腓骨生物力學研究及吻合血管腓骨移植修復與重建復雜性骨與關節(jié)缺損.pdf

1、1、研究背景
　　傳統(tǒng)的解剖學和骨科學教課書都認為腓骨是人類的一個退化骨，脛骨單獨負擔從膝關節(jié)傳遞至踝關節(jié)的重力，腓骨與骨間膜除作為小腿肌肉的起點外，鮮有負重功能。故成人腓骨干切除后一般認為對小腿負重無影響，也不致引起畸形，但下端必須保留，以保持踝關節(jié)的穩(wěn)定，防止足外翻畸形發(fā)生。同樣在臨床上，腓骨體僅有支持脛骨的作用。作為下肢非主要負重骨，腓骨骨折后一般不予以特殊的外科處理，長期以來腓骨也不作為骨折內固定物的被施對象。故臨床上常截

2、取一段腓骨干作為植骨材料。隨著顯微外科技術的不斷發(fā)展，國內外使用腓骨作為帶血管骨移植材料修復與重建四肢骨與關節(jié)缺損的手術越來越普遍。由于腓骨對下肢的力學結構僅僅局限于踝關節(jié)的穩(wěn)定方面，國內外均缺乏對腓骨干進行有針對性的生物力學研究。而全面地了解腓骨干的力學特性對完善腓骨移植的手術方法、更好地指導移植腓骨與受區(qū)骨骼形成堅強的骨性融合是極有必要的。通過對腓骨與受區(qū)脛骨生物力學特性的對比，可有助于了解移植腓骨能否與被移植脛骨實現(xiàn)良好的生物力學

3、匹配。在解剖上腓骨為堅硬的皮質骨，同時腓骨的血管豐富，既有骨膜又有滋養(yǎng)血管兩套血液循環(huán)供給，作為活骨腓骨移植時連接部骨愈合快。正是由于腓骨的長管狀骨屬性和足夠的可供移植長度，其血供豐富、血管蒂解剖恒定、血管口徑相對較粗易于吻合、供區(qū)功能損傷小，可攜帶腓動脈穿支皮瓣進行復合組織移植等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應用于臨床修復長段骨缺損并取得顯著療效，被公認為是臨床治療骨缺損、骨不連及骨延遲愈合等難題的最好選擇。但對于一些特殊部位復雜性骨折及骨缺損，常規(guī)

4、的吻合血管腓骨移植則不能滿足臨床需要。故有必要對帶血供腓骨移植進行拓展，以更好地滿足臨床上特殊的復雜性骨與關節(jié)缺損修復與重建的要求。
　　2、研究目的
　　2.1、研究腓骨的基本生物力學特性，為腓骨移植用作骨損傷修復重建探明理論依據。通過脛腓骨生物力學對比，為臨床腓骨活骨移植后對脛骨的支撐效果提供理論論據。
　　2.2、對帶血管腓骨進行拓展，使之擴展為僅吻合一組血管的腓骨復合組織瓣移植，通過一期手術實現(xiàn)脛骨嚴重開放性粉

5、碎性骨折的骨與軟組織損傷的修復與重建。
　　2.3、設計出帶血供的多節(jié)段腓骨進行移植，即保留腓骨表面肌袖、骨膜及血管束完整的條件下，將腓骨于中段或其它處橫行截斷，兩節(jié)段或多節(jié)段的腓骨可由同一組血管來源同時獲得良好的血運，這就為臨床上需要多個節(jié)段皮質骨支撐的復雜性骨與關節(jié)缺損的修復提供了良好的保證。
　　2.4、骨髓炎一直是臨床難以治療的頑疾。在結合局部抗菌素灌注的前提下，通過將吻合血管腓骨移植于脛骨全段骨髓炎病灶中，以期實現(xiàn)

6、活骨的腓骨移植后起到抗炎、骨支撐及活骨植骨的三重效果。
　　3、研究內容和方法
　　3.1、采用健康成人脛、腓骨標本共16具。其中8具行軸向壓縮實驗，獲取脛、腓骨最大軸向壓縮載荷、應力、抗壓剛度、能量吸收值等指標。另外8具用作三點彎曲實驗，測定二者的最大彎曲載荷、彎矩、抗彎剛度、能量吸收值。脛、腓骨對應指標之間采用配對t檢驗對比分析.
　　3.2、通過對腓骨血供解剖學的研究，設計出僅吻合一組血管束的腓骨復合組織瓣。即利

