Ilizarov技术矫正畸形的原则.doc

Ilizarov技术矫正畸形的原则【关键词】 Ilizarov技术1 前言 畸形是指正常骨或关节解剖结构的改变，矫正畸形是矫形外科的主要工作内容。Ilizarov技术的引入对畸形的理解和处理产生了深远的影响。以前骨科医生习惯于在正侧位X线片上分开测量畸形，矫正骨性畸形是通过闭合或开放的楔形截骨，使之产生一个相等或相反的畸形角度来实现的。但是Ilizarov技术1的基本原理使我们接受畸形只有一个平面、一个轴线、一个幅度，通过牵伸畸形截骨处形成骨痂的方法而获得准确矫形。畸形矫形的方法要根据患者的具体情况并与本人讨论。成功的手术取决于仔细的临床评估和特殊的放射照片，术前要确定畸形的旋转中心、软组织和骨骼的几何学，采用何种截骨和固定的方法。 2 畸形的原因 由于小儿麻痹导致的肢体畸形减少，畸形的原因儿童主要是先天性，青少年主要是发育性和继发于骨生长停止的不平衡改变，成年人则主要是外伤后遗症，老年大多是代谢性或退行性原因导致肢体力线不正。 3 畸形的相对性 不同的病人、不同年龄或不同原因导致的畸形，矫正的原则也不同。若患肢股四头肌瘫痪，轻度膝反屈畸形有利于行走，故不能矫正。进入中年后的马蹄足畸形因距骨的前关节面已退化，应用跟腱延长手术矫正应慎重，而有些畸形是功能代偿的表现。传统上评价畸形主要依据X线片的参数，但基础和临床研究表明X线片上畸形的程度与长期并发症的发生并不呈正相关性。所以外科医生需要仔细评估每个畸形特点并将患者的特殊要求考虑在内。比如1位17岁长跑运动员与1位70岁老年人胫骨干中段10的外翻角其临床意义是不一样的，所以在矫形实践上应注重病人的个体化。 4 畸形的后果 下肢畸形改变了肢体负重的力学并影响关节的方向，其继发性的影响主要有3个：(1)其他关节试图通过改变他们的运动弧来补偿，从而影响步态；(2)关节承受非生理性负载而产生退行性关节病；(3)为维持非生理性关节位置而导致肌肉劳损和疼痛。上肢本质上是非负重关节，除非持续用来做强度大的运动，否则，上肢畸形导致的轴线偏移，很少发生关节的退行性改变。 下肢畸形继发的后果除了畸形的程度，还受如下因素影响：4.1 畸形的性质和平面 畸形距关节的距离将影响力线的偏移和关节的接触压力，膝关节不能代偿额状面畸形，只能由髋关节和距下关节代偿，所以股骨远端或胫骨近端的畸形将导致显著的轴线偏移并增加膝关节接触压力2。靠近髋关节和踝关节的畸形不会产生显著的轴线偏移，却显著地改变了此2关节面的倾斜度，导致了关节面的应力不均2。冠状面畸形（如膝内、外翻）可被髋、膝、踝关节部分代偿，患者常能较好地长期容忍。大范围活动的关节能很好地代偿附近的畸形，如肩关节；相反距下关节的代偿力有限，轻度的跟骨内翻畸形即可影响下肢的持重力线。肢体长度不等长将发生骨盆倾斜、膝关节屈曲或踝关节下垂的代偿机制，如此减轻了身体的降下式跛行与能量的消耗，但长期的这些代偿机制可能继发下腰痛和髌股关节症状。4.2 畸形的方向 下肢各关节运动在每个平面不是对称的，所以代偿的能力随着畸形角度的方向而变化，例如靠近膝关节的后倾角畸形可以用屈膝来补偿，但是正常膝关节的最大伸直仅有5膝反屈角，所以膝关节难以代偿股骨下段的前倾角畸形，从而在膝关节伸直时力学轴线经过膝关节的后方，通常的踝关节跖屈-膝伸配合对功能的代偿有限，在中间站立姿势时膝关节会有一屈曲的力矩，股四头肌需要在整个站立姿势持续收缩以维持膝关节的伸直，久之导致肌肉劳损、疼痛、膝关节失稳。因此，屈膝畸形必须矫正。 距下关节内翻畸形的影响超过外翻畸形，所以胫骨的外翻畸形比内翻畸形更容易补偿。髋关节内翻畸形将短缩外展肌，产生Trendelenberg步态，并短缩肢体，而外翻畸形将减少髋关节的覆盖，导致肢体的延长。髋关节畸形其成角的改变几乎垂直于肢体的轴线，多导致下肢不等长。青少年期发生的畸形由于肌肉力量和身体重量的作用，在发育过程中畸形多逐渐加重。 