开放性楔形胫骨高位截骨术术中并发外侧铰链断裂的研究

Abstract

目的

总结开放性楔形胫骨高位截骨术（open wedge high tibial osteotomy，OWHTO）术中并发外侧铰链断裂的相关研究成果。

方法

查阅近年国内外 OWHTO 相关文献，结合临床经验进行总结分析。

结果

OWHTO 术中发生外侧铰链断裂后，导致术后矫正角度丢失、截骨延迟愈合或不愈合等问题。外侧铰链对截骨术后稳定性起重要作用，术中可以采用“安全区”内截骨保护措施；当发生外侧铰链断裂时可选择 TomoFix 锁定钢板固定，以提供足够稳定性。对于发生外侧铰链断裂患者，可根据铰链断裂分型指导功能锻炼及确定完全负重时间。

结论

完整外侧铰链利于 OWHTO 术后愈合及康复，OWHTO 术中医师应高度重视，避免发生外侧铰链断裂。

自 1958 年 Jackson^[1]首次报道胫骨高位截骨术（high tibial osteotomy，HTO）以来，该术式已成为临床治疗膝内翻骨关节炎的常用方法。HTO 通过调整下肢力线，减轻内侧关节间室负荷，从而延缓骨关节炎进展，改善膝关节疼痛和功能障碍^[2]。HTO 分为外侧闭合性楔形 HTO（closing wedge HTO，CWHTO）和开放性楔形 HTO（open wedge HTO，OWHTO）。长期随访显示，CWHTO 存在康复时间较长、腓总神经麻痹、术中需腓骨截骨、难以获得合适矫正度、矢状面不平衡等问题。而 OWHTO 具有手术操作简便、创伤小、术中可以精确调整所需矫正度、减少骨量丢失、无需行腓骨截骨以及术后允许早期负重等优点，获得了临床广泛应用^[3-5]。理想情况下，OWHTO 外侧皮质是完整的，保留了约 1 cm 骨性结构，这一骨性结构可以提供外侧支撑，被称为“外侧铰链”^[6-7]。外侧铰链断裂被认为是影响 OWHTO 骨愈合的危险因素，特别是钢板固定后仍不稳定时，可能导致截骨部位明显不稳定、术后即刻和最终矫正度数丢失、延迟愈合或不愈合^[8-11]。为了避免外侧铰链断裂的发生，学者们进行了大量相关研究，现对相关研究结果进行总结，为临床提供参考。

1. 外侧铰链断裂分型

Takeuchi 等^[6]将 OWHTO 截骨铰链周围出现的骨折分为 3 种类型，并用于指导患者术后功能锻炼。其中Ⅰ型骨折仅在上胫腓关节近侧或内侧，Ⅱ型骨折位于上胫腓关节远侧，Ⅲ型骨折为外侧平台骨折。Lee 等^[12]在此基础上进一步分析了每一型骨折的具体部位以及发生原因。骨折部位：Ⅰ型骨折线仅在上胫腓联合的近端或内部，Ⅱ型骨折线延伸至上胫腓联合远端，Ⅲ型为外侧平台骨折；骨折原因：Ⅰ型骨折的发生与术中截骨较多有关，Ⅱ型骨折与截骨位置过低有关，Ⅲ型骨折可能与截骨不足有关。

对于Ⅰ型骨折，因为上胫腓联合附近的软组织未破坏，所以 OWHTO 术后骨折端相对稳定，可以进行正常康复锻炼，但早期全负重锻炼仍需密切观察。对于Ⅱ型骨折，当骨折线达上胫腓联合下方的外侧皮质时，截骨部位的应力聚集在腓骨内，并成为旋转应力；这一旋转应力会引起外侧合页断裂为两部分，并可能导致截骨部位延迟愈合或不愈合以及矫正丢失。Ⅲ型骨折为胫骨平台外侧骨折，这是一种严重的并发症，因为外侧关节间室关节面会受到损伤^{[6, 12-13]}。而 OWHTO 是将膝关节由内翻纠正为轻度外翻，下肢力线由经过内侧间室转移至外侧间室，如外侧关节间室关节面损伤可能会导致手术失败^{[2, 6]}。

