黃雯潔 黃若昆 歐陽斐 趙晶晶 雷波 吳明正 張紹華

武漢市第四醫(yī)院，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬普愛醫(yī)院足踝外科（武漢 430033）

對(duì)于慢性距骨骨軟骨損傷和外傷導(dǎo)致的距骨體粉碎性骨折，因距骨周圍均有骨性遮擋，常規(guī)前外側(cè)和前內(nèi)側(cè)手術(shù)入路顯露距骨體部及內(nèi)側(cè)后中部關(guān)節(jié)面不清，術(shù)中很難對(duì)距骨有效顯露與操作處理。采取內(nèi)踝截骨是臨床常選取的手術(shù)方式[1]。內(nèi)踝截骨文獻(xiàn)報(bào)道有不同截骨方式。1947年RAY等[2]最早描述內(nèi)踝橫形截骨，此后相繼有不同類型的截骨方式報(bào)道，包括倒V形截骨、弧形截骨、梯形和倒U形截骨[3-4]。內(nèi)踝斜形截骨具有操作簡(jiǎn)便、顯露充分、再?gòu)?fù)位固定可靠的特點(diǎn)，是臨床工作中最常采用的手術(shù)方式。在獲得良好手術(shù)視野顯露的同時(shí)，截骨需盡量避免破壞脛骨負(fù)重關(guān)節(jié)面，復(fù)位固定后獲得良好的關(guān)節(jié)面匹配，避免醫(yī)源性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。截骨線相對(duì)于脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面過于垂直或水平易導(dǎo)致關(guān)節(jié)面不匹配（如出現(xiàn)截骨關(guān)節(jié)面處臺(tái)階感）或內(nèi)踝固定后短縮移位。斜形截骨在已往的文獻(xiàn)中很少提及截骨角度方向，有作者建議45°角度值截骨[5]，但沒有一個(gè)基于影像學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量及如何指導(dǎo)臨床手術(shù)的報(bào)道。本研究通過數(shù)字化技術(shù)手段，對(duì)內(nèi)踝斜形截骨平面角度進(jìn)行測(cè)量，并結(jié)合3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板行臨床驗(yàn)證。

1 資料與方法

1.1 一般資料通過本院圖像歸檔與傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，采集2015年3月至2016年3月40例患者踝關(guān)節(jié)正位X線片及CT數(shù)據(jù)。年齡25～38歲，平均32.0歲。男21例，女19例；左踝18例，右踝22例。原始數(shù)據(jù)掃描條件：采用Siemens 64排螺旋CT行踝部連續(xù)斷層掃描。掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流94 mA，層厚0.625 mm，512×512距陣。其中6例患者術(shù)前行截骨導(dǎo)板設(shè)計(jì)及術(shù)中驗(yàn)證。男、女各3例；年齡21～54歲，平均36.0歲。致傷原因：慢性運(yùn)動(dòng)損傷4例；交通傷1例，墜落傷1例，均為閉合性骨折。研究得到本單位倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例納入和排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）具備手術(shù)指征的距骨粉碎性骨折和距骨骨軟骨損傷患者，內(nèi)踝部無骨折；（2）一般情況可，無其他系統(tǒng)重大疾病，患者依從性好；（3）同意參與本研究，并已簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）有骨性畸形者；（2）踝部腫瘤、結(jié)核患者；（3）病史有陳舊外傷者；（4）力線不正者。

1.3 方法

1.3.1 X線片及CT測(cè)量在PACS系統(tǒng)中踝關(guān)節(jié)正位X線片測(cè)量脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面與內(nèi)踝關(guān)節(jié)面交互角（ɑɑ）；以脛骨解剖軸作為參考測(cè)量截骨方向角度，等分截骨線與脛骨長(zhǎng)軸的夾角（β）（圖1）。因內(nèi)踝Henry解剖切跡，同樣方法選取冠狀面CT數(shù)據(jù)行前、中間及后關(guān)節(jié)面測(cè)量評(píng)估并與X線數(shù)值對(duì)比（圖2）。

