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股骨骨折术中辅助闭合复位技术的发展与创新

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发表于 2017-10-10 21:13:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
  对于股骨骨折的手术治疗,生物学固定及微创已是共识,即通过骨折的闭合复位髓内钉或接骨板置入等方法充分骨断端血供,从而有利于骨折愈合。但因在术中闭合复位、且维持复位的同时固定接骨板或置入髓内钉,有时易造成复位丢失,为此很多国内外学者探索术中辅助复位的设备及方法。包括体外无创牵引器、自制牵引复位器、计算机辅助复位系统等,以期解决术中闭合复位的问题。本文就此作一综述。
  术中为使骨折复位并维持复位常需多人配合牵引,有时还需反复多次复位,使患者及术者遭受大量射线损害。邓长禧等忙I在股骨转子周围骨折术中利用传统牵引床辅助骨折闭合复位,患者取平卧位,会阴一圆柱,一侧伸缩杆固定健侧肢体于屈髋、屈膝90。位,另一侧将患肢固定于足托板上,透视下逐渐牵引,直到复位满意,术中注意牵引方向应与骨折近端移位方向一致。此方法不仅闭合复位,还可节省人力,大大缩短了手术时间,但其牵引力没有量化,牵引不当易造成会阴部软组织损伤。其可适用于股骨的不同部位、不同类型骨折术中辅助牵引复位,但对于下肢离断伤及伴有血管、神经损伤等的患者不适用。
  为了纠正术中骨折断端前后移位,稳定骨折断端,Shezar等在手术床牵引的基础上,将一种可调式“L型塑料托架与其相连为一体,术中通过调节,从股骨后方拖住远端骨折断端,以控制并调节前后移位,但其无法调整侧方移位。在侧方移位的调整方面,徐伟等H1对牵引床进行了改良,在牵引床的基础上加1个万向托架,可从骨折远、近端移位的反力‘向稳定断端移位,既能纠正前后移位,又能对左右进行把持;该方法可用于股不同类型骨折的术中辅助复位,但术中牵引床的弊端仍无法避免。
  总结以上体外牵引复位的方法,虽然避免了对骨折血供的二次,是一种绝对的无创牵引,但隔着软组织复位骨折断端,稳定性是不确切的。通过直接把持骨质辅助骨折复位,是一种稳定性更可靠的方法。
  为达到术中骨折的闭合复位,且断端能够得到把持稳定,在股骨髓内钉固定术中,Rohilla等在患者健侧卧位的情况下,于健侧股骨近端外侧行小切口,将铰刀置入股骨近端,通过人手把持绞刀及在股骨远端外侧垂直钻入皮质骨的Schanz钉,借助术中x线透视,共同辅助完成术中股骨的闭合复位。类似的技术在国内也有,如王智勇等在股骨折髓内钉内固定术中,在患侧大转子以上切开皮肤3~5 CM,插入髓内钉导针及把手,于股骨外侧骨折断端3—6 CM处各钻人1枚克氏针,由此形成所谓的“双摇杆复位技术”,在C型臂X线机透视下手控双侧克氏针完成骨折复位。
  但术中靠人手把持复位,术者受射线损伤,术中还需一助手协助牵拉足部,提供纵向牵引力,以纠正骨折短缩移位,且对骨折断端前后移位纠正有限。由于作用点的原因,此方法只适应于股骨折患者,对于远、近端靠近关节面的骨折,此种方法不适用,且靠人力维持复位稳定易使复位丢失。徐海涛等为我们提供了一种无需骨质钻孔把持骨断端的复位方法,在牵引床纠正骨短缩的情况下,通过在远、近骨断端各放入1把“三爪”型持骨器,两者之间连一横杆,通过调节使两者处于同一平面,进而使前后、左右移位得到纠正(其实质为通过2把爪型持骨器与骨折两断端结合为一体,通过调节爪型持骨器使其达到同一水平,进而带动两骨折断端复位),此种方法仅适用于股骨折,且对软组织损伤较Schanz钉大,装置本身不具有调节骨断端短缩移位的功能。
