儿童恶性骨肿瘤保肢治疗现状-方法与技术

骨原发恶性肿瘤常发生在骨骼发育成熟前的青少年儿童，对患儿和家长带来了巨大的压力，目前随着治疗技术的不断发展该类疾病已经不再是不治之症，很多患儿能够顺利通过治疗重返正常生活，并快乐成长摆脱疾病带来的影响。由于儿童处于骨骼生长发育期，相对于成人的治疗有着特殊的问题。作者日常工作中接触了大量患儿家长，在总结各种问题基础上，针对大家关心的问题从专业角度出发整理撰写下文，通过系统的介绍向大家讲述目前儿童保肢治疗现状，各类技术优缺点，如自体骨移植，异体骨移植，可延长假体等，以及术后逐渐出现肢体不等长后需要如何处理，平时需要注意的问题等。希望通过本文能够使读者对儿童恶性骨肿瘤保肢治疗有一个整体的了解，并为大家治疗带来信心，可能部分内容由于专业性较强，欢迎大家通过网站或门诊进行交流。北京大学人民医院骨肿瘤科姬涛

儿童恶性骨肿瘤的保肢治疗

北京大学人民医院 骨与软组织肿瘤治疗中心

姬涛

第一节儿童保肢治疗的方法

20岁以下的儿童及青少年骨原发恶性肿瘤发病率约为百万分之8.7，其中以骨肉瘤和尤文肉瘤最为常见，此类肿瘤常发生于干骺端，股骨远端和胫骨近端的病例占全部病例的45-78%，其次好发部位是肱骨近端和股骨中段和股骨近端。软组织肉瘤种类较多，生物行为学差别大，横纹肌肉瘤是最为常见的恶性软组织肉瘤，其它较为常见的肿瘤包括纤维肉瘤，未分化肉瘤，横纹肌肉瘤，脂肪肉瘤，滑膜肉瘤等。

对于儿童骨与软组织恶性肿瘤的外科治疗的目标是在可能的情况下进行肿瘤的广泛切除并保留骨骼生长能力。较理想的手术方式是在不影响远期生存的情况下最大限度地保留肢体的功能和外观。对于大多数病例，保肢手术在外观方面有着明显优势，患者术后功能满意。但保肢手术有着相对于截肢手术更高的并发症发生率，其中包括人工假体相关的并发症，如松动、感染、植骨不愈合、骨折、关节功能差、肢体不等长以及局部复发等。并发症的发生常需要翻修手术，有些病例最后需要截肢。截肢手术，在某些特殊情况下可能是更合适的选择，这包括不当活检导致的血管神经严重肿瘤污染，病理骨折等。但病理骨折并非是保肢手术的绝对禁忌症，此外如血管被肿瘤包裹，可以考虑行血管置换。在一些情况复杂的病例，选择保肢还是截肢需要根据具体情况决定。

儿童恶性骨肿瘤患者骨骼尚处于发育阶段，肿瘤部位常位于干骺端并累及骺板，切除肿瘤时需要同时切除骺板，儿童保肢治疗的难点在于骨骼较小和受累部位骺板切除（图1），儿童保肢术后肢体不等长是目前尚未完全解决的难题。截肢手术对于儿童患者来说也存在相应的问题，最为突出的是残留骨端的生长导致的软组织覆盖相对不够，需要二次手术。

保肢手术重建方式选择较多，在过去30年中保肢手术发展迅速，目前相对成熟。常见保肢手术重建方法包括：假体重建，异体骨重建，复合假体重建，带血管蒂自体骨移植，肿瘤骨灭活重建，外固定骨转运，旋转成型。

图1、患者11岁，股骨远端骨肉瘤。左图为失状位MRI，可见病变累及骺板。右图为切除后标本，股骨远端骺板与肿瘤一并切除。

1.1 自体骨移植

对于儿童骨肿瘤切除后骨缺损，常见的自体骨移植方法是游离或带血管蒂的腓骨移植，腓骨移植十分适合上肢骨缺损的重建（图4）。对于带血管蒂腓骨移植，可以尝试保留供应腓骨骺板血管（膝下外侧血管）的移植，这样可以保留腓骨的生长。腓骨血运一般较好，可以较快地与自体骨愈合，但当用于下肢骨缺损重建时，由于腓骨强度不够，需要额外的固定支持。一般腓骨可以通过应力传导，微骨折，骨痂形成等过程增粗塑形，但这一过程需要较长的时间，可能会延长制动时间。为了得到术后早期足够的强度，可以将带血管腓骨与异体骨联合应用进行骨缺损的重建（图2），这样可以通过异体骨提供术后早期的强度，通过带血管蒂腓骨再血管化和重塑实现远期的稳定重建。对于儿童或青少年来说，该方法是目前最佳的生物重建方法，术后早期可以满足负重行走，同时可以实现远期的植骨愈合，长期随访可以看到腓骨和异体骨的融合。应力骨折和骨不愈合是腓骨移植重建后最主要的两大并发症。应力骨折的发生率文献报道为12.5-28.5%。不愈合或延迟愈合的发生率为8-14%。

