计算机导航技术在儿童骺早闭骨桥切除术中的应用

2016-12-23   文章来源:《中华医学杂志》董轶非 吕学敏 张建立 郭源    点击量:220 我要说

  儿童骺板部分早闭伴骨桥形成继发于骺板部位的损伤后出现。骺早闭骨桥形成后随着年龄的增长会出现肢体的短缩和成角畸形,严重影响外观及功能。矫正肢体成角畸形的传统方法是截骨矫形手术,但生长障碍的问题没有解决,随生长发育仍会出现畸形。而且截骨矫形手术损伤较大,并发症较多,临床医生选择时存在一定顾虑。国内外学者都有骨桥切除成功的病例报道。这些报道中手术操作时都是以影像增强器透视或X线平片定位作为术中骨桥位置的判断方法,常常需要反复定位,并且容易出现误差,特别是骨桥位于骺板中央时仅靠正侧位影像难以精确定位。近些年来三维CT计算机导航技术已广泛应用于骨科的各个分支专业。三维CT计算机导航下手术可以清晰的指引术者操作,把直视下手术转变为导航下手术可以明显减少术区暴露所造成的损伤,手术步骤更简便,同时由于导航的精确性很高,也可以减少对重要部位的损伤。本研究采用三维CT计算机导航的方法定位骨桥位置,并引导手术操作。

  对象与方法

  1.对象:回顾性总结2008年8月至2011年3月,北京积水潭医院小儿骨科采用三维CT导航技术进行骺开放手术42例的病例资料。患儿男26例、女16例。手术时平均年龄9.8岁(5~13岁)。所有患儿均为外伤后出现部分骨骺早闭导致的下肢畸形,畸形发生在膝关节周围的29例,踝关节周围13例。所有患者都有明确的外伤骨折史,之后随生长发育逐渐出现畸形。所有患者均经过CT或磁共振成像检查确认骨骺早闭,骨桥形成。术前在相同条件下拍摄患侧与健侧X 线片,对比判断畸形角度大小。

  2.手术方法:导航时采用Stryker公司的红外线主动导航系统,操作软件为CT-Based Spine Navigation 1.2。术中影像由电动C型臂即时采集并由计算机三维重建获取,通过C型臂自动连续旋转190°采集256幅数字点片图像并自动重建三维CT图像供手术中操作使用。患肢常规消毒铺巾,在骨桥所在同一骨上置入定位螺钉,连接患者红外示踪器,在手术使用的磨钻上固定器械示踪器,器械示踪器与磨钻应牢固固定,避免松动造成手术中的误差。连接完成后依次注册患者示踪器,指示器,器械示踪器和C型臂。操作电动C型臂行190°旋转扫描采集图像,经计算机处理后即可在屏幕上出现骨桥周围的水平位、冠状位、矢状位影像,以便于判断骨桥位置和大小。这时将注册好的指示器放在患肢上,就可以即时获得指示器尖端所在位置的三个平面(冠状位、矢状位、水平位)的影像。做皮肤切口,分离至骨面,边缘型骨桥先用指示器找到骨桥部位,再用注册好的磨钻按照屏幕显示的骨桥位置与磨钻位置对应,引导下磨除骨桥。中央型骨桥需在干骺端距骺板1~2cm处先用骨刀开窗,然后在指示器定位下从开窗部位经骨隧道找到骨桥,用磨钻在引导下进行精确磨除(图1)。磨除范围在骺板水平远近端各0.5cm左右,术后拍片确认骨桥已完全磨除,当骨桥部位不规则或分布较为散在,不易于通过平片判断时,可再次导航确认是否完全磨除(图2),再次导航可以省去注册步骤,直接应用C型臂扫描即可获取图像。确认后局部空腔内填充游离脂肪组织,自体软骨或骨蜡。

  3.术后处理:不需要石膏固定,早期可患肢免负重扶拐下地活动,拆线后即可行患肢关节的功能训练,视开窗部位骨愈合情况决定完全负重时间。术后每3~4个月复查1次,随诊内容包括临床检查,局部X线片判断骺开放效果,下肢全长测量片对比肢体力线及长度变化。

