股骨后髁解剖測量與Hoffa 骨折的手術設計研究

李孟軍，周友良，陸沛驊，王駿，周斌華，王世強

（上海市第四人民醫院 骨科，上海 200081）

0 引言

股骨后髁部骨折也稱為Hoffa骨折，由于缺乏專用固定器械，常發生骨折移位，內固定斷裂、松動等并發癥，造成手術失敗、關節僵硬、關節病廢。本研究旨在通過解剖、CT掃描和3D設計打印技術研究成人股骨髁參數，設計一種可用于固定不同類型Hoffa骨折的專用鋼板固定技術，以期提高固定效果，減少并發癥。

1 資料與方法

1.1 一般資料。采用上海復旦大學解剖教研室提供的新鮮成人尸體股骨髁標本20個，左右各10個，其中男12個，女8個，年齡52-73歲，平均64.8歲。取本院2018年1月至5月就診的30個成人股骨髁部螺旋CT（美國GE）檢查圖像資料，其中男19個，女11個，年齡58-77歲，平均65.4歲。

2 研究方法

2.1 數據測量。應用成人尸體標本進行測量，采集相關數據（結果見表1），測量方法（如圖1中的①②③④）：股骨后髁的長度取后面觀圖像后髁上下邊的中點連線；高度取側面觀dy連線距離，其中d為股骨后髁弧線最高點，y為股骨后緣的延長線；后髁厚度（即寬度）取后面觀髁內外緣中點的連線距離；股骨后髁內外各兩條骨脊自股骨后緣起延伸到內外側髁基底部，呈三棱錐狀，加強內外髁的支撐力，形成三角支撐，其底（e、f）邊寬于內外側髁的寬度，其側面觀成三角形（△abc）。

2.2 三維測量。應用本院2018年1月至2018年5月期間采用螺旋CT檢查的30例膝關節的掃描數據導入3D軟件（美國Materalise Magics 20），三維建模，測量股骨后髁的長、寬、高數據，結果見表1、2，方法同尸體測量。

表格1 股骨后髁尸體標本與3D測量數據分析（單位：mm）

圖1 股骨后髁三維測量圖示

2.3 模型設計。應用3D建模技術根據測量結果設計股骨內外髁骨折模型和固定鋼板模型，并進行鋼板模型3D打印（上海聯泰科技股份有限公司產Lite 600HD型打印機，打印材料用荷蘭皇家帝斯曼集團生產的DSM128光敏樹脂）和應用技術分析（見圖2-⑤⑥⑦⑧）。

圖2 股骨HOFFA骨折三維設計與打印模型

2.4 統計分析。用SPSS 13.0統計軟件對實驗數據進行統計分析，建立正常參考值范圍，計量資料采用t檢驗，差異性標準P＜0.05。

3 結果

3.1 數據庫建立。分析股骨髁解剖結構數據發現，尸體測量與3D測量結果對比，股骨后髁內外側髁的長、寬、高無顯著性差異（P＞0.05）。股骨內外后髁對比，外髁高度大于內側，具有顯著性差異（t=1.426，P＜0.05），股骨后內外側髁長度和寬度無顯著性差異（P＞0.05），內側三角支撐底邊寬度明顯大于外側（t=1.382，P＜0.05）（見表1、2）。

表2 股骨內外后髁3D測量數據分析（單位：mm）

3.2 手術設計。根據數據庫資料，利用三維建模和3D打印技術設計骨折模型和固定鋼板模型，鋼板模型采用“蝌蚪”型設計，符合股骨內外髁部側面外形，采用大小兩種鎖定孔（4.5 mm、2.7 mm），靠近髕骨側采用粗螺釘孔，靠近關節面采用小螺釘孔，部分小螺絲釘孔采用45°斜孔，對應釘孔采用通用（4.5 mm、2.7 mm）鎖定螺絲釘。