不正常关节负载的程度随着畸形的方向而改变。正常膝关节力学轴线略偏移到内侧，即内侧关节受力超过外侧，在单腿直立时约占体重的70%3，膝内翻6时升高到95%，而外翻6时外侧关节受力仅占体重的60%3。 下肢的旋转畸形由骨盆、髋关节、足来代偿，以企图改善足前行角度和膝关节轴线的方向，行走时2个目标可能互相排斥，或按照活动方式的不同选择其中之一，步行时主要是足前行角，跑步时主要是企图改善膝关节轴线的方向4。4.3 下肢畸形与退行性关节病 下肢的畸形改变了肢体的力学轴线，但是力学轴线的偏移和退行性关节病的关系是有争议的，动物实验证实胫骨截骨后关节软骨出现典型的退行性关节病的改变5。人类尸体标本研究发现不同的胫骨畸形与关节接触面积和压力的改变相关2，胫骨干骨折患者临床回顾的结果是不确定的，其中一个研究发现退行性关节病的严重程度和力线不正有关6，其他研究并没有获得这个结论7,8。 5 畸形的评估 每个畸形只有一个平面、一个轴线、一个幅度，这可以通过仔细的临床检查和特殊的放射照片来确定，畸形包括成角、轴向旋转、偏移、肢体不等长。成角在额状面畸形是外翻和内翻，矢状面的畸形是前倾和后倾。轴线被称为旋转成角中心（CORA: centre of rotational angulation）4，可以在骨干部或关节内，也可以有一个或多个畸形，每一个畸形有一个中心。每个成角畸形的组成部分只发生在一个平面，传统的前后位和侧位X线照片让医生习惯于在以上2个平面分开考虑畸形的性质和角度，但实际上畸形是在以上2个平面之间的斜面，在程度上比以上2个平面测定的角度都要大。 畸形的平面和程度依据于额状面和矢状面的度数来描述，由以下2个方法之一确定：(1)在前后和侧位放射照片上测定畸形后用三角法计算，或通过纸上图解的方法计算，而纸上图解法更直观些；(2)旋转肢体直至最大的畸形角度垂直于放射照片，这样的X线位置显示了最大的畸形。 多数畸形不仅有偏移，而且有旋转和短缩。旋转可以通过临床检查而精确的估计9。短缩可以使用木块垫高短缩的肢体使骨盆达到水平位来确定，此法能确定患肢的功能长度和使用长度。 如果对侧肢体不正常，不能作为正常解剖的参考，应参考相应的正常标准，这些数据将关节表面的水平方向与额状面或矢状面的力学或解剖轴线关联在一起4，1012。额状面每个骨骼的力学轴线是连接每个关节的中心点，下肢力学轴线是从髋关节的中心到踝关节的中心，力学轴线偏移（MAD: mechanical axial deviation）是从膝关节的中心至力学轴线在膝关节水平的距离，正常力学轴线在膝关节中心偏内侧12。解剖轴线是指每个骨骼的中干线，在胫骨解剖轴线与力学轴线平行。颈干角或外侧股骨远端角（LPFA：lateral proximal femoral angle）可用来评估股骨近端，LPFA是股骨头中点到大粗隆顶点的连线与力学轴线的夹角。在矢状面力学轴线随着膝关节运动而改变，评估畸形常常依赖于关节面的方向与解剖轴线的关系，但下肢矢状力学轴线应该经过伸直膝关节中心的前方，如此，人体站立时膝关节会自动锁定在伸直位。标准的参照范围如下：在前后位上，外侧近端股骨角（LPFA）=90(8595)，外侧股骨远端力线角（mLDFA: mechanical lateral distal femoral distal femoral angle）=88(8590)，外侧股骨远端解剖角（aLDFA: anatomic lateral distal femoral angle）=81（7983），内侧颈干角（MNSA: medial neck shaft angle）=130（124136），内侧胫骨近端角（MPTA: medial proximal tibial angle）=87(8590)，外侧胫骨远端角（LDTA: lateral distal tibial angle）=89(8692)。