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首页医源资料库在线期刊中华医学实践杂志2007年第6卷第6期

创伤骨折三大固定技术研究现状

来源:《中华医学实践杂志》
摘要:创伤骨折的固定始终是骨科研究的精髓和重点。内、外两大固定技术垄断百余年。我国外固定技术历史悠久,尤其是不超过关节的小夹板固定更是闻名于世。我国学者刘国平教授编写了《实用骨科外固定学》。...

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    创伤骨折的固定始终是骨科研究的精髓和重点。内、外两大固定技术垄断百余年。我国外固定技术历史悠久,尤其是不超过关节的小夹板固定更是闻名于世。我国学者刘国平教授编写了《实用骨科外固定学》。内固定技术始于国外,尤其是AO/ASIF学派在该技术领域作出了巨大贡献,并编写了《骨科内固定学》。然而, 这两种固定技术未能适应所有创伤骨折治疗的需要。在20世纪70年代穿针复位框架固定技术受到重视,发展速度惊人,临床应用广泛,在骨科学中才真正确立了自身应有的地位。华中科技大学同济医学院附属同济医院创伤外科李景煜集众多同行们的宝贵经验,将框架固定的理论和技术加以系统归纳和较全面总结,主编《骨科框架固定学》,及时地填补了这一空白,满足了广大骨科医师的迫切需求。从此,骨科三大固定技术:(1)无创固定(手法复位外固定);(2)有创固定(手术复位内固定);(3)微创固定(穿针复位框架固定),已有了各自的代表性专著,并形成三足鼎立,并驾齐驱的局面。究其上述三种固定技术, 孰优孰劣, 不好妄加评判, 但毋庸置疑的是三种学派治疗骨折各有其自身的优缺点,都有各自的适应证和局限性,既各自成体系,又互为补充。下面将其作一简要概述。

    1  外固定 ( external fixation )研究现状

    闭合复位与外固定,即采用手法复位后,于身体外面放置固定器材对身体局部或全部进行制动式固定, 以利恢复躯干、肢体和关节功能的目的。它包括小夹板、石膏及各种各样的支具和套具等外固定器材。此法固定相对可靠,大多能达到功能复位,对患者无损伤, 操作简单, 取材容易,缺点是不适宜于开放性骨折, 容易致关节僵硬等。

    石膏外固定,其固定范围必须至少包括骨折上下各一个关节,此法受O.Thomas、R.Jones和Watson-Jones等人近百年来的影响,在某些医院一直沿用至今。尽管石膏可根据机体不同部位的凸凹不平和屈曲形状进行各种妥帖成形固定, 但石膏定型后变成硬壳, 当组织肿胀消退或肌肉萎缩, 机体的外表与石膏分离,骨折在石膏内仍然活动,并未形成有效固定, 而石膏不可能随着肌肉的收缩而变形,在肢体内部产生持续的压缩动力。为了加强固定,Bohler主张用无衬垫石膏固定骨折。虽然骨折愈合确较切开复位快,但经长期广泛外固定后,易导致关节僵硬、肌肉萎缩、骨质疏松、 压迫溃疡等并发症。对此近来渐有不同意见,如Perkins等人曾提出反对意见。鉴于石膏固定诸多缺点,近些年来出现了高分子合成材料取代石膏固定的趋向,但价格比较昂贵,尚未在我国广大基层医院推广应用,且其缺点与石膏固定类似。

