Ilizarov牵拉组织再生技术矫正膝关节重度复合畸形

【摘要】[目的]探讨Ilizarov牵拉组织再生技术矫正膝关节重度复合畸形（膝关节有2种以上畸形存在，如膝屈曲合并内翻、下肢短缩等）的器械构型、手术方法、术后管理程序与疗效。[方法]遵照Ilizarov牵拉组织再生技术的原理，研制了具有三维矫形功能的膝关节牵伸矫正器，需要同期做下肢延长者，在矫正器的基础上加延长附件。根据膝关节复合畸形的不同类型和骨骼畸形部位，在股骨髁上或胫骨上端截骨，跨膝关节穿针安装固定牵伸矫正器，术后7 d缓慢旋转螺纹牵伸杆及其相连的4个万向关节，膝关节的软组织屈曲挛缩、以及并存的膝内翻、外翻、旋转、下肢短缩等骨性畸形能同期缓缓矫正，在牵拉矫正畸形的过程中，患肢可以部分参与持重行走。截骨牵拉处骨愈合后，拆牵伸器，装配膝关节矫形支具行走3～6个月。自1996年5月～2004年2月，共矫正重度膝关节复合畸形14例，年龄5～41岁，平均27岁。共7个病种，其中幼年时膝关节骨骺损伤或感染致膝关节发育畸形4例，其他原因导致膝关节复合畸形10例。[结果]14个病例术后的关节牵拉及骨愈合时间80～390 d，平均154 d。全部病例膝关节复合畸形皆获满意矫正，双下肢基本等长，行走功能恢复良好，无1例发生针道严重感染、血管、神经损伤、骨不愈合的并发症，但皆并发不同程度的膝关节僵硬。[结论]牵拉成骨技术矫正膝关节重度复合畸形，能够用微创的矫形外科技术同期矫正重度膝关节屈曲、内翻、外翻、小腿旋转和下肢短缩畸形，畸形矫正符合生物学原理，获得了用传统骨科技术无法达到的疗效，具有良好的应用前景。

【关键词】Ilizarov牵拉组织再生技术；膝关节复合畸形；矫正装置；微创骨科

膝关节重度复合畸形：主要原因是幼年时膝关节骨骺或其软组织损伤、膝关节感染或化脓性骨髓炎致膝关节及其下肢发育畸形，先天性胫骨或腓骨缺如、小儿麻痹后遗症等，导致膝关节屈曲、反屈畸形伴内翻、外翻、小腿外旋或合并下肢短缩等，其膝关节面皆合并不同程度的倾斜。膝关节复合畸形的矫正是矫形外科的难题，传统骨科手术一般要分期手术矫正，难以获得满意效果，畸形严重者多主张采用截肢安装假肢的治疗策略。作者自1996年5月～2003年2月遵照Ilizarov张力-应力法则(law of tension stress,LTS)，采用牵拉组织再生技术（distraction histogenesis，DH）[1]，治疗14例，获满意的治疗效果。

1 临床资料

14例中，男5例，女9例；左侧8例，右侧6例。年龄5～41岁，平均27岁。病种及病因与膝关节畸形见表1。

表1 本组病例术前诊断及合并畸形（略）

本组8例患肢术前短缩>6 cm，其中1例先天性腓骨缺如者短缩13 cm。7例术前合并足踝畸形，其中4例同期矫正，3例2期手术矫正。

2 术前准备

(1)摄膝关节最大伸直位和最大屈曲位X线片，以测量膝关节畸形的程度和性质。有条件最好摄双下肢全长立位正侧X线片，如此能准确的测量双下肢的机械轴、解剖轴线以及骨性畸形的中心。

