2.1   髌骨骨折的基本特点   髌骨骨折是骨科的常见创伤，约占全身骨折的1%[2]。作为全身最大的籽骨，髌骨与股四头肌肌腱及髌韧带共同组成伸膝装置，前表面呈弧形隆起维持股四头肌腱延伸部与髌韧带的适当张力，后方形成平面与股骨下段相关节，膝关节屈伸过程中在股骨前方上下滑动，调节伸膝装置的紧张程度。骨折不仅使关节面平整程度受损，同时可导致伸膝装置断裂，使膝关节功能受损。髌骨位置表浅，术中可对其进行全面的显露，使用内植物对其进行充分固定，前弧后平的特殊形态导致了其内植物选择上的多样性，内植物可从多个方向重建髌骨的形态和稳定性[3]，在生物力学方面，股四头肌腱和髌韧带的牵张强度是造成分离移位的主要原因，内植物需要有效克服这种趋势，保证在屈膝最大张力时伸膝装置的稳定性，尽早最大限度地恢复膝关节功能。
髌骨骨折的分型方式主要有2种，即 Rock wood 与AO/OTA 分型[4]。其中Rock wood 分型可分为以下几种：Ⅰ型，无移位骨折或关节外骨折；Ⅱ型，髌骨中部骨折，分离移位明显；Ⅲ型，髌骨下部多块骨折；Ⅳ型，无移位的粉碎性骨折；Ⅴ型，粉碎性骨折，移位距离＞ 5 mm；Ⅵ型，垂直的长线状骨折；Ⅶ型，骨软骨骨折。AO/OTA分型有以下几种：A 型，髌骨关节外骨折；B 型，指部分关节内骨折，伸膝结构保持完整；C 型，关节内骨折，伸膝结构遭到了损坏。多数学者认为骨折移位超过1 cm，关节面台阶超过2 mm者需手术治疗[5]，手术方式包括切开复位内固定、微创内固定、外固定、髌骨部分切除及髌骨全部切除，其中髌骨内固定是目前的主流术式，微创内固定是内植物技术改良方向之一，其余术式的相关报道极为少见。对于中部骨折而言，上下骨块均有足够的空间供内植物把持，手术难度相对较低，髌骨下极的骨折可看作髌韧带断裂的特殊形式，固定难度相对较大，对内植物的要求较高。
2.2   手术治疗及内植物的选择   优质的内植物治疗既要考虑髌骨形态及伸膝功能的恢复，又要兼顾髌骨下关节面的平整度。髌骨骨折作为骨科的常见病，内植物方面的研究从未停止，骨科学者取得了很多创新和进步，包括内植物的改良、置入技术的提高、微创化及数字化等，不断推动髌骨骨折的手术治疗向前发展。
2.2.1   固定髌骨骨折的主要内植物   钢丝因其特有的强度和韧性在髌骨骨折内固定手术中作用十分重要，在髌骨骨折内植物中占有十分重要的地位，既可作为单独的内固定物达到治疗目的，又能与其他内固定物联合应用以便更好地发挥作用，对于髌骨中部横行骨折，8字钢丝张力带单独固定可获得良好的效果[6]。众多学者对这种内植物的应用进行了深入的研究，AGARWALA等[7]应用多重钢丝固定技术治疗髌骨骨折，术中共应用三道钢丝，1道深部的环形钢丝从外周环扎进行保护，2道张力带钢丝在髌骨前表面分别行“8”字及“盒形”张力带固定，3道钢丝均在导针指引下穿过股四头肌腱及髌韧带下方，治疗各种类型的髌骨骨折效果良好，其钢丝结均打在髌骨上缘以避免刺激髌韧带，此项技术避免了内固定松动、髌韧带刺激等并发症，允许患者术后早期活动。OH等[8]运用钢丝垂直环扎技术治疗髌骨下极骨折，先以克氏针垂直贯穿髌骨钻孔，由内向外3道钢丝通过隧道贯穿髌骨分别进行环扎固定，为加强下极粉碎性骨折复位后的稳定性，以锚钉或强力缝线对髌韧带锁边缝合后两端自骨隧道穿过髌骨体，在髌骨上方打结进一步加固，此方法简单易行，可重建稳定的伸膝装置，是治疗髌骨下极骨折的可靠方法。