圖1 內(nèi)踝和脛骨關(guān)節(jié)面的交叉角Fig.1 Intersection angle between the medial malleolus and tibial articular

圖2 冠狀CT掃描Fig.2 Coronal computed tomography scans

1.3.2 截骨導(dǎo)板的設(shè)計(jì)與臨床驗(yàn)證對(duì)6例手術(shù)患者將CT掃描斷層數(shù)據(jù)以.dicom格式導(dǎo)人Mimicsl 6.0軟件，采用最佳模式重建三維模型，并以.stl格式輸出保存。利用軟件Unigraphics NX 5.0根據(jù)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)與角度設(shè)計(jì)出相應(yīng)截骨導(dǎo)板截骨平面及二枚進(jìn)針通道的stl文件。利用光敏樹脂材料通過激光照射逐層固化的光固化成型法將導(dǎo)板制作出來并行體外模擬（圖3）。將3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板等離子消毒后，術(shù)中再將模板與骨質(zhì)貼合，進(jìn)行導(dǎo)針定位及截骨手術(shù)操作，術(shù)后評(píng)估截骨導(dǎo)板的準(zhǔn)確性。

圖3 數(shù)字化分析和3D打印導(dǎo)板并體外模擬Fig.3Digital analysis and 3D printed guide plate and in vitro simulation

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用Graphpad Prism 6統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件（Graphpad公司，美國(guó)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。CT前中后關(guān)節(jié)面角度測(cè)量之間，采用單因素（oneway NOVA）方差分析；X線測(cè)量值同CT前中后關(guān)節(jié)面測(cè)量角度的均值比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各角度測(cè)量結(jié)果描述結(jié)果描述采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，X線片脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面和內(nèi)踝間交角等分角（ɑ）測(cè)量值（114.8±3.7）°，截骨面相對(duì)脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面是（57.4±1.8）°，相對(duì)脛骨軸線角度β為（31.0±2.1）°，CT測(cè)量前關(guān)節(jié)面ɑɑ測(cè)量值（117.4±3.0）°，中關(guān)節(jié)面ɑɑ測(cè)量值（112.1 ± 2.8）°，后關(guān)節(jié)面ɑɑ測(cè)量值（117.1 ± 3.1）°，前中后關(guān)節(jié)面平均ɑɑ角（115.6±3.8）°。三者之間對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義F（2，119）=40.61，P＜0.001。具體表現(xiàn)為前中關(guān)節(jié)面對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=8.056，P＜0.001）：前后關(guān)節(jié)面對(duì)比沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.5287，P＞0.05），中后關(guān)節(jié)面對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=7.527，P＜0.001）；說明前后關(guān)節(jié)面與中關(guān)節(jié)面ɑɑ角有差別。

2.2 術(shù)后結(jié)局和隨訪結(jié)果X線片和CT對(duì)比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=1.549，P＞0.05）。6例內(nèi)踝截骨采用導(dǎo)板患者術(shù)后X線片復(fù)查截骨關(guān)節(jié)面對(duì)合及螺釘位置良好，術(shù)后隨訪2年無局部創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。見圖4。

圖4 術(shù)中經(jīng)截骨導(dǎo)板截骨和術(shù)后影像Fig.4 Intraoperative transosteotomy guide plate osteotomy and postoperative images

