Ilizarov外固定架在骨科中的應用進展

馬利軍，孫官文

(1.內蒙古醫(yī)科大學，呼和浩特 010010； 2.內蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨科，呼和浩特 010017)

俄國教授伊利扎羅夫在二戰(zhàn)期間治療傷殘患者時發(fā)現(xiàn)，牽張骨折斷端可引起骨生長，促進患肢延長。自此Ilizarov技術誕生，并迅速發(fā)展，其應用大大改善了全世界數(shù)百萬人的生活質量。Ilizarov證明了骨愈合過程所需的拉伸應力、血液供應、功能負荷以及碎骨塊控制的重要性[1]。近年，隨著我國人民生活水平的提高，糖尿病的患病率逐年增加，而與此相對應的糖尿病患者的管理模式并不十分完善，由此導致的糖尿病并發(fā)癥——糖尿病足越來越常見，致殘率和截肢率也逐年上升，給患者及其家庭、社會帶來沉重的經(jīng)濟負擔[2]。21世紀初至今，我國應用Ilizarov脛骨橫向骨搬移術，即在脛骨前內側截取預定橫向搬移骨塊，安裝特定外固定架，利用Ilizarov 緩慢牽張原理，改善局部微循環(huán)，從而改善一些缺血性疾病引起的遠端肢體病變，如糖尿病、血栓閉塞性脈管炎及動脈硬化閉塞癥引起的足部缺血、壞疽、潰瘍等病變[3]。現(xiàn)就Ilizarov外固定架在骨科中的研究進展及應用進行綜述。

1 Ilizarov技術介紹

1.1牽張成骨的原理 預牽拉骨塊在緩慢牽拉過程中，在每個分散的骨表面的整個橫截面之間產(chǎn)生再生骨，其中中心射線可透過纖維間隔區(qū)，包括Ⅰ型膠原。新的骨小梁直接從中央膠原區(qū)域延伸至兩個骨表面[4]，骨小梁的取向平行于牽引力并被血管包圍。在分散重力后，這些微柱加強鞏固并快速重構以形成與主骨組成相似的結構，該過程稱為固結[5]。牽拉骨塊的過程中，肌肉可耐受高達10%的延長，但在延長30%后會發(fā)生顯著的組織病理學變化[6-7]。神經(jīng)、血管可發(fā)生暫時性的退行性變，但可在延長2個月后消失[8]。

1.2Ilizarov力學原理 環(huán)形固定器最基本的部件是環(huán)和連桿，全環(huán)提供最大的剛性，半環(huán)組件可用于近關節(jié)處和創(chuàng)傷導致的切口處[5]。骨的穩(wěn)定性取決于外架的穩(wěn)定性，其對于成骨是必需的，環(huán)的特性極大地影響外架的穩(wěn)定性，大直徑的環(huán)較小直徑的環(huán)更不穩(wěn)定[9]；將環(huán)的直徑減小2 cm可使軸向剛度增加70%[10]。因此應使用適合四肢的最小直徑的環(huán)，一般是在環(huán)與皮膚周圍留出2 cm的空間以允許可能的肢體腫脹。此外，環(huán)之間的距離也會影響外架的穩(wěn)定性，相距很遠且有長桿連接的環(huán)不太穩(wěn)定，為使環(huán)之間的無支撐長度最小化，應使用額外的連桿或固定在長桿中部的中間自由環(huán)，環(huán)之間至少需要4個連桿，每個環(huán)至少需要2個固定點或克氏針；每個骨段使用2個環(huán)，進一步增加環(huán)的穩(wěn)定性，從而控制每個骨段的近端和遠端。螺紋桿需平行于每個骨段，保持整個骨的對齊，通過4個連桿以獲得足夠的穩(wěn)定性。環(huán)形框架通過使用貫穿針和半針以支撐并穩(wěn)定下面的骨，框架穩(wěn)定性隨著針徑和張力的增加而增加，將每個環(huán)使用的克氏針放置在環(huán)的相對側并使針插入不同的平面，并將導針的交叉角增加到90°以提供最大的穩(wěn)定性，<60°的交叉角可允許骨沿著導線滑動[11]。

