髌骨骨折的分型及治疗方法的选择

髌骨骨折的治疗办法的选择髌骨骨折是临床常见的关节内骨折，占全部骨折损伤的10%[1]。髌骨是全身最大的籽骨，位于股四头肌腱内。髌骨为膝关节伸膝装置的中间构造，有着重要的生物力学性能。髌骨位置表浅，只有皮肤、薄层皮下组织及髌前滑囊在髌骨之上，故髌骨易因直接暴力及间接暴力而损伤。髌骨骨折的治疗办法繁多，重要有非手术治疗和手术治疗两种，治疗的目的是保存髌骨、骨折解剖复位，重建其伸膝装置、术后早期活动及尽早恢复膝关节功效。Heppenstall[2]提出的髌骨骨折的治疗原则是：①骨折的复位尽量达成解剖复位；②骨折应用可靠的内固定，直至骨折端愈合；③应重视重建膝关节的持续性；④尽量完全恢复膝关节的生理运动功效。治疗办法与否合理将直接影响膝关节的功效锻炼，本文通过探讨多个髌骨骨折的治疗办法的优缺点，以供临床参考。1、髌骨骨折的解剖及生物力学特点髌骨是人体内最大的籽骨，略呈三角形，尖端向下，位于股四头肌腱内，是伸膝装置中的一种重要组件。髌骨上连股四头肌，下通过髌腱连接于胫骨结节，一部分股四头肌腱膜纤维延续过髌骨表面并与髌腱融合。髌骨上只有皮肤、很薄的皮下组织和髌前滑囊覆盖，这种解剖特点使髌骨在受到直接暴力打击和摔倒时容易损伤。髌骨后方是软骨面，与股骨两髁之间软骨面成关节，其中央有一纵嵴与股骨髁滑车的凹陷相适应，并将髌骨后软骨面分为内外两部分，内侧者较厚，外侧部较宽。其内侧的纵嵴又将内侧部分分为内侧面及内侧偏面。髌骨的力学作用是机械性地使股四头肌通过髌韧带对胫骨施加作用力,以变化其作用方向[3]。Kaufer[4]明确指出其生物学机制重要体现在两方面：首先它作为伸膝装置的中间构造，将股四头肌产生的拉力传向髌腱；另首先它有效的增加了伸膝装置对于膝关节屈伸轴点的杠杆力臂，从而增大了股四头肌的力矩，加强其机械效益。髌骨为膝关节提供了伸膝装置的弯矩作用力臂,增大了股四头肌的作用力矩,在膝关节屈曲早期,伸直时髌骨可增加股四头肌力臂30%,到弯曲30°时增加15%[5]。髌骨随其运动受力亦不相似,当膝关节伸直时,髌骨受到来自股四头肌的轴向拉力和髌腱的反向作用力,受力为张应力，而当膝关节处在屈曲位时,,髌骨关节面与股骨关节接触，髌骨受多个方向力的作用,除了前方的轴向拉力外,尚有来自后方与股骨髁相抵的压力,此时受力为压应力，髌骨关节呈三点受力。三点受力造成髌骨前方产生为张力,同时被股四头肌的收缩而加强。Carpenter等[6]研究证明,正是屈膝时作用在髌骨上的三向受力进而造成了许多骨折的发生。2、髌骨骨折的分型AO根据髌骨骨折的部位和与否损伤伸膝装置,将髌骨骨折分为关节外骨折、涉及部分关节面骨折,以及涉及关节面和伸膝装置骨折3型[7]。王鹏建等[8]根据骨折块大小、数量进行量化性分型：Ⅰ型:骨折无移位或移位距离<5mm,髌骨关节面移位<2mm,或虽有移位,但骨折位于髌骨下极且未涉及关节面。Ⅱ型:骨折为2块,呈横形、斜形或纵形,位于髌骨体中部,移位距离≥5mm,髌骨关节面移位≥2mm。Ⅲ型:粉碎性骨折,移位距离≥5mm,髌骨关节面移位≥2mm。其中,Ⅲ型又分为ⅢA、ⅢB、ⅢC3个亚型。ⅢA型:骨折为3块,骨折块≥10mm2ⅢB型:骨折为4块以上,大部分骨折块≥10mm2ⅢC型:骨折块数目多,大部分骨折块<10mm2。此种分型在临床实际操作中难度较大，精确率不高。而杨占辉等[9]针对髌骨和髌骨骨折的特点,提出有移位髌骨骨折的术中分型及分型原则,将有移位髌骨骨折分为5型,不涉及无移位髌骨骨折且在术中进行骨折分型，此种分型对于需要手术的病人在术前即不能拟定适宜的治疗方案和充足的术前准备。