扈克治，甘干達，任 磊，呂 波，閆澤正，張 蘇

(1.桂林市人民醫(yī)院骨三科，廣西 桂林 541002；2.原解放軍桂林療養(yǎng)院特勤科，廣西 桂林 541000)

臨床上長管狀骨骨缺損十分常見，其病因大多見于外傷所致缺失、感染性骨髓炎清創(chuàng)、骨不連清創(chuàng)、骨腫瘤切除以及先天性骨缺損，是由多致病因素相互作用而引發(fā)的復雜的病理改變。Schmitz和Honllinger[1]認為骨缺損是指“不能自行愈合的最小骨缺損量”，也稱為“極量骨缺損”(critical size defect，CSD)。由于此定義基于動物實驗而得，故而人類的CSD無從獲知。對于軟組織覆蓋良好且缺損量較小的病例，通過單純植骨即可得到修復；而對于缺損范圍超過骨周徑50%或長度>2cm的骨質(zhì)缺損，單純植骨容易出現(xiàn)骨吸收的現(xiàn)象，難以達到骨愈合的目的[2]。

1 骨缺損治療技術

1.1帶血供的自體骨移植 自體骨移植是植骨的金標準，為克服大量植骨術后出現(xiàn)的骨吸收現(xiàn)象，Taylor等1975年首次應用帶血管蒂的自體腓骨修復長6cm的骨缺損。相對于肋骨、髂骨而言，腓骨骨量大、密度高，形態(tài)更加符合長管狀骨缺損的修復要求，而且對供區(qū)脛腓關節(jié)及踝關節(jié)的穩(wěn)定性影響較小。該技術不僅避免單純植骨“爬行替代”的過程，而且最大程度地保留移植骨的生物學活性，因此得到了廣泛應用。然而，帶血供的自體骨移植技術要求較高的顯微外科水平，而且受區(qū)內(nèi)必須有可供吻合且口徑匹配的動靜脈系統(tǒng)，這對于嚴重創(chuàng)傷或長期骨髓炎造成的骨缺損是難以做到的。亦有研究表明，在負重骨骨缺損的修復案例中，該技術雖能達到骨愈合標準，但術后骨折率仍高于常人30%～50%[2]。

1.2Masquelet(膜誘導)技術 1986—1999年Msquelet等[4]采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥一期在骨缺損處進行占位，誘導成膜后二期用自體骨填充，修復了管狀骨骨缺損35例，療效滿意。該技術的核心在于骨水泥填充后4～6周組織反應所形成的誘導膜[5]，各項研究實驗表明：(1)誘導膜富含間充質(zhì)干細胞，與骨膜中的此類細胞成骨潛能相同，可向成骨細胞及成軟骨細胞分化；(2)誘導膜高度血管化，能分泌VEGF、TGF-β1、BMP-2等多種促進成骨的生長因子[6]；(3)Gouron等[7]發(fā)現(xiàn)誘導膜內(nèi)有破骨細胞和破骨前驅(qū)細胞，可加速骨缺損的重建。但對于大段的骨缺損，尤其是兒童，自體松質(zhì)骨或皮質(zhì)骨來源有限，利用其他的骨替代物，則不能保證成骨效果[2]。

1.3髓內(nèi)釘技術 髓內(nèi)釘技術治療長管狀骨骨缺損有較長的歷史，但因為其不愈合率較高，臨床實際應用并不多。Hinsche等[8]2003年報道應用髓內(nèi)釘技術治療15cm股骨骨缺損并痊愈的病例?，F(xiàn)如今的髓內(nèi)釘系統(tǒng)更新為可以滑動和旋轉的固態(tài)釘棒，使其在植入長管狀骨后能分散肌肉收縮產(chǎn)生的壓力，減少并發(fā)癥并促進骨質(zhì)再生。雖可通過生物應力刺激骨生長，但其生長周期長，對長度大的缺損并不適用。

1.4鈦網(wǎng)cage技術 鈦網(wǎng)cage技術最早由Cobos等[9]2000年報道2例，利用比缺損范圍略大的鈦網(wǎng)保護并固定植入的自體骨，同時輔助內(nèi)外固定物加固，以達到修復骨缺損的目的。其原理與Masquelet技術類似，也是通過植入的自體骨在周圍組織中再血管化和產(chǎn)生多種細胞因子促進骨再生，加速骨重建。Lindsey[10]、Fujibayashi[11]等通過動物研究，成功修復了犬及兔的股骨缺損，但Gugala和Gogolewski[12]的動物實驗模型在山羊脛骨及犬股骨中效果欠佳，臨床上仍需更多的隨訪及對照研究來證明其有效性。

