張學勝 韓寶生 苗秋菊 王虹 涂強 劉輝亮 丁煥文,5*

髕骨骨折的發(fā)生率占全身各種骨折的0.5%～1.5%[1]。隨著科學技術的發(fā)展，治療髕骨骨折的方法日新月異，不斷有新的治療技術和方法出現(xiàn)。陳舊性髕骨骨折由于骨折斷端之間有新生骨痂形成，骨折界面模糊導致骨折復位困難，而髕骨骨折又屬于關節(jié)內骨折，要求解剖復位，因此陳舊性髕骨骨折的臨床處理、手術治療難度大。本科近10 年在臨床上建立計算機輔助精準外科手術新方法[2-3]，從2006 年開始將該方法用于輔助陳舊性髕骨骨折的治療，取得了很好效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組患者男3 例，女2 例。年齡31 ～55 歲，平均37.2歲，3 例分型為髕骨橫行骨折，2 例為髕骨粉碎性骨折。骨折時間均為3 ～6 個月，骨折斷端分離移位大于5 cm，術前膝關節(jié)疼痛、屈伸活動受限，根據(jù)HSS 評分為47、53、35、40、42 分; X 線片提示骨折面有明顯新生骨痂。

1.2 數(shù)字化技術輔助過程與方法

1.2.1 CT 掃描、三維重建

選擇陳舊性髕骨骨折病例進行0.5 ～1 mm薄層CT掃描，采用Mimics軟件三維重建、建立雙膝關節(jié)周圍骨骼解剖模型。

1.2.2 計算機輔助分析

將膝關節(jié)三維解剖模型的點云數(shù)據(jù)輸入Imageware 軟件，利用骨骼作為配準的標志，通過點云對齊功能進行圖像配準、對齊，建立健側髕骨的鏡像，與健側鏡像比較了解髕骨骨折的移位情況、骨折面新生骨痂范圍等。

1.2.3 CAD 設計制作輔助手術模板

為了能準確切除骨折面新生的骨痂，根據(jù)骨折塊的解剖外形，采用CAD 設計外形陰陽互補的輔助截骨與復位模板，并采用3D 打印技術（3D printing，RP）制作，術中引導準確切除骨折面新生骨痂，引導準確截骨和骨折塊準確對位。

1.2.4 計算機模擬截骨和內固定過程

在計算機上模擬陳舊性新生骨痂切除、截骨、復位和鋼纜螺釘固定過程，了解髕骨骨折手術復位、固定三維效果，驗證手術方案的可行性。最后在快速原型實物上操作演練外科手術過程。

1.3 手術方法

采用硬膜外麻醉，髕前正中縱切口，切開皮膚、皮下組織、深筋膜后，從深筋膜下分離顯露髕骨遠、近骨折端，可見骨折斷端間有大量骨痂生長，將輔助截骨與復位手術模板套在骨折端關節(jié)面上，引導擺鋸或磨鉆切除骨折面新生骨痂，直視下引導骨折塊復位，證實骨折對位對線良好。安裝內固定螺釘位置鉆孔引導模板，引導鉆出鋼纜螺釘釘?shù)?，將骨折復位后選用4.0 mm 鋼纜螺釘2 枚，按照預先鉆好的孔道從遠端向近端擰入固定骨折，螺釘長度以距離穿出髕骨近折端約2 mm 為宜，鋼纜在髕前呈“8”字交叉，予鎖扣固定，剪去結端多余鋼纜。清洗切口，絲線逐層縫合。

1.4 術后處理

行石膏托外固定1 周，術后當天行足趾、踝關節(jié)屈伸活動，鼓勵患者加強功能鍛煉; 術后1 周拆石膏托，佩戴支具固定在功能位，6 周后扶拐下床進行不負重活動，佩戴支具6 周后可逐步負重行走，分別在術后1 年拍片了解骨折愈合情況，術后1 年左右取出內固定。

2 結果

本組病例術中均按計算機輔助設計方案順利完成手術。術后X 線拍片證實均解剖復位，隨訪14 ～23 個月，根據(jù)膝關節(jié)HSS 評分標準[4]，治療效果按疼痛、功能、活動范圍、固定畸形、不穩(wěn)定及減分指標等方面進行評價，臨床療效評定:優(yōu)（＞85 分），良（70 ～84 分），中（60 ～69 分），差（＜59分）4 個等級。5 例術后出院時膝關節(jié)HSS 評分分別為82、83、80、85、86 分，最近一次隨訪膝關節(jié)HSS 評分為95、86、89、90、91 分，5 例患者臨床療效評價均為優(yōu)（見表1）。

