股骨后髁解剖測(cè)量與Hoffa 骨折的手術(shù)設(shè)計(jì)研究

李孟軍，周友良，陸沛驊，王駿，周斌華，王世強(qiáng)

（上海市第四人民醫(yī)院 骨科，上海 200081）

0 引言

股骨后髁部骨折也稱為Hoffa骨折，由于缺乏專用固定器械，常發(fā)生骨折移位，內(nèi)固定斷裂、松動(dòng)等并發(fā)癥，造成手術(shù)失敗、關(guān)節(jié)僵硬、關(guān)節(jié)病廢。本研究旨在通過解剖、CT掃描和3D設(shè)計(jì)打印技術(shù)研究成人股骨髁參數(shù)，設(shè)計(jì)一種可用于固定不同類型Hoffa骨折的專用鋼板固定技術(shù)，以期提高固定效果，減少并發(fā)癥。

1 資料與方法

1.1 一般資料。采用上海復(fù)旦大學(xué)解剖教研室提供的新鮮成人尸體股骨髁標(biāo)本20個(gè)，左右各10個(gè)，其中男12個(gè)，女8個(gè)，年齡52-73歲，平均64.8歲。取本院2018年1月至5月就診的30個(gè)成人股骨髁部螺旋CT（美國(guó)GE）檢查圖像資料，其中男19個(gè)，女11個(gè)，年齡58-77歲，平均65.4歲。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)測(cè)量。應(yīng)用成人尸體標(biāo)本進(jìn)行測(cè)量，采集相關(guān)數(shù)據(jù)（結(jié)果見表1），測(cè)量方法（如圖1中的①②③④）：股骨后髁的長(zhǎng)度取后面觀圖像后髁上下邊的中點(diǎn)連線；高度取側(cè)面觀dy連線距離，其中d為股骨后髁弧線最高點(diǎn)，y為股骨后緣的延長(zhǎng)線；后髁厚度（即寬度）取后面觀髁內(nèi)外緣中點(diǎn)的連線距離；股骨后髁內(nèi)外各兩條骨脊自股骨后緣起延伸到內(nèi)外側(cè)髁基底部，呈三棱錐狀，加強(qiáng)內(nèi)外髁的支撐力，形成三角支撐，其底（e、f）邊寬于內(nèi)外側(cè)髁的寬度，其側(cè)面觀成三角形（△abc）。

2.2 三維測(cè)量。應(yīng)用本院2018年1月至2018年5月期間采用螺旋CT檢查的30例膝關(guān)節(jié)的掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D軟件（美國(guó)Materalise Magics 20），三維建模，測(cè)量股骨后髁的長(zhǎng)、寬、高數(shù)據(jù)，結(jié)果見表1、2，方法同尸體測(cè)量。

表格1 股骨后髁尸體標(biāo)本與3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析（單位：mm）

圖1 股骨后髁三維測(cè)量圖示

2.3 模型設(shè)計(jì)。應(yīng)用3D建模技術(shù)根據(jù)測(cè)量結(jié)果設(shè)計(jì)股骨內(nèi)外髁骨折模型和固定鋼板模型，并進(jìn)行鋼板模型3D打?。ㄉ虾Ｂ?lián)泰科技股份有限公司產(chǎn)Lite 600HD型打印機(jī)，打印材料用荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán)生產(chǎn)的DSM128光敏樹脂）和應(yīng)用技術(shù)分析（見圖2-⑤⑥⑦⑧）。

圖2 股骨HOFFA骨折三維設(shè)計(jì)與打印模型

2.4 統(tǒng)計(jì)分析。用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立正常參考值范圍，計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)，差異性標(biāo)準(zhǔn)P＜0.05。

3 結(jié)果

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)建立。分析股骨髁解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，尸體測(cè)量與3D測(cè)量結(jié)果對(duì)比，股骨后髁內(nèi)外側(cè)髁的長(zhǎng)、寬、高無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。股骨內(nèi)外后髁對(duì)比，外髁高度大于內(nèi)側(cè)，具有顯著性差異（t=1.426，P＜0.05），股骨后內(nèi)外側(cè)髁長(zhǎng)度和寬度無(wú)顯著性差異（P＞0.05），內(nèi)側(cè)三角支撐底邊寬度明顯大于外側(cè)（t=1.382，P＜0.05）（見表1、2）。

