胸外伤后胸廓固定的适应证和重建方法

概要

胸壁创伤与工作及交通事故的增加紧密相关^[1,2]。常见的病理形态改变包括：梿枷胸、肋骨移位造成的胸廓畸形、肋骨或者胸骨骨折后出现骨不连，从而造成胸廓运动和功能障碍^[3,4]。保守治疗策略为良好的疼痛控制、保持呼吸道通畅、延长机械通气时间。用这种方法治疗伴有反常呼吸的梿枷胸或胸骨骨折端过多重叠或多发的肋软骨骨折，可以保证稳定的气体交换^[5]。该方法的主要局限性包括：出现呼吸机相关性肺炎的概率增大、不能完全矫正胸廓畸形，还可能造成脱机困难^[6]。一旦采用手术固定，可以同时进行软组织、骨骼、脊柱和颅骨等损伤的修复。手术要确保胸骨和肋骨的骨性稳定、恢复胸廓生理学运动以及术后呼吸功能的快速恢复。胸壁创伤中的胸骨柄和胸骨体关节脱位，通常和系安全带相关，往往需要手术干预。重建胸骨的连续性和对位对线的解剖结果，可以改善呼吸力学和肺活量，从而促进呼吸功能恢复。本研究的目的就是通过评估不同外科固定胸骨和肋骨的方法，找出其中较好的技巧和方法。

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梿枷胸

Couraud等^[7]将梿枷胸描述为局部的胸壁不连续，而梿枷胸的定义为由于胸壁局部的软化造成胸廓的矛盾运动^[8,9]。参考文献报道，我们将梿枷胸定义为两根或者两根以上相邻肋骨多段骨折，造成局部不稳定伴随着肺活量逐渐减小以及肺功能恶化。根据部位分为三类：1）前侧，骨折线仅在肋骨或者双侧肋软骨的关节部位，常常伴有胸骨损伤（图1）；2）前侧或前外侧，骨折位于肋骨和肋软骨（图2）；3）后侧或后外侧，很少需要手术固定，周围的肩胛骨和肌肉的附着点保证胸壁的稳定（图3）；4）混合型，沿着肋骨中心线走形的多个骨折。根据梿枷胸的类型决定骨折断端选择什么样的处理方法（在受伤后的前4～5天）。有三种方式：（1）开胸手术，需要大范围切断背阔肌和前锯肌，该术式提供了良好的术野，显露胸腔，可以处理任何伴随的损伤（肺或食管裂伤、膈肌、气管和支气管，以及血管的破裂）；（2）腋下“muscle-sparing”微创开胸术，适合于单侧小面积、局限性肋骨骨折；（3）胸骨正中切口，需要游离胸大肌在中线的附着点，可以同时固定位于前或外侧的双侧肋骨骨折。

图1 前侧梿枷胸，双侧肋软骨或肋骨骨折

图2 前外侧或外侧梿枷胸

图3 需要手术固定的后侧梿枷胸

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胸壁固定的外科技术

胸壁矫正可以使用胸壁悬吊或者植入接骨装置。

外牵引技术

这是一种已经淘汰的方法^[10-12]，包括垂直牵引部分和转向杆。固定浮动胸壁并修复畸形，确保肺正常通气。牵引强度和持续时间与局部浮动幅度和呼吸功能不全的程度相关，可以选择牵引软组织或者肋骨。最早的方法是经皮插入合适直径的钢丝或者金属针，从胸腔的切线位进入，从进针点上方穿出。令人遗憾的是，牵引肌肉、皮下组织和皮肤的力量不足以稳定胸壁，造成进行性组织切割，甚至导致出血和感染。骨牵引需要将牵引段骨骼分离出来，通常会选择梿枷胸中点位置的骨骼，并在骨骼内表面和骨膜之间做一个隧道。环绕肋骨的金属钩做成马蹄形，可以提供长时间的持续牵引。对于前侧梿枷胸的患者，可以选择不同的方法，在两块胸骨间使用衣服挂钩^[13]或夹^[14]、使用钢丝绕过分离的胸骨后间隙、使用两枚螺丝钉和两侧的钩将金属板与胸骨固定^[12]。然而，尽管骨牵引比软组织牵引效果更好，但它同样也有一些并发症：1）意外损伤壁层胸膜导致医源性气胸，需要放置闭式引流；2）金属丝或夹会向骨折线移动，造成骨磨损；3）肋间或乳内血管损伤造成出血；4）牵引装置磨损。