(2)牵伸矫形器的构型

根据膝关节畸形的类型、程度和治疗的目标，总的矫形器的设计有2种构型：仅完成膝关节复合畸形的矫正，如矫正膝关节屈曲伴内翻畸形、膝屈曲伴外翻或小腿外旋畸形，设计和组装具有三维矫形功能的牵伸矫形器[2]，即在4根螺纹牵伸杆的上下安装万向铰链。如果在矫正膝关节复合畸形的同时作股骨下端或胫骨上端截骨延长术，可在以上牵伸矫形器构型的基础上，加上具有下肢延长功能的延长附件（图1），既可满足既能够矫正膝关节复合畸形，又能够同时可靠的完成下肢延长及维持延长断端骨愈合的全过程。

图1 矫正膝关节复合畸形的器械构型与穿针固定方法（略）

1a.矫正屈膝畸形与小腿短缩畸形的穿针安装方法 1b.胫骨结节下加作截骨术 1c.在矫正屈膝挛缩畸形的同时矫正胫骨上段前弓畸形，等长双下肢

膝关节复合畸形的合理矫正是复杂的问题，术前必须对畸形的病因、性质、程度、范围以及功能障碍的程度等进行全面分析，制定符合个体的合理矫正策略。如果患者的股骨下端和胫骨上端皆有骨性的畸形改变且伴有关节面的倾斜，则分期手术矫正为宜，如此可减少对膝关节功能的干扰（图2）。

3 手术操作

本组2例，硬膜外阻滞或蛛网膜下腔阻滞麻醉，仰卧位，为软组织挛缩型膝关节屈曲伴小腿外旋畸形，皆存在髂胫束挛缩与瘢痕挛缩，可先实施小切口松解挛缩的髂胫束，不做截骨性手术，单纯做膝关节软组织挛缩牵伸矫正，仅穿针安装带关节铰链的膝关节牵伸矫正器。4例因幼年时膝关节骨骺损伤或感染的患者，屈膝畸形的同时合并股骨下端重度外翻、小腿外旋或胫骨平台倾斜，合并下肢短缩，同期实施股骨髁上与胫骨结节下截骨延长术，故矫形延长器的设计构型必须满足在矫正软组织挛缩性屈膝畸形的同时，兼能够稳定的矫正骨性的膝关节畸形与下肢短缩（图3）。其余10例实施了股骨髁上或胫骨结节部单一平面的截骨后，再安装矫形器或矫形延长器。矫形器在膝关节安装固定方法的基本要求是，将膝关节牵伸至最大伸直位，铰链关节对准膝关节伸屈的旋转中心，并用1钢针临时将矫形器与股骨内外髁固定，用2.5 mm的钢针在股骨和胫骨上各交叉穿2组钢针，然后根据截骨的位置与矫形的要求在钢环上补加附件和固定的钢针。

图2 右膝关节骺早闭致复合畸形的矫正（略）

2a.女，12岁，因胫骨上段感染发生膝关节屈曲外翻和小腿外旋畸形 2b.术前X线片示胫骨平台明显向外，向后倾斜 2c.实施右胫骨结节下截骨，安装带关节铰链的牵伸器术后逐渐矫正小腿外翻、外旋畸形，同时抬高胫骨平台外后侧的关节面 2d.治疗结束后右下肢持重力线恢复，术后1年X线片示膝关节畸形满意矫正

图3 Ilizarov技术同期矫正膝关节重度复合畸形（略）

3a.女，23岁，右先天性腓骨缺如，小腿上段前弓外翻、伴外旋畸形90° 3b.术前站立状右下肢短缩13 cm 3c.实施髂胫束和股二头肌腱松解胫骨结节下截骨，术中部分矫正小腿外旋畸形后，安装跨膝、踝关节的牵伸器 3d.术后在牵拉矫正屈膝、外翻的同时行胫骨延长术 3e.胫骨上段延长12 cm延长区域骨痂明显 3f.术后3年复查，可双下肢徒手行走 3g.患者因拆外固定器过早，胫骨上段发生轻度前弓、外翻畸形