图2、患者为13岁左尺骨骨肉瘤患者，肿瘤切除后骨缺损通过自体腓骨移植重建。

另一种自体骨移植重建的方法是自体瘤骨灭活。通过不同灭活方法将截下的瘤骨进行处理，常见的方法包括放射线、微波、巴氏灭活或高温灭活。但是这些方法只适用于儿童骨干或扁骨部位的肿瘤。目前自体骨灭活的报道较少，不同文献报道的并发症发生率差异较大，灭活骨重建的主要并发症是感染和骨折。

1.2 异体骨及复合假体

异体骨可以单独使用或与人工假体联合作为复合假体使用，也可以如前文所述可以与带血管腓骨联合应用。但异体骨没有骨诱导的作用，也就是异体骨无法诱导新骨形成。异体骨移植可以进行干骺端，骺端（异体半关节），骨干骨缺损的重建，也可以作为切除后关节融合的移植物。异体骨可以恢复骨骼的完整性，保留骨量，提供肌腱韧带的附着，理论上可以改善术后功能。

在儿童使用异体骨重建较成人有着更高的并发症发生率，特别是儿童下肢的异体半关节重建并发症发生率较高，长骨中段异体骨的预后相对较好。骨折，骨不愈合和感染是儿童异体骨移植重建中最常见的并发症（表1）。异体骨重建5年和10年的完好率分别是69-78%和63%。

表1.儿童异体骨重建并发症发生率

作者

发表时间

病例数

并发症

感染

骨不愈合

骨折

Muscolo et al

2008

22

4.5%

4.5%

13.6%

Ramseier et al

2006

21

9.5%

-

28.6%

Brigman et al

2004

116

16%

34%

27%

Alman et al

1995

26

11.5%

11.5%

53.8%

感染是异体骨移植重建最严重的并发症，外科切除范围，软组织缺损程度，多次手术以及化疗等因素都是导致异体骨发生感染的危险因素。异体骨与自体骨连接处愈合需要宿主骨活性高，骨接触面充分，连接处稳定才能达到骨愈合。Hornicek分析了导致异体骨不愈合的因素，并发现化疗是导致异体骨与自体骨连接处不愈合的主要因素。异体骨重建的骨折率在儿童报道的发生率高于成人，理论上跨越整段异体骨的内固定可以提供固定并避免异体骨受到较强的弯曲和扭转应力而骨折。在术后中长期的随访时可以发现内固定的断裂或失效（图3）。接受异体骨重建的儿童患者术后因骨骺切除会发生肢体短缩，肢体短缩的程度取决于病人接受手术时的年龄。

图3、9岁胫骨远端骨肉瘤患者，异体骨+自体腓骨移植重建肿瘤切除后骨缺损，箭头处可见植骨愈合。

1.3 假体重建

在成人，恶性骨肿瘤切除后的骨缺损标准的重建方法是组配式假体。但是由于儿童骨骼尚处于发育阶段，利用标准的肿瘤型人工关节进行重建无论从可行性和功能性方面都不合适。为了解决儿童保肢这一问题，1976年由Scales最早提出可延长假体的概念，可延长假体是指可以随着患儿骨骼生长进行长度延长的假体，具体重建方法与标准肿瘤人工关节类似。假体重加可以进行早期康复锻炼，恢复功能并负重行走。可延长假体的设计在过去30年中发展迅速，最初可延长假体是螺纹螺栓式设计，第二代由小球设计，随后第三代为C领式设计。微创可延长假体是由蠕动螺纹实现的。早期，所有的延长均需要麻醉下外科操作，这样多次手术导致感染率较高。患者年龄越小，延长次数越多，特别是除因延长需要手术外，还需要通过外科治疗解决关节僵直，瘢痕挛缩，感染，磨损和松动等。目前最新的设计时无创可延长假体，假体通过体外的电磁场获得能量，从而实现延长。目前无创可延长假体主要有Repiphysis 系统 (Wright Medical, Inc., Arlington, USA), 即 Phoenix假体 (Phoenix Medical, Paris, France), JTS 可延长假体 (Stanmore Implants Worldwide, Elstree, UK), and MUTARS Xpand 生长假体(Implantcast Gmbh, Buxtehude, Germany)。所有这些假体延长机制各不相同，这些假体不需要通过外科手术实现延长，但并不是所有的儿童患者均适合可延长假体的重建，骨骼尺寸，年龄，骨骼生长潜能需要术前仔细评估，一般对于6-8岁以下患儿不建议进行假体重建，或者对于父母身高较高，患儿骨骼较小的情况也不推荐使用假体重建。因为这些情况下骨骼生长潜力较大，肢体短缩很难通过可延长假体进行纠正。Beebe等对接受无创可延长假体重建的患儿进行术后功能及步态分析，术后平均随访31.5个月，他们发现这类患儿双腿站立相延长，步速减慢，这表示髋部外展肌肌肉力量弱。但是，这种假体重建方法术后功能令人满意，特别是家长的心理接受程度较高。

