跟骨骨折术后三维形态学特征与踝-后足功能的相关性:一项多中心研究结果

　　跟骨骨折占附骨骨折的60%，占全身骨折的2%，约75%为关节内骨折，35%}68%伴有跟股关节损伤’如。基于大量的生物力学实验及临床实践研究，诸多学者提出跟骨骨折应恢复关节面的平整，恢复跟骨的高度、长度、宽度及负重轴线，跟A骨折后的解音」复位对足踩功能恢复至关重要:20世纪90年代中期，切开复位内固定被认为是治疗伴移位的跟骨关节内骨折的金标准3.11-14]，而解音」复位则是手术治疗跟骨骨折的最重要目标15-161但是，近年来国内外均有学者提出应用微创技术治疗跟骨骨折，并获得了较理想的临床疗效17-20J0显然，微创手术方案治疗跟骨骨折较难达到解音J复位，尤其是在恢复关节面的平整方面。因此，跟骨骨折术后的形态学特征与踩一后足功能恢复的相关性成为切开复位内固定与微创手术争议的焦点问题对于跟骨骨折解剖复位的评估，传统方式为术前、术后X线片比对，该方法自Bohler}21〕在1931年提出后应用至今。常用的跟骨解剖学参数包括:跟骨交义角(Gissane角)、跟骨结节关节角(Bohler角)，跟骨水平长度、宽度、后关节面高度、轴线及跟骨距下关节面平整性等。通常，跟骨骨折后，患处剧烈疼痛，足跟部肿胀，足躁部较难置放于标准的正、侧、轴位X线片的摄片位置，这严重地影响了基于X线片的术后解剖复位精准评估，且X线片较难观察跟骨距下关节面的真实平整度。
　　日前，CT二维重建技术在关节内骨折中的应用价值已得到较充分肯定，诸多学者提出CT技术应成为关节内创伤的常规检查项目L22之3〕。本研究拟单独提取基于CT三维重建技术处理后的患者跟骨骨折术后图像，通过容积重建模式观察关节面的平整性;通过表面重建技术结合三维组合式测量模式测量跟骨形态学特征;将观察及测量结果与患者的美国足跺外科协会(AmericanOrthopaedicFootandAnkleSociety,AOFAS)>g,};--j后足评分结果进行相关性分析，目的是:(1)测量跟骨骨折术后的关键形态学参数;(2)观察跟骨骨折后距下关节面的平整性;(3)探讨跟骨骨折术后的解剂形态学特征与躁一后足功能的相关性。
　　资料与方法
　　一、临床资料收集
　　(一)纳入标准
　　经询问病史及临床影像学资料证实为跟骨骨折术后18个月以卜、年龄2055岁、性别不限、生活能自理、术前为闭合性骨折且在2周内施行的手术。
　　(二)排除标准
　　足躁部肿瘤，足躁部其他部位陈旧性创伤、畸形，如姆外翻、高弓足、平足症等。
　　(三)退出标准
　　患者不配合医生完成相关的影像学检查及AOFAS躁与后足评分;研究者认为由于其他原因患者不适于继续参与研究。
　　(四)临床治疗信息及影像学资料
　　各研究机构需提供以下资料:(1)患者基本信息、治疗方案、随访时间及AOFAS躁与后足评分r24一;(2)患侧跟骨多层螺旋CT检查影像，扫描范围为病灶上下10cm之间;扫描参数:100120kV,200240mAs,FOV1822cm，像素512x512;将图像进行拆薄处理，层厚控制在0.6251.0mm,CT图像数据以Dicom3.0格式备份保存。
　　(五)一般资料
　　2009年12月至2012年1月，根据上述要求收集到来自五所医院的146例跟骨骨折术后患者的相关资料，其中男88例，平均年龄43.6岁(2054岁);女58例，平均年龄40.2岁(2255岁);左足62例，右足84例。随访时间平均为46.5个月(18144个月)。按跟骨骨折Sanders分型，11型16例，111型86例(IIIab27例，IIIac26例，IIIbe33例)，IV型32例，余12例无术前CT资料无法分型;行切开复位内固定术122例，行微创手术24例。患者信息均符合本研究的遴选标准。
　　二、方法
　　(一)跟骨重建及相关参数测量方法