3 討論

3.1 內(nèi)踝截骨的必要性與方式距骨體粉碎性骨折需要切開復(fù)位內(nèi)固定。對(duì)于保守治療失敗有癥狀的距骨骨軟骨損傷同樣是手術(shù)的適應(yīng)證，開放手術(shù)或關(guān)節(jié)鏡取決于病灶位置或損傷類型。對(duì)原發(fā)病灶小于15 mm通過關(guān)節(jié)鏡行清創(chuàng)或骨髓刺激術(shù)是很好的選擇。對(duì)于距骨囊性變較大（Hepple V期）或微骨折術(shù)后不緩解的患者而需要采取其他治療方式。包括自體松質(zhì)骨移植、骨軟骨移植（OATS）、自體軟骨移植（ACI）、金屬表面部分置換和異體骨移植[6]。損傷位于距骨穹頂部?jī)?nèi)側(cè)面發(fā)生率約占63%[7]，為達(dá)到良好顯露大部分需要行內(nèi)踝截骨。內(nèi)踝截骨文獻(xiàn)報(bào)道有各種不同方法，各有利弊。內(nèi)踝橫形截骨相對(duì)低平但因顯露距骨穹頂部不充分而被臨床淘汰。倒V和U型截骨顯露內(nèi)側(cè)距骨范圍有限，弧形截骨與距骨輪廓匹配，但因水平制距骨穹隆部垂直顯露困難。梯形截骨提供良好顯露但截骨線進(jìn)入負(fù)重關(guān)節(jié)軟骨面。因此斜形截骨是臨床中最常采用的方法。斜形截骨有較好優(yōu)勢(shì)，包括手術(shù)簡(jiǎn)單，距骨顯露良好，有效保護(hù)三角韌帶，理想的螺釘加壓固定。大多數(shù)醫(yī)師主張截骨點(diǎn)應(yīng)位于脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面和內(nèi)踝關(guān)節(jié)面交界處。太靠?jī)?nèi)側(cè)截骨可能顯露有限，靠外側(cè)截骨損傷負(fù)重的關(guān)節(jié)軟骨面。但此術(shù)式也存在包括骨塊移位關(guān)節(jié)面對(duì)線不齊導(dǎo)致的潛在畸形愈合的可能。固定后關(guān)節(jié)面不匹配可能導(dǎo)致繼發(fā)醫(yī)源性踝關(guān)節(jié)炎。

3.2 斜形截骨的并發(fā)癥內(nèi)踝斜形截骨的并發(fā)癥和結(jié)果文獻(xiàn)報(bào)道很少。但在臨床工作中會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)截骨處脛骨關(guān)節(jié)面臺(tái)階感，是否出現(xiàn)關(guān)節(jié)炎國(guó)內(nèi)無相關(guān)報(bào)道。JARDE等報(bào)道30例病例通過內(nèi)踝截骨與無截骨關(guān)節(jié)清理或關(guān)節(jié)鏡術(shù)結(jié)果顯示踝關(guān)節(jié)功能無明顯差別。BAZAZ和FERKE報(bào)道9例截骨患者無術(shù)后并發(fā)癥。相反，GAULRAPP等報(bào)道內(nèi)踝截骨導(dǎo)致局部關(guān)節(jié)炎而無截骨的關(guān)節(jié)清理術(shù)很少有臨床表現(xiàn)。22例患者術(shù)后5年隨訪有超過50%的骨關(guān)節(jié)炎改變。BALTZER報(bào)道20例中有1例發(fā)生畸形愈合。在他們的報(bào)道中，內(nèi)踝截骨后踝關(guān)節(jié)跖屈輕度受限，而采用踝關(guān)節(jié)前側(cè)清理與健側(cè)相比踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度無明顯差別。相關(guān)結(jié)果與截骨有無相關(guān)均未提及。

