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. 2020 Aug;34(8):1000–1004. [Article in Chinese] doi: 10.7507/1002-1892.201911070

Ilizarov 跖骨延长治疗糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎

Ilizarov metatarsal bone lengthening in treatment of diabetic foot ulcer complicated with chronic osteomyelitis of metatarsal head

Baofeng GUO 1, Wei ZHAO 1, Hongfei WU 1, Xibin LIANG 1, Zhiyang XU 1, Longxi REN 1, Sihe QIN 1,2,*
PMCID: PMC8171897  PMID: 32794669

Abstract

Objective

To explore the effectiveness of the first-stage debridement and Ilizarov metatarsal bone lengthening in treatment of diabetic foot ulcer complicated with chronic osteomyelitis of metatarsal head.

Methods

Between January 2015 and October 2018, 8 cases (9 feet, 11 sites) of diabetic foot ulcer complicated with chronic osteomyelitis of metatarsal head were treated by first-stage debridement and Ilizarov metatarsal bone lengthening. There were 3 males (4 feet, 5 sites) and 5 females (5 feet, 6 sites), with an average age of 57.5 years (range, 44-65 years). According to diabetic foot Wagner grade, 6 cases (7 feet) were grade 3 and 2 cases (2 feet) were grade 4. The chronic osteomyelitis located at left foot in 4 cases, right foot in 3 cases, and bilateral feet in 1 case. The duration of chronic osteomyelitis was 1-5 years (mean, 3.1 years). The chronic osteomyelitis site was the 1st metatarsal head in 3 feet, the 3rd metatarsal head in 1 foot, the 4th metatarsal head in 1 foot, and the 5th metatarsal head in 6 feet. Two patients had chronic osteomyelitis at 2 sites on 1 foot. The length of lengthened metatarsal bone, lengthening time, and the time of wearing external fixation frame were recorded, and the external fixation frame index was calculated. The healing conditions of foot ulcer and lengthening bone segment were observed, the healing time was recorded, and the healing index of lengthening bone was calculated. The ankle function was evaluated according to the American Orthopedic Foot and Ankle Society (AOFAS) score criteria.

Results

All patients were followed up 9-26 months with an average of 15.0 months. Except pin tract infection during the bone lengthening period, there was no complications such as skin necrosis and vascular or nerve injury occurred during treatment. The length of lengthened metatarsal bone was 12-35 mm with an average of 20.5 mm; the metatarsal bone lengthening time were 21-84 days with an average of 57.8 days. The average time of wearing external fixation frame was 14.6 weeks (range, 10.4-21.1 weeks) and the external fixation frame index was 54.3 days/cm (range, 42.9-59.2 days/cm). The ulcer wound healed with an average healing time of 30.5 days (range, 19-70 days) and no ulcer recurrence was observed during follow-up. Bone healing was obtained in all bone lengthening segments, and the average healing index was 42.5 days/cm (range, 37-51 days/cm). The average AOFAS score was 91.7 (range, 87-95); 5 feet were excellent and 4 feet were good. The excellent and good rate was 100%.

Conclusion

The metatarsal bone lengthening under Ilizarov law of tension-stress after debridement can promote diabetic foot ulcers healing and reconstructing the length of metatarsal to retain the function of metatarsal load and avoid amputation. This is an effective method for the treatment of diabetic foot ulcer complicated with chronic osteomyelitis of metatarsal head.

Keywords: Diabetic foot, ulcer, metatarsal head, chronic osteomyelitis, metatarsal bone lengthening, Ilizarov technique


糖尿病足是糖尿病晚期主要并发症之一。据统计,约 20% 糖尿病足感染会导致骨髓炎[1],而糖尿病足骨髓炎是患者截肢/趾的重要危险因素[2]。糖尿病足骨髓炎主要发生在前足,约占此类患者的 90%,其中最常见于第 1 跖骨头和第 5 跖骨头[3]。糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎因特有的足部神经、血管病变,造成溃疡创面不易愈合、慢性骨髓炎感染难以控制,是临床棘手问题。传统手术方法为广泛清创并切除感染部位软组织及死骨、部分截除第 1 跖列或第 5 跖列,植皮修复遗留的大面积缺损。该治疗方法改变了足部负重,破坏了前足固有肌肉平衡,导致负重不稳和残余脚趾畸形[4]

Ilizarov 技术是根据牵拉成骨的张力-应力法则,应用外固定架对骨组织进行缓慢、规律牵拉,通过适当应力刺激使下肢骨与软组织恢复活跃再生能力。目前,该技术已广泛用于治疗慢性骨髓炎,具有微创、改善微循环及一期修复骨与软组织缺损的优势。而且,有研究报道 Ilizarov 技术可通过增加血管 VEGF、重建微循环,从而促进糖尿病足溃疡愈合[5-6]。针对糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎的发病特点,我们提出将传统清创术与 Ilizarvo 技术相结合的治疗方法,达到一期修复足部溃疡、控制慢性感染并重建跖趾关节功能的目的,经临床应用获得满意疗效。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 患者选择标准