表2 股骨內(nèi)外后髁3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析（單位：mm）

3.2 手術(shù)設(shè)計(jì)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)資料，利用三維建模和3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)骨折模型和固定鋼板模型，鋼板模型采用“蝌蚪”型設(shè)計(jì)，符合股骨內(nèi)外髁部側(cè)面外形，采用大小兩種鎖定孔（4.5 mm、2.7 mm），靠近髕骨側(cè)采用粗螺釘孔，靠近關(guān)節(jié)面采用小螺釘孔，部分小螺絲釘孔采用45°斜孔，對(duì)應(yīng)釘孔采用通用（4.5 mm、2.7 mm）鎖定螺絲釘。

4 討論

解剖與分型：股骨髁冠狀面骨折的特點(diǎn)由Freidrich Βusch1869年首次進(jìn)行描述，1904年Albert Hoffa首先正式報(bào)告該型骨折的特點(diǎn)并得到公認(rèn)，故該型骨折被稱為Hoffa骨折。股骨髁后部呈“半圓體”，兩面被韌帶、肌肉附著，弧狀關(guān)節(jié)面由關(guān)節(jié)軟骨覆蓋及關(guān)節(jié)囊附著，故Hoffa骨折屬于關(guān)節(jié)內(nèi)骨折。單純Hoffa骨折較為少見，約占股骨遠(yuǎn)端骨折的8.7%-13%，占所有干骺端骨折的1%-6%，股骨內(nèi)外髁Hoffa骨折發(fā)生比為1:3，極少雙側(cè)后髁同時(shí)骨折者[1]。1978年Letenneur將Hoffa骨折分為3型：Ⅰ型：骨折累及整個(gè)后髁，骨折線平行于股骨后側(cè)皮質(zhì)；Ⅱ型：骨折線與髁基底部平行，根據(jù)交叉韌帶附著點(diǎn)的關(guān)系又分為3個(gè)亞型，a型骨折線在交叉韌帶起點(diǎn)之前；b型骨折線經(jīng)過交叉韌帶起點(diǎn)；c型骨折線在交叉韌帶起點(diǎn)之后；Ⅲ型：股骨后髁骨折線與股骨后皮質(zhì)延長(zhǎng)線斜行交叉。單髁Hoffa骨折AO分型為33Β3.2，雙髁Hoffa骨折AO分型為33Β3.3[2]。

本研究發(fā)現(xiàn)，股骨外側(cè)髁比內(nèi)側(cè)髁位置略低，前交叉韌帶附著于外髁內(nèi)面后部，而后交叉韌帶附著于股骨內(nèi)髁外面的前部，股骨髁周圍有關(guān)節(jié)囊、韌帶、肌肉及肌腱附著，骨折塊受這些軟組織的牽拉不易復(fù)位，且復(fù)位后難以維持，股骨內(nèi)外側(cè)后髁的長(zhǎng)度、寬度對(duì)比并無(wú)顯著性差異，但高度和后側(cè)“三棱柱”支撐三角的底邊存在顯著性差異，外側(cè)髁高度略大于內(nèi)側(cè)，而內(nèi)髁傾斜度大這可能是導(dǎo)致內(nèi)外側(cè)Hoffa骨折發(fā)生率不同的主要原因。Hoffa骨折損傷多為膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，軸向應(yīng)力集中并作用于股骨髁的后半部，同時(shí)股骨外側(cè)髁在膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)也是應(yīng)力集中的主要部位，股骨髁部直接創(chuàng)傷結(jié)合瞬間膝關(guān)節(jié)外翻，也是Hoffa骨折主要發(fā)生機(jī)制之一[3]。交叉韌帶附著點(diǎn)對(duì)于股骨髁的血運(yùn)供應(yīng)并不占主導(dǎo)地位，主要是關(guān)節(jié)囊的血管供血，但是交叉韌帶解剖標(biāo)志明確便于骨折分型的判斷，主要是對(duì)于骨折塊的受力特點(diǎn)和移位風(fēng)險(xiǎn)有更大的參考價(jià)值。