  结果

  42例患者从原始损伤至进行手术平均经历22(8~41)个月,其间患肢畸形呈逐渐加重的趋势才就诊,术前患侧与健侧对比畸形角度平均为18°(10~35°)。平均手术时间75(45~130)min,平均导航时间为18(12~40)min。42例患儿中39例在骺开放的同时在生长较快的一侧使用了“8”字钢板固定,以增加矫正畸形的效果。所有患者术后X线片均显示在术前骺板部位的高密度骨桥已完全被空腔所取代。本组病例中有2例失随访,4例随访不足6个月,均被排除在外。剩余的36例平均随访25(15~44)个月。所有患儿的伤口愈合满意,未发生感染病例,术后复查时关节活动度与术前相比无受限。36例患儿畸形角度与术前相比无进行性加重,其中8例术后畸形角度无改变,获得改善的28例(77.8%)中的13例术后下肢力线恢复正常(图3),15例畸形角度有所减小,这28例患者矫正度数平均为14°(8°~25°)。7例患者最终选择截骨手术矫正畸形,其余未获得充分矫正的患儿仍在观察中。

  图1 10 岁男性股骨远端骺早闭,术前影像与术中导航相匹配 1A.术前X 线片显示股骨远端偏内侧骺早闭,形成中央型骨桥;1B.术前磁共振示在矢状位和冠状位上骺线中断,骨桥形成;1C.术中导航影像清晰显示出冠状位、矢状位、水平位的骨桥位置,图中所指为磨钻到达位置,引导下进行磨除  图2 11岁男性胫骨近端骺早闭,术前影像及术中骨桥磨除后再次导航确认 2A.受伤3 年后逐渐出现胫骨近端内翻畸形,术前平片未发现明确骨桥;2B.术前CT 检查发现胫骨近端部分层面可见边缘型骨桥;2C.术中磨除骨桥后再次导航,骨桥部位已变成空腔,术中应用指示器于空腔内各点确认骨桥完全磨除

  讨论

  骨骺早闭是儿童骨骺损伤后的严重并发症,骺板形成骨桥后局部生长能力丧失而导致肢体生长发育障碍,临床上通常表现出成角畸形,随时间进展还会合并肢体短缩。截骨矫形手术是经典的治疗肢体成角畸形的办法,但无法解决发育期儿童骺早闭的问题,术后仍有畸形复发的可能,截骨矫形手术时患者年龄越小,畸形复发的风险越大。同时截骨矫形手术并发症较多,文献报道中包括矫正不足或过度矫正、感染、神经血管损伤、骨筋膜室综合征、内固定失效、截骨不愈合等,即使未出现任何并发症,手术痛苦较大,术后需要长期卧床,影响日常生活学习,难以尽快回归社会。

  图3 7岁男性胫骨远端骺早闭,术前影像及术后随访 3A.外伤造成胫骨远端内侧骺损伤,原始损伤时的X线片;3B.伤后8个月出现踝内翻畸形,术前X线显示形成边缘型骨桥,内踝形态异常;3C.术前CT证实胫骨远端内侧存在骨桥; 3D.导航下行胫骨远端内侧骨桥切除,外侧“8”字钢板固定,手术后平片; 3E.术后10个月畸形矫正,骨桥消失,内踝形态基本正常;3F.取出“8”字钢板后行CT检查,证实骨桥已被空腔替代,同时空腔向干骺端生长证明局部具有生长潜力; 3G.术后16个月复查,踝关节形态基本正常