与钢丝相比，缝线及锚钉强度较差，但它们的灵活性具有优势，也被普遍应用为髌骨骨折的手术内植物。缝线可分为可吸收缝线(如爱惜康)及不可吸收缝线(如爱惜邦)，主要应用于粉碎骨块之间的复位及稳定，以及髌韧带、股四头肌腱延伸部的缝合修复。陈子秋[9]应用可吸收缝线治疗髌骨骨折，先以克氏针临时固定髌骨，贯穿髌骨上下极纵行钻孔，以硬膜外穿刺针引导1-0 号可吸收爱惜康缝线穿过，再以缝线环绕髌骨边缘荷包连续缝合，拉紧固定，此方法局部刺激小，固定可靠，同时缝线经过抗菌处理，可预防感染，其单独固定的力学强度有待进一步探讨。毕大鹏等[10]使用爱惜邦缝线对髌骨粉碎性骨块进行有效的复位及初步固定，首先对髌骨上部及下部的骨碎块通过隧道横行贯穿复位固定，再环绕碎骨块做环形荷包缝合，为进一步的固定奠定了良好的基础。SHEA等[11]应用“8”字张力带缝线技术治疗髌骨下极骨折，此方法软组织刺激小，手术失效率低，可视稳定程度与其他金属物联合固定。锚钉因对股四头肌腱及髌韧带的加固作用受到骨科医生的青睐，陈羽等[12]应用双锚钉技术治疗髌骨下极粉碎性骨折，2枚锚钉分别以45°斜行打入髌骨上部骨折块下方两侧缘，锚钉相同颜色的缝线在髌骨下极相近部位穿出，在拉紧缝线的过程中产生类似动滑轮装置的力的传导作用，逐渐拉起髌骨下极达到复位目的，缝线打结进行固定，再应用“8”字钢丝张力带进行加固，作者认为单独应用锚钉的固定强度有限，钢丝张力带的作用必不可少，手术对于近端骨折块的骨质条件有一定的要求，近端粉碎者不适合应用，对于严重骨质疏松者也应慎重考虑。
克氏针是髌骨骨折首选的内固定器具之一，其与钢丝结合形成张力带是髌骨骨折的经典术式，髌韧带刺激、克氏针松动失效是常见的并发症。针对其不足之处，许多学者对此项技术进行改良。HAMBRIGHT等[13]应用多重钢丝张力带技术，以垂直于骨折线的方向从多个角度穿入克氏针对骨折形成初步固定，再利用18号钢丝连接形成“8”字形多重多方向张力带装置，对粉碎性骨折形成更加可靠的固定。KYUNG等[14]应用环形尾翼克氏针治疗髌骨骨折，钢丝穿过克氏针尾部环形孔与之形成一体，有效防止了克氏针的松动失效，与传统克氏针比较，内固定松动等并发症明显降低。笪晓伟等[15]将克氏针尾部弯成“P”形并将钢丝从尾部孔道穿过，也可有效防止钢丝及克氏针松动造成的内固定失效。  
螺钉通过螺纹结构对骨折块把持力更好，空心螺钉能对骨折形成良好的固定，钢丝从其中空通道穿过形成张力带结构可使固定效果更佳，术中应注意螺钉尖端不能穿过髌骨上缘[16]。Cable-Pin系统由松质骨螺钉及钢缆形成钉缆一体的固定系统，强效固定的同时防止钢丝松脱，更具稳定性[17]，但对于粉碎性骨折来说，螺钉直径相对过大往往成为其有效固定的障碍，使用不当会加大骨折的移位程度。虽有应用可吸收螺钉治疗髌骨骨折的报道[18]，但因其直径较大及生物力学的劣势未能成为髌骨内固定的主要方式。
钛缆是近年来出现的用于治疗髌骨骨折的内固定材料。HUANG等[19] 应用钛缆环扎技术治疗髌骨骨折，若要钛缆髌骨缘更紧密地贴附，可应用专用拉紧器进行加压固定，缆结较小且平整，对软组织刺激小，患者可早期活动，治疗患者中未出现并发症，是一种有效的内植物。钛缆与空心钉形成的张力带系统治疗髌骨骨折效果良好，李绍良等[20]应用埋头加压螺钉结合钛缆固定治疗髌骨骨折，认为钛缆技术操作更为方便，能更好地控制张力带系统加压时的力量，防止过度加压及钢丝造成的切割作用，固定牢固，有利于膝关节早期功能锻炼，钛缆固定效果确切并减小了对周围组织的刺激。WANG等[21]用钛缆制作成帽状结构保护粉碎的髌骨，结合环扎及8字形固定，对于C2和C3型骨折形成更好的保护和固定，认为钛缆具有更好的柔韧性，可塑形强，三方面的联合固定是治疗髌骨粉碎性骨折的有效手段。
