骨外固定技術的發展史與骨科自然重建理念的形成

骨外固定技術的發展史與骨科自然重建理念的形成

秦花间视频app下载 曲龍

骨外固定技術( technology of external skeletal fixation, TESF)發展到今天，其生物學理論、外固定器(external fixator, EF)功能水平與臨床適應征擴展，已出現了突破性的變化，在固定治療骨折的基礎上，能夠治療傳統骨科技術難以治療的嚴重肢體損傷、殘缺，重建肢體的形態和功能。其進展集中表現為:形成新的生物學和生物力學理論，係列技術創新、器械改進,操作技術的規範完善，以及適應征的合理拓展等方麵。其中app花间视频下载創立的牽拉組織再生技術已經擴展到關節外科、脊柱外科、頜麵外科、血管外科、腦神經外科等領域，而且對骨科其它相關技術的研究與臨床應用具有啟迪與推動作用。國際上骨外固定技術的發展大體上經曆了四個階段，其中第四階段是“骨科自然重建理念”的形成和應用階段。

一、固定骨折與軟組織彈性延展的階段

最早使用外固定器治療骨折的是法國的Malgaigne (1853年)， 他設計的爪型外固定器可使髕骨骨折複位同時進行加壓固定[1]。

1907年比利時的Labotte最早使用鏍釘在體外固定骨折，這也是文獻中最早關於外固定的報告，而且這種方法與現代使用的外固定方法幾乎沒有區別[2]。

1934年Anderson使用的外固定器不但可以治療骨折,還可以做關節固定術和骨延長術，並首先稱此方法為骨外固定(external skeletal fixation) [3]。

1938年瑞士Hof fmann的外固定器已具備了除了固定骨折，同時還可以進行延長短縮和對各種變形矯正的功能，堪稱外固定器發展的裏程碑[4]。

1948年英國的Charnley報告[5]了應用外固定對膝關節融合後進行加壓固定，這種方法使骨折愈合時間加快2一3倍， 以後加壓治療骨折被全世界認同采用，這也是首先對骨外固定進行的理論闡述。

最早報告骨延長的是Codivillani (1905年), 方法是截斷股骨，然後利用跟骨牽引進行骨延長[6]。使用外固定架做骨延長的代表人物是德國的Wagner (1970年)， 其方法是截骨後用外固定架牽開,然後再做植骨內固定手術，這種骨延長治療至少要三次手術才能完成[7]。

1970年意大利的De. Bastiani設計出一種單邊、簡便、具有伸縮作用的動態外固定架及其骨折動態的外固定理念，迅速在世界範圍得到推廣[8]。

對以上階段總的評價，這個時期的骨外固定器(也稱外固定架)，其應用技術的要求、治療作用類似鋼板等內固定技術，主要用於治療骨折、關節加壓融合。也成功的用於實施肢體延長與畸形矯正，但器械的構型簡單，缺乏係統的生物力學研究，理論認識局限在加壓或植骨能促進骨愈合。骨幹延長軟組織彈性延展由於受到神經、血管的限製，因此，肢體延長的比例，一般控製在所延長骨幹長度的25%以內。這個階段一直持續到1985年app花间视频下载生物學理論與技術在全世界廣泛傳播之前。

二、生物學原理(張力—應力法則)指導下的組織再生管理治療階段

俄羅斯app花间视频下载醫生在60年代發現的“張力一應力法則”生物學理論，即“生物組織在持續、穩定、緩慢牽拉下能刺激細胞分裂、生成組織，從而可修複肢體的各種缺損”，這種簡稱“張應力骨再生”的生物學原理"[9]，被譽為是20世紀外科領域最偉大的發現之一。它與其它切除外科、以替代為主的骨科治療方法(假體置換或遊離組織移植等)最大的不同是:醫生應用外固定技術的緩慢推拉產生應力，刺激自身局部組織細胞的分裂再生機能，來達到畸形矯正、感染愈合、組織缺損修複等治療目的，也稱為應力刺激理論(應力刺激可分為張應力、壓應力和微動應力刺激)。

