不同固定方式对踝关节融合手术疗效及生物力学特征的影响

【摘要】 目的 探究空心加压螺钉联合前侧钢板内固定在踝关节融合手术中的疗效。 方法 选取河北省沧州中西医结合医院骨科2023年10月~2024年04月患者76例进行回顾性研究，将其分为两组各38例，对照组采用单纯空心加压螺钉内固定，观察组采用空心加压螺钉联合前侧钢板内固定。记录并比较两组围术期相关指标[切口长度、术后引流量、手术时间、X线透视次数]；比较两组术后首次下床时间、住院时间、关节融合时间；比较术前、术后3、6、12个月视觉模拟疼痛量表（VAS）评分、美国足踝外科协会踝-后足功能评分（AOFAS-AH）；比较两组术后3、6、12个月关节活动度；比较两组术后并发症发生率。结果  与对照组比较，观察组手术切口长度、术后引流量、手术时间均增加，术中X线透视次数减少（P＜0.05）。观察组术后住院、关节融合时间低于对照组（P＜0.05）。时间效应：术后3~12个月两组VAS评分均低于术前、AOFAS-AH评分均高于术前（P＜0.05）。组间效应：与对照组相比，观察组术后3~12个月VAS评分均降低，AOFAS-AH评分均升高（P＜0.05）。时间效应：与术后3个月相比，术后6、12个月两组踝关节背伸、跖屈角度均升高（P＜0.05）。组间效应：与对照组相比，观察组术后3~12个月踝关节背伸、跖屈角度均升高（P＜0.05）。两组术后并发症发生率差异无统计学意义（P＞0.05）。 结论  空心加压螺钉联合前侧钢板内固定，能够显著减少踝关节融合术术中X线透视次数，缩短术后住院、融合及骨愈合时间，降低疼痛、提升功能评分及踝关节活动度，安全性高，整体疗效好。

【关键词】空心加压螺钉内固定；加压钢板内固定；关节融合手术；疗效；生物力学

踝关节炎是指由踝关节软骨、滑膜及周围组织发生退行性、炎症性或免疫性病变引起的一类疾病，临床表现为关节疼痛、僵硬、活动受限和功能障碍。病情发展至终末期时，将严重影响患者的日常活动和生活质量，手术是其治疗的必要手段[1]。目前，踝关节融合术是终末期踝关节炎外科治疗的首要方案之一，其通过融合胫骨、腓骨与距骨，消除关节异常活动，从而缓解疼痛[2]。空心加压螺钉内固定作为关节手术中的一种经典术式，通过多枚螺钉在不同平面交叉置入，依赖螺钉的握持力提供稳定，但其抗旋转及抗剪切能力有限，部分患者术后存在固定强度不足、融合延迟甚至内固定失败的问题[3]。因此，探索一种能够同时提供角度锁定与轴向压缩的改良固定方案，对关节融合术患者术后恢复具有重要意义。

近年来，钢板内固定技术在踝关节融合术中的应用日益广泛，其中前侧钢板固定是通过踝关节前方的手术入路，将一块特制的金属钢板放置于胫骨远端与距骨的前方，并运用螺钉将其牢固固定，从而为关节融合面提供稳定、加压的力学环境，相对于外侧或后侧入路，前侧钢板固定具有操作简单、显露充分且保留外踝等优势，逐渐被广泛应用于关节融合术中[4]。研究表明，与单纯前支锁定板固定组相比，前支锁定板结合经皮穿孔螺钉固定用于跟骨骨折能够增加骨组织应力强度，升高其机械稳定性，临床疗效较好[5]。尽管目前已有研究分别探讨了联合内固定（加压螺钉联合钢板）与单纯钢板固定在踝关节融合术中的应用效果，然而联合固定方式与传统单纯空心加压螺钉固定在踝关节融合术中的系统性对比尚缺乏。因此，本文旨在通过回顾性分析，系统比较单纯空心加压螺钉内固定与空心加压螺钉联合钢板内固定在踝关节融合术中的临床疗效，以期为临床术式的合理选择提供参考依据。