聚髌器是针对髌骨外形设计的内固定装置，分为可变形记忆合金聚髌器及分体加压式聚髌器，可对髌骨上下缘形成有效包绕固定。可变形聚髌器凭借预热变软可塑形、预冷变硬的特性完成固定任务；分体式聚髌器先完成对髌骨上下缘的把持，再对二者之间形成加压连接。应避免聚髌器与髌骨尺寸不符造成的松动或断端过度加压[22]，马悦辉等[23]设计了一种蝶形镍钛形状记忆合金聚髌器，其中部的加压环呈哑铃型，为有效减少应力遮挡，加压环与两边护翼均为镂空设计，利于术后骨折间隙骨痂生成，防止骨接触部位发生骨质疏松，甚至再骨折；其上方入下方的爪形结构包覆范围广，只需少数几种型号就可满足治疗需要，选型简单，规避了传统髌骨爪因型号尺寸固定不变、数量众多、治疗时需精确选型的难题。
钢板越来越多地被应用于髌骨骨折的治疗。GAO等[24]应用微型钢板对髌骨细碎骨块进行把持固定，与其他内固定方式配合使用，固定牢靠，术中可将复杂骨折变为简单骨折、尤其对冠状面骨折效果显著。WURM等[25]应用多角度锁定钢板放置于髌骨前表面，简单骨折可用4孔钢板固定，根据骨折线形态将钢板摆放在合适的位置，钢板中部滑槽可打入临时固定钉进行加压及把持，粉碎性骨折可采用多孔钢板进行固定，此方法固定髌骨骨折安全、可靠，容易被骨科医生掌握。WILD等[26]应用包绕髌骨两侧缘的多角度固定的2.7 mm钢板装置，下方的2个护翼从前向后插入髌骨下缘保护髌骨下极，钢板包绕髌骨两侧缘，螺钉向髌骨中心方向固定，可从多个角度维持稳定，尤其适用于C3型髌骨骨折。MATEJ?I?等[27]设计了针对髌骨下极骨折的篮筐状钢板，钢板包绕髌骨下极进行保护，螺钉自下向上及斜上方向打入固定，对髌骨下极骨折取得了良好的疗效。CHO等[28]将锁定加压钢板塑形后放置于髌骨形成包绕保护，钢丝垂直环扎时自钢板孔穿出，钢板与钢丝配合使骨折得到更加有效的固定。DICKENS等[29]研究发现，将神经外科使用的钛网放置于髌骨前表面治疗髌骨骨折对骨折断端有更好的加压作用，可作为髌骨骨折的可选固定方式。
2.2.2   内植物的微创治疗及数字化应用   微创技术损伤小，利于患者快速康复，成为当代骨科的发展趋势之一，也是髌骨骨折内植物治疗的改良方向之一。周凯华等[30]使用自制的穿刺器引入直径1.5 mm的2道钢丝，一道为髌前张力带钢丝，另一道为髌骨边缘环扎钢丝，只需髌骨外上方1个纵切口和3个引导钢丝的穿刺点，可通过髌骨下缘的纵形小切口加用克氏针固定，此方法治疗非粉碎性骨折效果良好，但要求术者手术经验丰富，手术时间较长，术中透视较多。王湘江等[31]对于简单髌骨骨折采用经皮钳夹固定，经皮打入带有环形尾翼的克氏针，再以硬膜外穿刺针引导环扎2道钢丝，形成张力带固定系统。关节镜技术也被应用于髌骨骨折的手术中，通过关节镜术者可清除关节腔积血，探查关节内结构，判定关节面复位情况，查看内固定位置，使微创治疗更加确切、高效[32]。
数字化和3D打印技术也被应用于髌骨骨折的内植物治疗中。张学胜等[33]对5 例畸形愈合的陈旧性髌骨骨折患者进行CT三维重建，采用计算机软件辅助分析，细化骨折形态、愈合情况及关节面平整度等信息，应用CAD设计符合髌骨形态的截骨与复位模板，以3D打印技术制作实物模型，制定详细的手术方案并进行手术演练，术中可更加精确地运用Cable-Pin系统对髌骨进行截骨后固定，手术效果良好。
