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1、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，通过总结前人的经验，提出了骨折治疗的四项原则2： 解剖复位；坚强 固定；无创操作；早期无痛活动。其核心目的是，通过骨折端的加压固定和解剖结构的重建，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，通常认为是固定不稳的征兆，应该尽量避免。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定，防止 “骨折病”的发生。AO 技术历经
2、 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 为当今骨折治疗领域中的经典手段之一。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，其弊端也愈发突出。诸如常发生术后骨不连、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 原则虽然也含有无创操作的内容，但是，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上的稳定性，而未重视骨的生物学特性。从上个世纪 90
3、 年代初开始， AO 学者 Gerber3、Palmar4等相继提出了生物学固定（biological osteosynthesis BO）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：远离骨折部位进行复位，以保护骨折局部软组织的附着；不强求骨折的解剖复位，关节内骨折仍要求解剖复位；使用低弹性模量的内固定物； 减少内固定物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愈合5，即骨愈合历经血肿机化、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
4、期愈合相反，BO 认为，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，最大限度保护骨折局部的血供，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 的外延较广泛，而内涵则不确定，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 并非是一种理论体系，而只是一种“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， 这表明骨的愈合方式并不重要，最短的愈
5、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3,4，因而 BO 与 AO 并不矛盾，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 年代的 90 年代以后，但是 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， 这一思想正是当今 BO 概念的核心，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 contact dynamic compress plate，LC-DCP），
6、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 说，用 BO 这一词来描述 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，在骨膜外用器械或者钢板和器械联合应用，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，使骨折碎片得以复位，必要 时可利用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
7、节加压器（articulated tension 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定后，通过钢板与骨折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在于，保 护骨折碎片和骨膜、 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膜和软组织本身。因此，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显加快，这对粉碎性骨折尤为有利。间接复位的疗效难以单独评价，因为骨
8、折复位后必须配合固定，方能取得疗效。 Hessmann 等8回顾性地分析了应用间接复位和支撑钢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于骨畸形 连接，X 线显示有 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学内固定治疗的患者， 进行了长达 14.5 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、加压钢板、有限接触钢板和支撑钢板等，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
9、12cm 。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 扩髓还是不扩髓的争议由来已久。反对扩髓者认为，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， 扩髓造成髓内血管损伤，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折模型，分别采取扩髓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明 显比不扩髓组低，而且不 扩髓组皮质骨的再血管化现象在术
10、后 6 周即出现，而扩髓组则需 12 周。在扩髓插钉的过程中， 损伤髓内血管者主要是扩髓操作，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的肌肉血流量显著高于不扩髓组，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性增强，提示临床上对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 钉固定时采用了折衷的手段，即有限或部分扩髓。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，在手术时只能插入较细的髓内钉， 对骨
11、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无显著差异。尽管如此，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 钉技术治疗 100 例肱骨干骨折，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，本方法骨折愈合的速度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
12、下发展起来的一项新技术，其设计思路也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 3cm，在 X 线透视下，先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间钝性建立钢板隧道，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 3 cm，用 3 4 枚螺钉固定钢板。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损伤。由于跨越骨折段进行固定，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
13、的螺 钉固定较长钢板有两个优点，一是减少对骨折血供的进一步干扰，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 例股骨截骨后矫形的病例。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 岁高龄患者死于术后 6 周。 术后无感染发生，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，包括粗隆下和髁上骨折，内固
14、定物选用角钢板，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 例旋转畸形需截骨矫形。所有病人 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折，也可以应用 MIPO，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 微创固定系统（less invasive stabilization system ，LISS）16，拥有规定的手术步骤、
15、专门设计的内植物和操作器械。其操作器械主要包括17：微创钢板内固定钳（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、固定器和临时固定螺钉等组成。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”钢板。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，板下皮质骨疏松是接骨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质疏松的主要原因。理由如下18：板下皮质骨疏
16、松出现在哈佛氏管的重塑过程中，而且是一过性的； 骨质疏松只出现在接骨板下皮质骨血供受损的区域，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；塑料接骨板的应力遮挡效应低，其引起的骨质疏松却比钢板还要高； 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。近年来在 BO 思想指导下，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 plate ，LC-DCP）、点状接触接骨板（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, 其设计目的都是尽量减少内固定与骨皮质的接触，更符合 BO 概念的需要。传统的 AO 动力加压接骨板（dynamic compression pl