1 资料与方法

1.1  一般资料

选取河北省沧州中西医结合医院骨科2023年10月~2024年4月患者76例进行回顾性研究，将其分为两组各38例。两组一般资料可比（P＞0.05），见表1。

纳入标准：（1）经体格检查、影像学检查确诊为踝关节炎[7]；（2）Takakura 分期Ⅲb或Ⅳ期，均完成踝关节融合术[7]；（3）于本院进行踝关节融合术治疗；（4）临床资料完整；（5）患者及家属均知情同意；排除标准：（1）存在踝关节外伤史、手术史；（2）踝关节感染或全身感染性疾病；（3）神经、肌肉损伤所致的踝跖屈挛缩；（4）合并严重骨质疏松；（5）合并严重肝肾功能不足；（6）排除多发性骨折或其他骨骼肌病；（7）存在精神疾病史。本研究已通过本院伦理委员会批准。

表1  两组临床资料比较[n（%）或`x±s]

1.2  方法

患者采取仰卧位，行硬膜外麻醉或联合阻滞麻醉。手术采用踝关节前入路，切口长约8~15cm，显露踝关节间隙，切除踝关节前方炎性滑膜组织，显露胫距关节面，去除胫距关节面软骨，修整骨端至显露新鲜松质骨面。

对照组采用空心加压螺钉内固定。保持踝关节于功能位（0°背屈，5°~10°外翻，5~10°外旋），于C型臂X线机透视引导下建立手术路径，取内、外踝后方1.0 cm、上方3.5~4.5 cm为进针点（胫骨点距关节面约3.0 cm）。将导针经胫距关节向前推进，使其尖端抵达距骨头关节面下0.5 cm处，同时确保不穿透距舟关节。沿导针行0.5 cm纵行切口，钝性分离软组织后钻入骨道，并最终植入直径7.3 mm、长度60~85 mm的空心螺钉完成固定。手术结束前需通过C型臂透视验证内固定位置与复位质量。于踝前正中切口内置负压引流管一根，皮内缝合切口后使用石膏托外固定。

观察组在对照组基础上联合前侧钢板固定。在胫骨远端背侧放置钢板，对距骨背侧骨赘修整，以保证钢板有理想的贴附效果，先用克氏针临时固定在正确的关节融合部位，使用1~2枚钢板螺钉由远端拧入距骨，使用钢板近端上的加压滑动孔拧入加压螺钉，实施融合面之间的加压，最后分别拧入剩下螺钉，钢板远近两端各拧入螺钉数量＞3枚。

患者于术后14～21 d拆线，并以短腿石膏或支具固定1～2个月（非负重）。外固定去除后，进行为期4周的踝关节训练（非负重），必要时辅以物理治疗。术后12周行X线及CT检查，确认骨性愈合后，开始逐步完全负重行走锻炼。对所有患者进行为期1年的随访观察。

1.3  观察指标

1.3.1  围术期相关指标  统计两组手术相关参数（包括切口长度、手术时间、术中出血量及透视次数）并进行比较。

1.3.2  术后康复指标  统计两组术后首次下床时间、住院时间、关节融合时间（从手术结束当日起，至影像学检查确认出现连续骨桥、骨痂完全跨越关节面并且无明显间隙的日期）。

1.3.3  术后疼痛评估  采用视觉模拟疼痛量表（VAS）[8]评价两组患者术前、术后3、6、12个月踝关节活动状态下疼痛水平：总分0~10，其中0表示无痛，10表示剧烈疼痛，分数越高代表疼痛越剧烈。

1.3.4  踝关节功能评估  采用美国足踝外科协会踝-后足功能评分（AOFAS-AH）[9]评价两组患者术前、术后3、6、12个月关节恢复情况：评价内容包括疼痛、功能、对线三个方面，总分0~100分，分数越高代表关节恢复越好。

1.3.5  生物力学特征评估  采用关节活动度评价两种固定方式的生物力学效果，记录两组术后3、6、12个月关节活动度：受试者平卧于硬板床，双脚自然伸直，膝关节保持伸直，采用标准足踝量角器，轴心对准外踝，固定臂平行于第五跖骨。测量背伸角度和跖屈角度，每个方向连续测量三次，取平均值。

1.3.6  术后并发症  统计两组术后创口感染、神经血管损伤、关节融合畸形、内固定松动、骨折延迟愈合等发生情况。

1.4  统计学处理

使用 SPSS 26.0进行统计分析。符合正态分布的计量资料用（±s）表示，组间比较行t检验；计数资料用[n（%）]表示；组间比较行χ2检验；重复测量资料采用重复测量方差分析，若“时间×组别交互作用”不显著（P＞0.05），则报告时间与组别的主效应；若交互作用显著（P<0.05），则行单独效应分析，组内时间点采用单因素方差分析，事后比较采用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  两组围术期相关指标比较