7、用供應腓骨血運的腓動靜脈血管束末端發(fā)出皮支分布并營養(yǎng)小腿外側皮膚的特點，切取成帶血供腓骨復合組織骨皮瓣。腓骨復合組織瓣在切取時與帶血供腓骨切取過程類似，在切取帶血供游離腓骨術中同時攜帶腓外側皮瓣。術中僅需將腓動靜脈血管束有弓狀動脈腓骨分支及皮支共同保留，并保持腓骨與腓外側皮瓣的完整。小腿外側皮瓣切口呈梭形，縱軸以腓骨后緣的腓血管為基線，先沿皮瓣前緣弧形切開皮膚，在深筋膜下向后游離皮瓣到腓骨后緣，辨認由腓血管發(fā)出的供養(yǎng)腓骨的滋養(yǎng)動脈分支和

8、供養(yǎng)小腿外側皮膚的皮支，根據皮支血管的分支情況調整皮瓣切取的范圍及遠近端。保留腓骨表面0.5cm厚的肌袖的情況下將附著于腓骨前外側的肌肉切下，根據所需腓骨長度在預定的腓骨截骨平面用線鋸截斷腓骨上下端，切開脛腓骨骨間膜后使截下的腓骨段有較大的活動度。再沿皮瓣后緣切開皮膚，在深筋膜下分離至皮支血管的后緣，保持腓骨及皮瓣的相連及腓動靜脈血管主干發(fā)出至腓骨的弓形動脈和皮瓣分支的完整，將腓骨后側附著的肌肉剝下，直視下顯露出遠近端腓動靜脈血管主干，

9、根據受區(qū)手術完成情況離斷腓動脈及腓靜脈，將游離的腓骨復合組織骨皮瓣用濕鹽水紗布包好待用。對30例脛骨嚴重開放性粉碎性骨折的一期修復與重建中，將游離帶血供的腓骨復合組織骨皮瓣移植于徹底清創(chuàng)后的受區(qū)中，腓骨上下端各插入脛骨骨折兩斷端髓腔中，腓骨兩端各用1-2枚螺絲釘水平固定于脛骨上，將有骨膜相連的脛骨較大骨折碎片按原位松散貼附于腓骨骨干四周。腓動脈血管束與受區(qū)血管進行顯微鏡下高質量吻合。術后除常規(guī)抗菌、抗血栓及抗血管痙攣處理外，密切觀察皮瓣

10、的顏色以了解移植腓骨的血運情況。術后傷肢輔以長腿石膏或支具外固定，固定時間為8-12周，門診定期拍X線片以了解脛骨骨折愈合情況，根據腓骨與脛骨融合情況拆除外固定進行有限的負重及功能鍛煉。
　　3.3、通過對腓骨血供解剖學的研究，設計出僅吻合一組血管束的折疊腓骨及折疊腓骨復合組織瓣移植。5例依尺橈骨的雙骨缺損的長度來設計雙折腓骨的截骨處，為了保留肌袖下的弓形動脈、骨膜及血管蒂完整，在腓骨截斷處縱行切開肌袖、骨膜約1.5cm，用微形電

11、鋸橫行截斷腓骨骨干，這樣就完全保留被截斷腓骨段的骨膜、肌袖及其弓形動脈的完整。雙段腓骨并行排列，雙折腓骨間為連續(xù)性存在的骨膜、肌袖、血管束來維持，兩節(jié)段腓骨均可由一組血管供血。將其移植于尺橈骨骨缺損處，雙骨同時穿髓內針固定，使該雙折的腓骨支撐于尺橈骨骨缺損處，將腓動靜脈近端分別與受區(qū)尺橈動脈及頭靜脈進行吻合，即一組血管供應兩節(jié)段腓骨的血運。對1例尺橈骨骨折術后并發(fā)骨髓炎及前臂皮膚軟組織缺損病例，設計的帶腓外側皮瓣的折疊腓骨復合組織瓣一期

12、修復與重建尺橈骨與周圍皮膚軟組織缺損。
　　3.4、切取超長節(jié)段帶血供腓骨，移植于脛骨全段骨髓炎病例15例。術前一周行股動脈置管局部敏感抗菌素持續(xù)定量灌注，術中切取對側吻合血管游離超長節(jié)段腓骨待用。脛骨全段骨髓炎先行皮質骨縱向開窗，將髓腔內炎性及壞死組織徹底清除，雙氧水和敏感抗菌素稀釋液脈沖沖洗，將腓骨移植于脛骨開窗的骨髓腔內，上下各用1-2枚螺絲釘固定。將腓動靜脈分別與脛前動靜脈顯微鏡下用9/0無損傷縫線行端端高質量吻合。通過帶