在侧位上，胫骨近端后倾解剖角（aPPTA: anatomic posterior proximal tibial angle）=814，胫骨远端前倾解剖角（aADTA: anatomic anterior distal tibial angle）=802，股骨近端后倾解剖角（aPPFA: anatomic posterior proximal femoral angle）=90，股骨远端后倾解剖角（aPDFA: anatomic distal femoral angle）=88(8590)，外侧股骨远端解剖角（aLDFA: anatomic lateral distal femoral angle）=834，前侧颈干角（ANSA: anterior neck shaft angle）=1705，股骨干前倾解剖角（aAFA: anatomic anterior femoral angle）=10。 为了准确显示X线片数据，如下原则必须遵守：(1)必须站立位负重下拍放射照片以反映关节的位置；(2)必须完全的正侧位；(3)放射束必须对准有问题的关节中心并包括整个骨干；(4)放射束必须与骨骼垂直。下肢由于视差的存在，放射板与肢体应有足够距离已拍出没有扭曲的关节照片。在额状面股骨远端和胫骨近端的评估需要髌骨位于股骨的中心（假如没有半脱位），如果怀疑胫骨有旋转畸形，应将足指向前方拍照以精确地测定踝关节的方向。如果怀疑股骨有旋转，在髋关节最大内旋和外旋的中间位置将会是股骨近端真正的前后位。拍下肢不等长的X线站立前后位全长照片时，应将短缩肢体的足底用木块垫高4。 对矢状面下肢力线的评估，通过旋转身体45远离负重肢体来拍整个下肢站立侧位，这样就暴露了股骨近端。为了看股骨颈和头之间的畸形，放射线束必须垂直于股骨颈，同时股骨内旋或外旋转以消除股骨颈-干的前倾。 6 骨关节畸形矫正的几何学 正确的X照片拍好后，画解剖轴线和力学轴线以确定CORA。如果畸形靠近关节解剖轴线不易确定，可参照对侧肢体的关节面角度或标准参照值帮助画线。确定成角畸形的角度、位置、截骨部位，术前测试截骨远段骨围绕旋转点被移动的矫形几何学原理，必须恢复力学轴线。如果截骨不在畸形交叉点的近端或远端，旋转点通过截骨端的位移才能恢复力学轴线。这种畸形矫正的优点是截骨经过正常骨骼，避开硬化的骨畸形和软组织疤痕。 7 截骨方法选择 截骨方式基本上分直线和圆顶状，后者不是圆周的一部分而是一圆锥状。围绕畸形凹侧一点的旋转截骨将打开骨头，此时直线状截骨就产生一开放楔形张开截骨，在畸形矫正的同时骨干就被延长。在畸形凸面实施旋转截骨需要去除一楔形状骨。如果旋转点在两皮质的中点，就产生一中性的截骨，一侧产生开放，一侧闭合。直线状截骨可以与骨骼成任何角度，如果截骨点不放在CORA处，需要截骨断端位移才能恢复力线，但可减少截骨端的接触面而影响骨愈合。凸面朝向远端的圆顶状截骨，旋转矫形后接触面大，其CORA点处在关节水平，尤其适合膝内翻矫正和膝关节骨性关节炎的治疗。 斜形截骨，它可以一次性矫正在矢状和额状2个平面的成角、短缩、旋转畸形13，Ilizarov 技术的优势是可以经一简单的直线截骨通过牵伸后骨痂再生一次性或逐渐纠正所有平面的畸形。 8 病人评估 确定肢体畸形的类别与性质，是否有矫形的指征，采用何种截骨手术方法，预计达到的手术结果，与病人商量以取得治疗的配合。 8.1 全身因素 包括糖尿病病史、激素使用史、吸烟史、非激素类抗炎药物、社会、职业、精神类型等，以上因素会影响矫形的治疗效果。8.2 局部因素 包括软组织有无创伤、感染、局部血运、弹性等；关节稳定性和活动范围，若患肢存在僵硬外翻后足与胫骨远端内翻畸形，必须同时矫正方能成功。 若患者合并神经肌肉麻痹所致的肌力不平衡，应早期实施平衡肌力的矫形手术。 