創(chuàng)傷骨科研究現(xiàn)狀與展望

唐佩福

解放軍總醫(yī)院骨科，北京 100853

隨著社會工業(yè)化程度的進展及交通運輸業(yè)的發(fā)達，創(chuàng)傷發(fā)生率逐年上升，且多為高能量嚴重損傷。在創(chuàng)傷中，致死率最高的是顱腦及胸腹復合傷，但發(fā)生率和致殘率最高的卻是四肢和脊柱損傷，占全部創(chuàng)傷的75%～90%[1]。創(chuàng)傷救治和患肢功能重建與創(chuàng)傷骨科密切相關，并由此促進了創(chuàng)傷骨科的迅速發(fā)展。本文就國際創(chuàng)傷骨科領域臨床與基礎研究最新進展及發(fā)展趨勢作一綜述，旨在跟蹤學科前沿，不斷汲取國際最先進的創(chuàng)傷骨科治療理念和先進技術，以期提升我國創(chuàng)傷骨科的救治水平。

1 創(chuàng)傷骨科基礎研究不斷深入

基礎研究，尤其是與臨床密切相關的基礎研究是實現(xiàn)臨床診療突破之根本。隨著現(xiàn)代醫(yī)學技術的不斷發(fā)展，特別是分子生物學、免疫學、生物化學及計算機科學的不斷發(fā)展，創(chuàng)傷骨科的基礎研究在數(shù)量與質量上、深度與廣度上都有了明顯進步。創(chuàng)傷骨科基礎研究范圍廣泛，涉及骨折愈合機制及促進骨折愈合生物因子研究、骨創(chuàng)傷修復材料、骨創(chuàng)傷生物力學、脊髓及周圍神經(jīng)損傷基因治療與干細胞治療等領域。

1.1 基因工程重組生長因子 基因工程重組生長因子治療骨折延遲愈合及骨缺損愈來愈引起人們的重視[2]，而且重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白 BMP-2、BMP-7已被美國食品和藥品管理局(FDA)批準應用于臨床。Jones等[3]一項關于脛骨干骨折合并骨皮質缺損治療的隨機對照研究表明，重組人BMP-2復合可吸收膠原支架、凍干松質骨療效等同于骨移植治療的金標準—自體骨移植，而且具有手術時間短、術中出血少、避免供區(qū)并發(fā)癥等優(yōu)勢。

1.2 骨組織工程研究 骨組織工程研究方興未艾，逐漸成為生物醫(yī)學研究的焦點。學者們將骨誘導因子(BMP、TGF)和(或)具有成骨潛能細胞(骨膜細胞、骨髓間充質細胞)與載體材料(如脫鈣骨基質、膠原、殼聚糖或者羥基磷灰石)復合，有效促進了實驗動物骨缺損的修復[4，5]。

1.3 骨創(chuàng)傷生物力學研究 在骨創(chuàng)傷生物力學研究領域，逐漸由早期的動物實驗和大體研究轉變成計算機模擬和數(shù)值分析等方法研究，研究模式在不斷變革創(chuàng)新。利用影像學數(shù)據(jù)采集模式獲取磁共振(MRI)或CT檢查的原始數(shù)據(jù)，通過高仿真度非線性三維有限元分析與先進的生物力學離體標本測試手段，探討骨與關節(jié)的非線性力學特征，可為骨與關節(jié)穩(wěn)定性評估、骨與關節(jié)功能重建、骨科內植物的研制、關節(jié)假體設計等臨床重點難點問題提供重要的理論指導[6，7]。

上述基礎領域研究有力地支持了臨床診斷治療的需要，為提高創(chuàng)傷骨科臨床診斷治療水平創(chuàng)造了先覺條件。

2 微創(chuàng)內植物不斷推陳出新

近年來，隨著微創(chuàng)技術的發(fā)展以及對骨折愈合生物學環(huán)境認識的不斷深入，骨折治療從原來強調解剖復位、堅強固定達到一期愈合的生物力學觀點，逐漸演變?yōu)楸Ｗo骨折局部血運、間接復位的生物學固定觀點，強調運用微創(chuàng)技術和保護骨折端局部血運。在新型內植物的設計上，從實現(xiàn)生物學固定的角度出發(fā)，不斷革新、創(chuàng)造和研制用于骨折的內植物。