克氏针固定法

克氏针固定法，现在极少使用。一般通过肌间隙的微创开胸、胸腔镜辅助下开胸或经皮穿刺完成^[15,16]。该技术是在骨折线外2 cm，钻透肋骨前骨皮质，穿入与肋骨骨髓腔直径合适的金属针。然后，通过前后的旋转，使针穿过骨折线，到达骨皮质正常部位、固定骨折。为了达到最大支撑，需要将针的出入点放在骨折线两端距离相等的位置（图4）。选用钢丝有两个便捷之处^[17,18]：1）环绕骨折肋骨塑形形成金属套管；2）可以垂直进入胸部，包括已经用板子固定的肋骨和胸骨或锁骨。克氏针技术也有几个缺点：1）固定转角处的骨折比较困难；2）密闭性差，造成固定装置磨损和断裂；3）装置移位造成血管损伤、出血。

图4 使用克氏针固定

波立莱固定法

“sliding-staples-strurs”有三部分组成^[19,20]：1）支撑杆，它具有单个固定钩，主要功能就是将肋骨和“U”型装置（相当于金属板可以滑动的延长平面）整合成一个整体；2）板子的长度在70～200 mm，并且可以根据肋骨的形态进行塑形；3）角度从15°到45°，从而更好的适合肋骨的走形。装置固定前要塑形，并且要垂直肋骨长轴的方向置入，以获得良好的固定（图5）。该方法的好处是置入灵活，可以固定多处骨折，甚至可以替代碎裂的肋骨（图6）。而且，Borrelly等^[21]发现这一方法可以降低总体死亡率的8%，机械通气时间从5.8天降到2.98天。置入装置的这个特点扩大了它的适应证，联合或不联合使用补片或甲基丙烯酸甲酯假体，用于切除原发或继发胸壁肿瘤后大块胸壁缺损的重建^[22,23]。

图5 Borrelly教授提供的“atelles-agrafes”术中图片

图6 Borrelly教授的提供的术后X线片

Judet’s 夹固定法

该技术出现在20世纪70年代^[24]，由于治疗单侧梿枷胸可以到达良好的形态和功能效果，直到今天仍被广泛使用。钢的夹子呈线性构造，长度不同、宽度从12～24 mm，有2～3对固定爪。爪子的长度不对称，根据固定肋骨边缘的高低选择锐角或钝角（图7）。该方法需要广泛的骨膜下剥离暴露骨折线，避免遗漏骨折部位（图8）。一定要注意保护肋间的血管蒂，避免发生骨折残端坏死或假性关节形成。使用特殊的钳子收紧夹子完成塑形，收紧一般是从外向里加压，完成从底部到顶部的半圈移动（图9）。该方法的优点就是操作相对简单^[25,26]，有良好的稳定性还保留肋骨的运动功能（图10），大大减少辅助呼吸和住院时间。缺点是：1）为了完全显露损伤部位，需要一个大的后外侧切口；2）固定一个骨折段需要耗费一定时间，增加了手术时长；3）如果将肋间神经意外压在爪的下方，会造成长时间的持续疼痛；4）装置自发性断裂（图11），需要立刻取出，避免血管损伤。最后一点，使用钛板可以避免（图12）。多发的粉碎性骨折使用Sanchez-Lloret’s（图13）夹更合适^[27]，它与Judet’s夹的最大不同就是，主体和固定爪都是直的，可以根据肋骨的走形进行塑形。

