与Ilizarov技术的临床应用有关的问题

上世纪50年代，前苏联科学家Ilizarov发明环式的骨外固定器，通过大量的临床实践及基础研究，发现稳定缓慢的牵伸可以激发活体组织的生物合成及细胞增殖，最终形成了张力-应力法则。临床上主要应用于：
　　（1）经皮闭合治疗骨干及干骺端的骨折。
　　（2）不需要组织移植，一期修复广泛的骨、神经、血管及软组织缺损。
　　（3）功能及美容需要的骨质增厚。
　　（4）经皮一期治疗先天性及外伤后假关节。
　　（5）肢体延长或骨生长的阻滞。
　　（6）骨与关节畸形的矫正，以及马蹄足畸形的矫治。
　　（7）关节挛缩症的治疗。
　　（8）关节成形。
　　（9）经皮关节融合术。
　　（10）骨囊肿及骨坏死的治疗。
　　（11）开放性骨缺损及骨不连的治疗。
　　（12）骨髓炎的治疗。
　　（13）截肢肢体残端的延长。
　　（14）下颌骨及其他骨的发育不良。
　　（15）闭塞性脉管炎。
　　（16）软骨发育不良及侏儒症的治疗等。
　　一、主要的技术原则：
　　1、稳定的固定。
　　保持骨段的稳定固定，一个稳定的框架既要确保骨折端合理的机械及生物环境，又要保持肢体的负重锻炼及关节功能的恢复。过于坚强的固定限制了骨断端的微动，不利于骨折的愈合。不稳定的固定及不适当的骨段移动，损害了局部的微循环、影响骨折的愈合，导致通过纤维软骨成骨。可靠的固定，早期的承重及积极的肌肉功能锻炼，可以增加局部的血液供应，缩短骨痂的形成和塑形过程。外固定器是通过钢针固定于骨骼，决定固定稳定程度的关键依赖于：（1）钢针的数量。
　　（2）两个钢针之间的角度。
　　（3）固定钢环的直径、数量及钢环间的跨度。
　　（4）固定结构的刚度。
　　（5）骨的密度、形状及穿针部位。
　　（6）牵伸及压缩过程中，框架构型承担的不协调受力。
　　（7）相对于骨的纵轴，骨折及截骨处的形状和水平。
　　（8）附着于骨段的肌筋膜、韧带等软组织。
　　（9）肢体肌肉的强度。
　　同时，固定的稳定程度，也取决于对外固定器械生物力学及矫正理念的理解。不恰当的固定，不仅造成新骨的形成减少，而且还会引起患者的不适，增加针道感染的几率。患者的疼痛限制了肢体功能锻炼及关节活动，减少了肢体负重，逐渐引起骨质疏松，使得外固定松动；外固定的松动又更加妨碍了肢体功能锻炼，加重肢体的不适，并同步导致肢体的营养障碍，引起血循环不良、肢体肿胀、关节僵硬和骨质疏松的加重。
　　2、穿针原则。
　　熟悉了血管、神经、肌肉、韧带及滑膜的解剖，可以在长骨的任何部位贯穿钢针。
　　首要的穿针原则是预防钢针贯穿皮质骨过程中，对皮肤、软组织及骨造成的热烧伤。为了减少热烧伤在贯穿皮质骨干时可以选用（bayonet-shaped wire tip）扁棱形针尖的钢针，而不是三棱形的钢针；为了进一步减少热烧伤，穿针时应采取间歇停顿的方式。
　　第二个原则是穿针前应保持钢针通过软组织与骨干垂直，针尖穿透对侧皮质后，应用锤子击打针尾穿出对侧软组织，以免旋转针尖引起软组织的损伤。
　　第三，从机械力学的观点，垂直交叉的穿针固定可以获得最合理的钢环稳定；而由于解剖及功能的限制，交叉穿针的角度通常不能垂直而是更小，往往需要辅助的穿针以提高框架各平面的稳定性。
　　第四，为了确保关节的最大活动度，需要注意：穿透肌肉时要保持肌肉伸展，贯穿伸肌时应屈曲邻近的关节，贯穿屈肌时要伸直邻近的关节。
　　第五，穿针之前注意皮肤位置的调整，如果要进行骨端的压缩，针道皮肤位置应适当远离截骨处；相反，行肢体及骨延长时，针道皮肤应趋向截骨部位，这样可以保持最大的可利用的皮肤弹性。