2.2.3   髌骨骨折的外固定术   髌骨外固定技术主要应用于局部皮肤条件差及感染、骨不连等特殊病例。万千等[34]应用自制的经皮弹力外固定器治疗髌骨骨折，其锥形尖端分别刺入髌骨上下极，二者之间通过弹性环连接对髌骨骨折起到固定加压作用。陆刚等[35]应用分体加压聚髌器经皮固定髌骨骨折，认为此方法固定可靠，可微创进行，患者依从性好。但髌骨外固定技术适应证的选择值得商榷，外固定不应作为髌骨的常规手术方式，在特殊情况下可作为髌骨骨折可选术式之一。

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髌骨骨折是骨科的常见创伤，髌骨形态的特殊性导致了髌骨骨折手术方式的多样性[1],用于治疗髌骨骨折的内植物种类较多，尚无公认的金标准[2]。髌骨是人体内的最大籽骨，是伸膝装置的重要组成部分，内植物治疗既要考虑伸膝功能的恢复，又要兼顾髌骨下关节面的平整度。近年来骨科学者取得了很多创新和进步，不断推动髌骨骨折的内植物手术技术向前发展。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1   资料来源   由第一作者应用计算机检索万方、知网数据库，检索词为“髌骨骨折，分型，生物力学，内植物，内固定，并发症，预后”。同时检索 PubMed 英文数据库，检索词为“patellar fracture，classification，biomechanics，implants，internal fixation，tendon reconstruction，complications，prognosis”。检索时限为2005年7月至2020年2月。
1.2   入选标准
纳入标准：①研究内容与髌骨骨折内植物手术有关的基础研究和临床研究、学位论文、专著、论著及综述等；②同一领域中论点、论据可靠的研究质量较高的文献；③可在相关数据库中获得全文的文献。
排除标准：①重复性研究且研究内容与髌骨骨折无关的文献；②信稿类文献，研究证据质量低的文献；③无法获得全文、资料无法提取的部分文献。
1.3   质量评估   最终纳入的文献均论据可靠，研究质量较高。

1.4   数据提取   共检索到516篇相关文献，其中中文文献155篇，英文文献361篇，排除与研究目的相关性差及内容陈旧、重复的文献，最终纳入47篇符合标准的文献进行综述，见图1。

髌骨骨折损伤的原因分为间接暴力与直接暴力两种，髌骨上下分别与股四头肌腱及髌韧带相连，两侧的髌旁支持带协助维持髌骨轨迹，骨折后断端主要受到纵向的牵拉作用产生分离移位的趋势，屈膝时股骨下段前移使伸膝装置负荷增加，分离移位的趋势更加明显。内植物在生物力学方面需要满足稳定的需要，应用后允许进行早期的屈伸功能锻炼，最大限度地恢复膝关节功能。髌骨后方关节面平整度是髌骨上下自如滑动的前提，破坏后骨性关节炎发生更早且程度更重，修复关节平整度是内植物治疗的另一重要目的[36]。