纳入标准:① 糖尿病足溃疡伴跖骨头慢性骨髓炎;② 创面深部组织分泌物涂片及细菌培养为阳性;③ X 线片提示溃疡下骨质不规则低密度区、骨结构破坏、骨皮质不连续;④ 经控制饮食及药物治疗,患者空腹血糖<7.8 mmol/L、餐后 2 h 或随机血糖<10 mmol/L。排除标准:① 伴发热、足部红肿急性炎症反应;② 血糖控制不佳;③ 合并精神障碍、免疫缺陷或严重内科疾病等。

2015 年 1 月—2018 年 10 月,共 8 例(9 足、11 个部位)糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎患者符合选择标准,接受清创后一期 Ilizarov 跖骨延长治疗。

1.2. 一般资料

本组男 3 例(4 足、5 个部位),女 5 例(5 足、6 个部位);年龄 44~65 岁,平均 57.5 岁。糖尿病病程 6~21 年,平均 14.2 年。糖尿病足分级:Wagner 3 级 6 例(7 足)、4 级 2 例(2 足)。左足 4 例,右足 3 例;双足 1 例。慢性骨髓炎病程 1~5 年,平均 3.1 年。骨髓炎部位:第 1 跖骨头 3 足,第 3 跖骨头 1 足,第 4 跖骨头 1 足,第 5 跖骨头 6 足。2 例同一足合并 2 个部位慢性骨髓炎者中,1 例第 1、5 跖骨头分期手术,两期治疗间隔 3 个月;1 例第 3、4 跖骨头一期手术。术前常规行下肢动脉血管造影,本组 6 例下肢主动脉血管狭窄者,均曾行下肢动脉血管腔内介入治疗。足部 MRI 检查明确跖骨感染范围,设计截骨部位,预估骨段搬移长度及穿针位置。

1.3. 手术方法

患者取仰卧位,行椎管内麻醉(5 例)或全麻(3 例),消毒后无菌敷料及贴膜临时覆盖窦道或创面。近端固定部位选择跖骨基底和邻近跗骨,远端固定部位选择趾骨及相邻跖骨头,均采用 2~3 枚 3.0 mm 螺纹针穿针固定,用弧形连接片连接螺纹针。X 线机透视下,于跖骨基底干骺端经皮截骨,包扎切口。将跖骨头窦道处切开,以窦道/溃疡为中心清除皮肤溃疡及坏死感染骨组织,聚维酮碘盐水浸泡,创面不缝合,术后定期换药直至溃疡创面愈合。滑移骨段植入 2 枚 2.5 mm 螺纹针后用弧形连接片连接,用可调节螺纹牵伸杆将近、远端固定针弧形连接片连接固定。术毕,将针道用乙醇纱布缠绕固定。

1.4. 术后处理及疗效评价指标

术后 7 d 开始旋转螺纹牵伸杆行跖骨延长,每天延长 0.7 mm、分 4 次完成。每 2 周摄 1 次 X 线片,观察骨搬移区域骨痂生长情况及有无轴向移位。在跖骨搬移过程中,患足可穿前足免负重鞋负重行走;待骨痂生长接近愈合,正侧位 X 线片提示至少三皮质出现时,患足可完全负重行走,并拆除外固定架。

记录跖骨延长长度及时间、佩戴外固定架时间,计算外固定架带架指数(带架时间/跖骨延长长度);观察足部溃疡及骨延长段愈合情况,记录愈合时间,计算骨延长段愈合指数(愈合时间/跖骨延长长度)。以溃疡愈合及恢复全足底负重功能、步态基本正常作为疾病治愈标准。末次随访时按照美国矫形足踝协会(AOFAS)评分标准评定足部功能。

2. 结果

本组患者术后获随访 9~26 个月,平均 15.0 个月。骨延长期间,11 个部位均发生针道感染。其中 7 足(9 个部位)经乙醇纱布缠绕外敷及口服抗生素后感染控制;2 足(2 个部位,均为第 5 跖骨头部)因针道感染严重提前拔除固定针,未达到原跖骨长度(较原长度短 8、12 mm),但延长骨痂矿化良好,未明显影响患者负重行走功能。治疗期间均无皮肤坏死以及血管、神经损伤等并发症发生。

本组跖骨延长长度 12~35 mm,平均 20.5 mm;跖骨延长时间 21~84 d,平均 57.8 d。佩戴外固定架时间 10.4~21.1 周,平均 14.6 周;外固定架带架指数为 42.9~59.2 d/cm,平均 54.3 d/cm。患者足部溃疡均愈合,愈合时间 19~70 d,平均 30.5 d;随访期间溃疡均无复发。X 线片复查示骨延长段均达骨性愈合,愈合指数为 37~51 d/cm,平均 42.5 d/cm。末次随访时,本组患者均达治愈标准;踝关节 AOFAS 评分为 87~95 分,平均 91.7 分;获优 5 足、良 4 足,优良率 100%。见图 1

图 1.

