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JBJS:髌骨骨折最新进展

 骨科笔记 2021-12-21
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髌骨骨折约占成人所有骨折的1%,9%-13%的髌骨骨折为开放性损伤。几个世纪前,对于髌骨移位骨折,非手术治疗后的致残后遗症已经被学术界所公知。这促使了早期外科固定手术的发展,约瑟夫·李斯特(Joseph Lister)在1867年记录了髌骨骨折的首次成功外科固定手术。从那时起,许多外科手术都试图改善这些致残性损伤的骨折恢复和功能改善。几十年来,使用克氏针的前张力带布线技术一直是髌骨骨折治疗的主要手段。尽管学术界广泛使用克氏针张力带,但其再手术率为0%-60%,Smith等学者报告中显示在使用该技术治疗的病例中,22%的病例术后复位丢失。最近的证据表明,并非所有的髌骨骨折类型都适合钢丝张力带固定术,而且许多髌骨骨折的复杂性往往被X线片低估。

为了解决这些问题,许多替代性的骨折固定手术治疗方案已应用于临床,并取得了不同程度的成功。最近,钢板和螺钉结构已成为一种前景最好的替代治疗策略。本文总结了有关髌骨骨折的准确诊断和治疗的现有临床证据,着重报告替代性的骨折固定技术。

解剖学

髌骨是人体最大的籽骨,据报道,髌骨可使膝关节伸肌力矩增加近30%。大约四分之三的后表面覆盖着一层厚(5.5至7毫米)的关节软骨,内侧和外侧关节面之间有一条垂直的脊,髌骨的下四分之一没有关节软骨。

髌骨需要承受复杂的载荷,膝关节伸展时,主要由股四头肌承受张力。膝关节屈曲时,其后关节面与股骨远端接触,并承受压缩关节的反作用力。这种关节负荷导致髌骨三点弯曲受力,并将拉伸应力集中在髌骨前表面。

髌骨周围的吻合血管环由5条膝动脉和胫前返动脉组成,构成髌骨的血供。Lazaro等学者发现,在100%的尸体标本中,主要动脉供血来自髌骨下极,更具体地说,在80%的标本中,主要动脉系统来自下内侧象限。Nicholls等学者发现,与外侧关节切开术相比,纵向内侧髌骨周围关节切开术显著减少了流向髌骨的血流量。尽管骨折复位术后骨坏死极为罕见,但无论是否进行关节切开术,理论上断开下极血管都可能导致愈合延迟或骨不连。

骨折模式

髌骨骨折可通过间接或直接暴力机制发生。间接暴力机制通常导致横向骨折,当伸肌机制施加的力超过髌骨的抗拉强度时产生。髌骨前部的直接暴力机制,通常是膝盖弯曲,会导致髌骨受压,通常导致粉碎性骨折。最近的研究表明,只有16%的髌骨骨折是孤立的横向骨折,而大多数髌骨骨折有多条骨折线。AO基金会/骨科创伤协会(AO/OTA)的分类系统将髌骨骨折分为关节外型(34A)、部分关节型(34B)或完全关节型(34C)。然而,该分类系统仅描述关节损伤的程度,而不描述实际的骨折类型和粉碎区(如图1)。

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图1 髌骨骨折AO/OTA分型

在X线照片上显示多碎片骨折模式中的所有骨折线可能很困难。在所有髌骨骨折中,92.8%存在明显的横向骨折线(在侧位片上很容易识别)。然而,当通过计算机断层扫描(CT)进行分析时,Misir等学者指出,83例中只有13例(16%)为单纯横断型C1骨折。虽然横向骨折是主要类型,但通过内侧和外侧关节面的继发骨折的位置不同。这些额外骨折线的位置不易预测,仅在X线片上很容易被遗漏。类似地,Lazaro等学者发现,当用CT进行评估时,41次骨折CT扫描中有36次(88%)出现下极粉碎。然而,在36例(如图2-A至2-D)中,X线片仅发现16例(44%)存在下极粉碎。这些基于CT的研究结果表明,大多数髌骨骨折是多节段性(34C3)骨折,而不是简单的横形骨折。未能识别关节面边缘嵌塞和/或额外骨折线可能导致关节复位不良和/或早期固定丢失。鉴于X线片在检测所有骨折线方面的敏感性较差,应考虑术前CT扫描以改进手术计划。