　　将各院的CT薄层横断面图像数据导人数字化骨科临床研究平台系统(SuperImageorthopaedicsedition1.0,Cybermed，上海)}zs}，采用表面重建法重建跟骨及其周围骨性结构的三维图像，重建间隔0.625mm,应用三维拓扑窄区分割技术将图像中各构成骨分离并提取跟骨图像;采用容积重建法观察距下关节后关节面的平整性，有台阶且台阶超过2mm，视为后关节面不平整。根据上述预设标准，将本组病例分为关节面平整组和关节面不平整组(图l}o应用三维空间点、线二元素结合的组合式测量技术测量跟骨形态学相关参数。选取的标志点包括(图2):跟骨后关节面顶点(A点)、跟骨外侧壁后关节面底部与跟骨前部的交界处(B点)、跟骸关节顶点(C点)、跟骸关节底点(D点)、跟骨结节末端(E点)、跟骨结节上缘顶点(F点)。
　　测量指标包括(图3);(1)跟骨水平长度，即E点到C,D点连线中点的距离;(2)跟骨后关节面高度，即A点到跟骨水平长度轴线的垂直距离;(3)跟骨后关节面长度，即A点到B点的距离;(4)Gissane角，即AB连线与BC连线的夹角;(5)Bohler角，即AC连线与AF连线的夹角。
　　(二)功能评价方法
　　根据AOFAS跺与后足评分w对患者术后疗效进行评价。该评分包括疼痛、功能、对线三方面，满分为100分;其中90100分为优，7589分为良，50}74分为可，<50分为差。
　　三、统计学分析
　　应用SPSSV18.0统计学软件(PASWStatistics,IBM，美国)进行统计学分析。男、女性组AOFAS评分、跟骨形态学参数比较及距下关节平整与不平整组AOFAS评分比较，采用独立样本t检验;男、女性组解剖形态学测量参数与AOFAS评分的相关性，采用Pearson相关性分析。P<0.05为差异具有统计学意义。
　　一、AOFAS评分结果
　　男性组5698分，平均(86.517.2)分;女性组63-98分，平均(84.3士6.4)分;两组比较差异无统计学意义(t=0.182,P>0.05)。本组146例，优41例，良92例，可13例。
　　二、男、女性组跟骨形态学参数比较
　　跟骨水平长度、跟骨后关节面高度、跟骨后关节面长度男、女性组比较，差异均有统计学意义(均P=0.000，表1)oGissane角、Bohler角男性组与女性组比较，差异均有统计学意义(均P=0.000，表1)0三、男、女性组解剖形态学测量参数与AOFAS评分的相关性分析男性组跟骨水平长度、跟骨后关节面高度、跟骨后关节面长度与AOFAS评分无相关性(:=0.125,0.197,0.157;P=0.862,0.092,0.137);女性组上述指标与AOFAS评分无相关性(r=0.104,0.182,0.213;P=0.989,0.107,0.066。男、女性组Gissane角均与AOFAS评分呈负相关(r=-0.254,-0.299;P=0.012,0.004),Bohler·角与A(>FAS评分均呈正相关(r=0.223，0.287;P=0.034，0.009四、距下关节向平整性关节而完全恢复平整有38例，AOFAS评分平均为(87.3士6.9)分;余108例均存在不同程度的台阶或增生，a01'AS评分平均为(85.4士7.4分;两组比较差异无统计学意义(t=0.201,P>0.05。在关节面平整组内，AOFAS评分分级:优13例，良21例，可4例，优良率为89.5070;在关节面不平整组内，优27例，良71例，可10例，优良率为90.7%(图4)0讨论一、只维测量体系的理念与优势过去，关于跟骨解剖形态学测量均是基于二维平面，技术手段大致分为=类:(1)尸体标本解剖学测量;(2)基于X线片的相关测量W3)基于院内图像工作站的C'F平扫或三维重建图像测量。回顾上述只种技术手段，首先，获取尸体标本较困难，难以开展大样本的前瞻性分组研究;其次，基于X线片图像的测量可因患者足部体位、球管投射角度差异、人工测量误差而存在较大局限性;第三，目前主流的院内1'ACS系统大部分是三维重建图像的二维输}巳，临床医生仍仅能浏览已确定视角的图像，其测量的实质仍然是二维如此现状造成骨骼解剖形态学研究资料凌乱，各医院问无法进行标准化比较，观察、测量类研究的可靠性及可重复性较低。