2.1 點接觸鎖定加壓接骨板、有限接觸加壓接骨板和新型微創(chuàng)穩(wěn)定系統(tǒng) 點接觸鎖定加壓接骨板和有限接觸加壓接骨板可減少鋼板與骨接觸面積[8];新型微創(chuàng)穩(wěn)定系統(tǒng)是結合交鎖髓內釘技術與生物學接骨技術優(yōu)點而發(fā)展起來的[9]。上述新型內植物均可采用微創(chuàng)接骨板技術(minimally invasive plate oseoynthesis，MIPO)實現(xiàn)微創(chuàng)操作，能最大限度地保留骨折處血供，明顯提高了手術治療復雜關節(jié)內、干骺端骨折和假體周圍骨折的臨床效果。

2.2 髓內釘技術 當前發(fā)展十分迅速的髓內釘技術是治療長骨干骨折常用的方法，其優(yōu)越性已得到共識并日益普及。尤其是股骨近端髓內釘系統(tǒng)(如GammaⅢ釘、股骨近端髓內釘PFN、股骨近端防旋髓內釘PFNA等)以其優(yōu)越的生物力學特性已逐步替代動力髖螺釘(dynamic hip screw，DHS)等髓外固定系統(tǒng)，成為治療不穩(wěn)定股骨粗隆間骨折的主流術式。而且對于嚴重骨質疏松導致的不穩(wěn)定股骨粗隆間骨折，改良的骨水泥強化型髓內固定裝置發(fā)揮了重要作用。Erhart等[10]采用新鮮冷凍人股骨頭對比了骨水泥強化與非強化股骨近端防旋髓內釘(PFNA)的力學強度。結果表明，骨水泥強化后扭轉試驗最大扭矩提高到1.47倍，而最大軸向拔出力提高到1.96倍。因此，對于嚴重骨質疏松骨折患者，采用骨水泥強化提高內植物與骨界面錨和力是較優(yōu)選擇。此外，Smith＆Nephew公司還推出一種新型的股骨近端髓內釘(InterTan)[11]，其頭釘采用獨創(chuàng)的聯(lián)合交鎖組合釘結構，能提供術中直線性加壓及更好的把持力，而且組合釘絞鎖螺紋能有效地防止術后負重產(chǎn)生的雙釘“Z字效應”，為患者早期負重提供了堅強支持。

2.3 微創(chuàng)內植物面臨的問題與策略 盡管上述新型內植物與微創(chuàng)技術預示著創(chuàng)傷骨科發(fā)展的未來，但能否真正取得與傳統(tǒng)手術相同、相似或更佳的療效，仍需要運用大樣本、多中心隨機對照試驗和高質量的臨床循證醫(yī)學證據(jù)進行綜合評價，客觀分析其可行性、安全性、近期和遠期效果。另外，值得注意的是，上述新型內植物體系均是基于歐美人群的解剖特征設計，尤其是解剖型接骨板系列，國內醫(yī)生在手術臺上經(jīng)常遇到“解剖鋼板并不解剖”的現(xiàn)象。因此，研究符合中國人骨和關節(jié)解剖生理特點的內植物是中國創(chuàng)傷骨科醫(yī)生新的任務。

3 關節(jié)鏡技術應用領域不斷拓展

關節(jié)鏡技術的發(fā)展是眾多醫(yī)學先驅對微創(chuàng)理念執(zhí)著追求的結果，這場起源于20世紀初期的關節(jié)外科革命，已成為與骨折內固定術、關節(jié)置換術并列的20世紀骨科領域的重大進展。