图7 Judet’s夹

图8 骨膜下游离暴露骨折线

图9 使用Judet’s夹固定术中图片

图10 左侧第2～8肋骨骨折的梿枷胸及Judet’s夹固定术后的X线片

图11 Judet’s夹断裂

图12（A）3D重建的后侧梿枷胸；（B）左侧第6～9肋骨折的术中图片；（C）新钛板固定后的图片

图13 Judet and Sanchez-Lloret夹对比图以及术中用的特殊器械

钛板和螺钉固定法

最近十年，钛板因摩擦系数低、耐腐蚀和热机械耦合并且密度低的特性已经取代钢。它被用在前、前外侧以及后侧梿枷胸（图14），尤其适合部分骨缺损的患者。有各种型号的板子和多种技术做了介绍^[28-30]。我们使用的螺纹螺钉直径3 mm，长度8～18 mm；钛板厚2.4 mm、长248.5 mm，有三十个孔、中线两侧各15个。有特殊的工具可以根据肋骨形态进行塑形（图15）。使用螺钉的长度用深度计精确测量，然后固定在肋骨前皮质的钻孔上。钻孔的钻有专门锁定装置，避免穿透肋骨的后骨皮质。前侧梿枷胸可用一根30孔的板子完美固定，尤其适合铰接有长段缺失的情况。为保持呼吸运动的对称，其中的关键就是保证15个孔在骨折中心点两侧等距离分布。还有一个重点是先把板子固定在胸骨上，然后就是远端固定在完整肋骨上。前外侧或外侧梿枷胸的病患，可以重建胸廓的完整性和胸壁稳定（图16）。毫无疑问该方法有很多优点，比如手术快捷、安全、简便，良好的胸廓稳定性，肋骨运动性降低或感染需要移除植入物等的并发症减少，但是在钛板使用方面的共识还较少。Landercasper等^[31]报道32例未经手术治疗的梿枷胸患者，在5年的随访中，其中25%诉有胸廓活动受限、50%有持续性疼痛、有57%的肺活量降低。Marasco等^[32]对23例手术和23例保守患者进行了对比研究，结果显示手术治疗愈后更好，监护室停留时是324：448小时（P=0.03）、住院时间是20：25天（P=0.24）、每例手术患者节约14 443美元。

图14 不同形状的梿枷胸：（A）前侧梿枷胸，双侧第4到7肋软骨关节部位的骨折；（B）前外侧，左侧第3和4肋软骨关节骨折；（C）外侧，局部肋骨缺失

图15 右侧钛板固定后的前外侧（A）或前侧（B）梿枷胸

图16 三种病理状态下使用钛板固定后重建胸廓稳定和生理运动功能

其他固定方法

梿枷胸的手术治疗方法存在争议，因而发明了很多办法，这些办法需要更多临床验证。Bibas等^[33]使用Marlex补片完全覆盖损伤部位，然后涂上40 mL甲基丙烯酸甲酯，使其与相邻的骨骼和肌肉聚合在一起。该方法的好处就是固定材料容易获得、减少手术时间、把感染概率降到最低。Mayberry等^[34]使用可吸收的聚乳酸板治疗了10例梿枷胸，术中需要在60°C下加热15秒根据肋骨形态进行对其塑形。缺点主要是：1）5例患者没有缩短机械通气辅助时间；2）4例患者由于胸廓不稳定造成疼痛；3）1例患者造成大块胸壁缺损。对比板子固定的优点是快速持久的愈合以及不需要移除固定装置。

梿枷胸

梿枷胸是混合型呼吸功能不全，包括氧气交换功能的改变和低通气量造成的二氧化碳潴留。我们尽力通过保守或者手术来矫正这个病理生理异常。各种骨折固定方法的优缺点已经在上文介绍。还有两个方面值得进一步研究：1）胸部镇痛；2）类固醇治疗肺挫伤。胸部硬膜外镇痛是金标准^[35]，所以应该选择它而不是肋间或椎旁神经阻滞或者以患者为中心的止痛。它使用率不高是由于技术失败率最高可到30%，主要是麻醉医生的经验和技术造成的^[36]。椎旁神经阻滞或许可以与硬膜外相当，在硬膜外有禁忌证时，或许是恰当的选择。现在，建议使用右美托咪定，是一种高选择性α-2肾上腺素受体激动药，可以止痛、镇静、抗交感以及产生遗忘，而且不会产生呼吸抑制^[37,38]。钝性胸部外伤造成的肺挫伤，早期会激活氧化和抗氧化级联反应，后面导致肺毛细血管渗出、血栓素和前列环素水平升高，接着就出现双侧中心粒细胞浸润，使用类固醇激素的并发症以及风险和获益有过广泛的研究^[39]。Boybeyi等^[40]在肺损伤动物实验模型的腹腔内注射二甲基亚砜和地塞米松，发现通过降低中性粒细胞浸润和内皮损伤阻滞肺损害，然而会促进炎症的发生。Ocalan等^[41]分析了给55例大鼠吸入布地奈德对肺损伤的影响，发现可以提高饱和度和氧分压，并且最大程度降低肺炎症反应。

