Ilizarov技术在骨缺损里肢体延长中的应用

前苏联西伯利亚Kurgan市是一座工业小城， Ilizarov作为一名普通医生，却在此从事着他不寻常的医学事业。抗生素缺乏，慢性骨髓炎等造成的骨缺损、骨不连和骨畸形是如此普遍,以致Ilizarov发明了自己的矫形术。虽然他未接受过正规的专业培训，但他却能很好地使用环式外固定器，经骨穿放细钢针，拉张后稳定骨折段，借此促进骨形成，而对机体仅造成极小的损伤。

Ilizarov创造性地使用“骨痂延长（distraction osteogenesis）”一词，描述逐渐牵引过程中骨断端间生长的新骨。由于他在临床上成功地挽救了已经决定将被截断（濒临截肢）的肢体，并使很多丧失劳动力的病人恢复了活动能力，使得他的业绩在东盟国家中被广泛传颂。直到1981，才有一批意大利矫形外科医生学习了他的技术。近年Ilizarov技术又被介绍到北美，首先被用于肢体延长、畸形矫治和治疗继发于创伤、感染、肿瘤后的骨不连和骨缺损。

Ilizarov生活在一个近乎与世隔绝的环境中，无法了解二战后四十年来的许多新技术和医学上的进展。致使他仅仅使用骨痂延长技术治疗各种骨科疾病。

骨结构的重建受创伤后条件影响，例如骨缺损，短缩和畸形，这些正是我们能充分应用Ilizarov技术的领域。骨段滑移是骨段经过牵引通过骨缺损区，骨段末端新骨形成而修复骨缺损的方法。它已被用于挽救许多濒临截肢的肢体，否则这些肢体由于骨不连、骨髓炎或大段骨缺损而正面临截肢。之后，Ilizarov将此方法试用于肢体延长，并将适应证扩大到成年人、上肢和超过15%的不等长肢体，这在当时是超过惯例的。另外，他尝试治疗身材矮小的肢体短缩者，例如侏儒症患者。尽管Ilizarov技术在美国最初也受到广泛重视，但由于与它的过热的宣传所伴行的技术复杂性、过长疗程和高并发症发生率，都对它的成功产生了一定的怀疑。

历史

要正确估价Ilizarov在矫形外科的贡献，应了解有关的历史。延长、外固定和骨再生三个概念能追踪到较早的研究者。就我们所知，Codivilla1905报告了第一例畸形肢体的延长。描述了皮质截骨后立即行跟骨牵引，用或者不用麻醉剂。1908年，在一个实验中，Magnuson使用16只生长期犬，研究了骨的自然愈合潜能。1913年，发表了三例临床报告。实验中仅有四只犬一步截骨即刻延长获得成功。并发症包括伤口迸裂，骨折和感染。有8只犬死于并发症或因并发症被迫处死。临床报告了股骨成功延长5-8cm的病例。

Ombredanne第一个使用外固定器进行肢体延长。1913年，他报告了股骨斜行截骨延长的方法，每天延长5mm，然而皮肤坏死和感染时常发生。1921年，Putti1尝试用单侧外固定器、半针，每天延长2-3mm。1927年Abbott引入了延迟延长促进骨形成的概念（延迟延长——截骨术后推迟数天开始延长）。Abbott采用一步截骨，同时保护骨膜，牵引延长前允许7-10天的潜伏期，并使用了有牵引力的控制装置。十五年后，Brockway和Fowler报告应用Abbott技术完成的105例肢体延长结果。延迟延长5天，延长率1-1.5mm/d，5cm的延长需要一至二年(包括骨延长期和骨愈合期)，或者每厘米约三到四个月。1936年Anderson报告了股骨延长的几项改进，包括钢丝拉张后固定和“经皮截骨术”。Bost和Larsen对股骨延长作了更进一步的改进，他们用电锯或线锯截骨后穿放髓内针进行股骨延长。虽然一些延长股骨自然愈合，但延迟愈合时有发生。