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图2-A,2-B:髌骨骨折的前后位X线片和侧位X线片(2-A);冠状位CT扫描显示髌骨上极和下极粉碎性骨折,如黄色箭头所示(2-B)

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图2-C,2-D:矢状位CT扫描显示关节面粉碎性骨折伴关节面压缩,如绿色箭头所示(2-C);另一层面矢状位扫描显示冠状位骨折线和髌骨下极骨折线,如红色箭头所示(2-D)
骨折复位评估

关节面解剖复位和稳定固定应是手术的主要目标。对于相对少见的简单横向骨折类型,关节复位通常可以通过手指触诊关节面间接验证,而无需直接可视化。然而,在更复杂的模式下,仅通过手指触诊术中评估关节复位可能具有挑战性。关节复位可直接可视化,以确保实现解剖复位。Gardner等学者描述了外侧髌旁关节切开术延伸至近端外侧股肌下入路的使用,这种方法允许髌骨内旋转90°,在复位过程中直接观察整个关节面。据我们所知,通过内侧髌旁入路固定髌骨骨折尚未被报道,虽然内侧髌旁入路由于其在全膝关节置换术中的标准应用可能更为许多外科医生所熟悉,但外侧股肌下入路有几个潜在优势:股肌下入路可避免侵犯股四头肌肌腱,股外侧肌比股内侧肌体积小,因此有助于在股肌下入路时显示近端髌骨极,该技术保留了髌骨的主要下内侧血液供应。根据现有的解剖学和临床证据,如果需要直接显示关节复位,可以考虑外侧关节切开入路。

术中透视可作为评估复位情况的有用辅助手段。然而,由于髌骨的大部分关节面倾斜于标准的前后位和侧位X线投影,因此可能需要额外补充的投照视角。Berkes等学者证明,尽管内侧和外侧关节面严重畸形旋转对位,但通过横向髌骨中段骨折,近端极相对于远端极的旋转对位不良在标准的侧方X线照片上可显示为复位成功。因此,他们将真正的侧位X线片定义为最能显示髌骨关节面密度或线条的投影,这些线包括关节切线(代表接口脊)和次级关节线密度(如图3-A)。然而,外侧关节面在髌骨外旋24°时最清晰可见,内侧关节面在髌骨内旋34°时最清晰可见(图3-B)。由于前后位X线片和侧方X线片不足以充分评估关节复位情况,如果不直接显示关节面,可使用术中补充的内外旋转X线片评估内侧和外侧关节面,以评估关节复位情况。

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图3-A,3-B真实的髌骨骨折侧位片和髌骨骨折术中透视方式:真实的髌骨侧位X线片显示髌骨垂直脊(tangent)和髌骨第二重叠关节面(secondary articular density)(图3-A);在图3-B的左上图片中显示髌骨横行骨折的骨折类型,在右上图片中显示真实髌骨侧位X线显示髌骨横行骨折解剖复位,在下方的两幅图片中显示髌骨内、外旋侧位片中确认髌骨骨折的复位情况
非手术治疗

对于具有完整伸肌机制的微小移位髌骨骨折,非手术治疗可取得良好或极好的效果。Bostrom等学者报道使用石膏固定约4周来处理髌骨骨折,伸肌机制完整,关节面移位<3 mm,骨折线扩大<4 mm。虽然作者没有定义“不良结果”,但他指出,在平均随访9年的212例骨折中,只有2例(1%)出现不良结果。Braun等学者回顾性分析了40例非手术治疗的伸肌机制完整且骨折移位<1mm的骨折,非手术治疗方案包括用长腿夹板固定几天,直到伤痛缓解,然后进行部分负重和物理治疗。在平均30.5个月的随访中,40名患者中有32名(80%)患者无痛,36名(90%)患者完全恢复活动能力。40例患者中有2例出现再发骨折,另有2例出现深静脉血栓形成。