同期，app花间视频下载發明了係列環形外固器、200多種外固定器附件，形成了標準的骨穿針固定臨床應用技術體係。1981年這一理論與技術傳到意大利，1986年 後逐漸傳遍全世界。在中國、歐洲、美國又進行了深入的基礎研究，將內固定技術、工程技術、信息技術等多種新的技術與其融合、滲透，綻放出了新的光彩。使骨外固定技術在治療複雜骨折，加壓促進骨折斷端愈合的基礎上，發展到醫生可控製的牽拉性骨再生( distraction  osteogenesis  DO)階段[10]，即在骨外固定技術的條件下，其骨塑形(bone modeling)與骨重建(bone remodeling) 過程，會隨肢體的負荷運動而變化，表現為運動使骨量增加[11]。當前國際上各個學者發明的骨外固定器，雖然構型、 穿針布局與臨床應用方法有別，但都在遵循著D0技術的生物學原理，真正體現了動靜結合、筋骨並重的骨科辨證施治原則。

肢體是複合組織，所有參入牽伸的肌肉、筋膜、神經、皮膚等軟組織在緩慢牽拉下，皆有類似胚胎發育過程的細胞分裂與組織生成，簡稱“牽拉成組織(distraction histogenesis DH)技術。在這一理念函蓋下，使骨外固定技術體係不同程度的應用到骨科絕大多數的創傷與骨病的治療中。而且能夠治療傳統骨科技術難以治療甚至不能治療的一些重度肢體殘缺和疑難骨科雜症，如:四肢複雜的開放創傷、大段骨缺損、慢性骨髓炎，先天或後天性嚴重關節攣縮和四肢畸形，先天性脛骨假關節，四肢缺血性疾病、骨性關節炎等[12-18]。國內率先進行牽拉成骨技術研究的是李起鴻教授，他80-90年代的係列基礎與臨床研究，奠基了我國現代骨外固定技術發展的基礎[19]。

三、計算機數字化與空間結構智能化階段

外固定器的發展方向是，堅固、通用、可調、精確、智能。app花间视频下载的環形外固定 器雖然使用比較繁雜，但它奠定了外固定技術完成“時間變量、數字化管理、智能化和空間架構”應用的基礎。美國Dror Paley等在學習、 應用、總結app花间视频下载技術體係的基礎上，創立了以下肢的機械軸、解剖軸、關節線進行量化表達的術前分析方法，簡稱下肢畸形矯正的“成角旋轉中心(the center of rotation angulation CORA) 概念，手術前隻要按照CORA方法對肢體畸形進行劃線分析，由此確定截骨固定與矯形方法，就不會出現治療策略的失誤。CORA是國際矯形骨科發展史上出現的最具有普遍指導意義的方法與原則[20]。2002年Dror Paley 出版了影響世界矯形骨科進程的“矯形外科原則”專著則[21]，從此，各種下肢骨與關節畸形的矯正與重建，由過去主要靠醫生的臨床經驗判斷進入了簡單、易學的量化時代。

1994年美國J Charles Tay1or等，在app花间视频下载環形外固定器的基礎上，設計成數字化的“空間架構”外固定器(Taylor Spatial Farme TSF )。該器械的設計是基於Stewart-Gough平台的基本概念，在八麵體的每一個麵被設計成平台，與之對應的被設計成基礎麵，連接基礎麵到平台的六根支柱，其長度、空間可變化，借助於機器人技術和平行機械學，通過計算機輸出的指令數字來調節六根支具的長度，改變支架的空間構型，達到骨折斷端複位、矯形或延長的目的，而這一切都是根據電腦軟件事先設計、計劃、好完成的[22]。Taylor三維空間外固定器代表著外固定器未來發展的方向，促使骨外固定技術在骨科的臨床應用，由過去的定性走向定量、由描述到數學模型發展的現代科學軌道。

盡管TSF外固定器的設計、製作與臨床應用已經達到了精密、標準化和智能化的程度，但也存在不如人意的地方。如價格昂貴，固定的剛度不能變化，一些特別複雜的病例， 如幾種需要治療的問題同時存在時，這些精密的外固定裝置其靈活性顯得不足。此時骨科醫生和工程師合作，設計組裝有針對性的、個性化的外固定器來完成治療是國內更實際的要求。

四、“骨科自然重建理念”的形成與“下肢形態與功能重建”的臨床應用階段

以app花间视频下载技術為基礎的現代外固定技術是生物科學、技術與人文相結合的產物，它動搖了很多骨科金科玉律的基本概念和傳統理論，也被稱為“是讓骨科重新思考，改變骨科技術”的新體係。