表1 5 例患者術前、術后出院、最近一次隨訪膝關節(jié)HSS 評分及隨訪時間

典型病例: 患者，女，38 歲。患者于2011 年7 月初因不慎摔倒，左膝前著地，傷后左膝疼痛劇烈、膝前明顯腫脹、活動受限，局部皮膚無破裂，在當?shù)蒯t(yī)院就診，X 線檢查提示“左髕骨橫行骨折”，建議患者行手術治療，患者拒絕手術，自行外敷中草藥后腫脹好轉，但左膝疼痛，活動受限，膝關節(jié)HSS 評分為35 分?；颊哂?012 年3 月來本院就醫(yī)，X 線片證實左髕骨陳舊性骨折（見圖1），考慮為陳舊性骨折復位困難遂決定借助計算機技術輔助處理，過程如下:將雙膝薄層CT 掃描獲得二維數(shù)據(jù)，Mimics 軟件三維重建建立雙膝關節(jié)周圍骨骼解剖模型，計算機輔助分析發(fā)現(xiàn): 左髕骨上下骨折片上下分離移位，下方骨折片翻轉90°，骨折面朝向膝前，無清晰骨折銳利邊緣（見圖2）。計算機輔助模擬骨折復位，模擬復位后上下骨折面之間新生骨痂相互重疊。CAD 設計髕骨輔助截骨模板，將其貼附在髕股關節(jié)面上。引導修剪去除骨折面上增生的新生骨痂（見圖3A）。CAD 設計內固定螺釘定位鉆孔模板，引導在骨折遠近端預先鉆出內固定螺釘通道（見圖3B）。模擬內固定，骨折端復位后順預先鉆好的孔道從下往上擰入螺釘鋼纜系統(tǒng)的加壓螺釘部分，于上方骨折塊橫行鉆孔，其中一條鋼纜穿過另一內固定螺釘中間孔道，在髕骨前面成“8”字形交叉，兩條鋼纜以鎖扣固定（見圖4）。采用快速成型技術制作輔助模板實物，低溫消毒備用（見圖5）。術中顯露骨折端后將輔助截骨模板實物套在髕骨骨折端關節(jié)面（見圖6），然后用擺鋸結合磨鉆切除骨折面新生骨痂，直視下將套好模型的兩骨折塊進行復位，發(fā)現(xiàn)對位對線良好。再安裝內固定螺釘位置鉆孔引導模板，引導鉆出鋼纜螺釘釘?shù)? 骨折復位后選用4.0 mm 鋼纜螺釘2 枚，從在髕骨前呈“8”字交叉固定（見圖7）。術后X 線復查證實左髕骨對位對線良好，鋼纜螺釘固定穩(wěn)固（見圖8），術后早期功能鍛煉，2 周后膝關節(jié)HSS 評分為80 分; 半年后患者功能恢復良好，可負重行走，末次隨訪膝關節(jié)HSS 評分89 分。

圖1 術前X 線片正側位顯示髕骨連續(xù)性中斷

圖2 三維重建建立雙膝關節(jié)周圍骨骼解剖模型正側位顯示

圖3 A.手術模板引導修剪去除增生骨痂;B.手術模板引導內固定螺釘通道鉆孔

圖4 A.電腦預處理鋼纜螺釘;B.電腦模擬鋼纜螺釘內固定

圖5 A.快速成型技術制作螺釘引導模板; B.快速成型技術制作模板實物

圖6 模板在術中運用

圖7 鋼纜螺釘固定髕骨

圖8 術后X 線片正側位提示骨折間隙不清晰

3 討論

本組5 例均因為髕骨骨折早期處理不規(guī)范，導致形成陳舊性髕骨骨折或髕骨骨折畸形愈合，骨折面有大量新生骨痂，髕骨骨折面匹配困難，復位難以達到解剖復位。我們的治療目的是要充分恢復關節(jié)面的平整和伸膝裝置的完整，因此術前必須精確地界定髕骨骨折面，切除增生的骨痂，使髕骨骨折達到解剖復位。本院2006 年開始將CAD 和3D 打印技術運用于陳舊性髕骨骨折的治療，建立了計算機輔助陳舊性髕骨骨折精確復位和固定的新方法，解決了陳舊性髕骨骨折面匹配困難、復位難以達到解剖復位的難題，為陳舊性髕骨骨折治療提供了一種新的方法。

陳舊性髕骨骨折的傳統(tǒng)手術方法主要是臨床醫(yī)生憑借豐富的臨床經驗和手術技巧，通過術中探查、目測、尺子測量及觸摸感覺等，切除陳舊性骨折面新生骨痂，這樣容易造成實際切除范圍與新生骨痂范圍有差異，導致髕股關節(jié)面不完整，骨折復位欠佳，影響術后患者膝關節(jié)功能恢復。外科手術導航系統(tǒng)對此有一定幫助，但存在成本高、操作復雜、耗時長等問題[7]。用術前CAD 設計、3D 打印輔助手術模板可以引導術者在術中精確切除陳舊性骨折面之間新生的骨痂、引導精確截骨，且CAD 設計的手術模板可以引導預制內固定螺釘?shù)尼數(shù)?，有利于鋼纜螺釘準確固定分離的橫行骨折塊，使兩骨折面對位對線良好，達到解剖復位，恢復髕股關節(jié)面的平整和伸膝裝置的完整性，并且節(jié)省手術時間。術后由于解剖復位和內固定牢靠，患者可以早期進行功能鍛煉，有效地防止創(chuàng)傷性關節(jié)炎和關節(jié)僵硬。