非手术治疗偶尔被考虑用于手术治疗效果不佳的髌骨骨折患者。Pritchett等学者阐明了这种治疗的预期结果,他描述连续的12例骨折移位>1 cm的髌骨骨折,并对一组患者进行了2年的随访,该组患者“因内科疾病活动受限”。最终结果显示没有患者出现严重疼痛,所有患者均出现伸膝迟滞,3名患者认为他们的治疗结果很差。

手术治疗

在对周围软组织和伸膝机制进行仔细的临床评估,以及对骨折移位和关节面一致性进行放射学评估后,应决定进行手术干预。一般来说,关节不协调超过2-3mm、伸肌功能不全和/或开放性骨折是外科治疗的适应症。髌骨的皮下位置及其高负载力、小尺寸、不规则形状和植入物的最小表面积使手术固定具有挑战性。与这些问题一起出现的还有可能出现的不同骨折模式。没有一种单一的治疗方法能产生一致的积极结果,骨科医生不得不依靠大多数小规模研究和低水平的证据来指导手术决策。关于髌骨骨折固定术后康复方案的研究也很少。因此,外科医生目前必须依靠他们的临床判断来指导术后康复。

01
全髌骨切除术或部分髌骨切除术

全髌骨切除术的功能结果非常差,而部分髌骨切除术的效果稍好。部分髌骨切除术通常用于治疗破坏髌腱附着的多发性下极骨折,尽管术后不久可能会加快骨关节炎的发生。Hung等学者表明,55%的部分髌骨切除术病例在最初25个月内发生放射学关节炎改变。为了避免下极切除术后出现早发性关节炎和理论上的骨坏死风险,几位作者主张对粉碎性下极骨折进行固定。Kastelec和Veselko等学者评估了28例髌骨下极骨折患者。一半患者采用下缘篮式钢板内固定,另一半患者行髌骨下极切除和直接髌腱修复。术后平均随访时间为4.6年,与接受髌骨下极切除和髌腱修复的患者相比,篮式钢板组疼痛明显减轻,活动水平更高,膝关节活动范围更好。在这些患者中,低位髌骨与较差的功能结果相关,在部分髌骨切除术后的13名患者中有10名患者出现了低位髌骨,而在内固定术后的11名患者中有1名患者出现了低位髌骨。Kadar等学者回顾性分析了60例接受下极撕脱骨折治疗的患者,发现缝合锚钉固定在功能结果评分方面与部分髌骨切除术相当,但手术时间较短。然而,缝合锚钉组有2例早期内植物失败和1例骨不连。因此,由于骨关节炎和髌骨下关节炎的风险增加,应避免对下极骨折进行部分髌骨切除术,并建议进行保留髌骨下极的固定手术。

02
张力带固定技术

AO组织描述的张力带技术已成为髌骨骨折外科治疗的主要手段。两条平行的克氏针纵向穿过髌骨中心,一条柔性钢丝从克氏针后方穿过,并以8字形向前加压紧张。一条简单的横向骨折线对于张力带固定结构的稳定性是必要的,以避免早期失败的风险。理论上,它的设计目的是在膝关节弯曲时,将关节面上的前张力转换为压缩力。然而,在生物力学测试中,在膝关节屈曲期间,在关节面处检测不到碎裂间压力的差异,并且在模拟膝关节伸展时,关节面趋向于分离。Zderic等学者的这些发现使他们得出结论,张力带固定应该“被视为静态固定原则,而不是动态固定原则。”