  对于上述通过连接牵引床结合爪型持骨器复位的骨折,反而使整个手术过程变得复杂,手术时间延长,最终并不一定取得良好的效果。为此,雷荣福等通过在股骨骨折断端两侧分别钻入2枚Schanz钉,在复位器上添加可调节纵向牵引螺杆,以解决纵向牵引问题(省去了连接繁复的牵引床装置),在螺杆上设置偏心销用于解决断端旋转问题,外加1对万向节,解决了骨断端前后、左右移位的问题,且该装置可拆卸、体积较小,便于术中消毒使用,但该装置同样仅适用于股骨折,且在髓内钉放置时有可能造成。
  付备刚等在术中髓内钉放置方面为我们提供了新的思,其在纵向牵引螺杆牵引的基础上,在断端2个Schanz钉与牵引杆之间附加设计了一对夹子套旋钮,每个夹子套旋钮由2个万向节拐头相连而成,可在纵向移位纠正后,术中借助C型臂x线机透视,对两侧骨折断端在三维空间上进行移位矫正,但它同样也仅适用于股骨折的辅助复位治疗,而且整个设计缺乏对外侧经皮置入接骨板技术的考虑。
  为了使我们对骨折的微创治疗有更多的选择,等在股骨骨折术中于髂前上棘处利用Schanz钉固定单层骨皮质,通过牵引螺杆与复位支架跨关节相连,从而对骨折端起到纵向牵引作用,纵向牵引杆上附加垂直钻孔与侧翼装置完成骨折断端前后及侧方移位的纠正。因为此装置是跨关节牵引且牵引螺杆在患肢前方,所以无论是髓内钉的插入还是外侧钢板的放置,术中均不受装置本身的影响。但因其近端螺钉只置入髂前上棘单层皮质,有髂前上棘劈裂的风险。也正因为其跨越了整个股骨长度,在股骨骨折治疗中应用较为广泛,除股骨关节内骨折外,在其他类型骨折中均可起到良好的术中辅助复位作用。对于骨折复位,一方面是辅助复位,另一方面是复位精度的评估。所叙述的这些自制牵引复位器虽然解决了骨折闭合复位的问题,但缺乏准确评估复位的客观指标,这就促使骨科医生对更加精准的复位新技术的探索与研究。
  为了使骨折复位更加精准,许多学者经多学科的合作将计算机与机器人技术用于骨折复位中。Warisawa等报告了1种术中闭合复位技术,通过机器人手臂与患者患侧足部相连,利用术中三维CT扫描获取股骨骨折参数并传人计算机径系统,计算机规划复位径后,手控杆指导术中股骨复位,并在机械臂与足部作用部位设计了力传感器,以使骨折在安全的力量范围内完成复位。但因其在机器臂与股骨骨折端之间间隔膝关节,使骨折端的移动与机器臂的位移产生误差。其次,由于其跨越膝关节作用于足部传导复位力量,对于足部缺损、下肢离断伤、膝关节韧带损伤及下肢血管、神经损伤者,此方法不适用,主要适用于股部位不同类型骨折。
  虽说它是一种无创复位方法,但在精确度方面有待于进一步研究。就其术中操作及复位校准精确度方面,Lin等“21为我们提供了一种通过术前C型臂x线机获取参照金属三角板与骨折断端二维图像,再通过计算机对比、分离、拼接图像,进而完成术前径规划及术中校准复位的方法,但因术中频繁透视x线,使术者遭受大量x线。
  为了减小复位误差及避免更多的射线损害,Westphal等分2步研究,最终形成了一个术中可视化操作的辅助术中骨折复位的系统,该系统是将C型臂与带有传感器的StaubliRX90机器手、手术系统、Pc杆、计算机系统相连成统一整体,术中应用螺纹钉固定骨折近端及远端,并分别固定Y型及T型动态追踪标志DRB,远端通过固定的螺纹针与带有另一DRB的RX90机器手相连,这样术中通过透视设备获取影像图像,并通过术中追踪,利用计算机系统虚拟真实骨折断端目标,术者可根据显示屏中三维可视化界面图像,通过PC杆控制RX90机器手完成骨折复位。
  该系统达到了普通牵引复位器所不能达到的精度和准确性,而且避免了术中过多的射线损害,但其在复位过程中无法小骨折块,且设备体积巨大,连接繁琐。近年来,有学者将数字化虚拟技术应用于股骨骨折的手术中,如孙涛等在股骨转子间骨折术中,利用Mimics软件重建钢板并以重建数字化模型为基础,重建和分离骨折块,应用整体配准进行各骨折块复位模拟,这样既可使术者多角度、立体地观察骨折类型、移位程度等,通过比拟内置物数字模型,在骨折治疗方案选择方面具有重要意义。