　　理论上，任何含量化指标的研究均需建立在科学、精准的测量评估方法学基础上，若测量的方法学不具备可重复性及可靠性，研究结果则失去了应有的参考价值[ys」尽管在三维空间内，不规则物体较难描述其长、宽、高，因为物体均呈现为不同视角的曲面，而非二维空间的线和点，但是三维测量体系最大优势即具有可重复性，而不是去精准定义某一概念，如跟骨长轴等。本研究利用数字化骨科临床研究平台系统，只要精确选择了跟骨某些解音」标志点，而由这些点所推导出的线段、角度则具有极高的精确度及唯一性。此外，基于二维拓扑窄区分割技术，可轻松提取跟骨的独立图像，从而进行相关高效、便捷的观察及测量类研究m二、跟A常用角度参数与躁一后足功能相关性在跟骨常用的角度参数中，跟骨交叉角由Gissane首先描述，定义为跟距关节的前后关节面间的夹角，正常参考值为1200一1450，跟骨骨折后该角常·增大Zv。跟骨结节关节角由Bohler在1931年首先描述，定义为跟骨后距下关节面分别与跟骨结节上缘、跟骨前体的连线所成的锐角，正常参考值为250}400，跟骨骨折后该角可减小，甚至消失「21I。通常，跟骨的前、中、后距下关节面均为曲面，曲面与线段、曲面与曲面的夹角无法构成唯一的角度。本研究中，我们选择跟骨后关节面顶点、跟骨外侧壁后关节面底部与跟骨前部的交界处、跟般关节外侧面顶点三个解剖标志点，实现了Gissane角的精准测量，结果提示男性平均为135.20士6.30，女性为129.3016.10。该测量值与我们应用同一测量体系测量的男、女性组正常值(男性128.40111.70，女性124.3018.60)}30}均有不同程度增大，且与AOFAS躁与后足评分呈负相关性，即角度越大，评分越低。
　　我们选择跟骨后关节面顶点、跟骸关节外侧面顶点、跟骨结节上缘顶点三个解剖标志点，实现了Bohler角的测量，结果提示男性平均为41.5013.10,女性为53.6013.50。该测量值与我们应用同一测量体系测量的男、女性组正常值(男性51.2016.10，女性58.3016.70)}30'均有不同程度减小，且与AOFAS躁与后足功能评分呈正相关性，即角度越大，评分越高。
　　因此，在术中恢复Gissane角、Bohler角较为重要。
　　三、跟骨常用形态学参数与躁一后足功能的相关性在跟骨常用的形态学参数中，Bohler提出在跟骨侧位X线片上，跟骨结节最后端点至跟骸关节面的水平距离即为跟骨水平长度[y。而跟般关节面为一曲面，点到曲面无法测量垂直距离。本研究中，我们选择跟殷关节顶点和底点两个解剖标志点，将两个可重复性的解剖标志点连线后并取其中点，该中点与跟骨结节最后端点间的距离，即定义为跟骨水平长度，结果提示男性平均为(75.2士3.8)mm，女性为(65.3士2.4)mm0Leung等「37]描述跟骨后关节面高度为跟骨后关节面最高点至跟骨轴线的垂直距离。
　　由于不规则骨骼较难定义轴线，本研究中，我们将测量跟骨水平长度的线段定义为跟骨长轴，应用跟骨后关节面顶点到该线段的垂直距离描述跟骨后关节面的高度，结果提示男性平均为(28.3士2.2)mm，女性为(21.6士1.9)mm。此外，我们还测量了跟骨后距下关节面的长度，男性平均为(24.2士3.1)mm，女性为(18.412.2)mm。上述指标与我们应用同一测量体系测量的男、女组正常值均有不同程度减小[[30]，但与AOFAS躁与后足评分均无明显相关性。分析原因，跟骨骨折后，骨量或多或少有丢失，跟骨整体缩小是必然。通过本研究相关性分析证实，这些因素与躁-后足功能的恢复并无相关性。
　　四、跟骨距下关节面平整性与踩一后足功能的相关性诸多学者提出手术治疗跟骨骨折，恢复后关节面的平整性非常重要，其复位程度与临床疗效密切相关[[32-33]。有研究表明，关节面即使有1^2mm的轻微台阶均将引起跟骨后关节面负荷发生再分布，导致较低的功能结果评分和较高的创伤后距下关节炎发生率「3h7。因此，跟骨关节面平整性被用来判断关节内骨折术后是否达到解剖复位的重要标准之一[}3}36,i0而本研究，通过对距下关节面平整性的观察，关节面完全恢复平整有38例，其余108例均存在不同程度的台阶或增生。但是，关节面平整组的AOFAS评分优良率为89.5%;关节面不平整组的优良率为90.7%，两组间差异无统计学意义。可见，在关节面平整的情况下，患者躁一后足功能恢复也可能欠理想;而在关节面欠平整的情况下，患者跺一后足功能恢复也可能较理想。
　　五、本研究的局限性