空心螺钉可以代替克氏针用于张力带固定。在这种技术中,柔性钢丝以八字形方式穿过空心螺钉,然后以类似方式张紧。Thelen等学者在接受周期性载荷的横向髌骨骨折生物力学模型中比较了张力带钢丝与克氏针或空心螺钉的生物力学测试结果。在膝关节屈伸100个周期后,克氏针组的平均骨折间隙为7.1mm,空心螺钉组为3.7mm。其他生物力学研究也同样显示,与克氏针相比,空心螺钉张力带固定具有更高的机械强度,并减少了骨折间隙。

然而,应该注意的是,几乎所有髌骨骨折固定的生物力学研究都评估了横向髌骨骨折模型。这种理想化的骨折情况在临床上很少见到,这使得生物力学测试数据难以直接应用于临床。

Miller等学者在对109名髌骨骨折患者的研究中发现,在对髌骨骨折手术固定进行回顾性单变量和多变量分析中,总失败率为12%(13名患者)。使用克氏针张力带固定和年龄较大的患者被发现与失败显著相关。

需要移除的症状性植入物在使用克氏针张力带固定后很常见,并且可能发生在高达60%的患者中。Greenberg等学者回顾了44名髌骨骨折患者,这些患者在术后平均(和标准偏差)随访时间为15.8±14.9个月,在使用克氏针或空心螺钉进行张力带固定后进行了内固定植入物移除。内固定植入物取出后,44例患者中有33例(75%)疼痛减轻;然而,功能评分(Kujala评分和Lysholm评分)没有显著改善。

为了减少内固定植入物的突起刺激软组织,缝合线被用于一期修复或联合空心螺钉代行张力带固定,从而替钢丝张力带。对用于髌骨骨折固定的非金属植入物(涉及9项研究和123名患者)的系统回顾发现,总体并发症发生率为10.5%,植入物移除率为3.3%。123例患者中有2例(1.6%)固定失败,复位丢失。然而,研究没有确定导致失败的具体因素。

Zhang等学者对949例患者进行了荟萃分析,比较了581例使用克氏针张力带的患者和368例使用替代固定方法的患者。他们的汇总分析显示,成功率、手术时间、愈合时间和感染数量没有差异。然而,张力带固定的并发症发生率较高,采用替代固定方法治疗的患者具有更好的屈曲运动范围、疼痛评分(视觉模拟评分)和膝关节功能评分(Bostman关节功能评分、Iowa膝关节评分和Lysholm评分)。

Hsu等学者对170例34C1和C2骨折患者的纵向克氏针和张力带针相对于骨骼的位置进行了评估。他们发现,放置在髌骨前三分之一处的克氏针与放置在髌骨中三分之一处的克氏针相比,失败率更高。当张力带钢丝放置在离骨骼较远的位置时,失败率也会增加,他们认为张力带钢丝的长度大于髌骨长度的1.25倍时容易出现张力带固定失败。他们的研究记录了总的失败率为5%(170名患者中有9名),感染率为2%(4名患者),内固定植入物移除率为46%(79名患者)。克氏针弯曲形变与复位丢失无关。在一项生物力学研究中,Ling等学者还证实,当髌股关节在膝关节屈曲受到应力时,将克氏针置于靠近关节面的矢状面后方,可提供更好的稳定性。

总体而言,与克氏针固定相比,空心螺钉张力带固定的再次手术率更低,功能结果评分也有所改善。在生物力学测试中,空心螺钉张力带固定在初始强度和循环载荷方面也优于克氏针张力带固定。

03
钢板内固定技术

钢板内固定技术作为一种弥补钢丝张力带固定技术缺点的新技术应运而生。设计了多种形态的钢板和应用技术。在生物力学测试中(通常采用理想的横向骨折模型),钢板的性能始终与张力带技术相同或更好。例如,在上述Thelen等学者的研究中,还比较了固定角钢板和张力带固定结构,与克氏针或空心螺钉张力带结构相比,钢板结构在循环载荷下的骨折分离间隙最小(平均0.7 mm)。钢板和螺钉结构的临床研究也显示了有希望的结果。