3.1   内植物的优劣分析   钢丝因其环状骨膜剥离作用在管状骨骨折中逐渐被弃用，在髌骨骨折中却有不可取代的作用，通过单独使用或多道钢丝联合应用可达到稳定的需求，是环扎技术及张力带技术中的关键内植物。其置入方式主要有：通过穿过周围腱性结构间接牵拉骨块达到并维持复位，穿过骨隧道实现对骨块的固定，贯穿或包绕其他内植物实现对骨折的加压稳定。加压后多在髌骨前表面及侧方形成保护，在膝关节运动时改变骨折断端力的传导方向，使张应力转换为压应力，从而实现张力带系统的建立[37]。新近的研究中与钢丝相关的很多，例如多重钢丝环扎、微创钢丝置入技术、多重钢丝张力带技术等[6-8]。治疗粉碎性骨折及骨质疏松患者对各种内植物仍是严峻的挑战，钢丝的使用仍需谨慎，应防止其对骨质切割造成固定失效，钢丝垂直环扎结合韧带加强缝合技术适合髌骨下极粉碎性骨折，如何实现对粉碎性骨块更有力的保护将是研究的重点。钢丝结的刺激作用是需要考虑的不足之处，膝关节周围软组织比较薄弱，钢丝结应包埋在软组织相对丰富的位置[38]。
与钢丝相比，缝线可以更为灵活的使用，对于其他内植物是良好的辅助和补充，尤其对于细碎的骨块，贯穿缝合技术可达到良好复位和维持初步稳定的目的，随着制造工艺的进步，缝线的强度不断加强，其抗菌作用可同时利于骨折的恢复[9-10]。强度的劣势使单独使用缝线固定不能满足稳定的需要，近期的研究主要是应用缝线处理粉碎性骨折，经骨隧道及荷包缝合是主要的应用手段[39]。
锚钉技术是修复韧带损伤的重要手段，髌骨骨折可被视为髌韧带损伤的特殊形式，通过锚定近端骨折块，再以线缆对髌韧带及髌旁支持带加固缝合可获得比较确切的复位效果[40]，强度是否能够满足稳定的需要是取得满意疗效的关键，双锚钉技术治疗髌骨下极骨折时需要钢丝的辅助正是基于这种考虑[12]。
克氏针在髌骨骨折的内植物中长期处于主力地位，克氏针张力带技术是骨科的经典技术之一，曾是髌骨骨折首选内植物技术[41]。克氏针的不足之处在于：无螺纹结构造成把持力不足，易发生滑动使固定失效，针尾需要预弯对局部组织形成刺激，钢丝与克氏针的为分体连接随运动增多有滑脱的风险。近年来的研究主要是针对其不足之处进行改良，如根据骨折类型行多方向的固定，形成多重张力带以增强固定效果；改良针尾形态减少局部刺激[14-15]，同时与钢丝更好地形成整体固定防止内固定失效；微创应用也是改良的方向之一。
与克氏针相比，螺钉的固定能力更强，头尾均可埋入骨质减少了局部的刺激，空心螺钉与钢丝形成的张力带可更好地发挥作用[42]。总体来说，螺钉的固定效果优于克氏针，空心螺钉与钢丝形成的张力带系统及Cable-Pin钉缆一体系统更加稳定可靠，螺钉置入的关键在于选择合适的方向对主要骨块完成良好的固定，其直径与骨块的比例决定了固定的效果，直径相对过大是其应用的瓶颈，这也是Cable-Pin系统及可吸收螺钉不适于治疗粉碎性髌骨骨折的主要原因[43]。
与钢丝相比，钛缆具有一定的优势，钛属于惰性金属，稳定性更强，电解作用较弱，其强度可与钢丝媲美，同时柔韧性更佳，可塑性更好，兼具了钢丝及缝线的优势，固定可靠，早期锻炼不易折断。应用收紧器械适度加压，形成的线结更为平整，与髌骨更加贴附，对周围组织的刺激很小，并发症发生率低。钛缆近年来应用较多，是钢丝的良好替代内植物[19-21]。
聚髌器是根据髌骨形态设计的包绕固定的内植物，其爪型结构可对骨折分离移位趋势给予良好地控制，尺寸匹配时固定强度可靠，对于粉碎性骨折有独特的优势，必要时可经皮置入。聚髌器的使用对匹配度的要求比较高，手术时常因为无合适的尺寸放弃使用，近年来相关研究较少[44]。