可延长假体的并发症包括感染，松动，瘢痕挛缩，以外延长或短缩，肢体不等长超过假体最大延长程度，以及假体周围骨折。感染是假体重建最严重的并发症，儿童假体重建的深部感染率是10.9-17.6%，最常见的部位是胫骨上段。感染有时由于生物膜的形成很难彻底清除，感染致病菌可以驻留在金属假体表面，临床上患者术后可以出现几个月到几年的症状。慢性感染常需要二期翻修，成功率约为70%，但是部分患者最终需要截肢。儿童保肢术后最常见的并发症是假体无菌性松动，文献报答其发生率为7.1-26.3%。这多数是由位于假体宿主骨连接处力臂较长引起的，有时也由于髓内固定效果欠佳。断裂或失效是另外一类常见的并发症。最常见的机械失败是假体无法延长。此外也有假体疲劳断裂的问题，限制应用假体的首要原因是患儿自体骨髓腔较细。在长期负重过程中，即使使用再强的材料，如果直径小于8mm，也有较高的柄断裂危险。Picardo等报道了假体达到最大延长长度后翻修率为16.4%，由于机械并发症导致翻修的发生率为18.2%。虽然并发症发生率较高，在儿童保肢治疗中，可延长假体仍然是一种可选的重建方法。

表2.可延长假体的临床应用情况

作者

发表时间

病例数

假体类型

平均延长长度

(mm)

并发症发生率

功能评分

(MSTS)

Henderson et al

1996-2009

38

Stryker§ 18;

Biomet* 12;

Stanmore 8

30

31

81

42%

87%

Saghieh et al

2002-2009

17

Wright

25.8

70.6%

90%

Picardo et al

2002-2009

55

Stanmore

38.6

29.1%

80.7%

Hwang et al

2002-2009

34

Stanmore

32

23.5%

85.6%

Baumgart R.

NA

5

Implantcast

78

60%

NA

Wozniak W.

2000-2010

118

Stanmore* 47;

Wright 4;

Implantcast 67

NA

31.9%

50%

26.8%

85%

注: * 有创可延长假体; § 微创可延长假体

图4、股骨远端骨肉瘤患者术后4年X线平片，骨缺损应用微创可延长假体重建，箭头为假体延长部分。

1.4 肢体不等长

肢体不等长是儿童保肢术后最主要的远期并发症（图5），上肢的不等长一般对功能影响不大，但是下肢不等长会严重影响功能。股骨远端和胫骨近端是原发骨肿瘤最常见的发病部位，并且股骨远端和胫骨近端骨骺分别占下肢生长长度的35%和30%，此外还有一些其它因素影响肢体不等长程度，这些因素包括化疗，邻近关节骺板受累，肌肉丧失或萎缩，对侧肌肉过度增生。肢体不等长的治疗方法包括非外科治疗和外科治疗，后者包括可延长假体，骨骺保留，对侧骨骺损毁或骨延长。对于肢体不等长的预测十分重要，因为需要根据不等长程度选择合适的治疗方案。预测成年后身高常需要综合多方面预测结果，如家庭成员身高，生长图标等方法。

小于2cm的肢体不等长一般不需要处理，患者一般没有明显的临床症状和功能异常，这一范围内的不等长可以通过矫正鞋纠正，对于<1cm不等长可以通过正常鞋增加内增高实现，>1cm不等长需要在鞋跟处增高。

