外固定支架在骨科臨床應(yīng)用中的研究進(jìn)展

楊旭平，李興勇

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院骨科，甘肅蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院骨科，甘肅蘭州 730000

既往觀念認(rèn)為，骨折治療重在強(qiáng)調(diào)骨折部位的解剖學(xué)愈合，以使患肢恢復(fù)最佳功能。由于傳統(tǒng)切開復(fù)位手術(shù)不可避免地會(huì)對(duì)軟組織造成進(jìn)一步損傷，不利于骨愈合。因此，選擇對(duì)軟組織及骨的醫(yī)源性干擾程度最為輕微的技術(shù)是臨床醫(yī)生亟需解決的難題之一。隨著生物學(xué)固定（biological osteosynthesis，BO）理念的提出，骨科外固定技術(shù)也得到豐富完善。其優(yōu)點(diǎn)在于軟組織剝離較少，對(duì)骨組織局部生物學(xué)生長環(huán)境影響輕微，此外，其持續(xù)牽拉作用可刺激骨細(xì)胞再生。但也有易造成感染、鋼針?biāo)蓜?dòng)等缺點(diǎn)。臨床醫(yī)師應(yīng)嚴(yán)格掌握其適應(yīng)證，充分分析利弊，規(guī)范操作，才能有助于骨愈合。

1 AO理念的提出及優(yōu)缺點(diǎn)

AO（Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen，AO）學(xué)派推崇堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定技術(shù)[1]，提出骨折治療的四個(gè)原則：解剖復(fù)位、堅(jiān)強(qiáng)固定、無創(chuàng)操作、早期功能鍛煉。近年來，隨著AO 技術(shù)的日趨完善及廣泛普及，其缺點(diǎn)也日顯突出，包括應(yīng)力遮擋所致的骨質(zhì)疏松、再骨折、手術(shù)創(chuàng)傷大、術(shù)野暴露時(shí)間長，感染風(fēng)險(xiǎn)增加[2-3]及內(nèi)固定器材價(jià)格較昂貴等，AO技術(shù)的弊端是過分強(qiáng)調(diào)牢固固定，忽視了骨骼的生物學(xué)特性。

2 BO理念的原則

20 世紀(jì)90 年代初，AO 學(xué)者Gerber、Palmar 等[4]提出生物學(xué)固定（biological osteosynthesis，BO）理念，強(qiáng)調(diào)骨折治療在重視穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，應(yīng)重視骨的生物學(xué)特性，包括不進(jìn)一步醫(yī)源性破壞骨生長的生理環(huán)境和防治并發(fā)癥。在治療方面不再過度強(qiáng)調(diào)解剖復(fù)位及堅(jiān)強(qiáng)固定，傾向于糾正對(duì)線、恢復(fù)正常力線。此外，BO 理念也傾向于外科技術(shù)的微創(chuàng)化精神[5]。

3 外固定支架的產(chǎn)生及改進(jìn)歷程

19 世紀(jì)40 年代，醫(yī)學(xué)界首次應(yīng)用骨科外固定支架進(jìn)行骨骼固定[6]，此后很多學(xué)者對(duì)外固定支架不斷改進(jìn)并將其應(yīng)用于臨床。相關(guān)報(bào)道[7]有學(xué)者于1902年應(yīng)用外固定支架成功治療脛骨骨折，并系統(tǒng)闡述單邊外固定支架的應(yīng)用原理，隨后將其推廣于臨床。1938 年，具有萬向夾功能的Hoffman 外固定支架的臨床應(yīng)用，可對(duì)骨折端進(jìn)行三維復(fù)位[8]。但基于當(dāng)時(shí)材料選擇有限，外固定的穩(wěn)定性效果不佳，固定后期易出現(xiàn)復(fù)位丟失、針道感染等并發(fā)癥。

