小夹板外固定器的研究进展

彭力平，马笃军，林松青，朱春城，肖立新，姚志城

（1.深圳市中医院，深圳 518033；2.湖南中医药大学，湖南 长沙 410007；3.深圳市第二中医院，深圳 518034）

小夹板外固定术是我国临床使用最多的肢体固定方法之一，早已得到世界的认可。晋·葛洪《肘后救卒方》首创用竹板固定治疗骨折，开拓了小夹板治疗骨折的历史。唐·蔺道人《仙授理伤续断秘方》记载“凡由转脚凹之类不可夹缚，恐后伸不得”、“将绢片包之，后时时运动”奠定了“动静结合、筋骨并重” 骨折治疗原则，充分体现了小夹板“简、便、效、廉”的优点。但现代患者对治疗疾病的舒适度及疗效要求逐步提高，小夹板的缺陷相对变得显而易见，加之内固定、新型石膏和外固定支架的广泛应用，使得它的应用空间明显缩小，所以有必要对小夹板外固定进深一步的研究。笔者查阅了近30年小夹板的相关研究文献，现对小夹板的作用机理、结构及类型、治疗效果等方面的研究进展作一综述。

1 机理研究

1.1 生物力学机理

1983年尚天裕教授在中、美、日“第一届国际生物力学会议”上做了题为“中西医结合治疗骨折的生物力学基础”的报告，开拓了对小夹板生物力学的研究先河，阐明了小夹板外固定的生物力学原理，符合“动静结合”的骨折治疗原则。后经候宝兴[1]等人进一步从生物力学的观点概括，认为小夹板外固定是一种弹性固定方式，它把骨折远近端与布带、夹板、压垫等组成一个局部外固定力学系统，通过布带对夹板的约束力、夹板对伤肢的杠杆力、压垫对骨折断端的效应力等起作用，其中在杉木、松木、柏木和水曲柳4种材料中杉木的应力遮挡率在四种材料中最低，有利于弹性固定。屠开元[2]对“动静结合”原则进行了深入的探讨，认为“静”即在复位后利用支板固定；“动”即在固定后的不同时期进行适当的锻炼，以促进骨折愈合，骨痂形成。

如今传感器对生物力学参数的测量已逐步成为一种主流技术，方便了对其应力-应变曲线、刚度、抗扭转强度、蠕变等力学性能的测试。侯堡兴[1]自研“肌力压力仪”从甲皱微循环探讨了最适前臂夹板扎带的拉力值应为“800～1 000 g”，与李景煜[3]的经验值800 g相符。刘振利[4]从布带约束力出发测定值在0～600 g范围内前臂血液循环参数无明显变化，在对下肢中，测取脉搏图形来反映肢体微循环情况，发现大腿静息下最大布带固定约束力在1 000 g水平。正因为骨折愈合过程对局部力学环境变化很敏感[5]，而小夹板的特点之一就是实施动静结合[6]，保证局部力学环境动态之中有静态的固定力。

1.2 细胞-分子生物学机理

美国学者Collnolly指出：早期功能锻炼有利在短期暴发形成一期外骨痂，1986年William进一步提出了骨折愈合三角的理论：活动、血运与骨痂形成，与Goedship[7]等的动物实验和Wollf临床研究相符，可控制的微动与坚强固定相比，更有利骨折愈合，其原因可能是与应力刺激引导骨小梁生长有关。

骨痂生长对间接骨折愈合至关重要，近年有利用双能X线骨密度仪测定骨痂骨密度的变化来判断骨折的愈合情况[8]。很多学者认为“微动”对骨痂的愈合非常重要，李瑛[9,10]的研究表明小夹板固定的“微动”给骨折端提供血液、改善物质与能量代谢的内环境，加速断端局部矿物化，增加骨膜骨痂的成骨，以及不同的固定影响多种细胞，且在整个骨折愈合过程中都产生影响，是加速骨折愈合的最重要机制，并从血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子（TGF-β1）表达，骨折愈合过程中组织学和超微结构变化引起早期成骨细胞丰富且活跃，线粒体丰富，胶原排列整齐等方面阐述了夹板固定术的科学性，与文献相符[11]。骨折的修复经纤维骨痂、软骨骨痂至成熟的骨性骨痂，而骨痂中不同的组织成分的比例与骨折的固定方式密切相关。研究[12,13]发现骨形成和（或）骨吸收部位的骨细胞有大量胰岛素样生长因子（IGF）释放，说明IGF可能偶联骨形成和（或）骨吸收，其中在机械刺激下骨细胞相关力学信号的识别转导及敏感基因的活化表达能增强成骨细胞的增殖和分化。