2-5cm的不等长一般伴有步态异常，可以通过矫正鞋或对侧骺阻滞进行纠正，但骺阻滞需要在准确的时间进行，这样可以避免矫正不够或过度。一般情况下身高的65%由下肢骨骼生长提供，股骨远端（39%）平均每年生长9mm，胫骨上端（28%），平均每年生长6mm。大于5cm的不等长一般需要外科治疗。男孩一般到16岁身高停止生长，女孩一般到14岁身高停止生长。肢体不等长预测方法较多，其中包括Paley’s系数法，Moseley图表，Green-Anderson生长图标等。最常用的外科治疗方法是经皮骺阻滞。该手术可以在门诊进行，并发症较少，可以通过电钻和小刮勺毁损骺板，或者通过螺钉穿过骺板达到骺阻滞的效果。有时对于2-5cm的下肢不等长可以通过健侧肢体短缩进行，直接解除短缩长度的长骨，但该方法不用于>3cm的不等长，因为会造成肌肉无力。

对于>5-8cm的肢体短缩一般采用短缩侧肢体延长的方法进行纠正，最常用的延长方法是通过外固定架进行，一般为单边外架或环形圈架。延长过程一般将外固定架固定后进行截骨，而后以每天1mm速度牵开，一般可以延长所在长骨的15-25%的长度。常见的并发症包括钉道或伤口感染，软组织张力过高，关节脱位，肌肉反张，骨骺早闭，延长骨延迟愈合，邻关节僵直，外架相关机械并发症，外架拆除后的新生骨疲劳骨折。一般需要定期复查降低一些并发症的发生，钉道周围护理，外架调整和功能康复对于延长手术的成功和患者延长期间的生活质量都十分重要。

肢体不等长>18-20cm（需要>3次肢体延长）的患儿，较早的采用截肢或旋转成型可能使患儿收益。

表3.不同程度肢体短缩治疗方法

肢体短缩程度

治疗

0-2 cm

不需要特殊治疗

2-5 cm

矫正鞋或对侧骺阻滞

5-15 cm

肢体延长，可延长假体

>15 cm

多期手术，旋转成型，截肢

对于骨延长来说，骨缺损由新生骨填补，骨延长的基础是骨折愈合过程中出现的功能性加速重构和骨愈合。Ilizarov最先系统应用该技术，该技术主要是进行皮质骨切断，保留骨外膜和髓内结构的连续性。延长一般在截骨后7-14天开始，每天一般可以延长1mm，但是一般需要新生骨达到负重强度需要两倍于延长的时间。虽然文献报道的每厘米延长时间从8.1天到95天不等，但一般延长估算时间为每厘米一个月。骨延长最常见的并发症是钉道感染，固定钉断裂，新生骨骨折，邻近关节脱位，皮肤内陷，骨吸收，对线异常。Tsuchiya报道了该方法的并发症发生率是52.6%。骺延长的优势是成骨更快，早期负重，并且并发症较其它延长方式少，但建议用于小于12岁患者，因为存在骺早闭的风险。Canadell应用该技术增加肿瘤与骺端及关节面的距离，增加肿瘤的安全边界，从而保留骺端及关节面。经骺板截骨可以用于骺端可以保留但无法进行骨骺延长的病例。

图5、8岁股骨远端骨肉瘤患者，肿瘤切除后利用半关节进行重建，术后4年X线片可见左下肢出现5cm肢体短缩。

1.5 旋转成型术

旋转成型术是一种中段截肢术，将远端肢体旋转180°，这样患者的踝关节可以用作膝关节（图6）。该手术最早由Borggreve报道，是用于治疗膝关节结核伴关节强直并短缩的病例。之后van Nes将此技术推广，Kristen最早将该技术用于膝关节周围恶性肿瘤的保肢治疗中，该技术是保肢和截肢手术之间的一个选择，特别是对于8-10岁以下的年轻患儿，由于骨骼未完全发育，该手术术后可以避免保肢术后肢体不等长等并发症。旋转成型手术的优点包括重建出功能良好的膝关节，佩戴假肢的残肢长度较长，由足部产生的髋臼负重要优于膝上截肢产生的髋臼负重。旋转成型术术后患者功能优于膝上截肢，并且相比所有保肢手术并发症发生率，旋转成型是并发症发生率最低的一种重建方式。与假体重建相比，旋转成型在功能及生活质量方面没有任何劣势。

Winkelmann曾报道134例旋转成型病例，并发症包括7例血管并发症，2例深部感染，4例假关节，2例神经功能损伤和5例远期骨折。Gottsauner-Wolf回顾了70例旋转成型的病例，平均随访4年，吻合血管不通是最常见的并发症，发生率大约为10%，大多数将导致截肢。远期并发症包括8例骨折，2例感染，2例延迟愈合和1例淋巴管瘘。虽然有好的功能和生活质量，但外观异常是旋转成型术突出的问题，所以该技术在可以选择保肢手术的前提下，很少作为第一选择。但对于一些具体病例，如年轻患儿还是一种实用可靠的重建方法。