前蘇聯(lián)骨科醫(yī)生Gavril Abramovich Ilizarov根據(jù)牽拉骨再生和創(chuàng)傷骨愈合機(jī)制發(fā)現(xiàn)張力-應(yīng)力法則（law of tension-stress，LTS），設(shè)計(jì)了骨科環(huán)形外固定支架，即Ilizarov 外固定支架[9-10]，并提出外固定支架治療的原則：盡可能保護(hù)骨折周圍血供、保留骨組織、解剖復(fù)位、牢固固定、早期功能鍛煉。隨著Ilizarov 外固定支架在全球醫(yī)學(xué)界的廣泛普及和不斷改進(jìn)，其適應(yīng)證也在不斷完善，目前已由既往使用骨科外固定支架治療復(fù)雜長骨骨折、骨感染、骨缺損、骨骼畸形、肢體延長、糖尿病足等疾病擴(kuò)展到血管外科、整形外科等皮膚軟組織牽拉領(lǐng)域[11-12]。但多數(shù)學(xué)者不能及時(shí)更新對(duì)外固定支架體系的認(rèn)識(shí)，不能合理掌握其適應(yīng)證及選擇外固定支架構(gòu)型不夠規(guī)范。因此，完善外固定支架治療的適應(yīng)證成為近年來研究的熱點(diǎn)。

4 外固定支架應(yīng)用于開放性骨折

隨著社會(huì)交通業(yè)的飛速發(fā)展，開放性骨折的發(fā)生逐年增多。開放性骨折是皮膚黏膜破損，骨折端與外界相通，其治療包括清創(chuàng)、應(yīng)用抗生素、骨折復(fù)位、臨時(shí)外固定及終末固定[13]，其中，骨折復(fù)位固定是開放性骨折治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于開放骨折傷口常伴隨不同程度的污染、軟組織覆蓋不佳及骨缺損等，因此選擇外固定支架治療已成共識(shí)。良好的固定在阻止骨折端對(duì)軟組織的進(jìn)一步損傷、減少二次損傷區(qū)域污染與有利于肌腱、血管、神經(jīng)等重要軟組織修復(fù)、促進(jìn)骨折和傷口愈合及早期功能鍛煉方面具有重要作用。急診單邊外固定支架具有微創(chuàng)、操作簡單、固定有效等優(yōu)點(diǎn)，已將其作為急診橈骨遠(yuǎn)端骨折和骨科損傷控制的有效固定方法，對(duì)骨折的臨時(shí)固定、減輕疼痛、避免骨折斷端進(jìn)一步損傷重要臟器等具有重要作用[14]。

臨床上應(yīng)結(jié)合患者具體情況，待患者穩(wěn)定后選擇性將外固定支架轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?nèi)固定，轉(zhuǎn)變時(shí)機(jī)為骨損傷后5～14d[13]；對(duì)存在針道感染者，應(yīng)及時(shí)更換外固定支架作為永久固定方式直到骨折愈合[15]。另外，當(dāng)傷口污染嚴(yán)重、骨質(zhì)大面積缺損或粉碎骨折時(shí)，為避免多次更換外固定支架帶來感染、醫(yī)源性二次打擊等風(fēng)險(xiǎn)，可直接經(jīng)驗(yàn)性選擇永久型外固定支架進(jìn)行固定直至骨折愈合。

5 外固定支架用于骨缺損及骨不連的治療

目前臨床上大段骨缺損的治療主要采用三種方法：顯微外科技術(shù)輔助下帶血運(yùn)骨瓣移植修復(fù)、膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)分期修復(fù)和牽張成骨骨搬運(yùn)治療,無論選擇上述何種技術(shù)，其中心環(huán)節(jié)均離不開外固定支架進(jìn)行固定。

5.1 血運(yùn)骨瓣移植修復(fù)術(shù)

20 世紀(jì)70 年代，臨床上首次成功應(yīng)用帶蒂自體骨移植修復(fù)較大范圍的骨缺損[16]。該技術(shù)隨后開始廣泛應(yīng)用于嚴(yán)重骨創(chuàng)傷、感染、腫瘤等繼發(fā)的骨缺損修復(fù)，常用的修復(fù)供區(qū)包括帶蒂腓骨移植和帶蒂游離髂骨移植。內(nèi)固定技術(shù)對(duì)單純的小面積骨缺損患者可進(jìn)行理想固定；對(duì)較大范圍骨缺損、合并有感染、軟組織條件不良、移植骨形態(tài)不規(guī)則等情況時(shí)，則建議應(yīng)用永久型外固定支架進(jìn)行固定。