2. 外侧铰链断裂原因

Miller 等^[14]的研究表明，OWHTO 发生外侧铰链断裂时，轴向强度降低了 58%，扭转强度降低了 68%。与拥有完整外侧铰链相比，外侧铰链断裂会导致截骨后胫骨初始不稳定，进而发生截骨部位微动增加、矫正度数丢失、截骨延迟愈合，甚至不愈合等并发症的发生^[15-17]。据报道，OWHTO 外侧铰链断裂发生率为 4%～35%^{[6, 8-9, 15, 18-19]}。外侧铰链断裂主要原因为 HTO 术中使用锁定钢板螺钉固定，而锁定螺钉顶点可能产生一个新的铰链点，负重时最大载荷在顶点上，随着术后负重时间延长，可能导致外侧铰链断裂^[16]。

截骨间隙大小也是 OWHTO 外侧铰链断裂的影响因素^{[9, 18, 20]}。Miller 等^[15]对 46 例患者研究发现，出现外侧铰链断裂时，胫骨内侧截骨间隙撑开范围为 5～18 mm。Nelissen 等^[9]对 49 例 OWHTO 患者截骨间隙进行测量，最大截骨间隙为 20 mm，而该组仅 18.4% 患者出现外侧铰链断裂，因此他们认为截骨间隙大小与外侧铰链断裂无明显相关性。但 Takeuchi 等^[6]及 Nakamura 等^[13]认为截骨间隙大小和外侧铰链断裂密切相关。

此外，医师经验和手术技术等因素也会影响 OWHTO 外侧铰链断裂的发生率^[21]。Steffen 等^[22]回顾性分析了 70 例接受 OWHTO 患者术后 X 线片，发现 39% 患者出现外侧铰链断裂，明显高于 Takeuchi 等^[6]报道的 25%。两个研究结果存在差异的原因可能是 Takeuchi 等总结的患者其手术均由同一名经验丰富的医生完成，而 Steffen 等研究观察的患者手术是由多名经验不同的医生完成。有学者提出为避免手术操作导致的外侧铰链断裂，术中宜缓慢撑开截骨间隙，但不能完全避免断裂的发生^{[14, 18, 23]}。

Jo 等^[24]进行了一项尸体标本研究，比较了标准胫骨铰链位截骨（8 具）与低铰链位截骨（8 具）后外侧皮质铰链发生断裂的风险。研究中的“低铰链位”定义为距离标准胫骨铰链位 10 mm 处，但均在“安全区”内。研究结果显示，与标准胫骨铰链位截骨相比，低铰链位截骨标本中 2 具发生胫骨外侧铰链断裂。分析原因为低铰链位截骨会导致胫骨后倾角增大、胫骨角增大，进而导致胫骨外侧皮质铰链断裂风险增大。

Lee 等^[12]的研究评估了上胫腓联合水平和截骨铰链周围的骨密度，结果提示上胫腓联合水平骨密度高于其上、下方的骨密度，截骨铰链后侧骨密度高于前侧和外侧；而且上胫腓联合周围骨密度与铰链骨折有相关性，并指出铰链骨折会发生于骨密度较低区域。Lee 等^[12]报道医源性铰链断裂发生在骨密度相对较低的前外侧区域，当后外侧区截骨不足时，由于前侧骨密度低于后外侧区，前外侧区可能作为一个铰链点，进而造成该处铰链断裂。Lee 等^[25]研究同样指出胫骨前或后部皮质截骨不足时，应用过大的外翻力撑开内侧截骨间隙时可能导致胫骨外侧平台关节内骨折。

3. 外侧铰链的保护

Han 等^[7]认为 OWHTO 时发生外侧铰链断裂的可能原因是截骨平面距离理想位置或安全区较远。他们对 18 具新鲜冷冻人体尸体胫骨进行研究，发现了一个“安全区”，该“安全区”位于腓骨头顶端和腓骨头骨骺线残端之间，在此区域截骨可以避免破坏外侧皮质。具体操作步骤：透视下，将 2 枚克氏针放置在内侧关节线下方 4 cm 处，远端指向腓骨头顶端和腓骨头骨骺线残端之间；在克氏针下方进行截骨，并与克氏针平行，使用摆锯截骨时，保留远端约 10 mm 外侧皮质的完整性，而内侧和后内侧皮质必须完全切断。