图6、11岁患儿因股骨骨肉瘤累及股骨全长，行旋转成型术。图片为术后功能像。

第二节儿童保肢治疗的假体设计

对于青少年，股骨远端和胫骨近端骺板的生长占整个下肢身高发育长度的70%。股骨下端骺板的切除会使患肢每年丧失约1.6cm长度。出于这种原因考虑，对于年龄很小的骨肿瘤患者进行膝关节切除（常小于10岁）必然会引起严重的肢体不等长。对于儿童骨肿瘤患者来说，随着生存期逐渐延长，瘤段截除假体重建造成的肢体不等长和跛行等并发症日渐增多。儿童由于骨骼还有很大的生长能力，任何的金属假体随着儿童的长大最后都需要翻修。MRI精确确定病变范围后，很多手术可以在距骺板仅几个毫米处切除肿瘤而保留骨骺。带血管的自体骨骺移植也是一种避免肢体不等长的方法。Malawer认为10%的骨原发肿瘤患者需要进行可延长假体置换。

2.1 可延长假体

儿童保肢术后假体不等长是近年来保肢手术的热点问题。随着可延长假体设计的不断改进，假体植入后可通过调节假体的长度解决肢体不等长的问题。可延长假体经历了有创延长、微创延长及无创延长的发展阶段。可延长假体最早出现于1976年，第一代可延长假体代表的有英国的SEER假体(Stanmore Extensible Endoprosthetic Replacement)。先后经历了蜗杆驱动假体，钨球填充假体，C形套领假体，微创假体发展。第二代的为组配式假体，典型的假体为HMRS(Howmedica Modular Replacement System)。此后出现了自动可延长假体，延长机制是膝关节屈曲运动带动棘轮装置，通过螺杆来延长假体。随后出现了Phenix无创可延长假体，该假体最早由法国人发明，20世纪90年代后经多次改进，现商品名为Repiphysis。此假体通过外部电磁场刺激，使假体内部聚乙烯管融化，依靠压缩弹簧使假体延长。Neel在1998年至200年对15例儿童骨肉瘤患者共植入18个Phenix假体，平均随访18个月。16例假体共进行60次体外无创延长操作，平均每位患者进行4.3次延长，平均每次延长8.5mm。15例中，7例共进行8次翻修手术。该假体虽然也存在假体松动、假体折断、假体内部部件破坏等并发症，但术后功能（MSTS93）优良率可达90％，且成功的解决了肢体不等长问题。可延长假体主要适用于年龄在5－15岁，预计术后肢体不等长超过2cm的患儿。

可延长假体保肢术后5年内，有约25%的假体需行翻修术。翻修术的原因主要为感染、肿瘤局部复发、假体延长失败、无菌性松动、生长板破坏。Unwin等报道应用SEER系列假体164例，38例需行翻修术，其中19例为无菌性松动。假体的5年失败率51.2%，股骨远端假体5年松动率为77.3%。Baumgart应用MUTAR-bio可延长髓内假体解决肢体不等长问题，传统的可延长假体的治疗原理是通过逐渐延长内植物本身来延长患者肢体，但随着患者骨骼的生长，就会引起明显的假体松动问题。而Baumgart研制的生物可延长假体，通过可延长髓内针，每次通过皮下电磁接收装置产生驱动，使得髓内针延长，一般每天延长1mm，在应力作用下可以产生良好的诱导成骨作用。MUTAR-bio由关节部件，髓内柄（Fitbone）和锁钉三部分组成。关节部件与传统的肿瘤型假体一样，髓内柄根据不同截骨长度有不同规格。一般术后先通过不可延长的髓内柄固定，当下肢出现3－4cm肢体不等长后，在将可延长髓内柄植入髓腔，每日延长1mm，随着骨痂逐渐塑形，可以使骨质逐渐延长。当延长到8cm后，应待新生骨完全愈合后，约6－9个月，才可完全负重。当患儿成年后可更换普通肿瘤型假体。