5.2 膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)分期修復(fù)骨缺損

膜誘導(dǎo)成骨技術(shù)為治療感染性骨不連提供一種新方法[17-18]，治療過程包括首先對(duì)長骨缺損區(qū)徹底清創(chuàng)、切除無效死骨，對(duì)缺損區(qū)以聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥進(jìn)行結(jié)構(gòu)性填充，予軟組織覆蓋并選用合適外固定支架固定6～8 周，此時(shí)會(huì)在原骨水泥填充處形成1～2mm 膜性結(jié)構(gòu)，隨后縱向切開取出骨水泥，切開時(shí)避免膜性結(jié)構(gòu)受損，最后用自體松質(zhì)骨或骨性替代物填充。在膜誘導(dǎo)成骨過程中應(yīng)用外固定支架可提供穩(wěn)定的力學(xué)環(huán)境，保證患者早期部分負(fù)重、功能鍛煉，此外，有效的外固定能夠保證缺損區(qū)正常膜結(jié)構(gòu)的形成，保證如期進(jìn)行第二階段的骨替代治療。若在骨缺損區(qū)應(yīng)用內(nèi)植物進(jìn)行內(nèi)固定會(huì)影響正常膜誘導(dǎo)形成，此時(shí)外固定支架在穩(wěn)定局部結(jié)構(gòu)和避免內(nèi)植物所致感染方面凸顯優(yōu)勢[19]。曾荇等[20]應(yīng)用三維外固定支架配合誘導(dǎo)膜技術(shù)對(duì)脛骨感染性骨不連患者進(jìn)行治療，三維外固定支架具有操作簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)、最大程度確保骨膜血供、有利于誘導(dǎo)膜的形成且術(shù)后并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)。劉瑤等[21]在應(yīng)用三維外固定支架對(duì)老年骨質(zhì)疏松骨折患者的早期生物力學(xué)穩(wěn)定性研究中得出：對(duì)鋼板和髓內(nèi)釘而言，三維外固定支架穩(wěn)定性可靠，位移程度較小，且其抗扭轉(zhuǎn)能力較強(qiáng)。

5.3 牽張成骨技術(shù)

20 世紀(jì)50 年代，有學(xué)者[22]首次在犬模型中成功應(yīng)用牽張成骨技術(shù)（distraction osteogenesis，DO），一定程度上解決其他骨移植技術(shù)如自體骨移植、同種異體骨移植等技術(shù)難題[23]?，F(xiàn)已成為臨床上治療骨缺損的主流方式之一。該技術(shù)運(yùn)用可調(diào)式骨科外固定支架對(duì)骨缺損兩端進(jìn)行固定，應(yīng)用骨刀在正常骨組織干骺端行低能量截骨，1 周后以每天3 次、每次0.25mm 的速率進(jìn)行牽拉延長及節(jié)段滑移，通過外固定牽引逐漸將截骨區(qū)向缺損區(qū)搬運(yùn)，最終完成新生骨礦化、重塑改建激活骨的正常再生。

相關(guān)研究表明，當(dāng)使用環(huán)形外固定器時(shí)，環(huán)的數(shù)量與環(huán)之間的近距離可增加外固定支架的穩(wěn)定性，臨床上多使用直徑為1.5mm、1.8mm、2.0mm 的鋼針。1.8mm 直徑鋼針的結(jié)構(gòu)剛度比1.5mm 直徑鋼針的剛度增加20%[24]。Ilizarov 環(huán)形外固定支架在骨牽張成形術(shù)中具有重要作用，但張興東等[25]認(rèn)為相比使用六軸外固定器治療下肢畸形，Ilizarov 環(huán)形外固定支架存在治療周期較長、操作過程復(fù)雜、對(duì)醫(yī)師技術(shù)要求較高等缺陷，六軸外固定器可結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)提高矯正精度、降低畸形殘存率，但其存在穩(wěn)定性較差、人為因素影響較大、價(jià)格昂貴等不足，臨床上應(yīng)具體問題具體分析，選用合適的外固定支架進(jìn)行治療。

6 外固定支架在糖尿病足治療中的應(yīng)用

糖尿病足患者多合并神經(jīng)及血管病變，引起下肢潰瘍形成、感染、局部軟組織深層破壞，病程長，預(yù)后不良[26]。在Ilizarov 張力-應(yīng)力法則基礎(chǔ)上，形成脛骨橫向骨搬運(yùn)技術(shù)[27]。近年來，相關(guān)研究證實(shí)，該技術(shù)能夠促進(jìn)受損骨骼及血管再生、改善微循環(huán)，臨床上應(yīng)用較廣泛[28-29]。