3.1 關節(jié)鏡技術的成功應用 關節(jié)鏡技術的應用極大地提高了骨科領域關節(jié)疾病的確診率，而且隨著關節(jié)鏡性能的提高、鏡下手術器械的改善以及操作技術的成熟，其臨床應用范圍不斷拓展，從最初的膝關節(jié)鏡到目前的肩、肘、腕、踝關節(jié)鏡，不僅可以檢查診斷，而且能進行鏡下手術治療。在創(chuàng)傷骨科領域，關節(jié)鏡輔助技術已成功用于治療脛骨平臺、踝關節(jié)、跟骨、股骨頭、關節(jié)盂、鎖骨遠端、橈骨小頭、冠突、橈骨遠端、舟狀骨等部位骨折的復位與固定手術[12]。與傳統(tǒng)關節(jié)內骨折切開復位內固定的手術方法相比，關節(jié)鏡下手術通過很小的皮膚切口，在輕微的組織侵襲下進行，可減少手術創(chuàng)傷和并發(fā)癥，縮短治療時間并降低醫(yī)療費用，充分體現(xiàn)了“微創(chuàng)手術”的精髓。但由于各關節(jié)的發(fā)病率和關節(jié)結構復雜程度不同，關節(jié)鏡的應用程度各異。

3.2 關節(jié)鏡技術應用的限制因素 目前限制關節(jié)鏡技術在創(chuàng)傷骨科領域推廣應用的因素還有:關節(jié)鏡下內固定手術操作相對復雜，學習曲線相對較長，適合關節(jié)鏡下操作的內固定種類單一，而且目前關節(jié)內骨折一般由創(chuàng)傷骨科醫(yī)師接診，開展關節(jié)鏡輔助手術通常需要關節(jié)鏡外科醫(yī)師參與。

可以預見，在當今微創(chuàng)手術治療已成為現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展趨勢驅動下，關節(jié)鏡技術將越來越多地應用于關節(jié)內骨折的手術治療。然而，關節(jié)鏡輔助內固定手術相對于傳統(tǒng)骨折內固定技術的優(yōu)越性仍需要采用循證醫(yī)學手段對大樣本、臨床隨機對照試驗進行進一步驗證。

4 數(shù)字技術在創(chuàng)傷骨科的應用前景廣泛

近年來，數(shù)字技術的飛速發(fā)展為骨科疾病的臨床治療與基礎研究提供了新的手段。目前應用于創(chuàng)傷骨科的數(shù)字技術包括醫(yī)學影像處理與三維建模技術、虛擬手術仿真技術、計算機輔助設計(CAD)與計算機輔助制造技術(CAM)、計算機輔助骨科手術技術等[13]。

4.1 醫(yī)學影像處理與三維建模技術 在傳統(tǒng)骨折診斷治療過程中，手術復位及固定的標準主要依據(jù)術前X線、CT掃描及術中透視結果。但對于復雜的骨盆、髖臼骨折而言，由于涉及周圍重要的神經(jīng)、血管等組織，手術風險較大。因此，利用計算機圖像處理技術對患者的圖像信息(如術前X線片、CT、MRI資料)進行分析、處理，建立骨關節(jié)三維重建模型，可以直觀地顯示骨盆髖臼骨折的實際情況，為復雜骨折的準確診斷和精確治療提供很好的參考依據(jù)。

4.2 虛擬手術仿真系統(tǒng) 虛擬手術仿真系統(tǒng)不僅可以進行術前計劃及手術模擬，而且也適合作為教學工具用于低年資醫(yī)師和研究生的培訓。在手術開始之前，手術醫(yī)師可以瀏覽手術部位的三維重建圖像，從而明確認識手術部位及毗鄰區(qū)域的解剖結構，然后確定手術規(guī)劃及手術方案，使手術方案構思更加客觀、可定量，并可為手術組成員共享。規(guī)劃完成后，醫(yī)師可以在三維圖像上進行手術模擬操作，驗證手術方案的正確性。特別是在創(chuàng)傷骨科最具有挑戰(zhàn)性的骨盆及髖臼骨折治療中，采用虛擬手術仿真系統(tǒng)可以輔助醫(yī)師熟悉局部解剖和制定術前規(guī)劃，對最終提高手術效果具有非常重要的作用[14]。