4 术后处理

(1)术后动态管理是本组病人治疗成功的重要环节，合并膝内翻、外翻、短缩、旋转或胫骨缺损等畸形者，根据畸形的类型和矫形的要求旋转不同的螺纹杆，必要时更换或添加外固定器附件，通过矫形器空间构型的改变，达到不同类别膝关节复合畸形的矫正需要[3]。

膝关节畸形合并下肢短缩者，膝关节牵伸矫形器加骨干延长器的附件。术后旋转弹性牵伸杆，2～3 mm/d，后期应延缓牵伸速度。矫正膝关节屈曲复合畸形与下肢延长术同步实施（包括软组织牵伸和骨性牵伸）。

(2)牵伸速度和延长频率：观察下肢末梢的感觉、血运以及患者自身的感觉，需根据每个具体病人的反应而定，原则是骨性牵伸每日<1 mm，软组织牵伸根据患者的年龄和畸形的程度每日0.5～2 mm，早期牵伸速度快些，后期减慢，逐渐达到矫形需要位。术后10 d旋转相应的螺纹牵拉杆，牵伸的速度根据患肢神经、血管的反应，但截骨间隙的牵伸速度<1 mm/d。

(3)定期摄X线片，以测量下肢的机械轴和解剖轴线是否达到矫正要求。必须进行正确的锻炼行走和康复。

(4)针道感染问题：轻度感染经恰当处理即可控制，感染重者可更换针道。本组术后牵伸及带牵伸器时间最短77 d，最长310 d，未发生因严重针道感染而影响治疗效果的问题。

(5)拆除牵伸器时间：单纯软组织牵伸者，牵伸计划完成后再过3周。骨性手术者须待延长区骨的塑造达到骨愈合标准方可拆除。

5 结果

14个下肢，治疗计划全部完成，术后牵拉及骨愈合时间80～390 d，平均154 d。全部病例膝关节复合畸形皆获满意矫正，11例双下肢达到基本等长，其中1例患者在矫正膝关节畸形的同时下肢延长13 cm。无1例发生血管、神经损伤、骨不愈合的并发症。拆牵伸器后随访时间6个月～5年，膝关节畸形皆获满意矫正或基本矫正（图2，3），2例拆牵伸器后屈膝畸形出现部分反弹，1例配膝关节矫形支具矫正，另1例再次安装牵伸器矫正。本组病人均恢复了良好的行走功能，患者满意。

并发症：1例在牵伸过程中发生股骨上端针道应力集中性骨折，在骨断端近段补穿钢针固定骨折后继续牵伸治疗，最终未影响疗效。9例并发膝关节不同程度僵直，其中3例并发严重僵直，用CPM机锻炼6个月后仅获得膝关节屈曲15°～50°的活动功能。

6 讨论

秦泗河等曾用Ilizarov技术牵伸矫正多种原因导致的膝关节屈曲挛缩，获得了确切的疗效[4～6]，在这个基础上发展了用Ilizarov技术同期矫正膝关节复合畸形合并下肢短缩。Ring D[7]等报告6例成年人因成骨不全导致的重度膝关节复合畸形和下肢短缩，在矫正膝关节复合畸形的同时下肢平均延长6.9 cm，骨愈合未受影响，疗效满意。而后有多个学者[8～10]报告用Ilizarov技术牵拉矫正因佝偻病、膝关节手术后遗症、骨骺早闭等原因导致的严重膝关节复合畸形，全部获得满意治疗效果。本组治疗的14例中，涉及到7个病种，患者的年龄、病种、类型、畸形程度比国外文献报告的更严重、复杂，但采用的治疗原则是相同的。结果无1例失败，证明了Ilizarov技术矫正严重膝关节复合畸形的独特优势。

