Ilizarov技術(shù)骨搬移術(shù)后骨愈合的影響因素研究進(jìn)展

史曉麗，趙衛(wèi)東，張永紅，邢浩，李佳佳

(1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像系，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科，山西 太原 030001；3.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，山西 太原 030001；4.山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，山西 太原 030001)

Ilizarov技術(shù)作為治療骨缺損的金標(biāo)準(zhǔn)[1]，是一種廣泛應(yīng)用于人體肢體重建的新技術(shù)[2]。骨缺損指發(fā)育畸形、骨髓炎、創(chuàng)傷或腫瘤等引起的肢體長(zhǎng)度差異，通常需要手術(shù)的干預(yù)，是臨床常見(jiàn)病。骨搬移技術(shù)是主要的治療技術(shù)之一。骨搬移技術(shù)是指利用牽張成骨原理，將游離骨段搬移至骨缺損處，搬移這段距離長(zhǎng)出新生的骨組織，最終實(shí)現(xiàn)骨延長(zhǎng)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為手術(shù)簡(jiǎn)單、風(fēng)險(xiǎn)小，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)大段骨組織及周圍軟組織、神經(jīng)、血管的再生。不足之處是治療周期比較長(zhǎng)，患者年齡、性別、截骨位置方式、外固定架的選擇、骨質(zhì)疏松、骨骼肌退行性變等因素對(duì)骨痂形成有影響，進(jìn)而影響患者骨搬移術(shù)后骨愈合。近年來(lái)，隨著對(duì)Ilizarov骨搬移技術(shù)研究的深入，其影響因素仍在不斷探索中。筆者旨在探討Ilizarov技術(shù)治療骨缺損骨愈合影響因素的研究進(jìn)展，綜述如下。

1 自身因素的影響

自身影響因素包括：年齡、性別、吸煙、飲酒史、糖尿病、某些藥物、膳食情況等。年齡、性別對(duì)牽張成骨影響目前尚存在爭(zhēng)議。Aronson等[3]對(duì)肢體延長(zhǎng)病例回顧性研究發(fā)現(xiàn)，年齡越小其骨再生能力越高，骨愈合速度越快，年齡增大骨再生能力明顯降低。國(guó)內(nèi)學(xué)者研究結(jié)果也顯示，胰島素樣生長(zhǎng)因子-1等成骨活性因子會(huì)隨年齡增大而下降[4]。隨著年齡的增大，骨形成的特異性標(biāo)志物下降，骨形成降低，且女性骨形成標(biāo)志物明顯低于男性[5]。其原因可能是分析性別差異時(shí)未對(duì)年齡進(jìn)行分組，絕經(jīng)期女性雌激素水平降低。雌激素缺乏對(duì)牽張成骨有負(fù)面影響，愈傷組織形成延遲，新骨礦化程度低[6]。但是也有研究[7]認(rèn)為，對(duì)于不同性別的高齡老人，骨轉(zhuǎn)化率差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，原因可能是盡管絕經(jīng)期女性骨轉(zhuǎn)化率低于男性，但進(jìn)入高齡階段不同性別成骨活性相近。Koczewski等[8]研究認(rèn)為，3～50歲患者骨延長(zhǎng)指數(shù)隨年齡增長(zhǎng)而增大。Wu等[9]認(rèn)為性別和年齡對(duì)牽張成骨都沒(méi)有影響。牽張成骨即不斷地對(duì)骨痂進(jìn)行新的超負(fù)荷力學(xué)刺激，人為改變成骨微環(huán)境，其影響有待進(jìn)一步研究。也有人認(rèn)為吸煙會(huì)影響新骨形成，Ehnert等[10]研究結(jié)果顯示，吸煙影響骨痂形成，吸煙量越大影響越大。Bratton等[11]小鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酒精暴露對(duì)骨痂形成有不利影響。據(jù)研究報(bào)道，糖尿病對(duì)骨再生具有負(fù)面影響，Ⅰ型糖尿病比Ⅱ型糖尿病負(fù)面影響更嚴(yán)重，胰島素通過(guò)刺激成骨細(xì)胞分化直接影響骨生成[12]。專家學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)羅格列酮、非選擇性和選擇性非甾體抗炎藥、鎮(zhèn)痛藥對(duì)乙酰氨基酚等藥物會(huì)影響骨痂生成[13-15]。高脂飲食對(duì)骨骼健康具有不利影響[16]。作者認(rèn)為，骨再生是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，取決于一系列成骨因子的協(xié)調(diào)作用，年齡、絕經(jīng)后女性、吸煙、飲酒、糖尿病、高脂飲食等都會(huì)不同程度影響成骨因子的協(xié)調(diào)作用，影響成骨的微環(huán)境，進(jìn)而影響牽張成骨。臨床上可以針對(duì)這些影響因素采取措施，改變成骨的微環(huán)境。例如局部應(yīng)用各種生長(zhǎng)因子(骨形成蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1)、戒煙、控制血糖、換用等效藥、低脂飲食等，致力于促進(jìn)骨缺損術(shù)后骨愈合。

