與Ilizarov技術的臨床應用有關的問題

上世紀50年代，前蘇聯科學家Ilizarov發明環式的骨外固定器，通過大量的臨床實踐及基礎研究，發現穩定緩慢的牽伸可以激發活體組織的生物合成及細胞增殖，最終形成了張力-應力法則。臨床上主要應用於：
　　（1）經皮閉合治療骨幹及幹骺端的骨折。
　　（2）不需要組織移植，一期修復廣泛的骨、神經、血管及軟組織缺損。
　　（3）功能及美容需要的骨質增厚。
　　（4）經皮一期治療先天性及外傷後假關節。
　　（5）肢體延長或骨生長的阻滯。
　　（6）骨與關節畸形的矯正，以及馬蹄足畸形的矯治。
　　（7）關節攣縮症的治療。
　　（8）關節成形。
　　（9）經皮關節融合術。
　　（10）骨囊腫及骨壞死的治療。
　　（11）開放性骨缺損及骨不連的治療。
　　（12）骨髓炎的治療。
　　（13）截肢肢體殘端的延長。
　　（14）下頜骨及其他骨的發育不良。
　　（15）閉塞性脈管炎。
　　（16）軟骨發育不良及侏儒症的治療等。
　　一、主要的技術原則：
　　1、穩定的固定。
　　保持骨段的穩定固定，一個穩定的框架既要確保骨折端合理的機械及生物環境，又要保持肢體的負重鍛鍊及關節功能的恢復。過於堅強的固定限制了骨斷端的微動，不利於骨折的癒合。不穩定的固定及不適當的骨段移動，損害了局部的微循環、影響骨折的癒合，導致通過纖維軟骨成骨。可靠的固定，早期的承重及積極的肌肉功能鍛鍊，可以增加局部的血液供應，縮短骨痂的形成和塑形過程。外固定器是通過鋼針固定於骨骼，決定固定穩定程度的關鍵依賴於：（1）鋼針的數量。
　　（2）兩個鋼針之間的角度。
　　（3）固定鋼環的直徑、數量及鋼環間的跨度。
　　（4）固定結構的剛度。
　　（5）骨的密度、形狀及穿針部位。
　　（6）牽伸及壓縮過程中，框架構型承擔的不協調受力。
　　（7）相對於骨的縱軸，骨折及截骨處的形狀和水平。
　　（8）附著於骨段的肌筋膜、韌帶等軟組織。
　　（9）肢體肌肉的強度。
　　同時，固定的穩定程度，也取決於對外固定器械生物力學及矯正理念的理解。不恰當的固定，不僅造成新骨的形成減少，而且還會引起患者的不適，增加針道感染的幾率。患者的疼痛限制了肢體功能鍛鍊及關節活動，減少了肢體負重，逐漸引起骨質疏鬆，使得外固定鬆動；外固定的鬆動又更加妨礙了肢體功能鍛鍊，加重肢體的不適，並同步導致肢體的營養障礙，引起血循環不良、肢體腫脹、關節僵硬和骨質疏鬆的加重。
　　2、穿針原則。
　　熟悉了血管、神經、肌肉、韌帶及滑膜的解剖，可以在長骨的任何部位貫穿鋼針。
　　首要的穿針原則是預防鋼針貫穿皮質骨過程中，對皮膚、軟組織及骨造成的熱燒傷。為了減少熱燒傷在貫穿皮質骨幹時可以選用（bayonet-shaped wire tip）扁稜形針尖的鋼針，而不是三稜形的鋼針；為了進一步減少熱燒傷，穿針時應採取間歇停頓的方式。
　　第二個原則是穿針前應保持鋼針通過軟組織與骨幹垂直，針尖穿透對側皮質後，應用錘子擊打針尾穿出對側軟組織，以免旋轉針尖引起軟組織的損傷。
　　第三，從機械力學的觀點，垂直交叉的穿針固定可以獲得最合理的鋼環穩定；而由於解剖及功能的限制，交叉穿針的角度通常不能垂直而是更小，往往需要輔助的穿針以提高框架各平面的穩定性。
　　第四，為了確保關節的最大活動度，需要注意：穿透肌肉時要保持肌肉伸展，貫穿伸肌時應屈曲鄰近的關節，貫穿屈肌時要伸直鄰近的關節。
　　第五，穿針之前注意皮膚位置的調整，如果要進行骨端的壓縮，針道皮膚位置應適當遠離截骨處；相反，行肢體及骨延長時，針道皮膚應趨向截骨部位，這樣可以保持最大的可利用的皮膚彈性。