  Langenskiöld首先报道了手术切除骨桥并用自体脂肪填塞治疗胫骨近端部分骺早闭的成功病例。之后国内外文献中相继出现很多骺开放手术成功的报道,这一技术已经在临床治疗中广泛应用。其优势在于手术损伤小,并发症发生率较低,骺开放成功后可以恢复部分或全部生长能力,成角畸形会随生长发育逐渐减轻甚至矫正。但骺开放技术同样存在一些缺陷,对于角度较大的畸形单纯骺开放无法充分矫正;骨桥面积不能过大,通常认为超过50%很难获得成功;骨桥完全切除后空腔内出血会导致血肿机化再次生成骨桥,仍然存在一定复发的可能。因此文献中骺开放成功多是个案报道,鲜有成组的病例报道。在手术操作中困扰临床医生最大的问题就是如何做到精确定位,既能完整切除骨桥,又可以避免不必要的损伤。传统骺开放手术在术前以CT或核磁检查定位骨桥位置,术中克氏针定位后拍片或透视确定骨桥部位,以微型磨钻磨除骨桥,当磨到正常骺板时,可以直视下看到半透明灰白色的骺板,证明开放范围已经足够。但当骨桥为中心型或位置散在不规则时,二维图像很难准确判断骨桥位置,而且视线受阻,也无法直视下看到骺板,容易造成磨除不全或正常骺板的误损伤。基于这一原因,将三维CT导航技术引入到骺开放手术中,只要将注册好的指示器放置在骨内任何一点,就可以从屏幕上获取这一点的矢状位、冠状位、水平位图像,判断这一点是骨桥还是骺板或正常松质骨。注册好的磨钻同样可以起到这一作用,术者可以面对屏幕,精确的找到骨桥位置,并直观的进行手术操作磨除骨桥。同时指示器尖端和磨钻头还可以互相映证所指点是否为同一位置,也可以用明确的骨性标记或预先定位克氏针映证指示器或磨钻头的精确性。

  计算机导航技术于20世纪90年代起开始在脊柱外科手术中应用,随着导航设备不断更新换代,导航下手术精确定位的优点逐渐显现出来,在需要精确定位和精准操作的手术中,术者不再像以往一样仅凭经验和二维影像进行手术,而是可以在三维影像的辅助下进行更精确、直观的操作。导航步骤较为复杂,对操作者要求较高,需要一段时间的学习曲线来掌握。经过熟悉操作流程后,导航所花费的时间与反复透视或拍片相比基本相当。

  关于骨桥磨除后空腔的填充物使用,文献中有各种各样的报道,常见的有脂肪、骨蜡、自体软骨、骨水泥、脑膜补片等,均有治疗满意的相关报道。只要填充物能紧密地填塞空腔,防止腔内过多出血造成骨桥复发,就起到了作用,因此在手术中选择最简便的脂肪、骨蜡等作为常用的填充物。

  本组42例患者中的39例在患肢生长较快的一侧使用了“8”字钢板固定,以便更快的矫正畸形。“8”字钢板技术由Stevens等首先提出,应用于下肢成角畸形的矫正。此技术利用骨内两枚螺钉和钢板之间产生张力带的原理,在骺板边缘产生拉应力,从而起到限制生长的作用,已广泛应用于儿童肢体畸形的矫正。但对于骺早闭患者,骨桥形成的一侧没有生长能力,单纯使用“8”字钢板无法矫正畸形。因此将骨桥彻底磨除,恢复生长能力,是矫正肢体畸形的先决条件,“8”字钢板固定在生长较快的一侧起到的是辅助矫形的作用,可以一定程度加速畸形的矫正。本组36例患儿中的28例术后畸形角度减小,成功率达到了77.8%,可以认为这一精确导航下的微创手术效果较为满意。本组中15例畸形未获得充分矫正,考虑与患儿原始损伤后畸形角度过大有关,无法完全靠生长塑型进行矫正。造成畸形过大的最初原因是由于患儿外伤后未能定期复诊,当出现外观异常后再拍片时影像学上的畸形已经较为严重。因此建议儿童骨折后应当至少随访1年,另外对于畸形较大的患儿应当在决定手术方式前结合年龄、骨桥面积、近期身高增长情况等因素充分评估骺板的生长潜力,选择适当的手术方式。

  总之,在儿童骺早闭骨桥切除手术中应用三维CT计算机导航技术可以精确的定位骨桥位置,特别适用于中央型骨桥等难以定位的手术操作,并且可以在导航指引下进行骨桥的准确切除,减少了对于正常骺板误损伤的可能,使手术操作更简单、直观、安全,损伤更小,较好的提高了手术效果。

  参考文献(略)


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