    小夹板外固定,看来原始粗糙, 起不了很大作用。但实际不然,这些夹板质轻且有一定弹性, 再凭借药膏的柔韧贴附力和布带的束缚力, 已足以维持骨折复位后的固定。一般不包括上下关节, 有利于关节的早期功能锻炼。临床实践中发现, 局部的小夹板纸垫外固定, 早期活动, 不仅能较好地固定骨折,对部分对位对线较差的情况意外得到改善。为了揭示其中的奥秘,我国学者对小夹板外固定进行了大量的力学的研究,同时测出固定力和效应力,发现纸垫下力值强度为小夹板的1.4~1.95倍。总结提出了小夹板固定力为800g拉力的经验值。其特点如下:(1)布带的约束力(小夹板固定力):捆扎过紧, 轻者引起张力性水泡,重者将阻碍伤肢的血液供应, 引起缺血性肌挛缩造成严重后果而截肢。捆扎过松,压力不够导致骨折端再移位,较合适的捆扎力应是在捆扎后布带可在夹板上下移动1cm。(2)纸垫的效应力:单纯用夹板平均加压,骨折断端压力往往不够,采用相应的纸垫可增加固定的效应,如果纸垫安放不妥当,可使骨折再移位。(3)肌肉收缩产生内在动力:由于夹板的弹性和夹板下的纸压垫,又不妨碍肌肉的收缩,肌肉收缩时的一张一弛, 机体变粗, 使夹板、 扎带和固定点的压力暂时增加。侧方的压缩动力, 可以保持复位不变, 甚至可以迫使轻度的侧方移位和成角移位,得以进一步矫正复位; 纵向的压缩动力可以刺激骨折端以加速骨折的愈合。应用力量相等,而方向相反的小夹板固定是充分利用肢体肌肉收缩活动时所产生的内在动力, 使肢体内部因骨折所致的不平衡重新恢复到平衡,用小夹板固定力来抵消骨折端移位的倾向力,同时让病人有节制地活动,促进血肿吸收、骨痂生长。这些作用决非石膏所能获得。石膏与小夹板都是针对克服成角弯曲趋向,利用成角的角顶,与对侧的上下端形成的三点固定的位置关系,来矫正畸形和维持复位后的位置不变。因此, 夹板的外固定是一种积极能动的固定, 它是一种动态平衡, 是以动制动适应生理要求的, 符合外固定生物力学原理的, 受到普遍的肯定。由此可见, 研究和开展骨折的非手术治疗, 前途十分广阔。

    2  内固定 ( internal fixation )研究现状

    开放复位与内固定,即采用手术切开显露骨折处直视下进行复位,再采用内固定器材连接骨折断端而进行局部固定。它包括各种螺钉、接骨钢板、髓内针等内固定物。该法大多能达到解剖复位,固定牢固可靠。但对伤者损伤较大, 操作复杂, 内固定材料要求高, 有感染等并发症的可能。对污染严重的开放性骨折或已感染的骨折应视为禁忌证,但一般不会出现关节僵硬。

    在20世纪60年代骨科界极力片面追求解剖复位和牢固固定,在长期的实践中,确实证实了若干相当复杂的骨折,经AO技术处理后,获得了前所未有的疗效。但也陆续发现了一些意外,首先是很多骨干骨折,即使按AO的原则进行了坚强固定,但骨折愈合并未加快, 反而有所延缓。其次,当骨折愈合后去除钢板而再骨折(高达20%)的报道以来,先后提出应力遮挡作用的概念和钢板下皮质骨因血供破坏而出现钢板下的骨质疏松的论据。于是, 坚强内固定是为骨折的愈合创造了条件, 还是给骨折带来了新的问题, 引起了人们的深思。当时有人称AO 学派为骨外科领域的一顶皇冠。但也有人说, 它给骨折伤员带来了新的灾难, 成了导致“骨折病”的祸首。实践已证明,切开复位不仅可直接影响骨折愈合,而且需再开刀取出内置物的“伤上加伤”的固定方法, 无疑使病人的痛苦有增无减。

    准确复位和牢固固定固然重要, 但更重要的是骨折的愈合和伤肢功能的恢复。美国 Willian 和 Halloran 提出骨折愈合三角(活动、血运和骨痂形成)概念。现越来越多的研究发现,活骨的愈合对有限的和弹性的不稳定具有极强的耐受力,当修复组织的张力在不超过骨愈合张力极限范围内,非但不影响骨折愈合,反而刺激骨痂生长。野生动物的骨折在不稳定情况下愈合就是一种明显例证。所以,过分强调生物力学的骨折治疗遭到生物学研究的巨大挑战。AO学派逐渐演变为以生物学BO(Bio-logical Osteosynthesis)为主的观点。过去通过骨折端加压而产生骨折绝对稳定的观念正在被另一种观念所取代,即所谓“生物学固定”——在保持骨生命力的前提下,应用内固定降低骨折部位活动性,而不必要绝对消除活动性[1]。生物学固定其内涵是必须充分重视软组织及骨的血运,固定坚强而无加压。其原则如下:(1)远离骨折部位进行复位[2,3],以保护局部组织的血运,不强求粉碎骨折块的解剖复位;(2)使用低弹性模量,生物相容性好的内固定器材;(3)减少内固定物与所固定骨之间的接触面(髓内及皮质外);(4)尽可能减少手术暴露时间。