　　3、鋼針及鋼環的固定……肢體延長時，應根據肌肉阻力的不同考慮肢體不同平面器械的平衡。例如：小腿延長時，由於小腿外側比內側有強大的肌筋膜產生對抗延伸的阻力，因此，為了預防牽伸導致的外翻畸形，脛骨近端的鋼針及鋼環應向內側傾斜10°，以對抗牽伸過程中骨的外翻成角傾向。同樣，矢狀面上由於小腿腓腸肌的強大阻力，可能引起前弓成角畸形。進而，在矯正成角畸形時，凹側的軟組織存在更大的抵抗力。器械的構型與安裝必須與骨段的運行及排列方式一致，否則會出現骨段的機械軸偏離及骨斷端的對位不良。
　　鋼針與鋼環固定時應注意：保證鋼環與鋼針相帖服，如果鋼針被強行彎曲固定到鋼環上，可能導致骨端移位及皮膚軟組織的壓迫壞死。如果能夠維持鋼針合適的張力，可以保證固定的穩定。鋼針的變形將導致張力的減低及骨質疏鬆，階段性的重新拉張鋼針是需要的，特別是在壓縮成骨，以及骨延長已經獲得需要的長度的時候。
　　框架中鋼環的數量依賴於骨折及截骨的特徵，以及肢體固有的穩定性。肢體延長時由於軟組織固有的彈性張力有利於框架的穩定性，上下端僅有一個環即能保持框架的穩定。在斜行及粉碎性骨折時，鋼環的數量應當增加以復位及穩定骨斷端。
　　4、外固定的拆除。
　　拆除環式外固定器之前，應逐漸消除所承受的壓縮或牽伸力，保證框架連接及各螺母、螺桿呈中性，在任何方向均無張力。外固定器的拆除依據：治療完成、牽伸間隙再生骨的表現及骨折的可靠癒合。
　　二、其他的技術原則。
　　1、術前準備。
　　Ilizarov技術通常被用來治療一些疑難的骨科疾病，術前計劃是十分重要與複雜的，主要包括：確定畸形的部位、分析骨缺損與軟組織的情況、明確肢體的機械和解剖軸線。從而根據相應的生物和機械需要，制定恰當的處理策略。
　　術前教育及心理輔導也是必須的，需要患者及家屬明白手術的方案、治療的風險、預期達到的效果、較長的治療時間（包括：手術及術後潛伏期、牽伸時間、骨癒合期、外固定拆除後的康復訓練）、外固定器的痛苦承受，以及術後必要的外固定調整、針道的護理、牽伸的速度和功能鍛鍊、支具的佩戴，等等。
　　2、截骨。
　　截骨部位通常選擇在幹骺端，其比骨幹截骨具有更強的骨再生能力。截骨時應採用低能量的截骨方式，以保護局部的血液循環及骨膜。對骨膜的保護尤為重要，大量的實驗證實骨膜是牽伸骨再生的主要貢獻者。
　　3、牽伸速度。
　　牽伸速度即每天骨及軟組織延長的長度（以釐米計量），其快慢取決於多種因素。實驗研究證實0.5-2.0cm/天均能誘導良好的骨再生，Ilizarov認為1cm/天更有利於骨形成。然而，在實際臨床上應據具體的情況給以適度的調整，例如：皮質截骨骨皮質較厚，以及骨表面血循環較差時，速度應當減慢。通常成年人的牽伸速度應當慢些；兒童則需要加快牽伸速度超出1cm/天，特別是在近幹骺端部位，以避免骨間隙的提前癒合。對於需要同步矯正成角畸形的骨延長，應給予特別的考慮選擇合適的牽伸速度；既不能出現凸側的提前骨癒合，而又不能超出凹側潛在的血管供應再生能力，導致骨的再生不良。牽伸速度對軟組織的影響也應考慮，許多時間1cm/天的牽伸速度對肌肉、韌帶等顯得太快，而對周圍神經相對可以忍受。牽伸的頻率通常被劃分為4-6次/天，可以減少患者的疼痛，更有利於骨的形成。
　　三、臨床應用。
　　1、肢體延長。
　　Ilizarov技術應用於肢體延長具有許多獨特的優勢：（1）外固定框架更穩定；（2）肢體延長的同時，可以同步矯正合並畸形；（3）能實現保護鄰近的關節；（4）允許更多的日常活動；（5）可以完成更遠距離的延長。