在脛骨橫向骨搬運(yùn)治療糖尿病足干性壞疽的患者中，需對(duì)骨塊進(jìn)行“手風(fēng)琴”樣搬運(yùn)[30-31]，要求骨塊骨質(zhì)較好，外固定支架具有較好的把持力。作者認(rèn)為，盡管骨科外固定支架已廣泛應(yīng)用于有內(nèi)固定禁忌證的長骨病損領(lǐng)域，但在糖尿病足骨缺損治療方面，由于此類疾病具有較高的感染傾向，外固定支架作為異物同樣受限，因此應(yīng)用外固定支架進(jìn)行治療時(shí)應(yīng)嚴(yán)格明確其適應(yīng)證，并繼續(xù)需要大量臨床研究來證實(shí)其有效性。

7 外固定支架在骨骼畸形矯形中的應(yīng)用

骨骼畸形患者存在骨骼和肌肉軟組織兩大方面的異常改變。在應(yīng)用外固定支架進(jìn)行骨骼矯形治療時(shí)，正確掌握和運(yùn)用畸形旋轉(zhuǎn)中心（center of rotational angulation，CORA）概念及理論體系可細(xì)化和簡化三維空間畸形問題，依據(jù)Ilizarov 牽張成骨原理，采用微創(chuàng)技術(shù)逐漸調(diào)整骨骼形態(tài)，同步對(duì)軟組織進(jìn)行緩慢牽拉矯形是外固定支架獨(dú)特的優(yōu)勢所在。因此，外固定支架在治療陳舊性骨骼畸形，包括關(guān)節(jié)脫位、長骨短縮、馬蹄內(nèi)翻足等具有內(nèi)固定技術(shù)無法替代的作用[32]。由于環(huán)形外固定支架可在不同維度進(jìn)行多維調(diào)整，因此在矯形治療中，通常以環(huán)形外固定支架為主。雖然應(yīng)用單邊外固定支架操作相對(duì)簡單，但其穩(wěn)定性較差[33]，且在矯形及骨搬運(yùn)過程中不能進(jìn)行多向調(diào)整而限制其臨床應(yīng)用。

總之，外固定支架對(duì)骨骼矯形、延長缺損組織等是一種有效的治療方法，作者認(rèn)為，除外固定支架的上述不可替代的優(yōu)勢外，相較于開放手術(shù)而言，在矯形治療改善患者功能的同時(shí)，外固定支架對(duì)皮膚軟組織損傷更小，待病情恢復(fù)后瘢痕輕微，在改善美觀方面具有協(xié)同效應(yīng)。

8 外固定支架在骨髓炎治療中的應(yīng)用

慢性骨髓炎因其反復(fù)發(fā)作、遷延不愈及高致殘率成為骨科醫(yī)師面臨的難題之一[34]。徹底清創(chuàng)是治療骨感染的關(guān)鍵。近年來，有部分學(xué)者應(yīng)用血小板血漿負(fù)載抗生素結(jié)合Masquelet 技術(shù)治療骨髓炎[35]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有較強(qiáng)的抗感染和組織愈合能力。但作者認(rèn)為，由于骨髓炎不同于其他非感染性疾病的處理，Masquelet 技術(shù)一定程度上封閉了病損骨周圍環(huán)境，對(duì)骨清創(chuàng)后不能確定復(fù)發(fā)性感染出現(xiàn)的可能，臨床上需繼續(xù)開展大量研究。

綜上所述，外固定支架種類多樣，相較于鋼板內(nèi)植物等內(nèi)固定術(shù)而言，臨床上具有創(chuàng)傷小、軟組織剝離小、不破壞骨損傷區(qū)局部生物環(huán)境、不需二次手術(shù)、價(jià)格低廉、操作簡單、適合縣級(jí)醫(yī)院應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，但也存在影響美觀和日常生活、針道周圍感染、加強(qiáng)護(hù)理、固定松動(dòng)傾向等不足。目前對(duì)大面積骨缺損的定義尚無明確統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[36]，臨床選取外固定支架進(jìn)行治療時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步明確掌握適應(yīng)證、規(guī)范其臨床操作，為臨床醫(yī)師和患者提供幫助。