Moore等学者回顾了36例采用前固定角板治疗的C2和C3髌骨骨折患者的病例。他们发现36名患者中有17名需要使用螺钉辅助固定骨折碎块,2名患者需要辅助环扎线固定。20名可进行随访的患者的平均膝关节结果调查得分为57.2分,最高为75分。平均下肢评分为58.9分,最高为80分。20名有反应的患者中有4名(20%)出现术后内固定植入物刺激,1例因感染移除内固定植入物,没有可获得随访的患者要求选择性移除内固定植入物,1例出现骨折固定失败,未发现骨不连的发生。

Wurm等学者评估了使用前锁定钢板进行固定的髌骨骨折患者。在35例完全随访的患者中,1例因内固定植入失败而需要翻修,1例因新的创伤后假体周围骨折需要再次手术,11例接受了内固定植入物移除。没有一名患者报告膝关节伸展能力有任何缺陷,他们的平均屈曲度为127°±21°。3例患者屈曲度<100°,18名患者跪下困难或不能跪下,13名患者蹲下困难或不能蹲下。使用膝关节结果调查日常生活活动量表,患者对膝关节功能的评分平均为创伤前功能的77%±24%。

Lorich等学者描述了一组最初的9名患者,他们通过外侧关节切开术和使用新型笼状钢板(允许多平面螺钉固定)的接骨术直接进行关节骨折复位。所有患者平均23周愈合,只有1名患者出现需要移除内固定植入物的严重症状,未发现骨坏死、感染或伤口并发症。同一作者的一个前瞻性队列比较了25名接受类似多平面笼状钢板固定的患者和33名接受直接关节复位和张力带结构治疗的患者。他们注意到,在类似多平面笼状钢板固定的队列中,大腿萎缩程度明显减少,膝前疼痛减轻。

钢板植入物通常有多个螺钉孔和锁定螺钉选项,这可能使其更适合多碎片骨折的碎片特异性固定(如图4-A和4-B)。

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图4-A,4-B:髌骨笼式钢板治疗髌骨骨折术后6月前后位X线片(图4-A)和侧位X线片(图4-B)

此外,低模量和/或预先设计以匹配髌骨的独特解剖结构的设计可能会减少内固定植入物突出和随后移除内固定植入物的需要(如图5)。然而,缺乏关于钢板内固定技术的有效性和安全性的长期数据。此外,由于目前有不同的钢板设计,很难在钢板内固定植入物之间进行比较。尽管如此,髌骨骨折钢板似乎是治疗具有挑战性骨折类型的一种前景良好的技术。

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图5 前后位、侧位、髌骨轴位X线片显示环形篮式钢板治疗髌骨骨折术后3月
总结

髌骨骨折可诱发患者潜在的合并症,因此必须获得完整的损伤史,进行体格检查,并仔细评估骨折类型(如表1)。术前CT扫描有助于制定手术计划,应予以考虑,因为普通骨折线在X线片上可能不可见。

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表1 髌骨骨折治疗的决策选择推荐等级

部分髌骨切除术与髌骨下关节炎和早期关节炎有关,应尽可能避免碎片切除,以利于骨融合。髌骨骨折内固定的主要目的是解剖复位骨折碎片和关节面。对于多节段骨折模式,也可考虑使用外侧关节切开术直接显示关节面,因为这不会中断髌骨的主要动脉供应。补充的内、外旋转X线片也可用于评估关节复位情况。

对于骨折复位固定方面,与克氏针固定相比,空心螺钉张力带固定具有更低的再次手术率和更好的功能结果评分。然而,由于多节段骨折更为常见,真正简单的横向骨折也相对少见,单纯张力带固定可能无法实现固定稳定性。目前,临床和生物力学证据尚不足以确定多节段骨折的最佳固定技术,未来应进行混合技术和/或钢板螺钉固定的研究。

本文仅代表作者个人观点,不代表骨今中外官方立场。希望大家理性判断,有针对性地应用。


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