操作過程必須徹底了解肢體橫截面的解剖結構，避免神經(jīng)血管損傷；手術過程中減少電鉆鉆孔過程中產(chǎn)生的熱量，防止骨骼和軟組織壞死[12]。骨和軟組織以每日1 mm的速度牽拉，分四個增量。牽張間隙中的骨骼生長稱為再生；截骨和延長之間的間隔稱為潛伏期，通常為7～10 d[13]。

2 Ilizarov技術在骨科領域的應用

2.1骨損傷后引起的并發(fā)癥

2.1.1骨不愈合或延遲愈合 Ilizarov外固定理念出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)期間，用于治療骨不愈合或延遲愈合，這也是Ilizarov技術的主要應用領域[14]。脛骨骨折是最常見的長骨骨折，因其獨特的解剖，創(chuàng)傷后感染引起的延遲愈合或不愈合較為常見。在各種治療方案中，Ilizarov外固定器更適合感染引起的脛骨不愈合或延遲愈合，其可以提供穩(wěn)定的機械環(huán)境，通過搬移預牽拉骨塊，正確矯正畸形，并使患肢負重[15]。

2.1.2骨感染 骨髓炎是創(chuàng)傷和骨折術后最難處理的嚴重并發(fā)癥之一，Ilizarov技術可以解決這一難題。手術時徹底清創(chuàng)，此外骨搬移過程中的拉伸應力可以在組織中產(chǎn)生特殊的抗菌作用，從而對抗骨感染，并利用壓縮-牽引技術重建受影響的骨骼。目前Ilizarov外固定技術已成為治療長骨感染不愈合和缺損的金標準。研究發(fā)現(xiàn)，使用Ilizarov管理感染脛骨和股骨不愈合，骨愈合率為97.26%，感染復發(fā)率為5%[16-18]。

2.2骨腫瘤切除后的缺損 近年學者已將骨轉運作為良性甚至惡性骨腫瘤切除后重建的一種選擇，這種技術在脛骨應用較為廣泛[19]。有文獻報道，使用Ilizarov的骨轉運可以在新輔助化療的骨肉瘤患者的肢體挽救治療中獲益，且只要可以及時識別并妥善管理出現(xiàn)的并發(fā)癥，所有患者均可以在無腫瘤的情況下存活[20]。Oh等[21]報道，切除活動性或侵襲性良性骨腫瘤后，行Ilizarov外固定裝置骨轉運術成功治愈了腫瘤切除術后所致的骨缺損患者。

2.3骨延長和畸形矯正 Rohilla等[22]的研究納入了35例大型脛骨骨缺損患者，在根治性切除死骨及感染灶后骨缺損最小直徑為6 cm，平均7.3 cm，使用Ilizarov外架治療后，出現(xiàn)淺表針道感染24例、踝關節(jié)僵硬18例、截肢1例、骨不連1例。淺表針道感染和踝關節(jié)僵硬雖是治療大型脛骨缺損過程中的常見問題，但大部分患者最終可以獲得較好的效果。這表明，Ilizarov外架系統(tǒng)可以治愈創(chuàng)傷后大段骨缺損，治療過程中應早期清除骨折末端，并在對接部位清理嵌插的軟組織以促進愈合。脛骨節(jié)段性骨缺損的治療具有挑戰(zhàn)性，特別是在合并軟組織損傷或骨折斷端不穩(wěn)定的情況下。Shafi等[23]研究報道，合并有軟組織嚴重損傷的脛骨骨缺損區(qū)域需要覆蓋皮瓣，使用Ilizarov/Taylor空間框架搬移同側腓骨可使患者獲益。隨訪發(fā)現(xiàn)，患者能夠在家中無任何支撐的情況下行走，在戶外活動時需戴保護殼[23]。以上研究結果表明，使用Ilizarov行同側腓骨運輸可挽救肢體。