　　3、钢针及钢环的固定……肢体延长时，应根据肌肉阻力的不同考虑肢体不同平面器械的平衡。例如：小腿延长时，由于小腿外侧比内侧有强大的肌筋膜产生对抗延伸的阻力，因此，为了预防牵伸导致的外翻畸形，胫骨近端的钢针及钢环应向内侧倾斜10°，以对抗牵伸过程中骨的外翻成角倾向。同样，矢状面上由于小腿腓肠肌的强大阻力，可能引起前弓成角畸形。进而，在矫正成角畸形时，凹侧的软组织存在更大的抵抗力。器械的构型与安装必须与骨段的运行及排列方式一致，否则会出现骨段的机械轴偏离及骨断端的对位不良。
　　钢针与钢环固定时应注意：保证钢环与钢针相帖服，如果钢针被强行弯曲固定到钢环上，可能导致骨端移位及皮肤软组织的压迫坏死。如果能够维持钢针合适的张力，可以保证固定的稳定。钢针的变形将导致张力的减低及骨质疏松，阶段性的重新拉张钢针是需要的，特别是在压缩成骨，以及骨延长已经获得需要的长度的时候。
　　框架中钢环的数量依赖于骨折及截骨的特征，以及肢体固有的稳定性。肢体延长时由于软组织固有的弹性张力有利于框架的稳定性，上下端仅有一个环即能保持框架的稳定。在斜行及粉碎性骨折时，钢环的数量应当增加以复位及稳定骨断端。
　　4、外固定的拆除。
　　拆除环式外固定器之前，应逐渐消除所承受的压缩或牵伸力，保证框架连接及各螺母、螺杆呈中性，在任何方向均无张力。外固定器的拆除依据：治疗完成、牵伸间隙再生骨的表现及骨折的可靠愈合。
　　二、其他的技术原则。
　　1、术前准备。
　　Ilizarov技术通常被用来治疗一些疑难的骨科疾病，术前计划是十分重要与复杂的，主要包括：确定畸形的部位、分析骨缺损与软组织的情况、明确肢体的机械和解剖轴线。从而根据相应的生物和机械需要，制定恰当的处理策略。
　　术前教育及心理辅导也是必须的，需要患者及家属明白手术的方案、治疗的风险、预期达到的效果、较长的治疗时间（包括：手术及术后潜伏期、牵伸时间、骨愈合期、外固定拆除后的康复训练）、外固定器的痛苦承受，以及术后必要的外固定调整、针道的护理、牵伸的速度和功能锻炼、支具的佩戴，等等。
　　2、截骨。
　　截骨部位通常选择在干骺端，其比骨干截骨具有更强的骨再生能力。截骨时应采用低能量的截骨方式，以保护局部的血液循环及骨膜。对骨膜的保护尤为重要，大量的实验证实骨膜是牵伸骨再生的主要贡献者。
　　3、牵伸速度。
　　牵伸速度即每天骨及软组织延长的长度（以厘米计量），其快慢取决于多种因素。实验研究证实0.5-2.0cm/天均能诱导良好的骨再生，Ilizarov认为1cm/天更有利于骨形成。然而，在实际临床上应据具体的情况给以适度的调整，例如：皮质截骨骨皮质较厚，以及骨表面血循环较差时，速度应当减慢。通常成年人的牵伸速度应当慢些；儿童则需要加快牵伸速度超出1cm/天，特别是在近干骺端部位，以避免骨间隙的提前愈合。对于需要同步矫正成角畸形的骨延长，应给予特别的考虑选择合适的牵伸速度；既不能出现凸侧的提前骨愈合，而又不能超出凹侧潜在的血管供应再生能力，导致骨的再生不良。牵伸速度对软组织的影响也应考虑，许多时间1cm/天的牵伸速度对肌肉、韧带等显得太快，而对周围神经相对可以忍受。牵伸的频率通常被划分为4-6次/天，可以减少患者的疼痛，更有利于骨的形成。
　　三、临床应用。
　　1、肢体延长。
　　Ilizarov技术应用于肢体延长具有许多独特的优势：（1）外固定框架更稳定；（2）肢体延长的同时，可以同步矫正合并畸形；（3）能实现保护邻近的关节；（4）允许更多的日常活动；（5）可以完成更远距离的延长。