目前 OWHTO 术中常用截骨方法为，在距胫骨平台内侧关节 3.5～4.0 cm（鹅足上方）处，向上胫腓联合方向打入 2 枚克氏针，第 1 枚克氏针靠近胫骨后方，术中透视观察克氏针尖端距离外侧皮质约 1 cm；然后，平行第 1 枚克氏针，在同一高度、距其 1～2 cm 处打入第 2 枚克氏针。第 1 截骨面紧贴 2 枚克氏针远端，使用摆锯截骨至胫骨中段，为防止摆锯损伤外侧铰链改为宽的薄骨刀，术中透视观察骨刀打入深度，保留外侧皮质约 1 cm 作为外侧铰链。第 2 截骨面与胫骨嵴平行、并与第 1 截骨面所在平面呈 110° 夹角，第 2 截骨面旨在游离胫骨结节，避免损伤髌韧带。注意第 1 截骨面与第 2 截骨面交界处需完全截断，胫骨后方骨皮质完全截断。第 1 截骨平面以层叠骨刀法逐步打入 4～5 把骨刀，逐渐撑开截骨间隙，再用撑开器代替骨刀维持截骨间隙，撑开器尽量放置在胫骨后缘，避免阻挡植入的钢板^[26-27]。

有学者提出部分截骨可以避免外侧铰链骨折和移位，但在截骨撑开过程中可能增加外侧胫骨平台骨折的风险^[28-29]。Jacobi 等^[21]的研究指出一次性完全截骨，可以避免胫骨平台骨折，但可能导致外侧铰链的骨折和移位；并提出铰链骨折及移位的新方法，具体如下：截骨前，在胫骨外侧铰链上、下端临时安装一个外固定架，有助于截骨后仍能维持外侧铰链的连续性，并提供额外稳定性，外部铰链只能提供较低的稳定性，直到内侧钢板固定后，外固定架才能去除。

Diffo 等^[30]指出在撑开截骨间隙时最大应力位于外侧铰链处，在铰链处钻孔可以降低应力，从而使外侧铰链断裂前的临界撑开角增加 65%。他们还发现所有铰链出现裂纹前的撑开截骨间隙临界角都<5°，青年患者的临界角为 4.5°，约为老年患者的 2 倍。裂纹产生的临界角随着患者年龄增加而减小，提示术中在铰链处钻孔对年轻患者更有利；但对于老年患者，是否钻孔对术后外侧铰链断裂发生风险无明显影响。铰链处钻孔具有一定意义，但不是决定性因素，在撑开截骨间隙较大的情况下，钻孔可能会导致外侧铰链的断裂。

van Raaji 等^[8]的一项前瞻性队列研究表明，OWHTO 的外侧铰链和软组织构成了一个重要的约束和固定作用，负重时能抵抗部分作用于截骨部位的剪切力。因此，保持外侧皮质的完整性对于防止矫正角度丢失和不良结局具有重要意义。在安全区内行截骨术可显著降低外侧铰链断裂的风险，即使在 OWHTO 中存在外侧铰链断裂，骨折线也仅局限于上胫腓关节近端，外侧铰链周围软组织能提供足够的横向稳定性^[6-7]。

4. 内固定的选择

Miller 等^[15]报道如果外侧铰链断裂在术中未被发现，可能导致矫正丢失、截骨延迟愈合或不愈合等。Agneskirchner 等^[31]研究了 4 种不同内固定在 OWHTO 中的生物力学特性，发现外侧铰链完全断裂情况下使用短钢板固定表现为极度不稳定性，而选用长锁定钢板固定时不稳定性明显降低。因此，他们认为在外侧铰链完全断裂的患者中，长锁定钢板能促进截骨间隙的愈合并可以长期维持矫正角度。同时，完整的外侧铰链可承受轴向压力，而锁定钢板设计可以防止横向移位，保护了外侧铰链，进而增加初始稳定性，促进截骨间隙的愈合，防止延迟愈合甚至不愈合，以及矫正角度丢失等严重并发症的发生^[31]。