2 手術(shù)方式的選擇

截骨部位和方式、截骨技術(shù)、外固定架的選擇會(huì)影響牽張成骨的質(zhì)量和數(shù)量。截骨位置應(yīng)盡可能選周圍軟組織血運(yùn)豐富、覆蓋完整的部位截骨，主要是干骺端，其次是骨干。臨床實(shí)踐證實(shí)脛骨截骨部位不同會(huì)影響牽拉區(qū)成骨。許多專家學(xué)者提出了多種形態(tài)截骨方式，如“Z”形截骨術(shù)、橫斷截骨術(shù)和斜形截骨術(shù)等。實(shí)踐證明不同截骨方式對(duì)牽張成骨無(wú)明顯影響，不同的截骨技術(shù)會(huì)影響牽張成骨。目前已經(jīng)有多種不同方式的脛骨截骨術(shù)進(jìn)行骨延長(zhǎng)，多個(gè)鉆孔和Gigli鋸截骨術(shù)是最受歡迎的兩種。Makhdoom等學(xué)者[17]通過(guò)回顧性分析不同截骨術(shù)進(jìn)行脛骨骨延長(zhǎng)患者，發(fā)現(xiàn)Gigli鋸截骨術(shù)后成骨及鞏固效果好，最大限度地減少了截骨術(shù)周圍的局部軟組織創(chuàng)傷和骨膜破裂。而對(duì)于顱頜骨的牽張成骨，Yamashita等學(xué)者[18]研究認(rèn)為線鋸(“T”型鋸)骨瓣截骨術(shù)比骨鑿的經(jīng)典截骨術(shù)術(shù)后成骨速度快、質(zhì)量高。外固定支架在牽張成骨中起著重要的作用，具有一定的生物力學(xué)特性，影響到骨的再生及愈合。環(huán)形外固定架既笨重又難以放置，術(shù)后管理比較困難。隨著技術(shù)的改進(jìn)，單側(cè)外固定架逐漸應(yīng)用在臨床。Liu等[19]采用單側(cè)外固定架重建股骨4～16 cm的骨缺損，通過(guò)Paley推薦的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明單側(cè)外固定牽張成骨能有效治療骨缺損。單側(cè)外固定架的優(yōu)點(diǎn)包括顯著地將Ilizarov的圓形裝置的一些最突出的缺點(diǎn)最小化，同時(shí)保留了其優(yōu)點(diǎn)。Abhijit等[20]把單側(cè)外固定應(yīng)用到肱骨延長(zhǎng)術(shù)中，患者耐受性好，是骨搬移可選的有效方法。并發(fā)癥發(fā)生率與傳統(tǒng)圓形支架相似，單側(cè)框架允許患者將手臂放在一邊，而不需要外展肩膀，也不會(huì)撞擊胸壁。單側(cè)外固定架也有其局限性，如患者術(shù)后并發(fā)軸線偏移，通過(guò)環(huán)形固定可以隨時(shí)調(diào)整，但通過(guò)單側(cè)外固定架鉸鏈/角形器不易控制[21]。隨著技術(shù)的發(fā)展，植入髓內(nèi)延長(zhǎng)器逐漸進(jìn)入外科醫(yī)生的視野。與外部器械相比，延長(zhǎng)術(shù)具有感染率低、軟組織損傷小、疼痛小、關(guān)節(jié)活動(dòng)度好、患者舒適等優(yōu)點(diǎn)。使用髓內(nèi)器械治療肢體長(zhǎng)度差異的文獻(xiàn)中描述了各種并發(fā)癥，Schiedel等[22]報(bào)告了24例患者中有2例出現(xiàn)了髓內(nèi)釘斷裂事件，一起是由于跌倒造成的，另一起是焊縫沿線的疲勞破壞造成的，焊縫似乎是髓內(nèi)釘?shù)囊粋€(gè)弱點(diǎn)。Tiefenb?ck等[23]研究報(bào)告中指出老年男性脛骨干內(nèi)置入髓內(nèi)釘牽張成骨，術(shù)后15個(gè)月無(wú)明顯誘因出現(xiàn)焊縫截骨區(qū)斷裂。在植入髓內(nèi)延長(zhǎng)器的基礎(chǔ)上，Popkov等[24]采用24 h自動(dòng)牽開(kāi)器對(duì)16只雜種狗脛骨進(jìn)行牽開(kāi)，第1組采用羥基磷灰石包埋的髓內(nèi)鈦絲入脛骨管，然后采用Ilizarov支架固定并截骨；第2組牽張方式相同，但不采用髓內(nèi)釘。研究結(jié)果表明，兩組患者牽張期均減少了3倍，組1鞏固期為(13.8±4.0)d，組2鞏固期為(33.7±2.4)d。聯(lián)合技術(shù)能顯著減少術(shù)后并發(fā)癥，不影響肢體功能，且能加快牽張成骨，肌肉能夠表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)適應(yīng)性和復(fù)原型的可塑性。對(duì)于臨床外固定架的選擇主要由患者經(jīng)濟(jì)條件及醫(yī)療環(huán)境、截骨位置、病情、術(shù)者的習(xí)慣及經(jīng)驗(yàn)等決定，如股骨上端、肱骨截骨延長(zhǎng)以單臂外固定架固定為佳，合并成角畸形者應(yīng)選用環(huán)形外固定架，骨缺損范圍大、病程長(zhǎng)的患者可以考慮選擇髓內(nèi)釘聯(lián)合Ilizarov支架固定，縮短治療時(shí)間。