刘宝平等[10]认为小朋友的套袖型骨折及髌骨骨软骨骨折也应纳入髌骨骨折。3、髌骨骨折的治疗办法非手术疗法对于无移位的髌骨骨折，骨折移位少，关节面不平整较轻（分离<3－4mm，关节面不平<2mm）以及伸肌支持带损失者，可采用非手术治疗，用长腿石膏托固定于膝伸直位4－6周后行患膝康复功效锻炼。ShabatS[11]等通过对68例髌骨骨折患者的治疗后研究认为髌骨骨折即使属于关节内的骨折，但是通过及时的外科治疗，能够获得满意的治疗效果。BraunW[12]等通过对40例保守治疗的伤后平均月的随访发现80％的患者无膝关节疼痛；90％的患者膝关节功效恢复良好。徐飞等[13]将手术组和保守组各13例分为横断粉碎型和星状崩裂型两大类,分别采用切开复位张力带内固定加CPM机膝关节功效锻炼,和手法复位自制髌圈加石膏托外固定加中药熏洗,对两大类型髌骨骨折的治疗总治愈率进行比较,手术治疗%显着优于保守治疗%。保守治疗髌骨骨折有一定临床疗效,但其适应证狭窄，治疗疗程长、并发症多，因此除非患者有严重的骨质疏松，全身状况较差不能耐受手术或手术治疗效果不佳、术后功效规定较低，普通不选择保守治疗。手术治疗髌骨全切除术重要合用于严重的髌骨粉碎性骨折,软骨广泛破坏,难于将其保存的患者。髌骨在增强股四头肌肌力方面有着重要作用，髌股关节软骨的适应性使其摩擦系数明显不大于股四头肌腱或其它替代物,切除髌骨后必然会减少伸膝力矩,股四头肌肌力需增加30%方能代偿[14]。髌骨切除后普通将股四头肌肌腱下拉固定于胫骨粗隆或与髌韧带缝合,石膏固定6周。NordinM[15]等认为原则上应尽量避免髌骨的切除，保存膝关节的完整性。MullerEJ[16]等指出如果髌骨切除术已是必然的话，那么髌骨的切除术应当在早期完毕。他对21个行髌骨切除术的患者进行随访发现，早期进行的髌骨切除术的患者膝关节评分为71分，而拖迟进行手术的患者膝关节评分只为分，两者有显着性差别。肖展豪等[17]认为髌骨含有传导并增强股四头肌肌力、伸直膝关节最后10～15°的滑车作用及维护膝关节的稳定、保护股骨髁使其免于直接遭受外伤性打击的作用，应努力修复或重建，不能容易切除。并且髌骨全切除者术后易引发股四头肌力弱,活动受限,肌腱直接在股骨滑车软骨上滑动,易造成股骨髁软骨的磨损及股四头肌腱滑脱,甚至发生断裂。髌骨部分切除后,髌股关节接触而完全错格,使该关节的载荷传导紊乱,易发生晚期的创伤性关节炎。上述资料表明,对粉碎性髌骨骨折行髌骨切除术应取谨慎态度,尽量确保髌骨的完整性,充足恢复髌骨的功效。髌骨骨折发生率高，占全身骨折损失的10％，如何恰当、灵活、有效地选择内固定的办法及材料治疗髌骨骨折,快速增进伤膝功效的恢复,是摆在临床骨科医生面前的一种棘手问题。内固定办法的选择与否适宜,将直接影响髌骨骨折的愈合时间及膝关节的功效恢复。髌骨骨折的内固定办法繁多，本文对现在惯用的几个内固定术式进行综述以下：环形缝扎是数年来固定髌骨骨折的传统办法,惯用材料为粗丝线及钢丝，丝线环扎与钢丝环扎力学原理同样,可使骨折块向髌骨中心聚集,对抗髌骨周边的张力,达成复位、固定之目的。此办法合用于髌骨粉碎骨折或有分离移位的髌骨中段横行骨折,骨折复位后关节面尚光滑完整者。此办法的缺点是钢丝穿过髌骨周边的软组织,不能获得坚强的固定,故术后必须石膏外固定4～6周后才干进行膝关节活动。丝线环扎优点是手术简朴易行、创伤小、且避免二次手术痛苦,特别适应于严重髌骨粉碎性骨折。