1.5組織工程技術 Smith等[13]通過動物研究，將成骨信號(BMP等)、種子細胞(MSCs等)以及支架三者結合，能顯著改善結構化骨基質(zhì)形成，促進骨再生，利于骨缺損的修復與重建。組織工程技術目前仍處于基礎研究階段，尚未完全應用于臨床治療骨缺損。

上述5項治療骨缺損的技術各有千秋，但都有各自缺陷，臨床技術要求高、術后再骨折率高、治療骨缺損長度限制、移植骨來源有限、效果不明確等，而Ilizarov技術用“骨再生”的方式一舉解決上述難題。

2 Ilizarov技術的原理

2.1Ilizarov技術的一般生物學原理[張力-應力法則(law of tension-stress,LTS)]作用于活體組織的緩慢而持久的牽張力，使活體組織細胞受到刺激并被激活進而出現(xiàn)再次生長，其生長方式與胎兒時期一致，均為相同細胞的有絲分裂[14]。因此，Ilizarov技術是一種再生技術，而非組織的修復過程。在張力-應力作用下，(1)骨延長區(qū)域中心出現(xiàn)生長帶，其中的類纖維母細胞形成膠原纖維，膠原纖維上的骨母細胞產(chǎn)生骨樣組織，并逐步形成骨小梁；(2)血管壁出現(xiàn)活躍的平滑肌細胞，7d左右出現(xiàn)新生的毛細血管，通過交通支建立延長區(qū)與周圍的血液通路；(3)肌動蛋白及肌凝蛋白合成活躍，形成新的肌原纖維和肌節(jié)；(4)神經(jīng)母細胞增多，施旺氏細胞包裹軸索，促使神經(jīng)再生；(5)皮膚基底細胞層增厚，絲狀分裂增多，皮脂腺增大，毛囊汗腺增多[15-16]。這些組織學變化奠定了Ilizarov技術治療長管狀骨骨缺損的理論基礎，尤其是合并有皮膚組織缺損的患者，Ilizarov技術能予以一次性修復，這是其他修復方法難以匹及的。

2.2Ilizarov技術在非感染性長管狀骨缺損中的應用 Ilizarov技術的再生原理最早是應用于肢體延長，但隨著對LTS研究的深入，“骨運輸”成了應用Ilizarov技術修復骨缺損的表現(xiàn)形式：即在長骨骨缺損的遠端或近端(近干骺端)進行截骨，利用Ilizarov外架構型(固定環(huán)+搬移環(huán))將截骨段“運輸”到骨缺損處，而運輸過程所造成的新的缺損通過緩慢運輸所產(chǎn)生的“張應力”刺激再生得到修復。Morasiewicz等[17]2007年報道16例股骨骨不連并短縮患者，平均缺損6.5cm，經(jīng)該技術治療后痊愈?，F(xiàn)如今的運用愈發(fā)廣泛，不僅僅是下肢的股骨、脛骨缺損，還包括上肢的肱骨、尺骨、橈骨，甚至是手部舟狀骨壞死缺損[18]都有應用Ilizarov技術而治愈的報道。

2.3Ilizarov技術在感染性長管狀骨缺損中的應用 在骨缺損的治療過程中，控制感染是非常重要的一個環(huán)節(jié)。感染性骨不連的病灶處往往血液循環(huán)較差，即使大劑量的抗生素也難以在病灶內(nèi)達到有效的抗菌濃度，不僅增加了藥物的毒副反應，臨床療效也較差，故全身應用抗生素目前僅作為圍手術期的輔助治療。清創(chuàng)植骨技術是治療感染性骨不連的基本技術，該方法的關鍵在于徹底清創(chuàng)，常需要多次手術，同時要保證骨折端的充分穩(wěn)定和充足的植骨量，故并不適用于所有類型的感染性骨不連患者。前文提到的各項修復技術，都必須在消滅感染的前提下才能實施，一旦修復過程出現(xiàn)感染，結果將會是災難性。想要清除感染并獲得骨愈合，就要求骨折端擁有良好的血供。Ilizarov教授曾說：“感染會在骨缺損的重建過程中燃燒[19]”，他認為在牽拉成骨修復骨缺損的過程中，不僅骨組織得到再生，該區(qū)域的毛細血管也會受到刺激而出現(xiàn)更加豐富的血液循環(huán)，從而改善局部血供，使得感染在組織再生的過程中逐步消退。Bumbasirevic等[20]使用Ilizarov技術治療大量股骨、脛骨干感染性骨不連的患者，均得到較高的治愈率(95%～98%)。Khan等[21]認為，Ilizarov技術已經(jīng)發(fā)展成為治療長骨感染性骨不連及骨缺損的金標準。