4 討論

解剖與分型：股骨髁冠狀面骨折的特點由Freidrich Βusch1869年首次進行描述，1904年Albert Hoffa首先正式報告該型骨折的特點并得到公認，故該型骨折被稱為Hoffa骨折。股骨髁后部呈“半圓體”，兩面被韌帶、肌肉附著，弧狀關節面由關節軟骨覆蓋及關節囊附著，故Hoffa骨折屬于關節內骨折。單純Hoffa骨折較為少見，約占股骨遠端骨折的8.7%-13%，占所有干骺端骨折的1%-6%，股骨內外髁Hoffa骨折發生比為1:3，極少雙側后髁同時骨折者[1]。1978年Letenneur將Hoffa骨折分為3型：Ⅰ型：骨折累及整個后髁，骨折線平行于股骨后側皮質；Ⅱ型：骨折線與髁基底部平行，根據交叉韌帶附著點的關系又分為3個亞型，a型骨折線在交叉韌帶起點之前；b型骨折線經過交叉韌帶起點；c型骨折線在交叉韌帶起點之后；Ⅲ型：股骨后髁骨折線與股骨后皮質延長線斜行交叉。單髁Hoffa骨折AO分型為33Β3.2，雙髁Hoffa骨折AO分型為33Β3.3[2]。

本研究發現，股骨外側髁比內側髁位置略低，前交叉韌帶附著于外髁內面后部，而后交叉韌帶附著于股骨內髁外面的前部，股骨髁周圍有關節囊、韌帶、肌肉及肌腱附著，骨折塊受這些軟組織的牽拉不易復位，且復位后難以維持，股骨內外側后髁的長度、寬度對比并無顯著性差異，但高度和后側“三棱柱”支撐三角的底邊存在顯著性差異，外側髁高度略大于內側，而內髁傾斜度大這可能是導致內外側Hoffa骨折發生率不同的主要原因。Hoffa骨折損傷多為膝關節屈曲時，軸向應力集中并作用于股骨髁的后半部，同時股骨外側髁在膝關節屈曲時也是應力集中的主要部位，股骨髁部直接創傷結合瞬間膝關節外翻，也是Hoffa骨折主要發生機制之一[3]。交叉韌帶附著點對于股骨髁的血運供應并不占主導地位，主要是關節囊的血管供血，但是交叉韌帶解剖標志明確便于骨折分型的判斷，主要是對于骨折塊的受力特點和移位風險有更大的參考價值。

治療方案：Hoffa骨折屬于關節內骨折，骨折端受到韌帶牽拉，屬于不穩定性骨折，故無移位骨折也容易產生再移位，需要嚴密觀察。對移位骨折則內固定治療應作為首選，以解剖復位、堅強固定、早日恢復運動功能為目標。然而，長期以來對Hoffa骨折內固定方式存在頗多爭議，傳統的固定方式拉力螺釘固定，由于Hoffa骨折存在較大垂直應力，固定失敗報道較多[4]，盡管引入Βuttress理念，采用各種直徑、角度、螺紋等螺絲釘固定，也難以彌補螺釘固定不能抵抗垂直應力的不足，對于Letenneur I、III型骨折塊較大者螺釘固定可以選擇，但粉碎性骨折、II型（尤其是IIb/IIc型）骨折塊較小，任何螺釘固定都難以勝任，各種拉力螺釘-鋼板的組合應用均有報道，以小直徑拉力螺釘小鋼板支持或保護固定（后方/側方）為主流趨勢[5]。Sun等[6]對I型Hoffa骨折常見內固定方式進行了生物力學研究，發現鋼板固定（后方或側方）總體的軸向強度高于單純螺釘固定組，側方鋼板能提供最大的固定強度，后方鋼板組次之，而螺釘固定PA明顯強于AP。其難點在于難以同時克服在縱向和橫向的壓應力和運動中存在的應力轉換，以及松質骨本身支撐力不足和粉碎性骨折固定困難的問題。