周伟等[18]采用钢丝环扎18例（A组）、AO张力带固定68例（B组）、改良张力带固定24例（C组）治疗髌骨骨折，术后随访4～12个月,三种方式的术后并发症比较有显着性差别(P<，A组并发症发生率%。B组术后并发症发生率%。C组未出现并发症。术后恢复评定根据张春才膝关节疗效评定原则，A组优良率%;B组优良率%;C组优良率达100%。叶添文等[19]采用医用钛缆环扎固定髌骨粉碎性骨折，平均随访个月,术后开始伸屈膝关节锻炼时间最早,平均约d,但医疗费用较贵,应用改良的Bostman髌骨骨折临床疗效评分原则评定远期疗效,钛缆环扎固定组优良率为%,明显高于对照组，认为钛缆系统对髌骨粉碎性骨折固定牢固,含有膝关节锻炼时间早,并发症少等优点。但此钛缆系统因价格昂贵，在基层推广及普及尚尚有一定困难。张力带是工程学上的原则,指材料弯曲时产生构造内应力的减小,这一原则应用于骨折内固定称张力带固定。张力带技术最早是由WeberBG推荐应用到骨科领域。运用钢丝张力带固定时将钢丝置于髌骨张力侧,使之在承受功效状负荷时,由于肌肉等收缩因素,使张力转变为动力,产生断端间轴向加压,不产旋转力,有助于内固定的稳定，允许早期活动。Pauels首先把张力带钢丝作为一种骨折内固定办法应用于临床。AO学派[20]对张力带技术进行了改善,被广泛应用到临床，国内胥少汀等又将AO张力带进行了改良，改良AO张力带钢丝固定治疗髌骨骨折术中,有两根克氏针穿过髌骨骨折块,并各有一根钢丝固定,其固定作用强,不会因固定针在髌骨内的位置不对称而失去稳定性。临床上张力带技术因其固定可靠，经济低廉成为治疗横断型骨折和骨折块较大的粉碎性骨折的首选内固定方式，但此种内固定也有一定的局限性。在膝关节主动伸直时股四头肌几乎和髌韧带平行，此时作用于髌骨的重要是股四头肌的牵张力，Wu等[21]认为张力带对此种牵张力无效。临床上在股四头肌收缩时常会造成骨片的移位。方小飞等[22]通过对402例髌骨骨折治疗认为,张力带无论如何改良均难以克服如克氏针松动、针尾重复刺激皮肤引发疼痛、取内固定较麻烦等局限性,且对髌骨粉碎性骨折不易固定。随着临床上多个技术的进展，越来越多的学者在改良AO张力带的基础又进行了多个各样的改善，拓宽了张力带技术的应用前景。如：魏杰等[23]将克氏针一端做一种环,围绕的钢丝通过环,收紧结扎后使钢丝和克氏针构成一种锁定构造,可避免克氏针退出、钢丝松脱的现象。任永康等[24]采用多向张力带治疗髌骨粉碎性骨折，根据骨折类型、骨块多少及大小采用横形或斜形穿针法，,将多块连成大块,纵形粉碎连成横形,较大骨块穿针小骨块嵌压复位,每根针一根钢丝固定。可靠的固定为膝关节活动发明了条件,关节早期活动为粉碎性骨折在磨造中愈合奠定了基础,髌股关节的早期磨造也减少了创伤性关节炎的发生.伍正根等[25]推荐带孔克氏针张力带技术，钢丝从克氏针孔穿过,贴近髌骨缘,使克氏针不能滑动，钢丝也不会脱套。另外克氏针由于未弯曲，术后也不会由于出现克氏针旋转而造成的有关并发症。王忠发等[26]采用丝线环扎加张力带固定，此法是在髌骨内、外或上、下两侧垂直、水平或呈梯形钻孔，丝线穿过骨隧道后在髌前腱膜下穿过，其中两根分别打结，另外两根呈“8”字形交叉打结固定。该术式属于弹性固定，避免了“应力遮挡，骨质疏松”等现象，不干扰影像学检查，不需外固定和二次手术。但少数重度粉碎性骨折仍需行一段时间的外固定，影响膝关节的早期功效锻炼。可吸取张力带及空心钉张力带固定技术见下文叙述。