Ilizarov最初治療感染性骨不連是通過在骨不連部位加壓-牽張直至骨折端完全愈合，并行病灶的清除，雖可以治愈部分感染性骨不連，但臨床證實其復發(fā)率很高。所以，完全依賴Ilizarov技術來控制感染，結果并非皆如人意，當合并有感染的骨缺損出現(xiàn)時，大多學者[21]還是建議首先通過外科手術進行徹底的“地毯式”清創(chuàng)，切除感染及壞死的組織，同期行急性短縮后再延長的方法，或二期骨搬移技術來重建殘留的骨及軟組織缺損。

2.3Ilizarov技術中的皮質(zhì)截骨理念 皮質(zhì)截骨概念1968年由Kawamura首次提出，即認為截骨操作限于骨皮質(zhì)，減少骨膜及骨髓損傷，有利于骨形成。Ilizarov[22]也證實骨生成主要來源于骨內(nèi)膜及骨髓組織，其生成的新骨占總量的60%。他們建議在干骺端做骨皮質(zhì)截骨延長，只截斷切口側周徑75%皮質(zhì)，剩余部分強力折斷。然而該方法操作難度較大，Song和Xu[23]對此方法進行改進，研制特定的皮質(zhì)骨截骨刀，以及專門用來截斷對側的弧形骨刀，從而保留更多內(nèi)外骨膜和骨髓，可以最大程度的加速成骨?；谶@一概念，Bastiani等[24]提出截骨后不立即進行延長操作，而是經(jīng)過2周左右的“等待期”，待內(nèi)外骨膜及骨髓得到修復、局部骨痂形成后再行牽張成骨，也稱之為骨痂延長(callotasis)概念。

3 Ilizarov改良技術

傳統(tǒng)的Ilizarov外架呈現(xiàn)環(huán)狀構型，利用多環(huán)在骨缺損的遠近端固定牢固，在缺損的一端低能量截骨后安裝搬移環(huán)，使截骨段能延管狀骨長軸方向在軟組織袖內(nèi)移動，通過移動速度的控制使截骨處膜內(nèi)骨化方式形成新骨。隨著對該技術原理理解的不斷深入，臨床使用逐步多樣化。

3.1半皮質(zhì)截骨延長術 部分骨缺損患者病灶僅僅局限于單側骨質(zhì)，而保留了某側的骨皮質(zhì)連續(xù)。實際操作時在骨缺損面進行截骨操作，而不傷及原本連續(xù)的骨皮質(zhì)。此方法的外架構型與傳統(tǒng)構型一致，但定位更加精準，損傷更小，更加符合皮質(zhì)截骨概念。Cierny等[25]利用此法治療脛骨骨髓炎后缺損患者，治愈率達95%。

3.2環(huán)形外架與髓內(nèi)釘?shù)穆?lián)合使用[髓內(nèi)釘骨延長術(intermeduliary skeletal kinetic distractor,ISKD)] 由于骨缺損的治療周期較長，需要患者長時間帶架生活，這不僅造成生活不便，還會增加針道感染和關節(jié)僵硬的風險。為減少此類情況出現(xiàn)，部分學者使用Ilizarov環(huán)形外架與髓內(nèi)釘相結合的方法來治療長管狀骨骨缺損，不僅縮短治療時間，且有效避免拆架后出現(xiàn)的新生骨回彈。Agashe等[26]回顧了15例先天性脛骨假關節(jié)患者的臨床資料，認為使用Ilizarov環(huán)形外架與髓內(nèi)釘聯(lián)合治療能縮短治療周期，且療效更佳。2014年Gulabi等[27]對5例脛骨大段骨缺損患者使用ISKD治療，結果顯示骨折愈合時間平均4.6個月，外架使用時間則明顯縮短，平均4個月，而且所有患者未發(fā)生再骨折或畸形愈合，骨評分及功能評分優(yōu)良率100%。因其樣本量偏小，Bernstein等[28]2015年對58例脛骨骨缺損進行臨床對照研究，30例單純使用Ilizarov技術，28例應用ISKD技術，結果提示后者治療周期明顯縮短且并發(fā)癥更少。