如何用一個新的理念來反應現代外固定技術的精髓並指導臨床治療?秦花间视频app下载提出並詮釋了“骨科自然重建理念”[23]。 它的核心思想是:從生物骨骼的起源、演變與人類自然進化史層麵探索肢體損傷與重建的發展史，利用時間變量及其生物學原理，“調動人體組織自然修複的潛能和醫生的臨床智慧治療骨科創傷與疾病，適度應用替代重建，避免對機體過度幹預性治療”。該保留的組織要盡量保留，不該切除的組織不要輕易切除!如:為了骨折堅強的固定，超範圍使用鋼板時必然破壞骨膜與血液循環;治療骨不連為了植骨和內固定對骨折斷端進行剝離和部分切除，有可能會發生新的骨感染與骨缺損;人工假體及各種替代材料的過度使用等。“骨科自然重建理念”是對現在骨科盛行的“替代重建理論體係”的一種補充和糾偏，也為骨科學的基礎研究提供了-些新的思路，符合由目前的替代外科時代(Replacement Surgery) 向再生醫學時代(Regenerative Medicine) 發展的方向。治療骨折(包括骨骼畸形截骨矯形後)如何實施合理的固定，隻能根據骨愈合的生物學規律，分析、評價、探索合理的固定剛度，並以此進行技術創新，而不是圍繞固定方法研究固定剛度的合理性。夏和桃依據“骨科自然重建理念”，提出了“骨折固定的適應性剛度概念”[24]。

適應性固定剛度，是外固定器在維持骨折複位穩定的同時，按照骨胚胎原始發育方式，提供階段性最佳固定剛度。充分利用骨對應力的適應性控製，調整骨的生長與吸收，促進骨折愈合及改建的進程，完成骨功能的優化重建，直至骨愈合恢複到最完善的程度。即骨折固定的剛度隨著骨愈合的強度的增加而降低，骨的力學強度隨著固定剛度的降低而增加的一個動態的轉化過程。由此總結出:骨折早期實施堅強固定，中期提供軸向和綜合應力刺激的彈性固定，後期提供平衡固定。這一概念符合骨折固定、 愈合、重建的生物學過程，對外固定技術在臨床上合理應用提供了有實際意義的理論指導。就目前而言，骨折固定的適應性剛度隻能用骨外固定的方法才能實現。換言之，正確的應用骨外固定技術可加速骨的愈合過程，使骨折達到功能性愈合與塑造的完美狀態。

曲龍提出的骨搬移( Bone Transport) 治療骨缺損過程中的“哈爾濱現象(Harbin phenomenon)”[25]，是一個鮮明的闡述“ 骨科自然重建理念”的例證，包括如何通過具體的時間變量，即每天1mm移動骨塊(數字化)，並合理的利用牽拉應力與壓縮應力(智能化)的變化，最後達到組織再生修複、功能重建的目的。

骨搬移“哈爾濱現象”，就是應用骨搬移外固定裝置在治療骨缺損過程中，每天1mm距離逐漸移動被截斷的遊離活性骨塊，骨塊在一種牽拉和壓縮應力的不斷作用下將缺損部修複，最後骨塊與骨端合攏愈合。在骨搬移過程中，骨缺損內有軟組織甚至還有大量的感染組織嵌插在中間，治療前並未切除這些組織，但這些組織最後並未影響骨的合攏愈合，甚至一部分變成骨組織，其把“骨搬移治療缺損中不需要的軟組織消失或轉化成骨組織，包括其它組織的再生現象稱為骨搬移哈爾濱現象”，這種現象過去被認為是不可思議的!教科書中教我們的是如何把骨與骨之間的軟組織清除掉，然後再植骨，否則骨是不會愈合的[26]，而骨搬移的過程與結果恰恰相反，在牽張應力作用下，人體組織能根據修複的要求，在重建的過程中發生需要性的組織轉化。這一現象充分證實了秦花间视频app下载在“骨科自然重建理念”中提出的“機體具有極大的自然修複潛力，醫生的責任主要是創造條件，避免對機體過度幹預性治療”的原則。