图7、12岁股骨远端骨肉瘤患者，行有创可延长关节进行肿瘤切除后的缺损重建，可见假体延长机制为螺纹驱动设计。

2.2半关节假体

半关节置换是指将关节一侧的病变骨关节切除，行人工半关节置换术，人工关节面和自体的关节面对合（图8），对侧骨不做处理从而不损伤对侧骨骺，从而避免使用全关节对对侧骨骺的破坏，以保留对侧骨骺的生长功能，减少术后肢体不等长。对于股骨下端肿瘤，可设计一种比较细的胫骨柄假体，行全关节置换术。有研究表明假体柄的直径小于9mm，对骨骺的生长无明显的影响。对于半关节假体设计要求比较严格，最好根据CT扫描结果进行假体设计，以使关节面的形状更为吻合。随着患者的生长发育，假体可能会出现和自体关节不匹配的情况。并且两种关节手术至患者骨骼发育成熟后，还需要行关节翻修术。对于骨骼缺损较大的患儿，可以应用复合假体进行重建，尽可能的增加患肢的骨性结构长度，提高软组织附着，延长使用寿命。这种假体是订制型，需根据每位患儿平片、CT、MR I等结果进行设计。与可延长假体相比，这种半关节假体操作简单，由于机械结构简单，较少出现机械失败并发症。假体柄一般采用生物固定，假体设计有髌韧带及双侧副韧带重建的孔洞，并可进行植骨。韧带附着点和肌腱的牢固固定有利于改善关节的动力和稳定性。由于半关节假体没有铰链结构的限制，显著降低了术后假体松动的发生率。

此外，随着组配式关节的出现，可以通过组配式假体进行半关节重建，在肿瘤切除后可以通过合适长度的组配式假体进行重建，待患儿成年后，应用同一系统的对侧关节组件进行关节成型（图9）。

图8、半关节假体用于股骨远端肿瘤切除后骨缺损重建。术中可以将膝关节周围韧带缝合至假体髁部内外侧孔洞处以提高术后关节稳定性。

图9、患者一期行肿瘤切除组配式假体重建，成年后型股骨侧成型。

2.3半限制型儿童关节

半关节的设计存在以下不足：首先半关节是非稳定关节，需要外支具固定较长时间，待瘢痕形成后代偿部分关节稳定性，这一过程限制了关节的活动范，容易导致肌肉萎缩，肌力下降。其次，这种关节本质上是临时的重建方式，待患儿骨骼成熟后，需更换为成人全关节假体，短缩明显的需多次更换半关节假体来达到延长的目的，多次手术使并发症发生率增加。此外，部分患者负重后由于负重后磨损对侧关节正常软骨，造成关节疼痛。由于半关节存在以上问题，为了提高关节稳定性以及解决对侧关节软骨磨损问题，半限制型关节设计逐渐应用于临床。该假体设计关节面设计采用了髁限制型表面膝关节(CCK)，从而提高了关节面的对合和稳定性。此外基于直径<10mm细柄对骨骺无损伤的基础，在保留胫骨骨骺的基础上我们可以实现对胫骨侧关节面进行成型，从而显著提高患儿术后膝关节稳定性。图10为假体实物图片，股骨侧缺损设计与半关节相似，但关节面为髁限制型关节面，胫骨侧设计特点为直径较细的髓内柄，平台衬垫与股骨侧匹配，并且在平台下方两髁有抗旋转固定针。假体重建后，术中需要对软组织进行较好地重建，从而进一步提高关节稳定性，可以通过人工韧带，或人工血管等材料包裹假体表面，并将保留的肌肉断端重新附着到相应解剖位置。术后一般佩戴支具8-10周，术后早期即可开始四头肌肌肉力量锻炼，一般从术后6周期开始进行关节活动度训练。术后随访发现胫骨骨骺可以正常生长，胫骨长度与较对基本一致，患者膝关节稳定

图10、半限制型关节，假体设计结合限制型表面膝关节设计，胫骨侧假体柄设计为细柄以减少对胫骨骨骺的损伤。

第三节肢体延长

儿童骨与软组织恶性肿瘤患者保肢术后最常见的并发症是下肢不等长，虽然有可延长假体的应用，但并发症较高，即使无创可延长假体也有着较高的机械失败率。对于肿瘤控制满意，达到临床治愈的患儿（初治后随访5年没有出现肿瘤复发或转移），肢体不等长的治疗就变的十分重要，因为这直接影响着患者的生活质量。目前所有技术中，骨延长技术对于纠正下肢不等长来说是一种十分成熟和可靠的方法。

3.1 骨延长基础理论

骨延长的基础是牵拉成骨(distraction osteogenesis), 牵拉成骨术是在截骨处两侧截骨断端逐渐牵开分离诱导新骨形成的过程，在截骨两侧断端间的应力刺激成骨。这样就可以使骨骼延长并进行矫形用于治疗骨骼长度或角度的畸形。Codvilla在1905年最早通过股骨截骨并利用外固定装置进行牵拉成骨。Abbot在1927年发表了一个类似的病例。那时这一技术理论还没有被系统研究，并且外固定器械研发十分落后，这些原因导致了该技术并发症较高，并且未被广泛应用。Gavriil A. Ilizarov在20世纪50年代治疗骨折过程由于错误地将骨折端牵开而非计划的加压而发现了牵开处有新骨形成。之后他对该现象进行了研究，并在在狗的胫骨上重复了牵开成骨的过程，最终他将该技术应用到人下肢长度缺损的治疗中。而后纽约大学的McCarthy和他的团队将牵拉成骨技术应用于颌面骨的矫形中，在1989年成功率先实施了人下颌骨的牵开矫形。