钢板技术是创伤骨科中的关键技术，近年来在髌骨骨折中也有较多的相关研究，根据钢板的放置方向可分为前方固定、侧方固定及下方固定。根据髌骨骨折的生物力学特点，前方钢板固定不能获得确切的效果，为防关节损伤螺钉由前向后不能贯穿双侧皮质，前后固定的方式与髌骨骨折分离移位的方向不符，可见前方钢板维持稳定的作用是有限的，可作为粉碎性骨折时辅助固定的手段[45]。侧方钢板比较适合纵行骨折，对多数骨折类型仍然不满足生物力学的固定要求，髌骨中心骨折相对疏松，螺钉向心方向的单皮质固定强度有限，昂贵的价格也使其应用受到了限制[26]。髌骨下方的钢板可对髌骨下极形成良好地保护，螺钉固定方向符合生物力学的要求[27]，与钢丝垂直环扎技术结合可有效应对髌骨下极粉碎性骨折，术中如何避开髌韧带顺利置入钢板，钢板设计及放置后怎样减小活动时对髌韧带的刺激是其关键技术之一，下方钢板技术将是未来内植物研究的热点。
3.2   内植物的发展趋势   微创化是内植物置入技术的主要发展方向，对于简单的髌骨骨折，闭合复位、经皮内固定的方式越来越多的被采用。在众多的内植物中，克氏针及螺钉均易于经皮置入，钢丝的置入则需要特殊的导向器进行引导，微创技术对术者的手术经验有着更高的要求，术中增加透视次数也是必要的[30-32]。关节镜虽可协助判断关节面的平整程度，并不能对于内植物的置入提供实质性的帮助。对于复杂的骨折，闭合复位往往难以获得满意的效果，微创治疗具有较高的难度。
数字化骨科也是内植物技术的发展方向之一，对于复杂骨折通过软件分析影像资料可重建骨折模型，应用3D打印技术按需要比例进行模型制造，术者在术前即可应用软件制定手术方案。手术可依据事先制定并初步验证的方案精确进行，使内植物技术更加精准有序[33]。
髌骨骨折的形态是多样的，骨折特点是内植物选择的依据，复杂骨折的应对是对术者及内植物的共同挑战。髌骨下极粉碎性骨折是棘手的骨折类型，可视为髌韧带断裂的特殊类型，远端骨块细小难以进行有效的固定，髌韧带强度的重建是更加严峻的考验[46]。众多学者提出了有效的解决方式，如钢丝垂直环扎联合髌韧带加强缝合[8]、髌骨下方钢板技术[27-28]、双锚钉技术等[12]，并未达到完美的治疗效果，如螺钉对远端骨块的固定并不确切，垂直钢丝的隧道远端易出现损毁，双锚钉的固定强度还不能令人满意等。一种对远骨折段形成良好的把持力、有效恢复髌韧带强度、对髌骨下极保护得力的内植物是未来的主要研究方向之一。
目前单独的内植物技术还无法完美应对各类骨折，对于简单骨折，选用价格亲民的内植物足以满足治疗需求，可选用微创技术利于快速康复[47]；复杂骨折常需要几种内植物技术的联合应用，针对复杂骨折的治疗将是未来主要的研究方向。对于内植物缺点的认知也是手术成功的关键，只有积极应对才能尽量避免并发症的出现。
3.3   结论   一台完美的髌骨骨折手术不仅能恢复关节面的平整和伸膝装置的功能，更能使患者早期开展功能锻炼，延缓骨性关节炎的发生。随着对髌骨骨折内植物研究的深入，各类内植物均在不断地完善与革新中，掌握各种内植物的性能，针对骨折特点做出正确决策，单独或联合运用内植物发挥其应有的性能是手术成功的前提。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

文题释义：

髌骨骨折：发生在髌骨的骨折，常导致伸膝装置受损，股四头肌肌腱及髌韧带的牵拉使骨折断端出现分离移位，髌骨下方与股骨相关节，对于伸膝装置受损影响功能及关节面平整度破坏的病例建议手术治疗。

聚髌器：是针对髌骨外形设计的内固定装置，分为可变形记忆合金聚髌器及分体加压式聚髌器，可对髌骨上下缘形成有效包绕固定。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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