有关肢体延长的基础理论直到五、六十年代才有了一定的认识，特别是有关骨膜和生长板（骺板）对截骨延长的影响。Kaivamura的实验工作论证了如果延长部位的骨膜完整，延长对骨膜产生的损伤会更少；当延长率增加时，骨膜周边的血流将减少。1958年，Ring行骺板延长，观察到骺板分离时骨膜管完整并形成新的骨壳。十八年后，在美国第一次报告了应用Ilizarov环形外固定器进行皮质截骨延长。

从1970年到1990年，在小儿外科领域，瓦格纳延长方法比Anderson技术更为流行。这方法使用单侧外固定器，允许病人起床活动，治疗过程分三个阶段。首先为减少延长阻力而切断骨膜、筋膜和挛缩组织；最大延长长度局限于7mm；延长长度相对较快（可达2mm/d），根据患者的耐受程度而定；值得提醒的是，达到预定延长长度后行游离植骨。采用摆动锯进行骨干截骨，达到预定长度后用专门设计的内固定钢板替换外固定。

有关延长技术

因为Ilizarov技术常被用于处理那些矫形外科中最棘手的问题，包括下列先前治疗失败的病例，所以术前计划相当复杂，需要分析一个或更多部位的骨畸形、骨缺损或/和周围的软组织情况，还要确定机械轴和解剖轴，并根据每个部位的生物学和机械学的需求，制定一个程序化的治疗方案。 穿放的所有的全针和半针必须经越肢体的安全部位穿入。 对病人及其家属的深入细致的术前教育，有助于患者承受冗长的治疗期和经常伴随着的疼痛。 必须充分理解术后各种治疗措施的危险性和必要性。(这些措施包括频繁的随诊，机械装置的调整，针道护理，按时延长和功能锻炼)。治疗历程包括：住院，延迟延长期（截骨后到延长前的一段时间，这是出于对截骨和骨愈合的考虑，截骨断端间需要骨痂桥接），延长期和矿化期。总的治疗时间可根据延长长度决定。一般情况下，儿童每延长1cm需要一个月；成人每延长1cm需要两到三个月。延长1cm所需要的总的治疗时间被称为延长愈合指数，简称延长指数。（延长1cm所需要的骨外固定时间被称为外固定指数。——译者注）。

骨痂延长源于截骨并逐渐牵伸使其分离而在骨断端间产生的血运良好的新生骨。骨骺延长是涉及增长板的机械牵引而不需截骨的延长。 虽然最初Ilizarov使用骨骺延长技术，但后来他首选干骺端截骨延长，以避免生长受阻。大量的骨骺延长系列报告论证了其具有极好的膜内成骨。多数小儿矫形外科医生因为担心骨骺延长可能造成生长阻滞和引起突然的剧烈疼痛，而不愿使用骨骺延长。

随着对骨形成的认识，干骺端截骨已经显示出更多的优点，更好的血运，更大的松质骨截面积，薄的骨皮质更有利于截骨和更好的稳定性。骨痂延长部位的骨形成可能由于骨干有限的终末滋养动脉的损伤而受阻。当必须行骨干延长时，骨膜血运的保护更显得尤其重要。　

Ilizarov介绍的皮质截骨术不同于传统方法。本文始终使用皮质截骨术corticotomy这一词语以识别这一特殊技术。Ilizarov把皮质截骨定义为骨皮质低能截骨，同时注意保护局部骨外膜和骨髓内的血运。他认为这样能增加骨形成。另一些医生和研究人员已经发现皮质截骨不但实施困难，对保留髓内血运也并不可靠，而且对满意的骨发生也不是必要的。技术进展已被很好地描述。Ilizarov皮质截骨术仅仅累计骨皮质而不伤及骨髓内外血运，显然可以获得最大和最多的骨质，填充骨延长间隙。尽管如此，无论是髓腔管被线锯或摆动锯破坏；还是预钻孔后徒手折断(DeBastiani方法)；还是髓内扩髓并安置髓内钉，只要骨膜管完整都可以使骨延长间隙桥接骨化。

许多作者指出骨膜对延长过程中的骨发生起主要作用。过去认为，这是由于骨膜提供了丰富的血运的原因。因此，某些延长方法造成骨膜破坏时，如皮质截骨或常规截骨后过大的移位，将导致骨发生减少。