Berg[27]指出,空心钉加8号钢丝环扎,同张力带克氏针钢丝的生物力学坚强程度是同样的,对于骨质疏松的老年人也合用。Carpenter[28]等比较了几个常见髌骨骨折内固定办法,经生物力学测试证明AO张力带钢丝、单纯拉力螺钉、空心钉结合张力带的固定强度为395、554、732N,得出结论为空心拉力螺钉张力带内固定办法的固定力量最强。另外，此办法还含有不压迫股四头肌肌腱及髌腱、不影响股四头肌肌腱、髌腱血运；无钢丝滑脱、内固定失效和骨折再移位的危险等优点。修玉才[29]等以20具膝关节标本,随机分为4组,制成骨折模型,用4种办法固定,以WD210E电子力学实验机测定4种内固定的抗张强度,骨折端分离1mm为固定失败,成果显示4种固定办法均能满足420N股四头肌收缩力,但与其它3种内固定办法相比,空心拉力螺钉抗张强度最大,AO张力带和胥氏张力带抗张强度最小,松质骨加压螺钉固定欠可靠。林源等[30]认为拉力空心钉及张力带钢丝内固定技术其实是Lotke和Ecker纯张力带钢丝内固定技术与拉力螺钉内固定技术的良好组合。在临床上，通过空心钉固定牢固，且含有骨折端初始加压作用，有助于骨折愈合及早期功效锻炼。此法较克氏针张力带相比有着不可无视的优势：克氏针必须穿出髌骨及髌韧带，膝关节活动时可造成克氏针弯曲，并且克氏针没有螺纹，有时会出现滑移并刺激周边软组织，从而限制了膝关节的活动，甚至不得不取出克氏针。张力带钢丝由于股四头肌、髌韧带等软组织衬垫，钢丝不能完全贴附于髌骨骨质，在重复受力作用下，易造成钢丝松动而失去固定效果。空心加压螺钉对骨折块间有加压作用，不会像克氏针那样出现滑移现象。并且还能够精确测量、选择适宜长度的空心钉,使空心钉尖端完全埋在髌骨骨质内,避免了如克氏针张力带固定时克氏针尾部经常刺激皮肤、影响膝关节活动的缺点。多数学者认为髌骨横行骨折以及二分髌骨采用空心拉力螺钉张力带钢丝内固定为最佳适应证。但因空心钉体积较大,对骨质破坏较多,在较严重粉碎性骨折的治疗中存在一定缺点。镍钛形状记忆金属始于上世纪50年代由Bueher[31]首先发现，在医学方面的应用始于上世纪70年代末，90年代得以快速发展[32]，并在动物实验和临床应用上都得到充足的证明[33].于1990年经美国FDA同意为医疗设备并能够进入临床。近年来使用NiTi聚髌器治疗髌骨骨折得到快速推广使用，其重要在于其含有下列突出优点：(1)含有良好的组织相容性，Ryhanen[34-36]等人对NiTi合金的生物相容性进行了较为系统的研究，细胞实验表明NiTi对成骨细胞和纤维细胞含有良好的相容性,但NiTi在细胞培养介质中最初的Ni离子释放速度比较高;体内软组织生物相容性实验表明NiTi对肌肉组织没有明显的毒性,其肌肉内、神经内生物相容性良好;体内截肢手术愈合、骨矿化和再成型响应实验成果表明其骨组织相容性良好,能够在临床外科推广应用。Wever[37]等人及Hanawa[38]等人发现，,NiTi合金在人体模拟液中浸泡或在体内植入后表面存在钙磷层,即在氧化物钝化膜上生成了钙磷层,而钙磷是骨组织基本成分,NiTi合金表面生成钙磷层能够有效提高合金基体与骨组织的相容性和成骨诱导性，是非常抱负的人体生物功效材料。(2)含有良好的生物力学特性，许硕贵等[39]采用环氧树脂模拟实用状态的髌骨模型，经光弹性三维生物力学实验证明，NT-PC对髌骨三维光弹模型所产生的应力以纵向主应力为主、横向主应力为辅、剪应力相对较小，并且应力分布比较全方面，表明了其对粉碎性髌骨骨折的良好治疗作用；髌面部应力的存在对维持髌面解剖对位较为有利；髌骨下极的应力场证明了NT-PC对髌尖骨折的独特治疗作用。