4.3 計算機輔助設計與制造技術 起源于先進制造業(yè)的計算機輔助設計與制造技術，為生物制造及“量身定做”提供較為有效的解決方法，目前該技術已廣泛應用于骨科器械的研發(fā)和設計過程中，尤其是個體化手術模板及內固定器材的制作、手術鋼板的設計改良及手術方法改進等領域。解放軍總醫(yī)院唐佩福課題組[15]在建立國人髖臼表面形態(tài)數(shù)據(jù)庫基礎上，結合CAD/CAM技術，為患者量身定做的個體化髖臼解剖鎖定鋼板已成功應用于臨床，并取得了滿意療效。

4.4 計算機輔助骨科手術系統(tǒng) 計算機輔助骨科手術系統(tǒng)最早應用于脊柱外科，在骨折復位的應用研究較晚，但已經(jīng)體現(xiàn)出許多不可替代的優(yōu)越性。目前該技術已逐漸應用于創(chuàng)傷骨科各個領域[16]，特別是在骨折復位、長骨干骨折髓內釘固定、骨盆與髖臼骨折經(jīng)皮拉力螺釘固定、鋼板內固定置入等手術中已經(jīng)取得了初步的臨床療效。

個性化、精確化、微創(chuàng)化是未來創(chuàng)傷骨科發(fā)展的重要方向，而數(shù)字技術在創(chuàng)傷骨科的臨床應用與基礎研究仍屬于持續(xù)飛速發(fā)展的技術革命進程中的起步階段，相信隨著不斷創(chuàng)新與發(fā)展，數(shù)字技術將進一步推動創(chuàng)傷骨科走向由外科醫(yī)生輔助下機器人主導手術的極微創(chuàng)手術時代。

5 結語與展望

創(chuàng)傷骨科學的發(fā)展和進步得益于醫(yī)學科學整體的進步，許多先進的科技成果應用于創(chuàng)傷骨科領域后，大大改善了人們對疾病的認識，使得創(chuàng)傷骨科診斷與治療技術得到了迅速發(fā)展。基因工程技術及其他生物學技術的深入發(fā)展將推動創(chuàng)傷骨科疾病的診療從大體、細胞、分子水平走向全新的基因水平。納米醫(yī)學技術研究已嶄露頭角，并在納米材料、納米藥物和納米檢測等領域取得了令人矚目的成就。未來，繼續(xù)加強醫(yī)－工合作，尤其是納米科學、材料學與臨床醫(yī)學的合作，推進納米組織工程骨及血管化、神經(jīng)化組織工程骨的研究和開發(fā)，并逐步實現(xiàn)從實驗研究向臨床應用的過渡，將為肢體嚴重毀損傷重建及大段骨缺損的治療提供新的治療途徑。

個體化、精確化、微創(chuàng)化將是未來創(chuàng)傷骨科發(fā)展的重要方向，創(chuàng)傷骨科醫(yī)生的雙手將從傳統(tǒng)開刀手術中解脫出來，進入操縱內鏡、微創(chuàng)器械及手術機器人的微創(chuàng)/極微創(chuàng)手術時代。在未來功能更加強大的計算機及其軟件的支持下，可以通過計算機模擬深入研究各類骨與關節(jié)損傷的創(chuàng)傷機制，通過更加接近人體生理狀態(tài)的生物力學動態(tài)仿真實驗評估、篩選最適宜的骨折內固定器及最佳置放位置等;可以通過技術含量更高的快速成型機床以及質量更好、精度更高的模型打印直接將內植物材料三維成型;還可以通過人機交互方式設計個體化內植物和關節(jié)假體。但未來新的診療技術的不斷發(fā)展并不意味著外科醫(yī)生職業(yè)的消亡，相反對外科醫(yī)生而言意味著更高的要求，即醫(yī)生需要掌握更扎實的現(xiàn)代高科技知識并不斷進行知識結構的更新，經(jīng)過更加嚴格的崗前培訓和資質認證，才能為患者提供更加優(yōu)質、高效的醫(yī)療服務。

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