3.3單邊外固定架骨延長術 環(huán)形外架體積較大，給患者生活帶來不便；而且多部位多針固定，針道感染的可能性較大。部分學者在截骨后放棄環(huán)形固定，而使用單側的管式外固定架固定缺損兩端維持長度，將搬移模塊安裝在連接桿上，基本原理及治療過程與環(huán)形外架一致。該方法使用簡單，技術更易掌握，術后患者更加方便。Harshwal等[29]利用單臂外固定支架治療37例骨缺損長度5cm以下的下肢骨不連患者，愈合率91.9%(平均愈合時間5個月)，功能優(yōu)良率89.2%。Pallaro等[30]同樣方法對7例股骨感染性骨不連患者進行治療，平均骨缺損長度8.1cm，術后隨訪7例患者均骨性愈合，5例患者功能恢復良好。該方法放棄穩(wěn)定的中心固定，采取偏心的單邊固定，雖然更加簡單，但骨搬移過程中有可能出現(xiàn)軸線偏移現(xiàn)象，而且在治療負重骨骨缺損時應慎重選擇，因為單邊外架固定力度不足，患者早期負重會引起傷肢的短縮。

3.4Taylor三維空間外固定架(taylor spatial frame，TSF) 在Ilizarov 外固定系統(tǒng)的基礎上，J.Charles Taylor和Harold S.Taylor把Stewart平臺和Charles理論應用于骨科領域，結合計算機軟件而發(fā)明了TSF[31]。鄭國濤[32]對Ilizarov外固定系統(tǒng)與TSF的生物力學比較研究顯示，在軸向壓力穩(wěn)定性上Ilizarov外固架優(yōu)于TSF，而扭轉應力穩(wěn)定性上TSF更優(yōu)。雖然TSF繼承Ilizarov外固架的優(yōu)點，特別是在多維平面骨折復位及畸形矯正更有優(yōu)勢[33]，但更多用于復雜長骨的骨折復位。而對于長管狀骨骨缺損的修復而言，Ilizarov外固定系統(tǒng)的軸向穩(wěn)定顯然更符合要求。

3.5腓骨移位技術 腓骨移位技術也是基于Ilizarov原理發(fā)展而來。此技術僅適用于脛骨骨缺損使用傳統(tǒng)Ilizarov技術修復后缺損段新生骨礦化不良時。平脛骨骨缺損平面將傷肢腓骨截斷，使用橄欖針將截斷腓骨從外(腓)向內(nèi)(脛)側輸送至脛骨骨缺損處以增強骨量。Catagni等[34]利用此法治療1例骨搬移失敗的脛骨骨缺損患者并獲得成功。

4 Ilizarov技術的缺點與并發(fā)癥

使用Ilizarov外固定架也會引起一些并發(fā)癥。Paley[35]將并發(fā)癥分為：問題(不通過手術解決，如針道感染、康復鍛煉可恢復功能的輕度關節(jié)攣縮等)，障礙(需要通過再次手術解決，但不會遺留后遺癥，如斷針、礦化不良、延遲愈合、軸向移位等)及并發(fā)癥(通過處理仍會遺留形態(tài)異?；蚬δ苷系K，如關節(jié)攣縮僵硬需要關節(jié)融合，骨髓炎等)。Papakostidis等[36]Meta分析報道骨折復發(fā)率5%，截肢率2.9%，神經(jīng)血管損傷相關并發(fā)癥發(fā)生率2.2%。Krishnan 等[37]使用Ilizarov技術治療感染性骨缺損，感染復發(fā)率5%，軸向偏移發(fā)生率70%。Blum 等[38]報道針道松動的發(fā)生率8%。

各類報道中，同類并發(fā)癥的發(fā)生率通常認為與手術醫(yī)師的技術熟練度相關，操作熟練可明顯降低并發(fā)癥發(fā)生率。同時，也有大量報道提出，并發(fā)癥發(fā)生率與骨缺損長度正性相關，缺損范圍超過長管狀骨長度1/4時，并發(fā)癥發(fā)生率明顯升高[39]。

5 結語與展望

基于Ilizarov原理的骨搬移技術在治療長管狀骨骨缺損時優(yōu)勢明顯，尤其是伴有感染或合并皮膚組織缺損時，運用Ilizarov技術能取得事半功倍的效果。但仍然面臨一些亟待解決的問題，如大段骨缺損修復術后并發(fā)癥發(fā)生率居高不下；對于缺損區(qū)新骨生成及礦化愈合缺乏客觀標準和定量研究；如何在保留中心固定前提下提高患者的治療體驗；如何制定骨搬移速度的個體化標準；Ilizarov外架能否像TSF智能化、精準化等。隨著干細胞技術及組織工程等技術的不斷完善成熟，以及Ilizarov技術的應用，骨缺損將不會成為困擾臨床骨科醫(yī)師的難題。