3 機(jī)械力學(xué)因素

骨搬移術(shù)后骨愈合的效果和病程很大程度上由牽張成骨的過(guò)程所決定，其中搬移速率及頻率決定骨再生的生物模式和延長(zhǎng)數(shù)量及質(zhì)量，是影響肢體延長(zhǎng)療效和并發(fā)癥的直接因素，也是相對(duì)最可控的環(huán)節(jié)，是人們用以調(diào)控骨再生最有效的技術(shù)環(huán)節(jié)。一般認(rèn)為速度為1 mm/d，頻率為2～4次/d為佳。在下頜骨牽張成骨研究結(jié)果表明，每天延長(zhǎng)0.5 mm導(dǎo)致不成熟骨愈合，而每天1次2.0 mm的牽伸導(dǎo)致纖維性結(jié)合。牽張速率過(guò)低易導(dǎo)致截骨端過(guò)早愈合，達(dá)不到刺激新骨形成的目的；而牽張速率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致纖維骨不連、血管生成數(shù)量減少以及肌肉損傷加重[25]。在一定的牽引速度下，高頻率牽引或連續(xù)牽引可以促進(jìn)牽張成骨。Popkov等[24]采用24h自動(dòng)牽開(kāi)器對(duì)16只狗脛骨進(jìn)行牽開(kāi)，每天牽開(kāi)3 mm(0.025 mm×120/d)，成骨效果與手動(dòng)1 mm/d成骨相當(dāng)，極大地減少了牽張成骨時(shí)間。此研究證實(shí)，高頻均勻連續(xù)牽張能最大程度激發(fā)骨組織再生的潛能。此外，對(duì)于年齡大患者延長(zhǎng)速度可稍微放慢，而年齡小患者特別是干骺端的截骨延長(zhǎng)速度可適當(dāng)增加。因此，在高頻牽張成骨的前提下，可以個(gè)性化提高牽張速度。高頻次牽張成骨不僅僅加速骨愈合，Varsegova等[26]使用Ilizarov自動(dòng)牽張成骨裝置對(duì)18只狗脛骨以3 mm/d的速度移動(dòng)，牽張120次(組1)和180次(組2)，對(duì)腓神經(jīng)功能的破壞進(jìn)行了研究。第1組檢測(cè)到神經(jīng)束膜損傷和神經(jīng)內(nèi)膜血管破壞，第2組神經(jīng)束膜保留了完整的細(xì)片狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)也保留了神經(jīng)鞘內(nèi)血管。并且在停止?fàn)繌埡?0 d保留髓鞘神經(jīng)纖維的形態(tài)學(xué)分析顯示，第2組軸索萎縮不明顯，髓鞘形成較好，說(shuō)明高頻牽張成骨對(duì)神經(jīng)組織再生效果好。此外，Makarov等[27]探索了相同搬移速度下3種不同頻率羊脛骨延長(zhǎng)術(shù)對(duì)骨骼肌的影響，組織學(xué)結(jié)果表明牽張成骨過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)肌退化變性，且牽張頻率越大，骨及周圍骨骼肌組織再生能力越強(qiáng)，組織學(xué)損傷越小，即肌退變的強(qiáng)度與牽張頻率成反比。Stupina等[28]探討了不同延長(zhǎng)頻率對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜顯微結(jié)構(gòu)的影響，1組以1 mm/d，分4個(gè)增量，每個(gè)增量0.25 mm；2組使用增加的自動(dòng)牽張速度，以3 mm/d為單位，分120個(gè)增量，每個(gè)增量0.025 mm。結(jié)果顯示1組滑膜炎明顯，滑膜血管增生，滑膜下神經(jīng)纖維變性，有再生的趨勢(shì)。第2組滑膜炎中度至輕度，滑膜下血管和神經(jīng)進(jìn)行性退行性改變，高頻牽張成骨不僅成骨效果顯著，對(duì)關(guān)節(jié)退變影響小。作者認(rèn)為，在自動(dòng)高頻牽張條件下，可以適當(dāng)提高牽張速度，不但成骨效果越好，周圍軟組織、血管神經(jīng)再生效果好，膝關(guān)節(jié)損傷小，還能明顯縮短牽張期。因此，適當(dāng)加快牽引速度加高頻自動(dòng)牽張成骨能縮短臨床療程，并取得最終理想治療效果。

