生物学内固定(BO )概念、原理与方法

生物学内固定（BO ）概念、原理与方法
生物学内固定（BO ）概念、原理与方法
1 产生背景
从20世纪50年代末起，由AO学派推崇的内固定技术，一直是骨折治疗领域中的经典法则[1]。

AO在建立之初提出了骨折治疗的四项原则[2]：①解剖复位；②坚强固定；③无创操作；④早期无痛活动。

其核心目的是，通解剖结构的重建，消除骨折局部的微动，使骨折达到无骨痂性的一期愈合。

如果骨断端出现骨痂，通常认为是固量避免。

在骨折愈合过程中，坚强固定可以使关节肌肉尽早进行充分、主动、无痛的活动，而不需借助任何外固生。

AO技术历经40余年的发展与普及，现已形成一个从理论、原则、方法到设备、器材的完整体系，成为当典手段之一。

然而，任何事物的发展都有正反两个方面，近年来，随着AO技术的应用日益广泛，其弊端也愈发骨不连、感染、固定段骨质疏松和去固定后再骨折等并发症[1]。

特别具有讽刺意味的是，AO原则虽然也含有无为了达到坚强固定和解剖复位的目的，常常以严重损伤骨的血供为代价，无创操作实际上是不可能的。

针对上述情况，AO学者对其固定原则的科学性进行反思后认为, AO技术的弊端主要是，过分追求固定系统力学骨的生物学特性。

从上个世纪90年代初开始，AO学者Gerber[3]、Palmar[4]等相继提出了生物学固定（biologi 的新概念，强调骨折治疗要重视骨的生物学特性，不破坏骨生长发育的正常生理环境。

其内容主要包括：①远离保护骨折局部软组织的附着；②不强求骨折的解剖复位，关节内骨折仍要求解剖复位；③使用低弹性模量的内固与骨皮质之间的接触面积等。

不难看出，BO核心宗旨是保护骨的血供。

在BO作用下，骨折愈合为典型的二期血肿机化、骨痂形成和骨痂塑形等阶段，表现在X线平片上的大量外骨痂生成。

与既往AO追求的无骨痂性一骨痂的出现提示骨折愈合出现积极的反应，是一种受欢迎的象征[6]。

2 概念和内涵
迄今为止，BO并未建立一个确定的内涵。

其基本概念是，在骨折的复位固定过程中，重视骨的生物学特性，最血供，而不骚扰骨的生理环境，使骨折的愈合速度更快，防止各种并发症的发生。

从其概念可以看出，BO的外
确定，概而言之，凡能保护骨血供的骨折治疗手段和技术，均可看作BO范畴。

因此，从这一点上讲，BO并非是一种“策略”[4]。

BO概念下，骨折愈合并非象既往AO那样追求一期愈合，而是二期愈合，这表明骨的愈合方合时间和最好的功能恢复才是目的。

另外，从BO的产生背景上看，提出BO这一概念者，正是AO学者本身[3不矛盾，前者是对后者的补充和完善。

追溯内固定发展的历程, 不难发现，尽管BO这一具体概念出现在20年代BO中的许多技术很早就孕育在AO之中，例如AO小组在成立之初，就提出了无创操作的思想，这一思想正是可惜这一观念在当时过分追求固定坚强的情况下，并未受到应有的重视。

又如，有限接触动力加压钢板（limited c plate，LC-DCP），通常认为属于BO技术，但是早在20年前，AO学者就报告了LC-DCP的使用经验[1]。

所以述AO技术中的变化，只是AO本身为了突出其固定原则的某些改良而已。

3 技术和方法
3.1 间接复位
间接复位最早由AO学者Mast等[7]于1989年提出，其基本原理是，常规切口进入骨折部后，不剥离骨膜，在和器械联合应用，牵引骨折的远近两端，使骨膜产生张力，借助骨膜和其他软组织的梳理和挤压，使骨折碎片得带尖的复位钳帮助并维持复位，复位满意后再行钢板内固定。