Letenneur II型為完全性關節內骨折，骨折線貫通后股骨后髁關節面，骨折塊較小，固定困難，且韌帶、關節囊軟組織附著較少，易發生缺血性骨壞死及骨不連，特別是b、c兩型。無論是螺釘固定（小直徑普通螺釘埋頭或無頭加壓螺釘），還是埋頭加壓拉力螺釘（小直徑無頭加壓釘多枚、埋頭、PA打入）+buttress鋼板進行固定都難以取得滿意的固定效果，骨塊發生移位、內固定物移位、骨關節炎發生率居高不下，成為當前Hoffa骨折治療的難點之一[7]。

本研究發現，各骨折分型與固定方式難以契合，側、后方鋼板可增加Hoffa骨折拉力螺釘固定的穩定性，但軟組織剝離大，進一步破壞骨折塊殘余血運供應。而單純螺釘固定難以維持強有力的軸向支撐力和抗側方應力。側方鎖定鋼板螺絲釘固定技術具有顯露方便，應用MIPPO技術置板、置釘，以減少創傷剝離，保護血運供應。而骨折端加壓可以借助輔助器械維持復位和加壓狀態下完成固定，至于骨折端持續加壓機制，在松質骨骨折的固定中難以達到和維持，過度追求這一目標極易導致骨折移位和壓縮骨折，得不償失[8]。

手術設計：超螺旋CT掃描結合3D打印與設計技術，可以精確重現人體骨骼原貌，這就為骨折固定方案制定和個性化治療提供了技術基礎，對特殊類型骨折的治療策略制定提供了極大便利。早期研究只強調了鋼板外型與骨面的貼服，但螺絲釘孔數少，鋼板粗大，安裝時創傷大，固定難以達到足夠強度，且缺乏對于側副韌帶和關節囊的保護設計[9]。由于缺乏小螺絲釘設計，對小骨塊極易造成破損、碎裂，或釘子數太少，難以滿足對于Ⅱ型各種骨折的固定要求。本研究發現，固定鋼板的選擇應充分考慮股骨內外側髁骨折的特點，根據不同骨折類型設計不同鋼板外型，內髁側面傾斜角大與外側髁側面，且由于側副韌帶起點周圍呈凸起狀，而關節面附近由于關節囊的附著，軟組織較多，CT導引數據難以完全顯示這一特征[10]。本研究采用計算機輔助技術導入成人膝關節CT檢查數據，結合成人尸體股骨髁標本數據，通過股骨髁3D重建和測量，應用3D技術模擬設計股骨HOFFA骨折固定鋼板模型（圖2）。鋼板設計在Ⅰ、Ⅲ骨折時靠近關節面區不必太大，以減少鋼板對于側副韌帶和關節運動時關節囊的干擾，固定骨塊有足夠螺絲釘固定達到力學要求即可，而Ⅱ型的a、b、c三型骨折，由于股骨后髁骨塊較小，又臨近關節面，采用直徑2.7mm小孔及斜孔的細鎖定螺釘，即可減少固定帶來的骨塊破壞，又能滿足小骨塊的固定要求。且鋼板采用更加符合股骨髁側面外型的邊緣曲面設計，弧形邊緣外翻，以減少對于關節囊和側副韌帶的干擾和壓迫，避免膝關節屈伸運動時磨損LCL，較經過關節面的埋頭釘等固定方式牢固且避免了對關節面的破壞。鋼板可根據骨折分型設計鋼板的大小與形狀，以滿足不同類型骨折的固定要求。

總之，Hoffa骨折為高能量損傷，多發生于青壯年，應及時行x線、CT和MRI檢查，減少漏診且有利于制定完善的治療方案。對無移位Hoffa骨折須嚴密觀察，及時發現骨折再移位。移位骨折須手術內固定，早期功能鍛煉，防止產生膝關節僵硬和殘疾。應用計算機三維重建和3D打印技術設計Hoffa骨折專用鋼板及內固定系統，即堅強固定又保護韌帶，早期行膝關節功能鍛煉可顯著提高骨折的治療效果。