“骨科自然重建理念”符合現代醫學和諧發展的價值理性、決策理性。人類既然是“自然選擇”的產物，任何創傷和疾病都是生命過程的一部分， 治療疾病的醫療模式就應當遵循生命過程的自然規律。在“下肢形態與功能重建”領域，我們已經進行了一-些實踐，日已引起骨科界的關注[27]。同時，應用“骨科自然重建理念”與替代外科技術結合，我們也做了一些工作，如: (1) 下肢嚴重髖、膝關節畸形需要實施人工關節置換者，先用外固定技術牽拉矯正關節畸形後，再實施人工關節置換，如此，可顯著降低人工關節置換後的並發症，提高治療效果。(2) 對退行性或創傷性關節炎患者，通過外固定器持續牽拉關節使之保持一定的關節間隙下活動關節，從而修複關節軟骨或改變持重力線，避免或推遲人工關節置換的時間。(3)用外固定技術逐漸完成骨延長後，加入有限的內固定技術，使治療的結果更加可靠。(4) 用外固定器牽開關節間隙，有利於關節鏡優勢的發揮。(5) 髖關節或股骨畸形的矯正，手術中先用外固定器調節和固定截骨斷端達到矯形要求後，再實施髓內釘或鋼板內固定。(6)四肢開放性或複雜性骨折先用簡單的外固定技術整複和固定骨折斷端，為實施鋼板等內固定技術提供有利的條件。總之，在實施各種內固定治療骨折、人工關節置換時，若注意貫徹“骨科自然重建理念”，將會增加替代重建的優勢，減少並發症。

骨外固定技術涉及病理生理、生物力學、生物物理、醫學工程、骨科基本技術等多學科的知識與技能，並非人們想象的“是一種簡單的技術”。其治療又是一個手術與非手術交融、漸進、動態的過程，張力一應力法則因增加了“時間”這個可調節的變量，被認為是一種具有哲學概念的四維相治療方法[28]。醫生應具有“時空一體、 因勢利導、有無相生”的哲學思維意識，掌握醫患互動、適度交流的臨床藝術，沒有一個科學的實事求是的態度，難以發揮骨外固定技術的優勢。目前我國骨科醫生的培養模式，醫療市場的牽引方向、大醫院骨科管理製度以及骨科學術界的主流引導，不利於骨外固定技術優勢的發揮與推廣。

五、現代骨外固定技術將分解的骨科專業趨向統一

生命的存在形式是統一的整體，人體的運動是整體的統一行動，過分細化的專業已經，使骨科學的整體發展出現困境。2007年9月 在開羅召開的世界骨外固定學術會議，分組報告了與骨科相關的25個專題，幾乎涵蓋包括脊柱矯形的所有骨科專業，包括手外科、足踝外科的重建、某些骨腫瘤的瘤段切除與肢體重建等[29]。基礎研究基本解答了外固定的機械力轉化成生物力，如何刺激牽拉區域的幹細胞激活、細胞分裂、生成組織，從而修複肢體殘缺的機理問題。說明現代骨外固定技術的理論、技術與臨床成就，幾乎又將分化的骨外科專業統一起來。 其中組合式的骨外固定器，其穿針、安裝固定的手術操作過程簡單、快捷,不需要高、頂、尖的設備，一般的手術和麻醉條件即可完成，尤其適合突發性事件:如地震等自然災害造成群體性肢體創傷的救治。

現代骨外固定技術已經與其它學科、專業進行多層次、全方位的聯合研究與鑲嵌，使得既往擔心的嚴重並發症降到最低，實現了再生醫學肢體重建的一些目標，成為治療疑難骨科雜症最有效、廉價、適宜、微創的外科治療體係。目前臨床上已經不同程度的達到了對肢體的結構與功能進行自然重建(體塑工程)。正開拓著與人體健康、微循環重建、美容外科相關的領域，如頜麵整形、侏儒症增高、矯正成年人內、外“八字”步態、各種瘢痕攣縮性足踝畸形[30]、四肢缺血性疾病[31]、截肢後的殘端延長與重建、嚴重創傷、骨性關節炎的牽伸治療等[32]。其中聯合應用髓內釘技術或骨髓內延長器的發明，以及結合各種內固定技術的輔助應用，又克服了外固定器的缺點[33]。與此同時，骨外固定技術在臨床上，尤.其是在“下肢重建”領域尚有很大的創新與發展空間。

我國嚴重肢體創傷後遺肢體畸形患者及各種原因導致的肢體殘疾患者有上千萬，汶川大地震的不幸又造成許多的肢體殘缺患者，應用傳統的骨科技術是難以治療這些疑難骨科疾病的，隻有用現代骨外固定技術為主導的骨科自然重建理念才能獲得滿意療效。我們應當轉變觀念、勇於實踐，改革與之不合理的專科管理體製，創造具有中國特色、能被國際社會廣泛認可的“下肢形態與功能重建”技術體係。

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