　　本研究我们未做跟骨宽度、跟骨轴线的测量，原因包括:(1)跟骨呈不规则立方体，较难定义其轴线、宽度;(2)_L述指标难以实现可重复性的解剖标志点选择;(3)CT检查尚无法实现患者负重位扫描;(4)轴位X线片干扰因素较多，如足部体位、球管投射角度、人工操作等，各中心数据难以实现标准化测量。此外，本组病例随访时间较短，多数患者为人院取内固定时的功能评价。
　　总之，在跟骨距下关节面平整性与躁一后足功能的相关性方面，本研究结果与既往研究数据存在一定的差异。目前，关于该组患者的中长期随访与评估工作正在进行中。
　　志谢:感谢同济大学附属同济医院骨科为本研究工作所提供的支持与帮助。
　　参考文献
　　Eastwood DM,Gregg PJ,Atkins RM. Intra-articular fractures of the calcaneum.Part I:Pathological anatomy and classification[J].Journal of Bone and Joint Surgery-British Volume,1993,(02):183-188.
　　Zwipp H,Rammelt S,Barthel S. Calcaneal fractures-open reduction and internal fixation (ORIF)[J].Injury.British Journal of Accident Surgery,2004,(Suppl 2):SB46-SB54.
　　Potter MQ,Nunley JA. Long-term functional outcomes after operative treatment for intra-articular fractures of the calcaneus[J].Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume,2009,(08):1854-1860.
　　Ebraheim NA,Biyani A,Padanilam T. Calcaneocuboid joint involvement in calcaneal fractures[J].Foot and Ankle International,1996,(09):563-565.
　　Gallino RM,Gray AC,Buckley RE. The outcome of displaced intra-articular calcaneal fractures that involve the calcaneocuboid joint[J].Injury.British Journal of Accident Surgery,2009,(02):146-149.
　　Kinner B,Schieder S,Müller F. Calcaneocuboid joint involvement in calcaneal fractures[J].Journal of Trauma-Injury Infection and Critical Care,2010,(05):1192-1199.
　　Ebraheim NA,Sabry FF,Haman S. Congruity of the subtalar joint in tongue fracture of the calcaneus:an anatomical study[J].Foot and Ankle International,2000,(08):665-668.
　　Gavlik JM,Rammelt S,Zwipp H. Percutaneous,arthroscopicallyassisted osteosynthesis of calcaneus fractures[J].Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery,2002,(08):424-428.
　　Gougoulias N,Khanna A,McBride DJ. Management of calcaneal fractures:systematic review of randomized trials[J].British Medical Bulletin,2009.153-167.