常用的复位器械是牵张器（distractor）和多关节加device）。

间接复位也可以通过挤压机制来完成，即先将钢板按骨折部的解剖轮廓预弯，待钢板与骨折的一端固另一端的贴附和挤压，使骨折复位，这一方法特别适用于胫骨远端的斜行骨折。

由此可见，间接复位的关键之处骨膜、软组织之间的附着，避免广泛的剥离和暴露，不强求骨折的解剖复位，推挤骨碎片复位的动力主要来自骨这一技术又被称为韧带整复术（ligamentotaxis）。

由于骨端血供破坏较少，骨愈合的速度较直视下的解剖复位明折尤为有利。

间接复位的疗效难以单独评价，因为骨折复位后必须配合固定，方能取得疗效。

Hessmann等[8]回顾性地分析了板治疗肱骨近端骨折的疗效，98例患者在平均术后34个月进行测评，优良率为76%，功能欠佳的原因主要是由示有4%病例出现缺血性骨坏死，无骨不连的发生。

Chrisovitsinos等[9]对20例股骨粉碎性骨折经间接复位和生物进行了长达1～4.5年的随访,其中包括11例粗隆下、6例股骨干和3例髁上骨折。

内固定物选用动力髁螺钉、加
和支撑钢板等，平均术后5个月骨折全部愈合，4例有轻度膝关节僵硬，4例下肢短缩1～2cm。

3.2 不扩髓髓内钉固定术
近年来，交锁髓内钉固定术逐渐发展成为治疗长骨干骨折的主流技术。

在髓内钉插入时，采用扩髓还是不扩髓的髓者认为，扩髓可引起髓内高压，因扩髓摩擦生热导致骨坏死，以及脂肪栓塞综合症等并发症。

最重要的是，扩使骨皮质去血管化（devascularization），因而，不扩髓更符合BO原则。

Schemitsch等[10]制作羊胫骨短螺旋型骨和不扩髓两种方法行带锁髓内钉内固定，用LDF监测不同时间骨皮质血流量变化，发现扩髓后皮质骨的血流量且不扩髓组皮质骨的再血管化现象在术后6周即出现，而扩髓组则需12周。

在扩髓插钉的过程中，损伤髓内血而插入钉子不会加重已有的损伤。

后来Schemitsch等[11]用同一动物模型又进一步证实，扩髓后包裹在胫骨周围不扩髓组，这是由于扩髓损害了内骨膜和内侧骨皮质的血供，在骨皮质的再血管化过程中，软组织血流呈现代偿软组织广泛剥脱的粉碎性骨折，最好不要扩髓插钉。

考虑到扩髓和不扩髓各有利弊，近年来在髓内钉固定时采用或部分扩髓。

然而，坚持扩髓者认为，扩髓可以插入较粗的髓内钉，使固定获得较大的稳定性，如果不扩髓，在手术时只能插折固定的稳定性较差，容易造成疲劳断裂。

也有证据表明，扩髓和不扩髓以及扩髓的程度对骨皮质血供的损害并目前总的趋势是，在髓内钉固定时，越来越多的人倾向于采用不扩髓技术。

Blum等[12]采用逆行不扩髓髓内钉骨折，90%的肩关节和86%的肘关节获得了优良的功能恢复，3例患者需要再手术治疗，与顺行的扩髓法相比，和质量具有明显优势，而且并发桡神经损伤的几率也低。

3.3 微创钢板内固定术
微创钢板内固定术(minimally invasive plate osteosynthesis ，MIPO) [13]是近年在BO思想指导下发展起来的一项是为了保护骨折的血供。