A 60-year-old male patient with diabetic foot ulcers complicated with chronic osteomyelitis of the 1st and 5th metatarsal heads of left foot

患者,男,60 岁,左足糖尿病足溃疡并第 1、5 跖骨头慢性骨髓炎

a. 术前外观;b. 术前患足正位 X 线片示左足第 1、5 跖骨头骨质破坏;c、d. 一期第 5 跖骨骨延长前及延长后 14 d X 线片;e. 一期术后 3 个月去除外固定架,X 线片示骨延长区成骨良好;f. 一期术后 3 个月第 5 跖骨头部溃疡愈合;g、h. 二期第 1 跖骨骨延长前及延长后 40 d X 线片;i、j 二期术后 5 个月去除外固定架后 X 线片和足部外观;k、l. 二期术后 2 年 X 线片和足部外观

a. Preoperative appearance; b. Anteroposterior X-ray film of affected foot before operation showed the destruction of bone in the 1st and 5th metatarsal heads; c, d. X-ray films of the 5th metatarsal head before and after 14 days of first-stage lengthening; e. The external fixation frame was removed at 3 months after first-stage lengthening, X-ray film showed the bone lengthening area with good bone formation; f. The 5th metatarsal head ulcer healed at 3 months after first-stage lengthening; g, h. X-ray films of the 1st metatarsal head before and after 40 days of second-stage lengthening; i, j. X-ray film and appearance of the 1st metatarsal head after removal of the external fixation frame at 5 months of second-stage lengthening; k, l. X-ray film and appearance of foot at 2 years after second-stage lengthening, showed improved skin color and no recurrence of ulcers

图 1

3. 讨论

3.1. 糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎发病特点

糖尿病足是指糖尿病患者因不同程度下肢血管病变和局部神经异常所致的踝关节以远皮肤感染、溃疡和/或深层组织破坏[7],其流行病学呈现高发病率、高致残率、高死亡率、高花费的特点。据统计,约 15% 糖尿病患者会发生糖尿病足溃疡,糖尿病截肢患者中 90% 与糖尿病足溃疡、慢性骨髓炎和足坏疽有关[8];45% 糖尿病足为 Wagner 3 级以上,而 Wagner 3 级以上的糖尿病足多数又伴难愈性足部溃疡和慢性骨感染,其总截肢率高达18%~28%[9]

第 1、5 跖骨头是构成足内、外侧纵弓前方的支撑点,与后方足跟形成整个足部主要的 3 个负重点。骨髓炎最常侵犯跖骨和近端趾骨,这与跖、趾骨是足部着力点且骨结构较为突出、易磨损有关。本组溃疡均在跖骨头附近,亦为糖尿病周围神经血管病变常见区域。但部分溃疡可分布于足背部或足侧面区域,并非足底直接负重压迫部位,这与患者感觉减退,不合适的鞋摩擦皮肤容易造成磨损破溃感染有关。

3.2. 糖尿病足慢性骨髓炎治疗选择

糖尿病足溃疡并慢性骨髓炎患者截肢风险是单纯足部软组织感染患者的 4 倍[2],甚至有学者对 Wagner 1 级糖尿病足进行预防性手术以预防溃疡发生,如行血管旁路术[10]、跖骨头切除术[11]等,以改善血运和减轻前足负重压力。对于糖尿病足溃疡,传统外科治疗方法中最常用的是清创术,旨在清除坏死组织和死骨,以利于创面愈合,本组治疗中均结合了清创术。另外,带血运皮瓣修复也是目前常用治疗方法,但对于合并感染性骨缺损者,需要联合同种异体骨或自体骨填充。但糖尿病足患者本身抗感染能力较弱,同种异体骨或自体骨填充后往往会发生填充物再感染,导致治疗失败。另外,尽管传统手术方法是以保肢为目的,但研究发现即使经常规治疗溃疡愈合患者,治疗后 1 年内复发率为 40%,3 年和 5 年内复发率分别高达 60% 和 65%[12],最终难以避免截肢/趾。如果是单纯截趾,对患者足部负重功能影响相对较小,患者较容易接受。但如果慢性骨髓炎发生于中足跖骨,往往需要从中足截肢,将严重影响足负重功能和平衡。Lavery 等[13]研究了 1 组前足第 1 跖列截肢患者,发现和对侧足相比,术侧跟骨所承受的压力明显增加,既造成足负重不稳,又增加了继发跟骨感染的风险。