陳舊性髕骨橫行骨折和畸形愈合患者適合采用個性化截骨模板和鋼纜螺釘內固定治療，另外粉碎不太嚴重的陳舊性髕骨骨折亦可考慮鋼纜螺釘內固定結合計算機輔助治療。鋼纜螺釘根據(jù)空心拉力螺釘張力帶內固定的原理改進，符合張力帶原則; 加壓螺釘使髕骨骨折面之間產生預加壓作用，且鋼纜比同等直徑的鋼絲有更好的柔韌性和抗疲勞性效果;鋼纜螺釘?shù)囊惑w性設計既防止退釘?shù)陌l(fā)生，也不會發(fā)生鋼纜的滑脫及移位[8]，鋼纜穿過拉力螺釘，呈縱向“8”字形在髕前交叉，用鎖扣固定，鋼纜和鎖扣緊貼骨面，故不壓迫股四頭肌肌腱及髕腱、不影響股四頭肌腱、髕腱血運，降低皮膚刺激癥狀的發(fā)生。鋼纜螺釘穿過松質骨骨折線時，有導致骨折塊碎裂的可能，故該方法對嚴重的髕骨粉碎性骨折不太適合。嚴重粉碎性髕骨骨折宜采用環(huán)行鋼絲，可吸收或不可吸收線縫合固定為宜[9-10]。

目前，髕骨骨折內固定國內外報告了許多改良方法，如雙邊固定角板內固定[11]、經皮鋼絲環(huán)扎內固定[12]、經皮空心釘鈦絲張力帶內固定[13]，可吸收錨釘聯(lián)合“8”字減張帶[14]、帶尾孔針纜系統(tǒng)[15]、“P”形張力帶鋼絲[16]、空心拉力螺釘張力帶鋼絲[17]、關節(jié)鏡輔助下閉合經皮螺釘內固定[18]、X 線監(jiān)視下閉合復位穿針外固定等。其中改良較多而且優(yōu)點突出的方法為空心拉力螺釘張力帶鋼絲[19-20]，Carpenter 等[21]通過比較常見髕骨骨折內固定方法，經生物力學測試證實AO 張力帶鋼絲、單純拉力螺釘、空心釘結合張力帶的固定強度為395、554、732 N，得出空心拉力螺釘加張力帶的固定力量最強的結論。鋼纜螺釘內固定根據(jù)空心拉力螺釘張力帶內固定的原理進行了改良，鋼纜堅固，且用專門的鎖扣固定鋼纜，固定力量強[22]。國內學者將鋼纜螺釘固定系統(tǒng)與傳統(tǒng)克氏針張力帶內固定治療髕骨骨折療效分析，認為鋼纜螺釘內固定系統(tǒng)治療髕骨骨折具有手術時間短、療效好、安全性高等優(yōu)點[23]。對于陳舊性髕骨橫行骨折，計算機輔助設計的模型有利于精確地切除兩端骨折面新生骨痂，使骨折面達到解剖復位，加上鋼纜螺釘內固定具有良好的初始加壓作用和堅強的內固定作用，解決了陳舊性髕骨骨折引起股四頭肌回縮和髕韌帶攣縮而導致的骨折兩端張力過大的問題。術后首次拍片即可見骨折間隙不清晰，術后患者髕骨功能恢復迅速和恢復效果優(yōu)良，證明效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術方法。

綜上所述，筆者認為采用計算機模擬髕骨骨折復位和固定的手術過程、CAD 設計的個性化輔助手術模板以及手術過程中運用模板引導鋼纜螺釘內固定髕骨骨折塊，保證了切除髕骨骨折面新生骨痂和截骨手術操作的精確性和可靠性，確保了陳舊性髕骨橫行骨折得到解剖復位，且結合鋼纜螺釘內固定解決了骨折兩端張力過大的問題，將陳舊性髕骨橫行骨折治療提升到個性化治療階段，手術更精確、可靠，療效更佳。但新方法也存在一些問題: 由于計算機輔助技術學習周期長，較少臨床骨科醫(yī)生熟練計算機輔助技術，所以計算機輔助技術在臨床上推廣應用范圍仍有一定困難。但從5 例運用計算機輔助技術治療陳舊性髕骨骨折的術后效果判斷，證實計算機輔助技術治療陳舊性髕骨骨折有明顯優(yōu)勢，臨床效果肯定。