9 手术指征和时机 判定一个肢体畸形有无手术指征，主要取决于该畸形是否影响外观和功能，可能出现的远期并发症。正常畸形的极限是在胫骨近端内翻5或股骨远端外翻5，在胫骨远端内翻、外翻、向后成角超过10和向前成角超过15即有手术指征14，但是由于没有确定的证据预测这些角度对邻近关节的长远影响，对许多较轻度的肢体畸形是否需要手术矫形，也取决于矫形外科医生的经验。暂时不实施手术者应嘱患者进行定期复查。现代人寿命的延长增加了产生远期并发症的几率。因此，纵然是轻度影响功能的畸形，原则上也应早期矫正。10 手术 手术的目标是矫正畸形、改善肢体的功能，制定矫形方案时应考虑截骨断端骨愈合的大约时间，在治疗过程中能否维持关节的活动和早期负重，如何尽量减少并发症。制定方案时必须与病人的具体情况结合。以下因素决定截骨的方法、矫形与固定的种类：10.1 骨科医生的经验 用Ilizarov技术矫形涉及简单的截骨和外固定器构型，但是每一步的细节要求准确，术后的管理周期比较长，若开展好此项工作，应组建一个包括器械师、工程师、理疗师在内的Ilizarov技术应用中心团队。10.2 选择病人时应注意心理类型 成功的治疗需要得到病人及家属的配合，因为带在腿上的钢针为穿骨的外固定器，病人每天要看到它，且需要按规定进行器械调节以及针眼的适当护理，需要患者配合正确的功能锻炼与理疗康复。10.3 骨愈合 截骨矫形后骨愈合的速度与恢复肢体的长度是必须要考虑的问题。钢板或髓内钉固定的张开楔状截骨有骨不连的危险，合拢的楔状截骨又导致骨干短缩，Ilizarov技术通过逐渐牵伸可以同时满足以上2个问题1517。由于Ilizarov技术具有可靠的恢复骨干长度、恢复解剖轴线的能力，几乎不出现骨的不愈合问题。理想的长度改变可通过置于环之间的铰链控制，放在凸面可以延长，放在凹面能加压。 如果畸形的CORA在关节面附近，截骨就需要在干骺端以避开骨骺，这样在矫形后要出现一定程度的位移，这样的截骨端无法用钢板固定，而Ilizarov的细钢针穿骨在关节附近的固定是最坚固的，这样就允许截骨处尽可能地靠近关节面附近的CORA而减少位移。另外一类畸形是关节面的成角伴有位移，其CORA在干骺端，此种畸形类型的矫正更需要Ilizarov方法，才能逐渐恢复关节面的平整。 骨不连常伴有成角，Ilizarov方法通过骨痂牵伸再生和纤维组织转化再生方法可以达到骨愈合和矫形而不需要在骨不连处做手术截骨，这尤其适合于骨不连处疤痕组织，不能切开复位的患者18，19。Ilizarov方法也适合于感染性骨不连或畸形愈合后矫形，可以将感染的骨组织切除后进行骨转移19,20。10.4 软组织 受手术切口和矫形中加压/牵伸的影响。Ilizarov方法优势是远离感染或损伤处的微创截骨，减少骨髓炎、神经血管损伤、筋膜间隙综合征的危险。牵伸中软组织并发症的危险度与牵伸的程度、速度及软组织自身的弹性有关，牵伸的程度取决于软组织结构与CORA的距离以及成角、旋转、轴向矫形的程度。小的畸形可以一次性矫正，大的畸形就必须逐渐牵拉矫正21。如果有任何并发症发生，Ilizarov方法可以通过减慢、停止、倒转矫形来控制和消除。11 结论 Ilizarov方法的优势是具有逐渐矫正复杂畸形（短缩伴畸形）的能力，病人可以完全负重，在理疗配合下保持关节的活动度，其骨不连、感染、筋膜间隙综合征的发生率低，并且牵伸矫正速度与局部软组织的情况相适用，可以同时矫正在同一骨骼内的多个畸形，特别适合于如下几种情况：(1)复合畸形包括成角、位移、旋转、短缩；(2)无法使用内固定矫正的畸形；(3)由于畸形的严重性或软组织的弹性差而需要逐渐矫正的畸形；(4)伴有感染的畸形。其缺点是外固定器的复杂外观、可能的针道感染、较长的治疗时间。【参考文献】 1 Ilizarov 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