另外，NT-PC所产生的主、剪应力值的合理分布有助于维持骨折复位固定并增进骨折愈合。李贺君[40]等采用镍钛形状记忆合金制作蟹爪式聚髌器,并进行了生物力学研究,成果表明对髌骨横型骨折,蟹爪式聚髌器的固定作用明显优于改良张力带钢丝内固定，并且证明其含有加压内固定作用,加压能明显增进内固定的结实性,通过骨折的解剖复位和加压内固定,可增强骨折之间的接触摩擦力,加强接骨的稳定性,从而保护重建血液循环,容易使新骨跨越骨折间隙,增进骨折愈合,不必作外固定,有助于早期进行功效锻炼,减少肢体组织的废用性萎缩、关节僵硬等并发症。(3)操作简便,不需要螺母、螺钉、钢丝等辅助内固定器材，放置和取出无需特殊器械,缩短了手术时间，钻孔、楔入等医源性损伤能够降至最低，持续的抱聚力同时可大大缩短骨折的愈合周期。使用NiTi聚髌器治疗髌骨骨折时应当注意下列事项：①选择适宜的髌骨爪,过大易造成环抱不紧,造成聚髌器松动,过小易造成爪枝不能完全复形,造成脱落。②溶液温度要适宜,复温时应控制在40～45℃,温度过高易造成组织损伤;③术中髌骨爪应紧贴髌骨上下缘，避免术后功效活动中因髌韧带及股四头肌键牵张致爪枝脱出。应在髌韧带及股四头肌腱在髌骨的附着部用尖刀切开至骨质,使爪枝紧抓髌骨骨质。DaiKR[41]等通过大量的临床应用证明了NT-PC在髌骨骨折的治疗上，特别是粉碎性骨折的治疗上效果突出。到现在为止，可认为是一种这是一种较为抱负的髌骨骨折内固定办法。篮网钢板最早于1988年由Smiljani设计用以治疗髌骨下极粉碎性骨折[42]。篮板重要构造（见右图）[43]：正下方两个钉孔，前表面上方3爪，尖端向上可覆盖骨折线，下方7爪，中间3爪尖端弯曲向后上方，两侧各2爪，尖端弯曲向后，两侧各有1个侧钉孔。整体造型就像一种篮网同样，可兜住并固定粉碎性骨折块。Matejcic等[44]回想性分析120例有移位的髌骨下极骨折，其中应用篮网钢板的有71例，髌骨下极切除的有19例，篮网钢板组病人可术后早期即可功效锻炼，并且不需任何外固定方法。根据改良Cincinnati膝关节分级系统从临床体现、影像学及患者的主观感受对两组进行综合评分，成果显示篮板组患者疼痛少、恢复好，主动活动度大，髌骨高度恢复靠近正常值，优良率％，而髌骨下极切除组优良率仅％。认为篮网钢板在治疗髌骨下极骨折中有着明显的优势，但据krkovic[43]报道，其生物力学研究证明篮网钢板会造成髌韧带短缩及损伤。Cable-Pin系统治疗髌骨骨折Cable-Pin系统是基于钢缆与螺钉相结合的内固定原理而设计出的新型内固定物。一套完整的Cable-Pin系统涉及:2根直径mm长448mm钢缆(Cable),其一端连接于1枚mm半螺纹松质骨加压螺钉(Pin,长度35mm～60mm)尾端,另端连于一光滑细圆引针，2枚固定钢索用束缚器，压折器，扭力加压手柄，T形手柄，钢索剪，动力系统等。Cable-Pin的设计结合了AO张力带技术原则与骨科材料的生物力学特点。一旦螺钉被植入骨中，骨折断端即获得纵向静力加压，钢缆较钢丝含有更优秀的静力加压固定作用和更强的金属抗疲劳性,与传统的钢丝进行的实验比较显示,同等直径下钢缆抗牵拉强度是钢丝的3～6倍,抗疲劳能力是钢丝的9～48倍[45]。另首先，钢索被“8”字环扎于髌骨前面张力侧，在骨折断端间起动力加压作用。