13、血供的腓骨移植對脛骨骨髓炎起到抗炎、骨性支撐及活骨植骨的三重效果。
　　4、研究結果
　　4.1、軸向壓縮實驗中，脛骨最大壓縮載荷值及能量吸收值均顯著性高于腓骨（P<0.001）。但是，二者之間抗壓剛度，腓骨并不低于脛骨（P>0.05）；應力比較，腓骨顯著性高于脛骨（P<0.001）。三點彎曲實驗，脛骨最大彎曲載荷值、抗彎剛度及能量吸收值均顯著性高于腓骨（P<0.001）。然而，抗彎彎矩統(tǒng)計學比較，脛、腓骨之間并無顯著性差異

14、不低于脛骨（P>0.05）。
　　4.2、吻合血管腓骨復合組織骨皮瓣移植一期修復與重建脛骨嚴重開放性粉碎性骨折中，30例移植的復合組織皮瓣全部成活。3例術后24-48小時內出現(xiàn)動脈血管危象，及時行探查修復，均為動脈吻合口處血栓形成，2例經原位再吻合、1例經取靜脈架橋后移植組織完全成活。傷口一期愈合23例，術后傷口延遲愈合7例，傷口滲出液細菌培養(yǎng)均為陰性，經換藥后傷口均在術后3周-6周內愈合。本組病例術后隨訪時間5個月-7年，平均3

15、.5年。術后X線片檢查移植腓骨與脛骨平均在1.8個月時已有骨愈合征象。術后3.5-4.5個月即形成良好的骨性愈合。無骨不連及骨折不愈合病例。最長隨訪時間為7年1個月，移植的腓骨在負重應力刺激下明顯增粗，脛骨骨折碎塊已與移植腓骨形成骨性融合，肢體負重良好。術后下肢肢體功能評價內容包括負重疼痛、關節(jié)活動度及能否恢復正常工作。總分5分以上為優(yōu)，4分為良，3分為可，2分為差。本組優(yōu)良25例，可3例，差2例。
　　4.3、吻合血管折疊腓骨移

16、植一期修復與重建尺橈骨雙骨缺損，4例術后雙骨骨愈合時間平均為2.4個月，無一例發(fā)生患肢短縮、前臂肌肉肌腱松馳，術后前臂旋轉無受限，前臂功能恢復良好。吻合血管折疊腓骨復合組織皮瓣移植治療尺橈骨雙骨骨不連及骨缺損合并前臂皮膚軟組織缺損1例，術后皮瓣成活。尺橈骨雙骨的骨愈合時間為3.5個月，無骨髓炎復發(fā)。
　　4.4、采用超長節(jié)段帶血供腓骨移植治療脛骨全段骨髓炎，15例骨髓炎均得到完全治愈，移植骨與受區(qū)脛骨實現(xiàn)骨性融合，骨愈合時間平均3

17、.8個月，隨訪時間1.5-3年，15例無骨髓炎復發(fā)。
　　5、結論
　　5.1、生物力學實驗結果提示，腓骨用于脛骨缺損修復有較高的剛度，單位截面承載垂直壓力能力強，抗彎曲撓度高。但是，腓骨遠較脛骨抗損傷能力差。所以腓骨移植的優(yōu)勢在于骨損傷修復的同時可以生物固定，在于腓骨移植后可以經再塑形而抗損傷能力逐漸提高，指導臨床腓骨移植用于骨缺損修復時不應一味要求最初的生物力學指標。
　　5.2、采用吻合血管的腓骨復合組織皮瓣移植

18、可有效地對脛骨重度開放性粉碎性骨折進行一期的修復與重建，用一種外科術式實現(xiàn)骨折固定、活骨植骨與脛前皮膚軟組織缺損的同期修復。移植的腓骨既可作為骨折的固定與支撐材料，又因活骨移植故血供充分，植骨愈合過程快，復合組織的小腿外側皮瓣既起到覆蓋開放性傷口創(chuàng)面的作用，又可對移植腓骨段的成活起監(jiān)測作用。移植腓骨在骨愈合后隨逐漸負重，腓骨骨干可逐漸變粗，同時脛骨骨折碎片逐漸與移植腓骨的骨干相互融合，移植的腓骨對脛骨粉碎性骨折的骨性支撐起到“生物性髓內