六轴外固定器在下肢畸形治疗中的发展与应用

背景:由于下肢开放骨折所导致的骨髓炎、骨缺损及下肢畸形患者数量显著增加,使得Ilizarov环形外固定架的应用逐步增多。尽管Ilizarov环形外固定架治疗这类疾病取得较好的效果,但仍存在诸多缺陷。目的:文章就六轴外固定器在下肢畸形治疗中的发展与应用现状进行综述。方法:第一作者通过检索2001年2月至2021年2月为止PubMed、中国知网及万方数据库。英文检索词:"hexapod external frame,taylor spatial frame,ortho-SUV,truelok-Hex",中文检索词:"六轴外固定、泰勒外固定支架、奥尔托夫架、taylor外固定支架"。最终纳入50篇文献,并以此对六轴外固定器在下肢畸形治疗中的发展与应用进行综述。结果与结论:(1)应用环形外固定架治疗不宜使用内固定的下肢开放骨折和肢体畸形等疾病取得较好的效果,并可通过张力-应力法则牵拉骨及软组织再生,使许多传统骨科技术无法治疗的疾病得到治愈。(2)Ilizarov环形外固定架存在治疗周期长、操作复杂及对医师经验要求高等缺陷。(3)六轴外固定器主要特点为通过六根可调节连接杆,形成虚拟铰链,以实现多维度畸形同时矫正,且在治疗过程中无需更换铰链;在计算机软件的辅助下,矫正精度显著提高,畸形残留率大幅降低;(4)六轴外固定器已广泛应用于下肢骨不连、骨缺损、马蹄足及关节畸形等疾病的治疗,且同Ilizarov环形外固定架相比术后并发症发生率明显降低。(5)六轴外固定器存在稳定性较差、人为因素影响较大、学习曲线复杂及价格高昂等缺陷,使其无法进一步推广使用。(6)今后需进一步改进处方软件,降低人为因素影响,逐步实现六轴外固定器的智能化与信息化,同时还需实现自主研发,降低使用成本,使其可以广泛地推广使用。

计算机辅助六轴外固定器骨搬移术治疗GustiloⅢ型开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损

目的:探讨应用计算机辅助六轴外固定器进行骨搬移术治疗GustiloⅢ型开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损的临床疗效及技术要点。方法:回顾性分析2019年8月至2022年2月使用计算机辅助六轴外固定器进行骨搬移术治疗的28例开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损患者的临床资料,男19例,女9例,年龄19~70岁,平均年龄(48.4±13.9)岁。所有病例均为GustiloⅢ型开放性胫骨骨折,骨缺损的长度为5.1~17.2 cm,平均(9.3±3.1)cm。其中11例伴有骨感染,15例伴有软组织缺损,软组织缺损的面积为30~240 cm2,平均(78.8±55.4)cm^(2)。所有病例均为胫骨中段或远端骨缺损,采用胫骨近端截骨向远端搬移。计算骨延长指数(LI),进行Ilizarov技术研究会与应用学会(ASAMI)骨与下肢功能评价,同时观察并发症发生情况。结果:28例患者均获得随访,随访时间为15.7~45.3个月,平均(32.1±8.1)个月。所有病例均骨性愈合。外固定器佩带时间为6.6~15.3个月,平均(9.7±2.2)个月。LI为0.7~1.6月/厘米,平均(1.1±0.2)月/厘米。ASAMI骨评价结果显示:优27例,良1例,可0例,差0例;优良率100%(28/28)。ASAMI下肢功能评价结果显示:优23例,良4例,可1例,差0例,失败0例;优良率96.5%(27/28)。4例患者发生针道感染,1例患者拆除外固定器后出现了对合端局部软组织破溃,1例患者出现马蹄内翻足畸形。结论:计算机辅助六轴外固定器进行骨搬移术是治疗GustiloⅢ型开放性胫骨骨折伴节段性骨缺损的有效方法,骨延长愈合快,骨与下肢功能评价好。六轴外固定器数字化外固定技术可以精准调节骨搬移过程中的机械轴偏移和对合端的移位、成角、旋转畸形。

基于神经网络的足踝外固定矫形方案设计方法

针对六轴外固定器在足踝矫形时的调整方案设计问题以及矫形器在治疗过程中的位姿变化轨迹优化问题,提出了基于神经网络的足踝外固定矫形方案设计方法。首先结合神经网络对六轴外固定器进行了运动学分析,其次讨论了针对不同矫形目标的常规踝构型、斜接串联构型、对接串联构型以及并联构型等不同矫形器构型模式,最后分析了六轴外固定器的计算机辅助调整方案并考虑了伸缩螺杆调节顺序对治疗轨迹的影响。实验结果表明,基于所提方法设计的六轴外固定器调整方案可以对不同足踝畸形类型下的矫正治疗进行有效指导并均能取得理想的残余畸形,平均残余位移畸形小于1 mm且平均残余成角畸形小于1°;同时也可以使六轴外固定器在治疗过程中的位姿变化轨迹更接近理想线性轨迹,优化后的位置轨迹偏移量和姿态轨迹偏移量分别减少了31%和19%,有效减缓了患者的痛苦并改善足踝矫形治疗体验。

六轴外固定器延长后置入髓内钉术治疗胫骨短缩

目的:评估六轴外固定器延长后置入髓内钉术(LATN)治疗胫骨短缩的有效性和安全性。方法:回顾性分析2018年4月至2022年9月采用LATN治疗的10例胫骨短缩患者的临床资料。其中男6例,女4例,年龄17~33岁,平均(23.5±6.2)岁。测量手术前后胫骨近端内侧角(MPTA)和机械轴过胫骨平台位置的百分比。末次随访时记录踝关节屈伸活动度、使用基于外固定器联合髓内钉延长术(LON)评分加以改良的积水潭(JST)胫骨延长评分进行疗效评估,并采用Likert量表对患者满意度进行评估,同时观察并发症发生情况。分析LATN疗效指标与年龄、预期和实际延长长度的相关性。结果:10例患者全部获得随访,随访时间9~59个月,平均(35.2±12.8)个月。延长长度为2.0~10.6 cm,平均(6.2±2.3)cm;带外固定器时间为1.9~6.1个月,平均(4.7±1.2)个月,外固定指数(EFI)为0.6~1.4个月/厘米,中位数(四分位数)为0.71(0.67,1.00)个月/厘米。骨愈合时间为4.2~14.4个月,平均(8.6±2.8)个月,骨愈合指数(BHI)为1.0~2.6个月/厘米,平均(1.5±0.5)个月/厘米。手术前后MPTA、机械轴线通过胫骨平台位置的百分比差异均无统计学意义(P均>0.05)。末次随访时踝关节活动度较术前平均减小9.0°±3.2°,且差异有统计学意义(P<0.05);JST胫骨延长评分显示优7例,良3例,中和差均0例;患者满意度为非常满意9例,满意1例。无一例出现深部感染。相关分析结果显示,年龄、实际延长长度与BHI均呈正相关(r=0.679、P=0.031,r=0.640、P=0.046),实际延长长度与EFI呈负相关(r=−0.688,P=0.028)。结论:LATN是安全、有效的胫骨延长手段。