牵开成骨过程分为三期：第一期是静息期(latency phase)，主要指安装外固定装置并进行截骨或皮质骨切开，静息期主要是使修复的组织在截骨间隙形成，这一时期一般1-7天不等，主要由患者的年龄和牵拉部位决定。第二期是延长期(activation phase)，这一阶段主要是在截骨断端间施加持续的牵拉应力，并使间隙增大并形成修复组织，诱导新骨形成。最后是塑形期(consolidation phase)，这一期主要是在外固定的保护下使新生骨提高强度并逐渐塑形，一般需要持续8周时间。延长过程中的间隙，一般分为四区（图11），第1区是中央纤维区，主要为沿牵拉方向形成的条索状纤维。紧邻的第2区为移行区，主要是沿纤维条索形成骨样基质。第3区是塑形区，主要特点是骨母细胞成骨并塑形改造新生骨。最外侧为第4区，即成熟区，主要为成熟骨质。

图11、牵拉成骨过程中延长间隙分区示意图。

一般牵拉成骨按新骨形成部位分为三种类型：即单中心，双中心和多中心成骨。单中心骨延长是指单处截骨，并在截骨一段施加牵拉。双中心骨延长是指在缺损一侧进行截骨，使截骨处与缺损之间形成一个转运骨段，一般需要放置三组固定钉。两组分别位于截骨端两侧，第三组置于缺损处另一端。之后将转运骨段逐渐牵开，并在其转运方向后方逐渐形成新骨。多中心与双中心类似，主要是在缺损两端均进行截骨，并形成两个转运骨段，两个转运段相向移动，跨过骨缺损。骨延长过程中，不仅是骨骼延长，周围软组织也在新生并延长，其中包括皮肤、肌肉、神经和血管。

骨延长过程是一个复杂的过程，有生物力学和分子细胞水平的复杂变化，两者之间又相互作用。一般在骨折断端施加机械压应力可以刺激新骨形成，但牵拉应变才是决定新骨形成的关键。比如说，如果在延长期每天延长速度是每天1mm，截骨处的间隙是1mm，那么牵拉第一天的应变是100%，当到达第10天时，当间隙是10mm时，牵拉应变降低到10% (1mm/10mm)。一般骨骼无法承受大于1-2%的应变，这就是为什么在牵拉期内无法看见新骨形成。作用于组织的生物力学信号可以诱导组织分化，骨骼再生的生物力学研究发现，周期载荷的压应力可以促进软骨再生，与此类似的是较高的牵拉应变将诱导纤维组织形成。合适的压应力和高应变会促使纤维软骨形成，在血供充分的情况下，低压应力和牵拉应变可以直接导致新骨形成，如能施加合适的中等强度压应力，就可加速新骨形成。

截骨并牵开后，首先在局部形成血肿，炎症细胞迁移到截骨断端。该部位的损伤是相对缺氧的，这样就会使血管生成因子（VEGF）表达上调，促使新生血管生成，从而刺激原始间充质干细胞迁移并合成I型胶原。血管生成是骨形成的必要条件，通过对动物模型研究发现牵开部位的血供是其它部位的10倍，血供一般在术后2周到达高峰，术后17周延长部位血供仍是对照部位的2-3倍。

随着延长的开始，延长部位的TGF-β1水平显著增高，这一变化将引起胶原纤维聚集，并形成非胶原细胞外基质蛋白，与成纤维细胞形态相似的锥形细胞和新生血管沿牵拉方向排列，大概在牵拉后14天骨样愈合和矿化开始逐渐明显，牵拉停止3周后由于骨钙素高表达，沿纤维束逐渐出现线样钙化。之后骨母细胞出现并逐渐成骨。新生骨进行性钙化，骨缺损逐渐被新生骨替代，而后新生骨在骨母细胞和破骨细胞的共同作用下逐渐形成板层骨，并出现髓腔结构。

影响骨延长成功与否的因素很多。首先外固定一定要坚强固定截骨两端避免由于延长处移动导致的纤维不愈合。截骨后一定要有足够长度的搬运骨段以满足固定需要。延长速度要适中，不应影响截骨处新生修复组织及纤维组织形成，也不应太慢导致新生骨塑形。此外，对于延长处骨和软组织要有足够的血供。精细的术前计划十分重要，其中包括截骨位置，延长长度，固定位置等。当患者仍处于骨骼生长阶段，一定要适当过度延长，因为延长后新骨塑形需要时间，这期间患处无法生长。