以股骨粗隆下粉碎性骨折为例，手术方法如下[14]：患者仰卧，大粗隆处皮肤小切口3用座凿在股骨颈内开槽，将角钢板的刃板尖对着术者，顺行把钢板的远端从小切口内插入，沿骨膜和骨外侧肌之待钢板主体完全插入后，将刃板尖扭转180°，击入预制骨槽内，手法牵引骨折复位，在骨折的远断端皮肤小切口固定钢板。

为增强螺钉的把持力，在攻入螺钉时，使之在骨内呈扇形分布，同时也避免钉尖过长对骨周组织造成
进行固定，通常需要很长的钢板，对不适合髓内针固定的病例也可应用。

用很少的螺钉固定较长钢板有两个优点的进一步干扰，二是通过载荷分享（load sharing），避免因应力集中导致的内固定断裂。

Krettek等[15]报告了1组从1994年6月至1995年12月间，应用MIPO治疗11例股骨髁上、粗隆下骨折和3例股结果显示，14例患者中，12例术后骨愈合顺利，1例术后钢板断裂，经二次手术治愈，另1例97岁高龄患者死染发生，平均手术时间为125分钟。

Wenda 等[14]等应用MIPO治疗17例股骨干粉碎性骨折的病例，包括粗隆物选用角钢板，取得满意疗效。

其中13例愈合优良，无任何并发症，3例12周后进行了骨移植，1例旋转畸形术后均不需石膏外固定，术后第2天即进行部分负重锻炼，2 ~ 4月后完全负重。

合并关节内骨折的长骨干粉碎性骨需要注意的是，关节内骨折必须在直视下解剖复位。

此外，也适用于治疗其他内固定失败后的病例。

可喜的是，从1997年Krettk等[15]首次报告MIPO的应用以来，只有短短的几年，该技术已发展成为微创固stabilization system ，LISS）[16]，拥有规定的手术步骤、专门设计的内植物和操作器械。

其操作器械主要包括[（MIPO-clamp）和钢板取出器（remover）以及配套的螺丝攻和瞄准器等，其中固定钳由钳钩、T形把手、固定成。

在固定骨骼时，LISS位于肌下骨膜外，与骨膜之间有一层薄薄的缝隙，因此，可以看作是一种“不接触”钢3.4 改进接骨板构形
通常认为，接骨板下的皮质骨疏松主要是由于骨血供的损伤，继发哈佛管的重塑而形成[1]。

尽管也有人坚信，板的强大的应力遮挡所致，并且提供了确凿的证据，但目前大多数学者仍倾向于，血供损伤是造成板下皮质骨骨由如下[18]：①板下皮质骨疏松出现在哈佛氏管的重塑过程中，而且是一过性的；②骨质疏松只出现在接骨板下皮而同样在应力遮挡下未受接骨板固定的骨皮质并不出现疏松；③塑料接骨板的应力遮挡效应低，其引起的骨质疏使用减少骨血供损伤的接骨板，可以明显降低骨质疏松的发生率。

有资料表明, 在破坏骨血供的因素中，接骨板的贴骨面形状和面积最为重要，而接骨板的材料性质则无足轻重。

下，围绕接骨板的形状进行了许多改良，先后有有限接触动力加压接骨板（limited contact dynamic compression p 接触接骨板（point contact fixator，PC-Fix）、不接触钢板、梯形钢板以及波型接骨板等相继问世, 其设计目的都皮质的接触，更符合BO概念的需要。

传统的AO动力加压接骨板（dynamic compression plate ，DCP）具有平
与骨皮质的接触面积较大，故对骨血供的损伤也更严重。

应用双亚磺蓝行微血管造影[19]，观察DCP对完整骨术后10min，板下和邻近的皮质骨即有缺血表现，24h后缺血区波及全部板下和邻近区域的皮质骨，4周后缺血板下血供才完全恢复。

鉴于DCP对骨血供的损伤，LC-DCP除了在贴骨面的形状有所改变之外，固定方法与D 同，其固定原理与外固定架类似，并且使用单侧皮质骨螺钉把持，对骨皮质血供的损伤更小。