与对照组比较，观察组术后引流量、手术时间、手术切口长度均增大，术中X线透视次数减少（P＜0.05）。见表2。

表2  观察组与对照组围术期相关指标比较（`x±s）

2.2  两组术后康复相关指标比较

观察组术后住院、关节融合时间均低于对照组（P＜0.05）；两组首次下床时间差异不显著（P＞0.05）。见表3。

表3  观察组与对照组术后康复相关指标比较（`x±s，d）

2.3  两组疼痛评分比较

VAS评分的重复测量方差分析结果显示，组别与时间的主效应及其交互作用均具有统计学意义（P<0.05），提示两组VAS评分随时间的变化趋势不同。单独效应分析显示：时间效应：术后3~12个月两组VAS评分较术前均下降（P＜0.05）。组间效应：观察组术后VAS评分较对照组均降低（P＜0.05）。见表4。

表4  观察组与对照组VAS评分比较（`x±s，分）

注：与对照组相比，aP＜0.05；与术前相比，bP＜0.05；与本组术后3个月相比，cP＜0.05；与本组术后6个月相比，dP＜0.05。

2.4两组踝关节功能评分比较

重复测量方差分析揭示了AOFAS-AH评分在组间、时间点及二者交互作用方面具有统计学意义（P＜0.05），提示两组AOFAS-AH评分随时间的变化趋势不同。进一步进行单独效应分析：时间效应：与术前相比，术后3~12个月两组AOFAS-AH评分均升高（P＜0.05）。组间效应：观察组术后3~12个月AOFAS-AH评分均高于对照组（P＜0.05）。见表5。

注：与对照组相比，aP＜0.05；与术前相比，bP＜0.05；与本组术后3个月相比，cP＜0.05；与本组术后6个月相比，dP＜0.05。

2.5  两组生物力学指标比较

重复测量方差分析揭示了踝关节背伸、跖屈角度在组间、时间点及二者交互作用方面具有统计学意义（P＜0.05），提示两组踝关节背伸、跖屈角度随时间的变化趋势不同。进一步进行单独效应分析：时间效应：与术后3个月相比，术后6、12个月两组踝关节背伸、跖屈角度均升高（P＜0.05）。组间效应：观察组术后3~12个月踝关节背伸、跖屈角度均高于对照组（P＜0.05）。见表5。

表5  观察组与对照组生物力学指标比较（`x±s）

注：与对照组相比，aP＜0.05；与本组术后3个月相比，bP＜0.05；与本组术后6个月相比，cP＜0.05。

2.6  两组术后并发症比较

两组术后1年内随访均未发生神经血管损伤、内固定松动；观察组创口感染2例、骨折延迟愈合、关节融合畸形0例，对照组骨折延迟愈合2例，关节融合畸形、创口感染各1例，两组并发症发生率无明显差异（校正χ2=0.181，P＞0.05）。

3  讨论

踝关节炎终末期由于关节软骨广泛破坏、软骨下骨硬化及关节周围骨质增生等病理改变，常导致关节间隙显著狭窄或消失，进而引发持续性疼痛、关节功能严重受限及步态异常[10]。对于终末期踝关节炎患者来说，手术的首要目标是实现坚固、无痛的骨性融合，其中可靠的生物力学固定是达成这一目标的关键。单纯空心加压螺钉虽能提供良好的轴向加压，但其固定点相对局限，抗前后向剪切及旋转应力的能力较弱，术后可能因微动而导致融合延迟或内固定失败[11]。而前侧钢板作为一种张力带结构，可中和背伸‑跖屈活动中产生的弯曲力矩，显著提升抗旋转刚度，形成更均衡、稳固的固定系统[12]。李岩等[13]研究指出，前路锁定钢板联合加压螺钉行踝关节融合术治疗终末期创伤性踝关节炎操作简单有效，可显著缓解疼痛、改善终末期踝关节炎患者的下肢功能。因此。本研究通过比较空心加压螺钉单独固定与空心加压螺钉联合前侧钢板固定在踝关节融合术中的临床疗效，为终末期踝关节功能丧失患者的手术方案选择提供参考依据。