臨床截骨依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，沒有基于影像學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量，采用的手術(shù)方法達(dá)到描述的角度也未提及。本研究測(cè)量?jī)?nèi)踝斜形截骨相對(duì)脛骨長(zhǎng)軸線的角度，以脛骨長(zhǎng)軸（機(jī)械軸）作為內(nèi)踝截骨術(shù)中的參考線，這在下肢畸形矯形及力線評(píng)估中經(jīng)常采用。脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面與內(nèi)踝關(guān)節(jié)面交角的等分線以脛骨長(zhǎng)軸的交點(diǎn)O為圓心，載骨線與OA為半徑的圓相切，垂直于脛骨內(nèi)踝部關(guān)節(jié)軟骨面。是不易移位的理想截骨角度。本研究利于數(shù)字化測(cè)量并比較個(gè)體間變異程度和放射學(xué)方法的可信性。分析得出應(yīng)用30度截骨方向復(fù)位后關(guān)節(jié)面最小出現(xiàn)臺(tái)階感。放射學(xué)或CT測(cè)量是可信的，本研究組顯示個(gè)體間差異較小，30度角可運(yùn)用于大部分患者。除了截骨位置和角度，螺釘放置也很重要。拉力螺釘理想進(jìn)針點(diǎn)應(yīng)垂直截骨面獲得理想加壓使關(guān)節(jié)面匹配。假如螺釘方向過于水平或垂直也會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)面臺(tái)階。過于垂直螺釘尾帽可能對(duì)三角韌帶產(chǎn)生刺激。理想的螺釘方向應(yīng)相對(duì)靠近端，進(jìn)釘方向與脛骨長(zhǎng)軸成角60度。截骨塊不會(huì)產(chǎn)生加壓偏移，可較好保護(hù)遠(yuǎn)端的三角韌帶。不同性別截骨測(cè)量角度一致說明截骨及置釘角度方面術(shù)中不必考慮性別差異。但是虛擬的手術(shù)方案設(shè)計(jì)如何指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)手術(shù)實(shí)施，如何縮小術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)之間的差距是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的重要問題[8-10]。按照描述的方法按個(gè)體化方法準(zhǔn)確截骨是很好的選擇。

3.3 3D打印截骨模板的優(yōu)勢(shì)近年出現(xiàn)的3D打印導(dǎo)板技術(shù)在輔助截骨方面展現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了術(shù)中精準(zhǔn)截骨。3D打印截骨導(dǎo)板技術(shù)以極其簡(jiǎn)便的手術(shù)方式，在較少的手術(shù)損傷下高質(zhì)量完成更準(zhǔn)確的釘?shù)婪较?，最大限度接近術(shù)前精準(zhǔn)設(shè)計(jì)擬定的內(nèi)固定效果。在曲面選擇中如何表面特征越明顯會(huì)提高導(dǎo)板的精確性。在脛骨遠(yuǎn)端解剖中，內(nèi)踝部因存在脛前前唇與內(nèi)踝部轉(zhuǎn)角，且內(nèi)踝部有前丘及尖部。因而曲面有其特征，選擇導(dǎo)板可在術(shù)中嵌壓于脛骨骨踝部，術(shù)中不會(huì)位移而影響精確度。本研究?jī)?nèi)踝截骨導(dǎo)板取得較好的臨床療效，縮短手術(shù)時(shí)間，減少透視次數(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的截骨手術(shù)而言，3D打印截骨導(dǎo)板輔助截骨技術(shù)展現(xiàn)了其高效、精準(zhǔn)的優(yōu)越性[11-13]。

本研究不足之處是三維形態(tài)結(jié)構(gòu)采用二維的測(cè)量方法。通過冠狀面CT比較脛骨前中后關(guān)節(jié)面交互角。研究發(fā)現(xiàn)最大區(qū)別在前中關(guān)節(jié)面（平均7.5度），這個(gè)區(qū)別反映在截骨方向上有3.8度區(qū)別。因此，理論上從前至后截骨角度是有區(qū)別的。然而在手術(shù)方式甚至數(shù)字化設(shè)計(jì)上很難以如此設(shè)計(jì)截骨，因?yàn)閿[鋸片是直的。因此采用前中后平均角度是較好的選擇。另一個(gè)局限是個(gè)性化導(dǎo)板只做了6例，因樣本量少，故我們沒有設(shè)置導(dǎo)板組與傳統(tǒng)手術(shù)組的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析研究。但從其6例患者的臨床運(yùn)用體會(huì)都是一次截骨及內(nèi)固定完成，術(shù)中只透視1次。相比于傳統(tǒng)手術(shù)明顯縮短手術(shù)時(shí)間及減少透視量。運(yùn)用數(shù)字化個(gè)性化設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板技術(shù)，使截骨和置入螺釘位置精確、安全、有效。