板外露,影响患者康复进程。如何在保证骨折固定强度的前提下减少切口愈合时间和并发症成为研究热点[1]。近年来,锁定钢板外置治疗跟骨骨折逐渐受到骨科医师的重视。2013年1月～2014年12月,我科采用锁定钢板治疗64例SandersⅡ型跟骨骨折患者,本研究比较锁定钢板内置和外置两种术式的有效性和安全性,报道如下。

1 材料与方法

1.1 病例选择纳入标准：① 年龄18～60岁；② SandersⅡ型跟骨骨折；③ 既往无足踝部手术的初次手术患者；④ 随访时间≥6个月。排除标准：① 合并严重肝肾功能障碍、出血性疾病；② 严重足踝部畸形或病理性骨折,如Hugland畸形、跟腱严重损伤；③ 严重糖尿病、足踝部皮肤感染且控制不佳。

1.2 病例资料本组64例,男43例,女21例,年龄19～51岁。按照钢板内置和外置将患者分为两组：① 对照组(钢板内置)：30例,男21例,女9例,年龄20～51(44±3)岁。② 观察组(钢板外置)：34例,男22例,女12例,年龄19～49(38±4)岁。两组患者术前一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经医院伦理委员会审核并批准,患者知情并签署知情同意书。

1.3 术前准备常规进行血常规、血生化检测,评估患者对手术耐受程度。行CT检查,确定距骨及内、外、后踝关节有无损伤。若患者足跟部肿胀严重,甚至出现张力性水疱,则对患者进行止痛、消肿和抗凝等治疗,对严重水疱进行抽吸,水疱自然破裂后予以碘伏擦拭、晾置。待患者生命体征平稳、屈曲踝关节出现皮纹方可行手术治疗。伤后至手术时间7～14 d。

1.4 手术方法硬膜外麻醉。患者侧卧位,患肢在上,上止血带。取跟骨外侧L形切口,长度约12 cm,注意保护切口近端与跟腱前缘的腓肠神经、小隐静脉、远端腓骨长短肌腱和腓肠神经末枝。皮瓣直达跟骨骨质并向上锐性剥离,用克氏针将其翻开,显露跟骰关节及跟距关节。注意跟骨错位程度,细致辨别骨折线,明确有无累及距下关节,从后侧穿入2根克氏针后撬拨复位。复位满意后,对照组将跟骨锁定钢板置于手术区,调整锁定钢板位置,钻孔,拧入螺钉,确保足弓及骨折复位满意。生理盐水冲洗,全层缝合,加压包扎,石膏固定。观察组将钢板置于皮肤外0.5～1.0 cm处,与钢板内置的位置相同,经皮定位开孔置入锁定螺钉,冲洗伤口放置引流管,全层缝合。

1.5 有限元分析取健康志愿者(男,24岁,身高176 cm,体重72 kg)的左侧胫骨CT原始资料(DICOM数据),将DICOM数据导入Scan IP软件,通过图像编辑、布尔运算等操作建立SandersⅡ型跟骨骨折三维模型备用[2]。利用Solidworks软件建立与锁定钢板和螺钉1 ∶1的模型,以.stl格式保存备用。将相关.stl模型导入Scan IP,骨骼与钢板间的距离分别按照1 mm和10 mm进行装配。所有模型导入ANSYS中进行有限元分析,见图1。模型远端锁定固定,模拟单足站立位。外部载荷由跟骨重力轴施加,施加外力为720 N。

图1 有限元模型构建模式A.模拟锁定钢板内置治疗跟骨骨折,锁定钢板与骨骼间距离为1 mm； B.模拟锁定钢板外置治疗跟骨骨折,锁定钢板与骨骼间距离为10 mm

1.6 疗效评价① 临床指标：切口长度,手术时间,术中出血量,拆线时间,住院费用,Böhler角,Gissane角,并发症情况；采用AOFAS踝-后足功能评分评价功能情况。② 生物力学指标：模型外力作用下骨块移位程度,骨骼与内固定系统最大应力值。

2 结果

患者均获得随访,时间6～24个月。

2.1 手术指标见表1。手术时间、术中出血量、拆线时间观察组均明显优于对照组(P<0.05)；两组切口长度、住院费用比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 Böhler角、Gissane角和AOFAS评分见表2。末次随访时,两组Böhler角、Gissane角与术前比较均有不同程度改善(P<0.05),两组间比较差异无统计学意义(P>0.05)；末次随访AOFAS评分观察组高于对照组(P<0.05)。

2.3 并发症情况观察组1例(2.94%)出现跟骨疼痛,经非手术治疗症状缓解。对照组4例(13.33%)出现部分皮缘坏死,经换药处理后治愈。两组并发症发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.4 两组典型病例见图2～4。

2.5 有限元分析指标见图5。① 骨块移位方面：对照组骨块移位最大距离为0.124 mm,最大移位处发生于距下关节面。观察组骨块移位最大距离为0.156 mm,最大移位处发生于距下关节面。② 应力峰值方面：对照组跟骨最大应力值为76.48 MPa,主要位于跟骨结节周围,内固定最大应力值为164.54 MPa,主要位于载距突螺钉处。观察组跟骨最大应力值为86.44 MPa,主要位于跟骨结节周围,内固定最大应力值为132.76 MPa,主要位于载距突螺钉处。