    BO新概念正处于一个迅速发展阶段,虽尚不能视为成熟的体系,但已成为多数人所接受的一种新的概念。Palmar(1999年)指出:“骨折的治疗必须着重于寻求骨折稳固和软组织完整之间的一种平衡,特别是对于严重的骨干骨折。过分追求骨折解剖学的重建,其结果往往是既不能获得足以传导载荷的固定,而且使原已损伤的组织的血运遭到进一步的破坏”。这一论点基本上反映出了BO新概念的核心。现在的问题不是在稳定性或保持生物活性两方面中做出哪一方让步,而是如何减轻每一个让步所造成的负面影响,这需要我们对手术原则、手术设备、手术操作及术后康复进行综合分析运用,才能取得满意的效果[4~6]。临床上新型内固定物的设计及应用,手术切口的改良、复位方法的限制、固定技术的调整等,都是BO新概念的具体体现,统称为微创术式(less invasive surgical system,缩写为LISS或minimal invasive procedure,MIP)。具体术式上有微创钢板固定(minimally invasive plate osteosynthesis,MIPO),不扩髓股骨髓钉固定(unreamed femoral nailing,UFN),不扩髓胫骨髓内钉固定(unreamed tibial nailing,UTN)等。结合固定技术(combined fixation techniques,CFT )也日益受到重视。两种以上创伤小的简单固定结合应用,相互以长代短,更接近于满足上述平衡。

    1994年,AO学者Gautier、Ganz对这种新概念下的接骨术式作了原则性的说明:间接复位理论的出现明显促进了生物学内固定的发展,使微创手术真正成为可能。正如Mast等所倡导的,应用牵引床、手法整复等措施使大的骨折块复位,利用周围软组织的夹板作用,将其他碎骨块基本复位。间接复位主要是恢复骨干的长度、轴线和消除旋转,但决不是以破坏局部血运为代价强求解剖复位,而是远离骨折部位进行复位,以保护局部软组织的附着。即使必须切开复位,也应减少暴露,在骨折块附近进行协助复位,从而尽力保存其供血的软组织蒂。故间接复位也应遵循微创或无创技术原则。

    BO新概念是包括AO学派在内的许多专家,总结30年来AO的基础与临床,探索改进乃至杜绝原有的不足与误导,同时对原有技术的优势与精华加以提高,逐渐构成并日趋成熟的又一重大进展。不可错认为AO已被BO所取代。临床上如何正确应用AO或BO技术,关键在于对二者的深入认识,对适应证的科学选择,以及对各自方法的严格掌握和正确使用。

    3  框架固定(frame fixation)研究现状

    穿针复位框架固定技术,即采用数根固定针,从选定部位钻入或钉入骨折两端,固定针贯穿骨骼及肢体或部分肢体。然后将裸露在体表外的固定针部分与固定器相连接,构成一个包括固定针、固定器、肌肉和已准确复位的断骨为一体的几何不变力学体系。通过穿骨针夹角的变化、固定器的调整,对骨折及脱位进行复位和固定的一门独立的学科。框架固定技术治疗骨折在世界医学领域是一大创举,它确立了对骨折(不包括邻近上下关节)局部固定,巧妙地解决了骨折治疗过程中的局部固定与活动、骨骼与肌肉、局部与整体、医患合作及内因与外因的关系。主张早期坚强固定,中后期应用弹性固定,固定中活动,活动中调节,无痛性锻炼,适应骨折断端生物应力刺激[7,8],有利于骨折的修复的过程,值得重视。