因此,糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎的保肢治疗具有两大难点,一是改善足部血运修复经久不愈的溃疡,二是修复清除慢性骨感染坏死病灶后遗留的骨缺损。两个问题同时解决才能达到既治疗溃疡和感染,又保留足负重功能的治愈标准。Ilizarov 技术是根据张力-应力法则,应用外固定架牵拉骨组织,通过适当应力刺激不但能实现骨与软组织延长,还能改善肢体远端血运,用新生的、具有良好血运及活力的组织修复病损切除后遗留的组织缺损,无需植骨,避免了供骨区损伤[14]。我们根据糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎的发病特点,选择一期清除感染病灶,Ilizarov 跖骨延长技术修复骨缺损。由于清创术清理了跖骨头这个重要的跖趾关节结构,所以我们选择行关节重建术。关节重建术主要目的是恢复关节形状和功能[15],所以本组跖趾关节重建术指导原则为彻底清除跖骨远端感染灶,应用跖骨延长技术恢复原跖骨长度,跖骨远端与趾骨近端不加压融合,形成的假关节保留了跖趾关节一定活动度。随访结果显示重建关节负重功能稳定,无明显疼痛,临床疗效满意。其中 2 足(2 个部位)第 5 跖骨延长时因针道感染严重提前拔除固定针,未达到原跖骨长度,考虑与第 5 跖骨相对短细,外固定针相对较细,容易松动有关。但末次随访时患者踝关节 AOFAS 评分为良,对足负重功能无显著影响,提示第 5 跖骨长度对足整体负重功能影响相对较小。

3.3. 注意事项

① 骨髓炎感染灶清除范围:术前通过足部 X 线片及 MRI 检查预估跖骨头切除范围,但跖骨头慢性骨髓炎病灶清创时不宜切除过多骨质。足跖骨平均长度约 6 cm,切除过多骨质一方面会导致残端过短,影响滑移骨段血运;另一方面不便于外固定针穿针固定,降低外固定架稳定性。

② 清创后创面处理:慢性骨髓炎清创后常存在难以一期缝合的创面,而且由于慢性骨髓炎感染坏死组织很难通过一次清创手术彻底清除,所以术后创面开放间断换药也是控制感染的重要方法[16]。本组术后创面均未一期闭合,术后采用无菌敷料覆盖及间断换药处理,随着跖骨缓慢延长,创面逐渐愈合,随访期间无原发创面部位再破溃。

③ 外固定针道感染:由于佩戴外固定架时间较长和术后足部负重对固定针的压力刺激,骨延长期间最常见的并发症是针道感染松动。本组针道感染发生率为 100%,说明中前足部位外固定时针道感染率高,前足负重对固定针稳定性影响较大,但及时发现后采取减少负重、局部乙醇纱布缠绕固定针、口服抗生素及必要时拔出感染松动的固定针处理后,感染均能有效控制。所以,跖骨延长期间需经常检查外固定螺母有无松动,适当负重,针道渗出较多或出现红肿时要及时处理。

④ 延长骨段愈合不良或延迟愈合:跖骨延长存在骨愈合不良的问题,因此一般延长速度不宜超过 0.7 mm/d[17]。本组跖骨近端截骨部位均选择在干骺端血运较丰富区域,应用微型截骨器小切口微创截骨,不做骨膜剥离,最大限度避免血运破坏。同时,术后延长速度选择 0.7 mm/d,分 4 次完成,未见骨愈合不良情况发生。提示选择合适的截骨部位、截骨方式及骨搬移频率,能有效控制牵拉成骨质量。

综上述,清创后按照张力-应力法则行 Ilizarov 跖骨延长,能够促进溃疡创面愈合,同时重建跖骨长度、保留跖骨负重功能,避免了截肢/趾,是治疗糖尿病足溃疡并跖骨头慢性骨髓炎的一种有效方法。

作者贡献:郭保逢负责实验设计、收集数据及分析、撰写文章;赵巍参与实验设计、收集数据及分析以及提供行政、技术或材料支持;吴鸿飞、梁喜斌参与实验设计、收集数据及分析、对文章的知识性内容作批评性审阅;徐执扬、任龙喜负责数据统计分析以及提供行政、技术或材料支持;秦泗河对文章的知识性内容作批评性审阅、提供技术指导及支持。

利益冲突:所有作者声明,在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。

机构伦理问题:研究方案经清华大学附属垂杨柳医院医学伦理委员会批准(垂杨柳伦审[2009-09-12]号)。

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