表1 两组手术指标比较

表2 两组跟骨形态恢复及功能评分比较

与术前比较：*P<0.05

图2 对照组患者,男,37岁,高处坠落致左侧跟骨骨折A.术前X线片,显示跟骨骨折移位明显；B.术中小切口显露,锁定钢板内置； C.术后3个月侧、轴位X线片,显示内固定牢靠无松动,骨折位置良好图3 观察组患者,男,41岁,高处坠落致右侧跟骨骨折A.术前X线片,显示跟骨骨折移位明显；B.术中小切口复位,锁定钢板外置；C.术后4个月侧、轴位X线片,显示内固定牢靠无松动图4 观察组患者,男,46岁,高处坠落致左侧跟骨骨折A.术前侧、轴位X线片,显示骨折移位明显；B.小切口复位,锁定钢板外置；C.术后2个月侧、轴位X线片,显示骨折复位满意,跟骨宽度适宜,内固定在位,无松动

图5 有限元分析A、B.分别为锁定钢板内置和外置骨块移位情况,最大移位处位于距下关节面；C、D.分别为锁定钢板内置和外置跟骨应力分布,应力峰值主要位于跟骨结节周围；E、F.分别为锁定钢板内置和外置内固定系统应力分布,应力峰值位于载距突螺钉处

3 讨论

3.1 跟骨骨折治疗方法选择跟骨骨折多为高能量创伤损伤,若处理不当极易发生创伤性关节炎、足跟剧烈疼痛和踝关节运动功能障碍等情况,严重影响患者生活质量[3]。跟骨骨折治疗方法有手法复位石膏托固定、闭合撬拨复位跟骨外固定、切开复位钢板内固定等[4]。其中切开复位能够有效改善关节面塌陷并可将移位骨块充分复位,特别是直视下能够保证跟骨各个关节面的平整度和高度,维持患者正常步态和足部生物力学。因此,切开复位内固定成为跟骨骨折的首选治疗方案。

3.2 锁定钢板治疗跟骨骨折优、缺点锁定钢板摒弃了依靠摩擦力进行骨折固定的传统理念,利用空间几何锁合理念对疏松骨质或松质骨有效固定,其本身具有极好稳定性和较高支撑能力,因此在骨折治疗中应用广泛。跟骨作为下肢的终端负重部位,解剖较为特殊，外力作用下跟骨往往损伤较重,软组织肿胀明显伴张力性水疱生成,不利于手术的顺利实施。在此情况下，拟行骨折复位锁定钢板内固定所需的等待软组织改善时间较长,有较大概率造成骨折断端骨质吸收和纤维骨痂生成,明显增加手术难度[5]。Popelka et al[6]研究指出,跟骨及其附属软组织血运较差,钢板内置不仅会造成骨-皮瓣间隙、局部血肿生成,还会增加皮瓣张力、引发“内压疮”,较大概率造成皮瓣坏死和钢板外露,增加护理难度。钢板外置治疗跟骨骨折能够有效减少切口坏死,无需内固定取出,减少二次手术造成的风险。但是若护理不当,钢板外置容易造成钉道感染,不过多数患者经抗感染、常规护理多可以控制症状。本研究对锁定钢板内置和外置治疗跟骨骨折的形态学恢复和运动功能改善情况进行比较,发现两种治疗方法在Böhler角、Gissane角恢复方面差异无统计学意义,而在AOFAS评分改善方面差异有统计学意义。

3.3 有限元分析结论本研究利用有限元分析对外力作用下距下关节面的移位程度进行探索,结果显示锁定钢板内置或外置的情况下,最大移位均发生于距下关节面且移位距离均<1 mm,这与Ni et al[7]的研究结果基本一致,说明两种手术方式对维持关节面平整、固定骨折骨块和预防关节面塌陷具有同等作用。此外跟骨内固定复合系统应力云图显示,内固定系统应力峰值均位于载距突螺钉处,跟骨骨折应力峰值均位于跟骨结节皮质骨处,鉴于上述应力峰值所处位置处骨量较多,能够提供有效把持力和防旋力,故锁定钢板内置或外置治疗SandersⅡ型跟骨骨折在中立位载荷作用下安全有效。

3.4 本研究不足① 为单中心研究,纳入患者的手术均由同一组医师完成,虽然对偏移可以有效控制,但是普遍性需要进一步验证；② 纳入患者较少,对锁定钢板内置或外置治疗Sander Ⅱ型跟骨骨折的并发症可能认识不足,需要进一步探索；③ 建立的跟骨-锁定钢板三维有限元系统未考虑肌肉和软组织结构,较真实人体结构有一定差距。下一步将扩大样本量,开展多中心研究,增加肌肉与软组织建模仿真,降低各原因所致的偏倚,精确分析锁定钢板内置或外置治疗SandersⅡ型跟骨骨折的效果。

综上所述,锁定钢板外置治疗SandersⅡ型跟骨骨折安全、有效、稳定性可靠,为临床决策提供了新思路。