3.2 股骨延长

股骨延长前需要检查下肢主要关节活动度，包括髋、膝、踝关节。要注意是否合并关节的挛缩或过伸，或者关节不稳等。此外最重要的是评估下肢不等长程度，一般通过站立位双下肢全长X线片测量，拍片时主要要将短缩侧垫高，使骨盆水平。建议用1cm厚的木板垫高，这样可以辅助计算下肢短缩长度。一定要注意冠状面和矢状面是否存在畸形或成交等问题。在进行延长前建议常规进行骨盆平片检查，主要评估髋关节情况，如果髋臼发育不良，则延长时容易出现髋关节脱位的问题。髂胫束的情况，由于髂胫束被固定钉穿透，所以在外固定架植入后，一定要将膝关节屈曲至最大角度，这样可以用固定钉划开髂胫束，以防术后膝关节屈曲障碍。如果术前出现髂胫束挛缩，则需要在手术时进行松解。

术后处理：

术后静脉镇痛一般需要48小时，之后逐渐过渡到口服止痛药。地西泮(0.4-0.8mg/ kg/天)可以缓解肌肉痉挛。预防性抗生素一般使用24小时，静脉抗生素用至硬膜外置管拔除。

牵开操作：

一般术后5-7天的静息期过后开始延长，静息期主要是使骨、骨膜组织从截骨创伤中修复，使得牵开前有早期骨形成。对于截骨操作困难或成骨能力差的患者可以延长静息期至10-14天。对于小于6岁的患者，牵开速度建议为每天0.75mm（3个1/4圈）；对于6岁以上患者，牵开速度可以在每天1mm（4个1/4圈）。牵拉速度一般需要根据骨形成速度和关节活动度进行调整。在以下情况出现时应考虑将延长速度变慢：①新生骨变窄并并且密度降低；②中央纤维区宽度大于5-6mm；③髋膝关节活动度下降。相反，在以下情况出现时应考虑适当加快延长速度：①如果新生骨增生明显，并且宽度大于正常骨直径；②出现新生骨区域过早骨化。

小于6岁患者延长过程中可以在患者耐受情况下进行负重，大于6岁患者建议负重50%。在延长过程中必须保证邻近关节的适当活动度，髋关节屈曲挛缩小于20°，外展大于20°，膝关节屈曲大于45°，膝关节完全伸直。如果延长过程中关节活动度差将导致关节挛缩并可能需要手术松解。

骨延长过程中病人教育十分重要，特别是钉道的护理。应当给患者提供相应的说明指导材料，并教会患者如何进行延长操作，在住院期间要每天强化患者及家属对于延长外架及钉道护理的知识。一般在术后24小时进行钉道周围换药，钉道一般需要每天进行护理，术后第1周，钉道用无菌生理盐水清洗并用纱布包裹固定钉。从第2周开始，固定钉就可以在患者洗澡时用抗菌皂和清水进行清洗。一般建议患者用纱布包裹固定钉并将纱布填塞于皮肤与外架之间，并对皮肤形成一定压力减少皮肤微动。

钉道感染十分常见，一般平均每月有一个钉道感染，常见的钉道周围感染是浅表的皮肤感染，通常可以通过口服抗生素治疗。钉道感染最早的症状是局部疼痛，一般之后6-12小时加重。其它的症状包括渗出，红疹等。一旦出现疼痛并怀疑钉道感染应尽早应用抗生素，必要时可以留渗出物进行细菌培养+药敏。严重的钉道感染较少见，当出现严重感染是应当进行静脉抗生素治疗，如果静脉抗生素治疗24小时无效，则应考虑将固定钉取出，并进行清创手术。

一般建议患者在延长期间每2周复查一次，并进行平片检查，物理检查主要包括神经血管功能，下肢失状位和冠状位的对线，关节活动度，此外要注意检查固定钉及外架的稳定性，及各连接部位的情况。一般在骨痂塑形期不需要进行复查，可以每4周拍片一次。

外架拆除，

一般按每厘米延长需要1个月的时间估算外架拆除时间。如果影像学显示愈合强度满意，则直接拆除外架即可；如新生骨仍然较窄或固定钉处有骨折风险，则应考虑拆除同时进行髓内针的固定。

骨延长使用外架方法一致（图8）。

图14、股骨下段骨肉瘤患者，一期行肿瘤切除，自体瘤骨灭活，骨水泥填充，髓内针固定。术后8年肢体不等长通过骨延长纠正。

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