    框架固定技术最早始于十九世纪中叶, 按使用年代计算,要比AO内固定技术早40年,迄今已有160余年。但实际上是在20世纪70年代后才被重视和发展的,并广泛用于有严重广泛软组织挫压伤的新鲜骨折、开放骨折、骨折不连及肢体延长等,起到了过去内固定及外固定所不能得到的效果,已被国内外学者所公认。

    框架固定器的刚度不仅决定于其材料和结构特点,也与使用固定针的直径、数量、固定的位置以及加压松紧程度有关。生物力学测定显示,骨折断端刚度(轴向扭转变形)随固定器使用时间而逐渐降低,轴向角位移1°时,可允许患者进行部分负重,角位移越小,骨折愈合越牢固。一般认为框架固定器安放时间以6~8周为宜,因一方面可取得早期稳定,又可避免晚期应力遮挡。

    微动则允许在轴向平面受到间断荷载,但不会造成大的移位。微动时机一直存在争论,Goodship等[9]和Kenwright等[10]分别通过动物实验和临床研究证实, 在框架固定器固定下, 可控制的微动比坚强固定相比, 促进了骨折愈合。Wolf等[11]和Augat等[12]研究结果则得出了完全相反结论。McKibbil等提出骨折后最初几天,骨折血肿分化为肉芽组织,系原始骨痂反应,甚至在截肢后的骨骼残端都会见到这一现象,它对力学环境不敏感。Chao等[13]则认为提高骨折愈合的最有效时期在骨折愈合的早期,即在一些特异性的细胞募集或分化之前。Kenwright等[14]研究单边框架固定器治疗胫骨干骨折,骨折端间相对位移也小于1mm,最初6周平均轴向移位小于0.4mm; 4周时,行走负重在骨痂中央产生最大应变为20%~69%,在其他区域小于25%,8周时随着外骨痂的坚强而降为6%。

    针对固定的稳定性、针道松动、动力作用及应力保护等问题进行研究。框架固定器的坚固性决定于进针的数目及直径、固定杆与骨的距离以及框架固定器的刚度。多平面者其刚度与加压钢板相近,一或两个平面者,其轴向刚度较差,两个平面的框架固定器其弯曲及旋转刚度超过正常骨的坚固性,一个平面固定不能抵抗呈直角的弯曲力。现代框架固定器技术的多平面穿针原则实际上是要求每根钢针能以不同角度、不同方向、不同入点穿入骨内。Bastiani固定器针-针间距是固定的,其设计上存在力学缺陷,是骨折端固定不稳的重要原因。而夏和桃等[15]组合式框架固定器虽然可以任意间距穿针,但在轴向垂直穿入角度受限,因此其穿针范围及调节极其有限。

    近来有新型框架固定器针-针间距可以任意锁定,两针水平夹角可从0°~180°调节与轴向垂直穿入夹角可以从0°~90°(非常状态穿针可选择0°~180°任意夹角)。临床以这种间距及角度穿针可以做到任意穿针,且钢针能在皮肤-钢针-骨界面零张力状态下锁定,这样构成的一个固定体系不仅在力学上是稳定的,而且是预防针道松动、感染的重要措施[16]。另一优点是可先穿针、且对穿针的精度要求低。坚强-弹性固定原则实际上是要求框架固定器上设有“开关”或锁定装置,使“应力通道”能够在“框架固定器”与骨折端之间转换。应力刺激特别是中后期无遮挡的生理应力刺激,对骨痂的数量生长及质量的改建具有重要的临床意义[17,18]。

    框架复位固定器具有对骨针的可测性,对骨折断端广义位移的可调性,对骨折断面生理应力及骨轴广义移位倾向力的可控性,并且具有良好的固定系统的综合效应,在新伤情不断出现的今天,是一种新型而理想的固定骨折的方法。

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14 Kenwright J,Goodship AE.Clin Orthop,1989,241:36-37.

15 夏和桃,张晓林.组合式外固定器的研制与临床应用.中华创伤杂志,1992,8:263-265.

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18 Claese L. The mechanical and morphological properties of bone beneath internal fixation plates of differing rigidity. J Orthop Res,1989,7:170-177.


作者单位:523080 广东东莞,东莞康华医院创伤外科

作者: 李景煜,王 波,龚 炜,蓝浩斌,王 涛 2008-6-30
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