　　肢體延長可能涉及更多的併發症：針道感染及局部的骨髓炎；骨提前癒合、延遲癒合、不癒合、軸線偏移彎曲及骨折；關節攣縮、關節脫位及關節軟骨退變；神經的損害及血管損傷；局部水腫；持續的疼痛；系統性高血壓；植物神經紊亂；筋膜室綜合徵；骨肉瘤及骨纖維結構不良；等。
　　2、畸形矯正。
　　Ilizarov技術應用於肢體畸形矯正的最大優勢是可以獲得骨、軟組織及關節畸形的同步矯正，其風險低、創傷小、畸形矯正完全、複發率低。術前需要通過臨床特徵及X線仔細地分析畸形的特徵，確定畸形的成角旋轉中心（CORA centre of rotation of the angulation）。依據畸形的特點設計帶有關節鉸鏈及牽伸螺桿的外固定構型，安裝時需要注意使關節鉸鏈與畸形的狀態相匹配，通過調節牽伸螺桿以逐漸矯正成角、旋轉及肢體的短縮，恢復良好的機械及解剖軸線。
　　3、骨不連。
　　Ilizarov技術治療骨不連的優勢是：固定穩定，能夠獲得較高的骨癒合率，不需用骨移植以避免對其他部位的損傷，可以同步矯正合並的成角畸形、消除骨缺損、清除骨感染，並重建肢體長度，同時保證良好的關節功能，不限制肢體的負重鍛鍊。
　　對於肥大性骨不連由於局部血液循環良好，如果不存在肢體短縮，僅進行骨端的加壓；合併肢體短縮時，可以直接進行骨端的延長或間斷加壓及延長；合併骨缺損時，應採用骨段滑移技術。對於萎縮性骨不連由於骨端的萎縮、局部血循環不良、骨誘導能力低下，可以採用骨端先加壓再牽拉反覆刺激；或清除萎縮壞死骨再根據相應的情況，進行骨端加壓、骨端的滑移、骨及肢體的延長等方法治療。如果骨不連合併骨及軟組織的感染，應首先清除感染骨、控制軟組織的感染，以獲得循環良好的骨端，並可分期或同步實施骨端加壓、骨端的滑移、骨及肢體的延長等方法治。
　　4、骨折的治療。
　　Ilizarov技術對高能量骨折及接近關節骨折的治療具有較大的優勢，經皮穿針、穩定的固定、早期的承重鍛鍊有利於骨折的癒合、關節活動及肢體功能的恢復。在骨折的癒合過程中還能同步矯正存在的畸形，合併骨缺損時可以應用骨段滑移及骨端加壓技術獲得骨折的癒合，從而避免了植骨的創傷和風險。嚴重的開放性損傷及合併軟組織的缺失時更能顯示Ilizarov技術的優勢。隨著對Ilizarov技術的掌握和理解，對肢體嚴重創傷的救治具有更大的發揮空間。
　　5、複雜足踝畸形的治療。
　　複雜的足踝畸形是多部位、多方向的畸形，應用傳統的方法很難得到完美的矯正，創傷很大、風險高，外觀不良且功能多較差。通過Ilizarov技術根據足的畸形狀態，設計安裝外固定矯形器，術後按照一定的方向，緩慢牽拉足踝緊張、攣縮的軟組織，使足踝部骨及關節的畸形狀態重新排列到一個相對正常的位置，從而獲得畸形的滿意矯正。無論患者的肢體狀況多麼差，合併局部的潰瘍、感染、循環不良、皮膚瘢痕等，均可穿針固定。根據情況隨時調整牽伸的速度及牽伸器與肢體的相適程度，其風險可以被有效控制的。由於組織牽伸可以再生，能最大限度預防畸形的再復發及避免軟組織的進一步僵硬。
　　6、其他方面的應用。
　　隨著對Ilizarov技術認識的提高與發展，其臨床應用範圍越來越廣泛。在骨科還可以用於膝關節及肘關節攣縮的治療、髖關節僵直及股骨頭壞死的治療、截肢肢體殘端的延長、脊柱畸形的矯正、骨腫瘤的肢體功能重建、等；而且也已經在其他的專業領域如：口腔外科、腦外科以及血管外科等取得了可喜的成績。
　　四、目前的問題。
　　有關Ilizarov技術在骨形成方面已經有較深刻的認識，臨床應用目前的問題主要集中在：如何加速骨形成及骨癒合；刺激肌肉的生長；簡化外固定器穿針，特別是儘量減少貫穿全針；將髓內針及其他內固定材料與外固定的有效結合；將牽伸再生方法應用於交叉韌帶的重建；治療一些疑難的骨科疾病，等等。