有學者運用Ilizarov技術行尺骨延長發(fā)現(xiàn)，術后所有患者均獲得預期的手術效果，且無嚴重并發(fā)癥發(fā)生，功能恢復良好[24]。此外，Ahmed[25]報道接受治療的尺骨骨折患者均存在尺骨縮短畸形，術中應用Ilizarov外架技術治療前臂畸形，術后逐漸延長尺骨、下拉橈骨，隨訪發(fā)現(xiàn)受調查者手術效果良好。此外，在尺骨遠端外生骨疣和橈骨頭脫位(MasadaⅡb型)的患者中，Ilizarov技術同樣可以很好地矯正前臂畸形。

20世紀90年代，骨畸形的治療發(fā)生了一場革命，Ilizarov介紹了通過可調節(jié)性的外固定架逐漸矯正畸形的技術。有學者報道，用柔性髓內羥基磷灰石涂層鋼絲加固的畸形矯系統(tǒng)可以顯著縮短外固定的時間及減少并發(fā)癥的發(fā)生，并可消除X連鎖遺傳性低磷血癥性佝僂病的復發(fā)畸形[26-27]。此外，在治療簡單或復雜骨畸形期間，產(chǎn)生了許多新的裝置和技術，其中泰勒空間框架得到了廣泛應用[28-29]。

Ilizarov技術可以有效矯正馬蹄足畸形患兒。通過Ilizarov技術行軟組織釋放和逐漸矯正畸形是一種安全可行的方法，其既避免了需要延長的開放性手術切口，又減少了一些足部并發(fā)癥，很好地改善了足部功能[30]；且Ilizarov技術對兒童創(chuàng)傷后馬蹄內翻足同樣有效[31]。此外，Ilizarov技術也在截骨術治療成人足部畸形中發(fā)揮了多重功能，通過三維控制和足部骨骼延長可矯正嚴重足部畸形[32]。Ilizarov微型固定器也可用于治療創(chuàng)傷導致的短管狀骨骨折或先天性短管狀骨疾病，如采用迷你固定器治療縮短手骨、手指殘端等[33-34]。

2.4其他骨科少見病

2.4.1先天性脛骨假關節(jié)(congenital pseudarthrosis of the tibia，CPT) CPT是兒科整形外科最具挑戰(zhàn)性的難題之一，其治療目標是切除假關節(jié)，連接截骨斷端，穩(wěn)定踝關節(jié)，矯正下肢任何角度畸形，但常因治療不當和反復骨折而導致部分患者最終行截肢治療。Ilizarov環(huán)固定已被證明是CPT最有效的治療選擇，可以最大限度地減少患者的痛苦，提高患者的生存質量[35-36]。CPT患者骨骼的生物和機械質量較差且再骨折率較高，而Ilizarov環(huán)固定能為超過半數(shù)的患者行畸形矯正，故認為其是CPT的搶救手術[37-38]。

2.4.2關節(jié)融合術 雖然Ilizarov技術用于關節(jié)融合術還存在困難，且需要進行特定訓練，但此技術為關節(jié)融合所需角度提供了一種可靠的融合方式，其優(yōu)點包括控制感染，早期即可運動，可用于關節(jié)置換術后的感染病例以挽救肢體[39]。Hasan等[40]報道，使用Ilizarov技術行踝關節(jié)固定術可促進骨骼周圍軟組織再生，包括皮膚、肌肉和神經(jīng)血管，提高愈合率，使患者早期負重。此外，Ilizarov技術可根據(jù)病情需要在術后調整框架以校正腳的位置。也有報道稱，肱骨近端骨折固定術后感染性骨髓炎或肩關節(jié)炎可導致肩關節(jié)周圍疼痛、關節(jié)功能障礙或肩關節(jié)不穩(wěn)定，行Ilizarov外固定技術聯(lián)合植入可吸收抗生素載體，術中行肩關節(jié)融合，并廣泛切除病灶，可減少感染復發(fā)，縮短關節(jié)融合時間，且軟組織創(chuàng)傷較小，可加快患者術后康復[41]。