钢索收紧后，其张力能够避免螺钉的脱出，同时由于钢索被固定于螺钉尾端，可有效制止钢索的滑移。用Cable-Pin系统内固定髌骨骨折,钢缆－束缚器连接部抗牵拉强度超出3200N，术中无需联合其它内固定，足以耐受膝关节早期断裂需要[46]。实验也证明Cable-pin系统含有优秀的生物相容性,植入人体无毒性反映,长久存留体内无害,同时合理的设计使其较钢丝更为柔滑坚韧，便于植入和取出，对软组织的刺激更小[47]。Cable-Pin系统固定髌骨骨折含有下列明显的优点:(1)符合张力带原则,2枚直径4mm半螺钉拧入骨质后在骨折端产生加压作用,钢缆包绕在骨面形成张力带;(2)钢缆的使用办法灵活,特别在粉碎骨折时可增加一股环形结扎;(3)钉和缆的连接既避免了钉的退出,也避免了钢缆的滑脱和在髌骨表面的移位,有助于骨折愈合及早期功效锻炼;(4)钉头部不需露出髌骨皮质,对股四头肌肌腱及髌腱不造成压迫,最大程度的减少了对周边软组织的刺激;(5)钢缆是通过扭力加压手柄拉紧,束缚器锁定可靠,两股钢缆不会松驰,使钢缆产生足够的张力,达成坚强的内固定,更加好地体现了张力带原理。陈晓斌等[48]应用Cable-pin系统治疗髌骨骨折18例,骨折均获得愈合,无一例出现骨折块移位,内固定松动或断裂.等并发症，术后膝关节功效恢复均良好。但Cable–pin系统的最佳适应证为髌骨横形骨折和整块的纵形骨折,伴有上部或下部简朴纵形骨折的患者也可应用,而对于严重粉碎性髌骨骨折以及冠状面骨折的固定则不适合应用。1984年，RoKKanen专家首先将可吸取材料应用于临床，可吸取材料的应用避免了患者再次手术而显示其优越性。临床应用的可吸取材料分两种，一种是可吸取缝线环扎加“8”字张力带固定。宋烜等[49]等采用可吸取张力带加环扎治疗40例髌骨骨折，优良率达92.5%，钢丝张力带加环扎对照组达95%，经卡方检查两组疗效无显着性差别。此办法克服了克氏针张力带的并发症和避免了二次手术，手术简朴、患者痛苦少，合用于多个类型的髌骨骨折。另外一种是可吸取钉联合可吸取缝线行张力带固定。可吸取材料的选择比较重要，临床上常选择超高分子量PDLLA(聚-DL-乳酸)材料的可吸取钉，PDLLA材料与PLLA(聚-L-乳酸)相比强度相称，但PLLA吸取的过程中可能产生不易被人体完全吸取的降解颗粒，容易对组织产生刺激[50]，而PDLLA生物吸取性较好，能100%吸取。髌骨骨折是关节内骨折，复位固定质量规定高，愈合时间6～8周。PDLLA可吸取螺钉其拉伸强度>48MPa，弯曲强度>13OMPa，在体内初始强度维持时间达3个月，其维持机械强度的时间能够满足髌骨骨折临床愈合所需要的时间[51]，同时可吸取钉的生物强度也能达成松质骨强度的20倍，能满足髌骨骨折固定的强度规定[52]。可吸取骨折内固定物是一种新型材料，其存在某些其它内固定不含有的优点，可吸取材料在植入人体2小时后开始发生径向膨胀，纵向收缩，产生自动加压作用，能够使固定更加牢固，可吸取材料的弹性模量与松质骨相称，允许骨折端产生微动，有助于骨折愈合。随着其逐步降解，应力逐步转移到愈合的骨折面上，利于骨密度的增加，减少骨质疏松的发生。但它也其局限性，它的固定强度仍不能与金属材料相媲美，特别是抗扭转强度较弱，不能满足早期功效断裂的目的，需要辅助外固定。其价格也相对较贵，在临床普及也尚有一定难度。其远期治疗效果有内固定物局部软组织肿胀或积液的报道,术后感染率可达%[53]，生物植入材料的迟发性无菌性炎性反映的发生率约为8%[5