　　肢体延长可能涉及更多的并发症：针道感染及局部的骨髓炎；骨提前愈合、延迟愈合、不愈合、轴线偏移弯曲及骨折；关节挛缩、关节脱位及关节软骨退变；神经的损害及血管损伤；局部水肿；持续的疼痛；系统性高血压；植物神经紊乱；筋膜室综合征；骨肉瘤及骨纤维结构不良；等。
　　2、畸形矫正。
　　Ilizarov技术应用于肢体畸形矫正的最大优势是可以获得骨、软组织及关节畸形的同步矫正，其风险低、创伤小、畸形矫正完全、复发率低。术前需要通过临床特征及X线仔细地分析畸形的特征，确定畸形的成角旋转中心（CORA centre of rotation of the angulation）。依据畸形的特点设计带有关节铰链及牵伸螺杆的外固定构型，安装时需要注意使关节铰链与畸形的状态相匹配，通过调节牵伸螺杆以逐渐矫正成角、旋转及肢体的短缩，恢复良好的机械及解剖轴线。
　　3、骨不连。
　　Ilizarov技术治疗骨不连的优势是：固定稳定，能够获得较高的骨愈合率，不需用骨移植以避免对其他部位的损伤，可以同步矫正合并的成角畸形、消除骨缺损、清除骨感染，并重建肢体长度，同时保证良好的关节功能，不限制肢体的负重锻炼。
　　对于肥大性骨不连由于局部血液循环良好，如果不存在肢体短缩，仅进行骨端的加压；合并肢体短缩时，可以直接进行骨端的延长或间断加压及延长；合并骨缺损时，应采用骨段滑移技术。对于萎缩性骨不连由于骨端的萎缩、局部血循环不良、骨诱导能力低下，可以采用骨端先加压再牵拉反复刺激；或清除萎缩坏死骨再根据相应的情况，进行骨端加压、骨端的滑移、骨及肢体的延长等方法治疗。如果骨不连合并骨及软组织的感染，应首先清除感染骨、控制软组织的感染，以获得循环良好的骨端，并可分期或同步实施骨端加压、骨端的滑移、骨及肢体的延长等方法治。
　　4、骨折的治疗。
　　Ilizarov技术对高能量骨折及接近关节骨折的治疗具有较大的优势，经皮穿针、稳定的固定、早期的承重锻炼有利于骨折的愈合、关节活动及肢体功能的恢复。在骨折的愈合过程中还能同步矫正存在的畸形，合并骨缺损时可以应用骨段滑移及骨端加压技术获得骨折的愈合，从而避免了植骨的创伤和风险。严重的开放性损伤及合并软组织的缺失时更能显示Ilizarov技术的优势。随着对Ilizarov技术的掌握和理解，对肢体严重创伤的救治具有更大的发挥空间。
　　5、复杂足踝畸形的治疗。
　　复杂的足踝畸形是多部位、多方向的畸形，应用传统的方法很难得到完美的矫正，创伤很大、风险高，外观不良且功能多较差。通过Ilizarov技术根据足的畸形状态，设计安装外固定矫形器，术后按照一定的方向，缓慢牵拉足踝紧张、挛缩的软组织，使足踝部骨及关节的畸形状态重新排列到一个相对正常的位置，从而获得畸形的满意矫正。无论患者的肢体状况多么差，合并局部的溃疡、感染、循环不良、皮肤瘢痕等，均可穿针固定。根据情况随时调整牵伸的速度及牵伸器与肢体的相适程度，其风险可以被有效控制的。由于组织牵伸可以再生，能最大限度预防畸形的再复发及避免软组织的进一步僵硬。
　　6、其他方面的应用。
　　随着对Ilizarov技术认识的提高与发展，其临床应用范围越来越广泛。在骨科还可以用于膝关节及肘关节挛缩的治疗、髋关节僵直及股骨头坏死的治疗、截肢肢体残端的延长、脊柱畸形的矫正、骨肿瘤的肢体功能重建、等；而且也已经在其他的专业领域如：口腔外科、脑外科以及血管外科等取得了可喜的成绩。
　　四、目前的问题。
　　有关Ilizarov技术在骨形成方面已经有较深刻的认识，临床应用目前的问题主要集中在：如何加速骨形成及骨愈合；刺激肌肉的生长；简化外固定器穿针，特别是尽量减少贯穿全针；将髓内针及其他内固定材料与外固定的有效结合；将牵伸再生方法应用于交叉韧带的重建；治疗一些疑难的骨科疾病，等等。