Stoffel 等^[32]指出内固定的选择以及外侧铰链的完整性很大程度上决定了截骨术后稳定性。他们比较了 Puddu 钢板和 TomoFix 锁定钢板的生物力学稳定性，结果显示当外侧铰链出现骨折或移位迹象时，Puddu 钢板固定后需进行额外固定，但 TomoFix 锁定钢板可以提供足够的稳定性并允许部分负重。之后也有学者得出了相似研究结果，提出当外侧铰链断裂时，Puddu 钢板无法提供足够稳定性，TomoFix 锁定钢板在铰链断裂情况下仍能提供足够稳定性^{[31, 33]}。

Dexel 等^[34]的一项研究发现，当 OWHTO 外侧铰链断裂时，使用 Maxi 钢板固定后有 37.5% 患者出现骨不连，而使用 TomoFix 锁定钢板固定后未出现不愈合现象，表明在外侧铰链断裂的情况下，Maxi 钢板不能提供足够的稳定性。Seki 等^[35]提出了一种外侧铰链断裂时 TomoFix 锁定钢板固定技术，通过近端使用 4 枚锁定螺钉固定，可以支撑外侧合页，在 TomoFix 锁定钢板第 1 个结合孔以中立位植入 1 枚临时拉力螺钉，螺钉方向稍向远端，拉力螺钉可将远端骨块拉近钢板，外侧铰链处可能岀现的裂隙被弹性预应力控制，并可对外侧断裂铰链断裂处加压，尾端用锁定螺钉代替拉力螺钉。

5. 外侧铰链断裂后康复功能锻炼

Takeuchi 等^[36]指出 OWHTO 术后第 2 天患者可开始主、被动膝关节活动度锻炼，术后 3 周内膝关节最大屈曲达 130° 以上。从骨折愈合来看，负重促进了稳定固定后的骨愈合；由于截骨被视为可控骨折，负重也可以提高骨愈合率^[37]。研究表明，钢板固定 2 周后开始早期完全负重，不会导致矫正角度丢失，与标准的 6 周康复方案愈合时间相似^[38-39]。对于发生外侧铰链断裂的Ⅰ型和Ⅱ型患者，术后 1 周可以在拐杖或助行器辅助下部分负重行走，2 周后拐杖辅助下负重行走；该康复计划适用于所有患者，无论是否存在外侧铰链断裂。而Ⅲ型患者术后 2 周内不能负重，之后允许部分负重^{[6, 36, 38-39]}。

Nakamura 等^[13]报道了 15 例外侧铰链断裂患者术后采用标准负重方案的结果，7 例Ⅰ型患者中 6 例无相关并发症发生，2 例Ⅱ型患者均出现延迟愈合，6 例Ⅲ型患者中 2 例出现延迟愈合、1 例矫正过度。Takeuchi 等^[6]研究指出上胫腓联合周围有致密而坚实的结缔组织，这是Ⅰ型骨折愈合的解剖学优势；并且在Ⅰ型骨折线位于上胫腓联合上方，负重过程中作用于腓骨和骨折平面的负荷可以促进骨折愈合。相反，Ⅱ型由于骨折线位于上胫腓联合的下方，负重时骨折线没有压力负荷，这可能是Ⅱ型早期负重导致截骨愈合延迟的原因之一。Ⅲ型是不稳定性骨折，近端骨折块仅由锁定钢板支撑^[13]。因此对于Ⅱ型和Ⅲ型外侧铰链断裂，不建议早期完全负重^{[6, 13, 37-38]}。

6. 总结

完整的外侧铰链有利于 OWHTO 术后患者康复，临床医师应引起重视。术中可通过“安全区”内截骨、铰链处钻孔及安装外固定架等方法保护外侧铰链，选择 TomoFix 锁定钢板以提供足够稳定性；术后依据外侧铰链断裂分型指导患者功能锻炼。