尽管如此，任何血管化的骨段表面，无论是骨膜、骨内膜、皮质骨或松质骨，当它逐渐牵伸时都能促进骨形成。例如，骨髓炎造成的部分性骨缺损可以通过滑移临近的骨皮质而修复；大的胫骨缺损可以行腓骨纵行截骨横向滑移而治愈。

虽然Ilizarov认为特殊的生物学效应和良好的治疗效果来源于细钢丝拉张和环式外固定器，但骨痂延长和骨段滑移同样也能由单侧外固定器结合完成，甚至包括扩髓后髓内钉内固定。Ilizarov强调外固定架的稳定性是治疗成功的关键。然而，当最新的单侧外固定器提供的稳定性足以满足皮质截骨延长、维持长度并保护骨段间骨痂等生物学的成分时，他们由于悬臂梁的设计,致使偏心承载可能造成延长骨段的成角畸形。外固定器的选择，一般由医生的经验和喜好、问题的复杂程度、所需矫形部位的数量决定。一般情况下，单侧外固定器不适用于伴有成角和旋转畸形的矫治，也不适于两个以上部位的疾病的治疗。

每一种外固定器都显示出各自的力学性能。这些都可能影响骨发生和骨愈合。外固定器系统的刚度和稳定性有许多影响因素，如钢丝的直径、数量、每根钢针上的张力、钢针的分布（即他们之间的夹角和间距）以及外固定器环的直径、数量以及环之间的间距。外固定器的明显不稳将导致两种完全不同的结果：如果外固定器过松而不能牵开截骨段时可导致过早骨化；如果断端移动明显将破坏娇嫩的骨痂，导致骨不连。因此，不能使用不稳定的外固定结构。　

最通用的系统似乎是含有半针的环式外固定器。它能在任何平面（额状面、矢状面、横断面）和方向（轴向、成角、平移、旋转或多项）均匀传递骨段的应力和运动，而不受治疗部位的数量的限制，并有跨关节和保护关节运动的能力。在一定张力下的细钢丝的刚度相当于更粗的半针，显示出特有的自适应（self-tensioning）作用，这有助于在牵伸和加压模式下的载荷分布。使用半针时，软组织穿针数目可减少一半。这可以减少与针道和软组织有关的并发症，还可以改善病人的舒适感和对治疗的承受能力。

一般认为，延迟延长期有助于骨形成。大多数的临床报告延迟延长期为3-10天，Ilizarov干骺端皮质截骨延迟延长期可较短，传统的截骨方法使用摆动锯特别是在骨干部位延迟延长期应该较长。关于延迟延长期的界限，有人做了的进一步实验，发现犬的胫骨延长时无延迟期的骨形成更好，当延迟延长期在14-21天时，提前骨化的危险性也随之增加。　

延长速度也由许多因素决定。 Ilizarov采用每天1mm的速度延长，以促进骨形成。在血运较少的皮质骨部位，延长速度应相对减慢。实验研究表明，延长速度为每天0.5-2.0mm时，将促进干骺端截骨的骨形成，而超过2mm时，在骨干部位会超过血管的生长能力。通常，成年人骨形成较慢，所以应放慢延长速度。儿童则能以超过每天1mm的速度延长，这样可以避免提前骨化，特别是在干骺端延长。矫正成角畸形的延长需要特别对待，。　医生必须选择一个延长速度，既要避免楔形截骨的一侧提前骨化，又要避免另一侧的血管损伤。延长对软组织的影响也值得注意。每天1mm的延长速度尽管对神经似乎是合适的，但对如肌肉等软组织来说仍然过快。　

每天的延长量通常分四次完成，要比每天一次延长更能减少病人的痛苦并增加骨形成。Ilizarov曾经介绍一种自动延长系统，把每天的延长量分成六十次进行，可以产生组织完全再生修复。然而，用类似的系统所做的临床及动物试验并没有证明它的价值。

最初介绍的Ilizarov技术：肢体延长、骨不连和骨段滑移的都没有使用游离植骨。近来的试验表明，自体游离植骨可以促进骨愈合，缩短带外固定架的时间。骨段滑移对接后，在对接部位的游离植骨有利于其骨性愈合。在延长区域，骨痂退变情况下必须植骨。