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孤立胸骨骨折和胸骨柄脱位

1943年，McKim报道了首例手术矫正胸骨骨折^[42]。尽管受伤人数大幅增加，但是有关手术固定外伤后胸骨骨折指征和技巧的随机对照实验却鲜有报道。Knobloch等^[43]报道，在42 055例外伤患者中，胸骨骨折的发生率是0.64%，胸骨骨折和损伤严重程度评分（r² =0.92）、最大简化损伤量表（r² =0.81）以及减速伤相关。Harston等^[44]回顾分析了20年的资料，其中52例使用板子固定、24例使用钢丝固定，重点强调需要个体化处理，尤其是没有合并症的损伤。实际上，伴有软组织、胸壁、脊椎和颅骨损伤的死亡率在25%～45%^[45]。同样，我们^[46]对65例单独一处胸骨骨折和胸骨柄脱位的患者进行手术固定后发现患者的生活质量会改善，使用钛板比钢板或钢丝术中的安全性和术后管理更好。手术固定没有潜在损伤的孤立胸骨骨折仍有争议。Mayberry等^[47]指出三个手术指征：1）存在胸骨畸形；2）胸骨不连持续六周以上；3）大多数被调查的外科医生认为的外伤后第2～8周持续性的疼痛。据我们的经验，还加上胸骨斜形骨折和爆裂性骨折、重叠和活动导致的骨不连。胸骨损伤的间接机制是颈椎和胸椎的过度伸展或者头部过度屈曲（图17），腹肌和胸锁乳突肌的突然收缩。胸骨脱位的形态特征和外伤类型有关，胸骨体相对于胸骨柄向后脱位（Ⅰ型：直接损伤）或向前脱位（Ⅱ型：间接损伤）。在这种情况下，手术治疗的指征是胸廓形态改变造成呼吸衰竭、颈胸椎后凸伴有颈强直，以及疼痛伴有严重美观损害。通常采用钢丝或螺钉加钢板修复胸骨损伤恢复正常通气功能。

图17 胸骨骨折的间接损伤机制

钢丝固定法

该方法并不简单且临床效果不确定，但仍被广泛使用^[47,48]。术中取正中切口、游离胸大肌胸骨附着点、骨膜外游离骨折或脱位的骨折线、分离胸骨后和双侧肋间隙，用“U”或“X”型缝合胸骨全层固定骨折断端。手术部位和周围结构适当分离可以避免钢丝错误缝合（图18），让患者面临血管损伤和固定不稳的风险。

图18 固定钢丝没有穿透胸骨后皮质，导致骨折断端下移

螺钉和钢板固定法

由广泛可用材料支撑下的不同方式被建议用来做胸骨固定^[49-51]。在临床工作中，我们常用金属板和钛板固定，其最大的特点就是技术简单。

孤立胸骨骨折

“T”型胸骨板已退出市场。分离胸大肌胸骨附着点、骨膜下暴露骨折部位，钢板用3～5个螺纹螺钉嵌入前骨皮质，为了让残端升起来并固定，螺钉要铆钉在后骨皮质（图19）。尽管该技术可以达到完美矫正，但也有3个缺点：1）板子塑形困难，尤其是钢性板；2）螺钉长度的选择完全依靠医生的经验而不是通过精确评估；3）钢板和螺钉会在胸骨上或两侧胸大肌止点之间发生位移。这些困难都可以通过使用新的钛板来克服，钛板可以根据损伤的形态来塑形，钛板的螺孔可以将螺钉铆钉到胸骨和板子上，抑制植入物的移位。同时。使用深度测量仪可以精确测量前后骨皮质边缘的距离，确保准确选择合适长度的螺钉。Gallo等^[52]在治疗慢性胸骨骨折时总结了3条原则：1）祛除异常的骨痂；2）选择刚性板做内固定；3）自体骨移植。我们从不进行自体骨移植。如果骨缺损影响胸骨连续性，则将脱钙骨基质注入移植物（图20）。