4 骨密度及周圍軟組織情況

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[29]，骨骼肌在新生骨形成中作用顯著，骨折部位覆蓋有完整的骨骼肌比周圍骨骼肌受損的骨折愈合效果好。已經(jīng)有研究結(jié)果顯示[30]，骨骼-肌肉機(jī)械和生物化學(xué)理論是互補(bǔ)的，因此機(jī)械力可能會(huì)引發(fā)骨骼和肌肉的調(diào)節(jié)和釋放特定因子，從而促進(jìn)新生骨生成。作者認(rèn)為一方面可能是骨骼肌是機(jī)體最大的內(nèi)分泌器官[31]，肌肉分泌的各種生長(zhǎng)因子、白介素、骨形成蛋白等對(duì)骨肌系統(tǒng)具有重要的調(diào)節(jié)作用[32]。另一方面認(rèn)為，骨骼肌組織內(nèi)含有豐富的血管，能促進(jìn)新生骨形成[33]，因此，骨骼肌對(duì)于骨形成和骨修復(fù)具有積極作用。國(guó)外大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，牽張成骨中骨質(zhì)疏松癥可延緩骨痂愈合，并對(duì)骨形成產(chǎn)生不利影響[33]。并且有研究表明骨質(zhì)疏松會(huì)影響內(nèi)固定的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響手術(shù)效果，所以術(shù)后骨質(zhì)疏松會(huì)影響內(nèi)固定的穩(wěn)定程度及增加術(shù)后失敗率[34]。除此之外，骨質(zhì)疏松癥與骨關(guān)節(jié)炎兩者在臨床上往往伴隨出現(xiàn)，因此，骨質(zhì)疏松不僅僅影響牽張成骨及手術(shù)效果，術(shù)后鄰近關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎也會(huì)伴隨發(fā)生。

綜上所述，多種因素影響Ilizarov技術(shù)骨搬移術(shù)后骨愈合，其中牽張速度、頻率是主要原因，牽張期建議使用自動(dòng)牽張期恒定高頻率牽張成骨，新生骨、肌肉、血管、神經(jīng)及鄰近關(guān)節(jié)能夠表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)適應(yīng)性和復(fù)原可塑性，同時(shí)局部應(yīng)用一些已被臨床證實(shí)的各種促進(jìn)新骨形成及加速礦化的相關(guān)因素，避免不利因素。術(shù)中建議在骨骺段或周圍軟組織豐富的部位截骨，截骨時(shí)樹(shù)立微創(chuàng)意識(shí)，如盡量采用小切口，減少骨膜及周圍軟組織損傷。術(shù)后根據(jù)患者情況個(gè)性化決定牽張過(guò)程，促進(jìn)牽張區(qū)骨愈合和軟組織再生，將有望大幅度縮短病程，獲得較好骨愈合效果，早期達(dá)到臨床治療效果，提高患者的生活質(zhì)量。