2.4.3發(fā)育性髖關節(jié)疾病 使用Ilizarov行髖關節(jié)重建技術要求很高，且需要長時間佩戴外架。Ilizarov 是解決各種髖部疾病的有效方法，特別是對于年輕患者[42-43]。通過行Ilizarov骨盆支撐截骨術可以保留髖關節(jié)，恢復肢體長度，并顯著改善患者步態(tài)。發(fā)育性髖關節(jié)炎是兒科髖關節(jié)疾病，與股骨近端的三平面畸形有關。使用經(jīng)皮技術應用低剖面Ilizarov外固定器治療急性開放楔形矯正與發(fā)育性髖關節(jié)炎相關的股骨畸形，1年后隨訪顯示愈合良好，無明顯的矯正損失[44]。

2.4.4骨折修復 在眾多長骨骨折修復方法中，Ilizarov 技術的適應證主要為高能量創(chuàng)傷和關節(jié)周圍骨折。對于嚴重的多發(fā)傷，Ilizarov裝置被認為是一種安全有效的臨時固定措施。如果由經(jīng)驗豐富的骨外科醫(yī)師使用，或在特定情況下轉換成特定組件以固定持續(xù)存在的肢體骨折，將對患者病情有很大幫助[45-46]。有研究使用Ilizarov技術治療脛骨的應力性骨折，術后隨訪發(fā)現(xiàn)所有患者均未發(fā)生畸形愈合、骨不連、感染或靜脈血栓形成，患者的放射學和臨床結果令人滿意[47]。該研究認為，Ilizarov技術可能是骨折后肢體內部穩(wěn)定的一個很好的替代方案，特別是對于有多種合并癥影響骨質并可能損害軟組織愈合的患者。治療股骨遠端干骺端及關節(jié)內粉碎性骨折非常困難，需要選擇固定可靠、組織創(chuàng)傷小、早期負重的技術。El-Tantawy和Atef[48]應用Ilizarov技術治療股骨遠端干骺端及關節(jié)內粉碎性骨折，觀察期限內骨折無明顯的角度畸形或肢體長短差異，所有病例均無需二次手術或骨移植治療，故認為Ilizarov 壓縮-牽張技術是治療股骨遠端干骺端嚴重粉碎性骨折的有效替代方法。

2.5糖尿病足 脛骨橫向骨搬移技術屬于Ilizarov技術，可用于糖尿病足的治療，其在緩慢牽拉預搬移骨塊過程中，使患肢局部微血管再生，繼而建立骨組織微循環(huán)。其臨床療效主要通過觀察足部創(chuàng)面愈合情況、患足皮溫、感覺恢復情況以及感染相關指標等，并通過下肢血管彩色多普勒超聲或血管造影具體評估血循環(huán)改善情況。手術過程需要手術醫(yī)師掌握過硬的顯微外科技術和ilizarov外固定技術?；ㄆ鎰P等[49]對Ilizarov脛骨橫向骨搬移術治療糖尿病足的臨床療效進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)，患足創(chuàng)面均愈合(全部保肢):患肢疼痛及麻木癥狀顯著改善，甚至消失。因此該研究認為，脛骨橫向骨搬移術能有效治療糖尿病足，避免截肢。冼呈等[50]回顧性分析了6例Wagner分期≥3期的行脛骨橫向骨搬移治療的糖尿病足患者發(fā)現(xiàn)，6例患者的糖尿病足潰瘍均愈合，有2例患者行壞死趾解脫術。該研究認為，脛骨橫向骨搬移微循環(huán)再生技術可有效治療糖尿病足部潰瘍并能有效保肢。

3 小 結

Ilizarov技術在不斷發(fā)展與改進過程中解決了許多骨科疾病難題，如骨損傷后引起的并發(fā)癥、骨腫瘤清除后、糖尿病足等，但在使用過程中也存在針道感染、鋼針松動、鋼針斷裂、血管神經(jīng)損傷、骨折畸形愈合等問題。此外，患者還需要忍受克氏針持續(xù)慢性疼痛的刺激和長時間佩戴外架的痛苦[51-52]。在運用Ilizarov技術時，如何減少搬移時間、縮短治療周期、提高骨礦化能力和成骨能力、減少圍手術期并發(fā)癥是目前亟待解決的問題。