图19 “T”型钢板固定

图20 钛板联合脱钙骨基质固定孤立胸骨骨折

胸骨柄脱位

取纵行皮肤切口，从第二到五肋向两侧分离皮下组织、胸大肌止点3～4 cm^[46]。骨膜下游离胸骨，为了使胸骨柄和体对齐，切除被破坏的胸骨柄上的软骨、楔形切除双侧第三和第四肋软骨。使用前述方法，在脱位线两侧用2～4枚螺钉将钛板固定，螺钉长度经过深度计测量确定。板子的中间是“U”型钩针，确保能够适应胸壁的呼吸运动。不管与胸骨骨折是否相关，使用线性板均具有更好的稳定性（图21）。应用脱钙骨基质增加骨诱导活性和周围血细胞的相容性，从而促进骨痂形成。放置两根18 F的螺旋引流管以避免积血或者积液。该技术的优点是：1）良好的稳定效果并保存胸壁的运动；2）避免严重的胸椎和胸廓畸形；3）减少医源性并发症；4）快速恢复呼吸功能；5）缩短住院时间、减少费用；6）确切的美观和止痛效果。

图21 胸骨柄脱位.（A）胸骨柄和胸骨体间破坏的软管；（B）和（C）使用不同的钛板进行固定。

外伤性胸骨损伤

孤立胸骨骨折的固定方法仍存在争议。不同的方法都取得成功：1）钢丝联合螺纹销插入两个胸骨断端穿过骨折线^[53]；2）X型板固定^[54]；3）桡骨掌侧钢板固定^[55]，我们使用直钛板固定也获得了良好结果。钛板具有以下特点：1）稳定固定胸骨，抑制骨折线异常活动和（或）出血；2）通过螺钉同时铆钉胸骨和钛板，阻止固定装置移位；3）减低疼痛促进呼吸功能快速康复，极大改善生活质量。在文献报道中，胸骨柄脱位没有被广泛治疗。我们认为，关节强直和胸廓畸形造成的呼吸功能不全、颈强直造成的脊柱后突、慢性疼痛综合症和外形不美观是需要手术固定的指征。1例患者使用钉合法（2枚Blount钉）^[56]，1例采用呈角的固定装置^[57]，2例患者使用了1/3弧8孔圆形板^[58]，3例患者使用了3.5/4.0 mm固定角度的板子^[59]，以上手术都取得了良好结果。以我们的经验，用线性钛板固定可以稳定胸壁的同时保留正常的运动，而且没有后遗症。而钢丝的张力逐渐降低，导致胸部变形、疼痛，并使患者产生焦虑情绪，严重降低患者生活质量。同时，我们研究了18例患者的资料，使用钛板比使用钢丝，患者的生活质量可以提高4倍，费用合理。增加的成本效益比也解释了成本是和健康回报呈正比，与我们的结论一致。

外伤后胸壁固定的手术方式必须做到微创、简便快捷、绝对安全、避免并发症和复发。有梿枷胸的病例，Judet’s夹和刚性钛板符合以上标准。钛板置入尤其适合有骨丢失或多段骨折，甚至可以替代整根肋骨。据我们的经验，好的临床效果是和手术治疗、机械通气相关。短暂的机械通气主要是保证气体交换和解决急性呼吸抑制。早期手术固定骨折，可以尽快恢复呼吸动力学、维持肺功能稳定、避免心肺衰竭。我们建议使用线性钛板联合或不联合脱钙骨基质治疗孤立胸骨骨折或胸骨柄脱位。实际上我们也注意到干预措施的经济投入和生活质量提高相关。然而，我们坚信技术不会受偏见的影响，但是每种方法的有效性有限，需要通过有足够的稳定性和合适的通气来反应胸壁解剖和功能的完好。十分明确的是，外科医生的经验和技术是获得良好结果的关键，一定要避免约束患者的工作和生活。

Acknowledgments

Funding: None.

Footnote

Provenance and Peer Review: This article was commissioned by the Guest Editors (Marco Scarci, Alan D.L. Sihoe and Benedetta Bedetti) for the series “Open Thoracic Surgery” published in Shanghai Chest. The article has undergone external peer review.

Conflicts of Interest: Both authors have completed the ICMJE uniform disclosure form (available at http://dx.doi.org/10.21037/shc.2017.05.04). The series “Open Thoracic Surgery” was commissioned by the editorial office without any funding or sponsorship. The authors have no other conflicts of interest to declare.

Ethical Statement: The authors are accountable for all aspects of the work in ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Open Access Statement: This is an Open Access article distributed in accordance with the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), which permits the non-commercial replication and distribution of the article with the strict proviso that no changes or edits are made and the original work is properly cited (including links to both the formal publication through the relevant DOI and the license). See: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

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（本译文仅供学术交流，实际内容请以英文原文为准。）