治療方案：Hoffa骨折屬于關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，骨折端受到韌帶牽拉，屬于不穩(wěn)定性骨折，故無(wú)移位骨折也容易產(chǎn)生再移位，需要嚴(yán)密觀察。對(duì)移位骨折則內(nèi)固定治療應(yīng)作為首選，以解剖復(fù)位、堅(jiān)強(qiáng)固定、早日恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能為目標(biāo)。然而，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)Hoffa骨折內(nèi)固定方式存在頗多爭(zhēng)議，傳統(tǒng)的固定方式拉力螺釘固定，由于Hoffa骨折存在較大垂直應(yīng)力，固定失敗報(bào)道較多[4]，盡管引入Βuttress理念，采用各種直徑、角度、螺紋等螺絲釘固定，也難以彌補(bǔ)螺釘固定不能抵抗垂直應(yīng)力的不足，對(duì)于Letenneur I、III型骨折塊較大者螺釘固定可以選擇，但粉碎性骨折、II型（尤其是IIb/IIc型）骨折塊較小，任何螺釘固定都難以勝任，各種拉力螺釘-鋼板的組合應(yīng)用均有報(bào)道，以小直徑拉力螺釘小鋼板支持或保護(hù)固定（后方/側(cè)方）為主流趨勢(shì)[5]。Sun等[6]對(duì)I型Hoffa骨折常見內(nèi)固定方式進(jìn)行了生物力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)鋼板固定（后方或側(cè)方）總體的軸向強(qiáng)度高于單純螺釘固定組，側(cè)方鋼板能提供最大的固定強(qiáng)度，后方鋼板組次之，而螺釘固定PA明顯強(qiáng)于AP。其難點(diǎn)在于難以同時(shí)克服在縱向和橫向的壓應(yīng)力和運(yùn)動(dòng)中存在的應(yīng)力轉(zhuǎn)換，以及松質(zhì)骨本身支撐力不足和粉碎性骨折固定困難的問題。

Letenneur II型為完全性關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，骨折線貫通后股骨后髁關(guān)節(jié)面，骨折塊較小，固定困難，且韌帶、關(guān)節(jié)囊軟組織附著較少，易發(fā)生缺血性骨壞死及骨不連，特別是b、c兩型。無(wú)論是螺釘固定（小直徑普通螺釘埋頭或無(wú)頭加壓螺釘），還是埋頭加壓拉力螺釘（小直徑無(wú)頭加壓釘多枚、埋頭、PA打入）+buttress鋼板進(jìn)行固定都難以取得滿意的固定效果，骨塊發(fā)生移位、內(nèi)固定物移位、骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生率居高不下，成為當(dāng)前Hoffa骨折治療的難點(diǎn)之一[7]。

本研究發(fā)現(xiàn)，各骨折分型與固定方式難以契合，側(cè)、后方鋼板可增加Hoffa骨折拉力螺釘固定的穩(wěn)定性，但軟組織剝離大，進(jìn)一步破壞骨折塊殘余血運(yùn)供應(yīng)。而單純螺釘固定難以維持強(qiáng)有力的軸向支撐力和抗側(cè)方應(yīng)力。側(cè)方鎖定鋼板螺絲釘固定技術(shù)具有顯露方便，應(yīng)用MIPPO技術(shù)置板、置釘，以減少創(chuàng)傷剝離，保護(hù)血運(yùn)供應(yīng)。而骨折端加壓可以借助輔助器械維持復(fù)位和加壓狀態(tài)下完成固定，至于骨折端持續(xù)加壓機(jī)制，在松質(zhì)骨骨折的固定中難以達(dá)到和維持，過度追求這一目標(biāo)極易導(dǎo)致骨折移位和壓縮骨折，得不償失[8]。