而波形和桥接式接局部血供的损伤之外，还改变了接骨板的载荷方式，使接骨板承受纯粹的张应力[20]。

与BO一词相对应，这些内板”[1，3，9]
Swiontkowski等[21]用LC-DCP和DCP固定完整的羊胫骨，术后12周发现，LC-DCP组血管增生反应明显弱于在术后早期对血供的激惹确实低于DCP。

Jain等[22]将10只犬的胫骨中段制成短螺旋型骨折，分别用不锈钢和行固定，在骨折前、骨折后、接骨板固定后以及术后10周等4个时相点，用LDF测定骨血供的变化，发现骨折损害，应用两种LC-DCP固定后并不加重骨血供的原有损伤，术后10周两组骨皮质的血供较接骨板固定术后当无差异。

从而证实，LC-DCP有助于骨皮质的再血管化，但与其材料性质无关。

生物学钢板近年来临床应用日益增多，Hofer等[6]等应用PC-Fix治疗38例前臂骨折的患者，通过定期X线观察加快骨折愈合，且81%的骨折部出现大量外骨痂，是典型的二期愈合方式。

3.5 组合式固定技术
高能创伤导致的小腿粉碎性开放骨折, 常伴有软组织的广泛损伤，为了尽早恢复肢体的功能，骨折的固定必须达能加重骨血供的损伤。

应用有限内固定结合外固定架技术（combined fixation techniques，CFT），可以达到既不提供固定的稳定。

Weiner等[23]用CFT治疗50例胫骨近端复杂的骨折，其中A3型5例，C1型6例，C2型16长达平均2.7年的随访, 48例平均12周愈合，2例骨不连。

按功能评分，17例优，24良，6例可，3例差。

Gerb 疗18例复杂胫骨开放骨折，15例骨折顺利愈合，3例延迟愈合。

Gerber认为，尽管CFT相较MIPO而言，对骨该技术吸收了内外固定的优点，在外固定架的辅助下，内固定物的体积可以更小，在这种固定情况下，可以达到调整固定系统的力学性能，还可以矫正对位畸形。

可同时达到力学稳定和保护骨生物学特性上的双重满意，因此于治疗胫骨远端和近端的骨折。

目前CFT中，钢板或螺钉的置入仍需切开暴露骨折部，也许MIPO与外固定架
的发展方向。

4 存在问题与展望
如前所述，BO属于发展中的新概念，而非成熟的理论体系，虽然各种与BO策略相关的基础和临床研究日见增广的并不多，更多的报告是探索性的，许多方法还存在技术和理论上的缺陷。

例如，应用间接复位和MIPO技术难是，术中如何确认骨折端的对位、对线和长度达到了功能复位的要求。

虽然Krettek等[25]介绍了一些简单的利用图像增强器，在股骨头、膝关节和踝关节中心三点连线，判断有无内外翻畸形；在矢状位，利用膝关节过度试验和胫骨平台坡度等，防止下肢过屈和反屈畸形；下肢长度主要靠图像增强器定位结合刻度杆测量；利用髋关像大小、骨皮质台阶征等，判断下肢有无旋转畸形等。

可惜，这些方法并非在术中总是可用的。

目前临床在行M 常规切开复位所设计，缺乏专用钢板，给手术操作带来很大困难[17]。

此外，从文献报告的BO技术应用情况来少、缺乏对照、手术时间偏长等问题；手术对象仅限于下肢的股骨和胫骨；对施术者、术中X线透视和器械的尽管如此，BO技术进入临床短短的几年，与传统方法相比，在促进骨折愈合，降低骨不连、延迟连接、骨髓炎体骨移植的机率等方面，已经显示出其显著的优越性[13]。

因此，随着对骨生物学特性作用认识的提高，BO技疗中扮演重要的角色，目前的当务之急是，进一步加强相关的基础和临床研究，研制配套的专用器械和内固定物。