  股骨是具有多肌肉的附着点,其不同部位骨折,由于肌肉牵拉、重力等因素,移位方向也不尽相同,在使用各式复位器械时,根据具体移位情况,术中牵引、扭转等调节移位方向也不相同,具体方式在此不作赘述。那么,在股骨折复位时,由于相关肌肉群组织力量较大,轴向牵引力常在250 N左右,最大可达411,一般复位器复位效果不是很理想。
  因此,Seide等和Graham等先后利用带有电动驱动且具有6个度的Stewart平台,结合术中二维X线影像与计算机系统完成缓慢的骨折复位或畸形矫正手术。该装置每个驱动器可提供的作用力将近400N,完全解决了手术复位过程中牵引力的问题,但术中所应用的二维图像对骨折旋转畸形评估有一定局限性。为此,Leloup等和Kahlert通过将红外二极管固定于骨折块上并实时建立三维骨折模型,与二维图像相比,明显增加了术中的可视化效果。
  为了使骨折复位更接近于解剖标准及实现骨折术中快速复位。近年来,有文献忙引报道无图像(包括电磁、超声等),在假体置入术中,精度明显高于传统技术而备受青睐;而3D透视技术虽说能将术中二维图像为三维图视,提高术中操作精度,但在扫描大面积躯下时,效果仍不如现代CT。龚敏丽等、Tang等基于Steware平台的结构基础,利用双侧股骨对称性原理,首先通过CT扫描获取双侧股骨参数,再利用电脑系统反转健侧作为患肢复位参照标准,以此作为骨折复位的校准部分。将所获得的股骨骨折参数传人计算机,利用计算机完成虚拟复位径规划,进而发出规划指令,完成复位。该系统提供了近乎于正常股骨解剖的生理学复位评估参数。
  但因并联机器人操作空间小,术前带着复位机扫描CT时极不方便,不能同时进行两侧扫描(CT空洞大小有限)。因此,Du等对其进行了改进,设计出了新的串并联复位机构,由定位单元、复位单元、控制箱组成,术前定位单元可单独拆下来与患肢相连,同时进行健侧CT扫描,这样就解决了CT空间狭小问题,而且复位操作空间增大。对于Steware平台复位装置,无论是并联复位还是复位,因为是直接作用于股骨,显然其使用范围要比我们上述所讲的作用足部跨越膝关节的复位装置更加广泛,同样也正因为其复位必须在股骨上有可作用的空间,所以其在股骨两端和关节内骨折的作用有限。
  Ye和Chen为了更好地发挥复位装置的性能和运动空间,利用6个的线个度的串并混联机器人D’cros。结合术中基于2张x线图像的三维骨折模型计算机系统完成骨折复位。虽然该实验只停留在理论与模型阶段,但为我们未来在骨折复位装置的研究方面提供了更多的。总之,计算机复位系统使我们对股骨骨折术中复位达到了前所未有的精确性,也使骨折复位技术向前迈进了一大步!
  微创、精准、安全、操作方便及术后功能恢复良好等将成为未来股骨骨折手术的必然要求,遵循生物学固定,很多学者想通过自行研制的各种闭合复位牵引器辅助其复位,但多存在缺乏量化、数字化、精准性差及易受射线损害等缺点;而计算机软件复位系统可弥补这些不足,其复位效果明显优于普通固定牵引器,但因其对手术室设备、操作技术及医疗等要求高,使其难以普及推广应用。总结以上利弊,我们未来可以从以下几个方面着手研究:①给普通牵引撑开器附加遥操作系统及更加精确的校准机制;②优化材料及设计,创造出体积小、质量轻、可拆卸、便于消毒、操作轻巧、抗拉及抗压性能好的微型计算机机器人复位系统;③其他可利用的术中复位方法的开发与研究。总而言之,股骨骨折术中闭合复位技术最终将满足临床需要,同时对其他部位骨折的术中复位也有借鉴意义。
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