Ilizarov技术治疗膝关节重度复合畸形的优点

(1)手术时间短，创伤小，术中出血少，医疗成本低，符合微创外科要求。在牵伸治疗过程中患肢能参与持重活动。

(2)术后缓慢牵伸下组织再生，不会发生切口感染、皮肤坏死、血管、神经麻痹等并发症，符合生物学治疗原理。

(3)患者及家属学会调节矫形器后可以回家自行牵伸，定期复查。

(4)在矫正屈膝畸形的过程中挛缩组织产生的对膝关节软骨面的压力，通过牵伸器的膝关节铰链吸收，不会产生对膝关节软骨面的挤压，且能控制或矫正膝关节脱位，有利于治疗结束后关节功能的恢复。

(5)对牵拉矫正的方向、角度、力量、时间医生可以控制，在矫正畸形、恢复下肢轴线的同时兼能延长下肢。

7 本手术的缺点

(1)器械的构型及安装具有个体化特点，术后需要专人进行动态管理，必须经过专业培训的医生才能较好的掌握整个治疗程序。

(2)成年人严重的膝关节复合畸形，若需同期解决伴有的下肢短缩，需要长达6个月以上的牵拉治疗周期，患者需要充足的心理准备和正确的功能锻炼。否则难以完成治疗计划。

(3)成年患者由于膝关节前侧关节面的废用性退变，膝关节畸形矫正后多并发严重的膝关节僵直，术前畸形越重，年龄越大，畸形矫正后膝关节发生僵直的程度越重。但重度患者由术前的废腿而恢复负重行走功能，患者普遍感到满意。

8 Ilizarov技术能够挽救需要截肢安装义肢的严重畸形患者

本组因下肢血管瘤和先天性腓骨缺如致严重膝关节复合畸形4例，术前仅能用单肢负重行走，其中3例经多个医院会诊后因畸形严重，建议截肢后安装义肢。后经本院长达6个月～1年的牵拉治疗，达到了膝关节复合畸形矫正，能徒手行走的满意效果。由于中国人的传统观念很难接受截肢的治疗策略，且截肢后要付出长期佩带和更换假肢的代价，严重肢体残缺的青少年，应首先考虑用Ilizarov技术重建其功能。

【参考文献】

[1]李刚,秦泗河.牵拉成骨技术的基础研究进展与带给骨科的启示[J].中华外科杂志,2005,4:540-543.

[2]秦泗河,夏和桃,郑学建，等.新型Ilizarov膝关节牵伸器的研制和临床应用[J].中国矫形外科杂志,2004,11:805-808.

[3]陈建文，秦泗河.膝关节屈曲挛缩外科治疗的进展[J].中国矫形外科杂志,2004，17：1339-1341.

[4]秦泗河.张力-应力法则治疗类风湿性关节炎重度屈曲畸形1例[J].中国矫形外科杂志，2003，10：715.

[5]秦泗河，陈建文，郑学建，等.膝关节牵伸技术治疗先天性多发性关节挛缩症屈膝畸形[J].中华外科杂志,2004,42(16):993-996.

[6]秦泗河，李承鑫，吴鸿飞，等，膝关节牵伸术治疗先天性胫骨阙如伴重度膝关节屈曲畸形[J].中国矫形外科杂志，2005,21:1629-1633.

[7]Ring D,Jupiter JB,Labropoulos PK,et al.Treatment of deformity of the lower limb in adults who has osteogenesis imperfecta[J].J Bone Joint Surg，1996，78A(2):220-225.

[8]Choi IH,Kim JK,Chung CY,et al.Deformity correction of the knee and leg lengthening by Ilizarov method in hypophosphatemic rickets: outcomes and significance of serum phosphate level[J].J Pediatr Orthop,2002,22(5):626-631.

[9]Rozbruch SR,Herzenberg JE,Tetsworth K,et al.Distraction osteogenesis for nonunion after high tibial osteotomy[J].Clin Orthop,2002,394:227-35.

[10]Choi IH,Kim JK,Chung CY,et al.Correction of genu recurvatum by the Ilizarov method[J].J Bone Joint Surg,1999,81(B):769-774.

作者单位：北京市朝阳区矫形外科医院，100024；中国医学科学院北京协和医院骨科