本研究结果显示，观察组手术切口长度、术后引流量、手术时间均增加，术中X线透视次数减少，且观察组术后住院时间、关节融合时间明显缩短。这提示虽然联合固定方式在手术创伤以及手术难度方面较劣势，但其在术中导向准确性、固定稳定性以及远期骨愈合效率方面优于单纯空心加压螺钉固定。分析原因机制为：前侧钢板的置入需要更大的手术视野进行钢板放置和螺钉固定，这会导致手术切口延长、组织剥离范围增大，造成手术时间延长与术后引流量增加的现象[14]。单纯空心加压螺钉内固定术中医生必须依靠X光透视来反复确认每一颗螺钉的进针点、方向和深度，确保其牢固把持相邻骨块[15]。而观察组通过前侧钢板提供连续支撑结构，使螺钉受力分散，增加骨段的稳定性，进而减少位移，降低术中透视次数。在融合稳定性方面，空心加压螺钉通过轴向加压为关节骨面提供初始压缩稳定性，但这种稳定性要求精确的角度以及扭矩，容易在负重时产生微转动，影响整体构造的稳定[16]。联合前侧钢板固定能够将螺钉与钢板通过螺纹牢牢锁紧，为其提供一个稳定的内在支架，增强了的角稳定性和抗弯曲、抗旋转能力，这种较高的稳定性为骨骼愈合创造了更稳定的力学环境，最大限度地减少了融合界面的微动，降低新生血管受损或破裂的风险，有助于骨髓腔内的血供恢复，从而显著加速了骨性愈合与关节融合进程，并使得患者得以更早康复出院[17]。

本研究结果显示，与对照组相比，观察组术后3~12个月VAS评分均降低，AOFAS-AH评分均升高，与对照组相比，观察组术后3~12个月踝关节背伸、跖屈角度均升高，这提示联合前侧钢板固定能够更有效地缓解术后疼痛，促进踝关节功能恢复，并改善关节活动度。分析原因机制为：单纯螺钉固定主要提供轴向加压，缺乏足够的抗旋转和抗弯曲刚度，在负重过程中，融合界面易产生微动，可能刺激疼痛感受纤维并诱发局部炎症，导致术后疼痛延续[16，18]。而前侧钢板形成的刚性结构能够提升角度稳定性，有效抵抗剪切、扭转和弯曲应力，负重时的力传递直接从胫骨至距骨，减小关节面相对运动，进而降低疼痛和不稳感[19]。同时，更高的稳定性加快了关节融合与骨性愈合时间，患者可以更早地进行负重训练，加速踝关节周围肌肉、韧带的功能恢复，使得足踝复合体能够更充分利用距下关节和跗中关节的代偿活动，有利于扩大踝关节活动范围，同时更早的负重训练、更低的疼痛水平以及良好的关节活动度共同加速了患者踝关节功能的恢复，表现为AOFAS评分升高[20-21]。此外，本研究结果显示，联合前侧钢板内固定并未显著增加术后感染、神经血管损伤等并发症的风险，提示该固定方式在提供更高机械稳定性的同时，仍具备良好的临床安全性。

综上所述，空心加压螺钉联合前侧钢板固定虽延长手术时间和切口，但在骨骼愈合、疼痛缓解、功能恢复以及康复质量方面显著优于单纯空心加压螺钉内固定，为实现踝关节融合提供了更优化的解决方案，是一种极具临床价值的固定方式。

参考文献

[1]Goldberg AJ, Chowdhury K, Bordea E, et al. Total Ankle Replacement Versus Arthrodesis for End-Stage Ankle Osteoarthritis: A Randomized Controlled Trial[J]. Ann Intern Med, 2022, 175(12):1648-1657.

[2]Vier D, Irwin TA. Open Ankle Arthrodesis for Deformity Correction[J]. Foot Ankle Clin, 2022, 27(1):199-216. 

[3]郑江,陈尔东,陈明灿,等. 分段渐变螺距中空埋头加压螺钉和普通空心半螺纹加压螺钉治疗内踝骨折的效果评估[J]. 中国组织工程研究,2020,24(36):5832-5836.

[4]谢强,隋磊,孙宇鹏,等. 前侧与外侧锁定钢板内固定踝关节融合术治疗创伤性踝关节骨性关节炎的疗效比较[J]. 中国骨与关节损伤杂志,2020,35(2):199-201.