手術(shù)設(shè)計(jì)：超螺旋CT掃描結(jié)合3D打印與設(shè)計(jì)技術(shù)，可以精確重現(xiàn)人體骨骼原貌，這就為骨折固定方案制定和個(gè)性化治療提供了技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)特殊類型骨折的治療策略制定提供了極大便利。早期研究只強(qiáng)調(diào)了鋼板外型與骨面的貼服，但螺絲釘孔數(shù)少，鋼板粗大，安裝時(shí)創(chuàng)傷大，固定難以達(dá)到足夠強(qiáng)度，且缺乏對(duì)于側(cè)副韌帶和關(guān)節(jié)囊的保護(hù)設(shè)計(jì)[9]。由于缺乏小螺絲釘設(shè)計(jì)，對(duì)小骨塊極易造成破損、碎裂，或釘子數(shù)太少，難以滿足對(duì)于Ⅱ型各種骨折的固定要求。本研究發(fā)現(xiàn)，固定鋼板的選擇應(yīng)充分考慮股骨內(nèi)外側(cè)髁骨折的特點(diǎn)，根據(jù)不同骨折類型設(shè)計(jì)不同鋼板外型，內(nèi)髁側(cè)面傾斜角大與外側(cè)髁側(cè)面，且由于側(cè)副韌帶起點(diǎn)周圍呈凸起狀，而關(guān)節(jié)面附近由于關(guān)節(jié)囊的附著，軟組織較多，CT導(dǎo)引數(shù)據(jù)難以完全顯示這一特征[10]。本研究采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)導(dǎo)入成人膝關(guān)節(jié)CT檢查數(shù)據(jù)，結(jié)合成人尸體股骨髁標(biāo)本數(shù)據(jù)，通過股骨髁3D重建和測(cè)量，應(yīng)用3D技術(shù)模擬設(shè)計(jì)股骨HOFFA骨折固定鋼板模型（圖2）。鋼板設(shè)計(jì)在Ⅰ、Ⅲ骨折時(shí)靠近關(guān)節(jié)面區(qū)不必太大，以減少鋼板對(duì)于側(cè)副韌帶和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)關(guān)節(jié)囊的干擾，固定骨塊有足夠螺絲釘固定達(dá)到力學(xué)要求即可，而Ⅱ型的a、b、c三型骨折，由于股骨后髁骨塊較小，又臨近關(guān)節(jié)面，采用直徑2.7mm小孔及斜孔的細(xì)鎖定螺釘，即可減少固定帶來(lái)的骨塊破壞，又能滿足小骨塊的固定要求。且鋼板采用更加符合股骨髁側(cè)面外型的邊緣曲面設(shè)計(jì)，弧形邊緣外翻，以減少對(duì)于關(guān)節(jié)囊和側(cè)副韌帶的干擾和壓迫，避免膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)磨損LCL，較經(jīng)過關(guān)節(jié)面的埋頭釘?shù)裙潭ǚ绞嚼喂糖冶苊饬藢?duì)關(guān)節(jié)面的破壞。鋼板可根據(jù)骨折分型設(shè)計(jì)鋼板的大小與形狀，以滿足不同類型骨折的固定要求。

總之，Hoffa骨折為高能量損傷，多發(fā)生于青壯年，應(yīng)及時(shí)行x線、CT和MRI檢查，減少漏診且有利于制定完善的治療方案。對(duì)無(wú)移位Hoffa骨折須嚴(yán)密觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)骨折再移位。移位骨折須手術(shù)內(nèi)固定，早期功能鍛煉，防止產(chǎn)生膝關(guān)節(jié)僵硬和殘疾。應(yīng)用計(jì)算機(jī)三維重建和3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)Hoffa骨折專用鋼板及內(nèi)固定系統(tǒng)，即堅(jiān)強(qiáng)固定又保護(hù)韌帶，早期行膝關(guān)節(jié)功能鍛煉可顯著提高骨折的治療效果。