1.3 中、西医学对骨折固定的理念对比

骨折固定是治疗骨折的重要环节和基本手段之一。主要流派有：内固定学派 (AO)；生物学接骨术学派（BO）；Ilizarov外固定学派（DO）；中国接骨学派（CO）。AO理论是借助坚强固定一期恢复骨折端的连续性和力学完整性。但忽视了软组织血供的关键性。以致AO逐渐向BO演变，从原来强调生物力学的观点，演变成以生物学为主的观点，即生物、生理、合理的观点。BO强调间接复位、生物学固定，不强求坚强固定。DO最大限度地减少了骨折断端组织的损伤，利于邻近关节活动和提前负重活动，便于开放性骨折的治疗和护理，但支架结构复杂，连接易松动，针孔较易感染。而CO具有中西医之长，强调“动静结合、筋骨并重、内外兼治、医患合作”，主张弹性固定（微动固定），即“相对固定”。 虽然BO 的出发点是弥补AO的不足。但不管BO学者承认与否，其观点客观上受到了CO原则的影响。

2 结构及类型研究

2.1 传统夹板材料

据记载，传统小夹板材料常用到竹片、树皮（如苦楝树皮、桉树皮、杉树皮等）、木板（柳木、橄榄木、榆木、杨木、松木等）。清·吴谦《正骨心法要旨·器具总论》总结介绍了通木、腰柱、杉篱、抱膝圈等10多种外固定器具的制作和使用方法。除了固定物外，内衬用到棉絮、白布或麻布，以至贴身垫好，减少疼痛及皮肤压疮概率。

2.2 传统夹板的缺陷

在面对内固定术、外固定支架强大的竞争力的背景下，传统夹板的缺陷变得欲盖弥彰，主要是：扎带松紧度的失调而导致固定力度难以控制，影响了固定效果；夹板和压垫容易移位，移位导致失去骨折外固定所需的正确杠杆支撑，影响固定效果；过度挤压导致压疮与感染、神经损伤、肢体缺血坏死（甚至导致截肢）等副作用[14]。

2.3 近代夹板改良

面对小夹板诸多不足，相继出现新型夹板：硬纸壳板、塑料板、金属铝皮板、有机玻璃板、铅丝板、铰链夹板、塑形夹板、套选式夹板、弹力夹板、胶合夹板、瓦形夹板、腋管等，都充分发挥了中医传统外固定的特色，同时也表明小夹板在进步中更加服贴可靠。其中对小夹板的改进主要集中在以下几个方面。

2.3.1 材质的改良 目前对材质的研究报道较少。张元民等[15]用高分子塑料制作夹板，马月芬等[16]的报道采用胶合板自制小夹板，邓艳[17]则用硬胶纸板制作小夹板。

2.3.2 形态的改良 主要是根据特殊部位、特殊病种进行改造。杨生绪等[18]报道了履带状小夹板固定锁骨骨折，陈琦等[19]制作了拱桥式小夹板，魏成建等[20]在夹板上附加了加压盘，冯世义等[21]自制防滑小夹板。

2.3.3 扎带的改良 扎带决定了固定的松紧度，起着举足轻重的作用。王满等[22]制作了档位式扎带，钟延炎等[23]采用尼龙搭扣缚扎，姚共和等[24]采用自动测压及调压装置，布带张力计夹板根据弹簧变形，通过齿条带动指针旋转，在读表盘上显示布带张力大小，后来的“北京-伦敦夹板”则采用了自锁单向固定带，末端有一小孔，可连接测力装置测量扎带力值。

2.3.4 与其他治疗手段并用 夹板固定结合牵引、中药外治、电热、穿针内固定、石膏外固定治疗骨折已经较为普遍。

3 治疗效果

据统计，骨折行内固定愈合后去除钢板而再发骨折发生率高达20%[3]，现在认为可能是因钢板下皮质骨血供破坏而出现钢板下骨质疏松所致。而夹板固定通常不固定两端关节，有利于早期的肢体功能锻炼和关节腔通过渗透作用对营养物质的吸收，减少了对神经血管等软组织的损伤，有利于机体借助内环境自我改善间接愈合时骨痂的力学性能，促使局部牢固愈合，避免了肢体固定后肌力下降、骨质疏松、创伤性关节炎、再次手术等发生的概率。

在临床报道中，多人认为小夹板治疗骨质疏松性桡骨远端骨折有利于骨折愈合与腕关节和手指的功能恢复[25]，有利用纸夹板外固定治疗Ⅰ型肱骨小头骨折[26]、旋入针联合小夹板治疗胫骨骨折[27]、超踝内翻夹板治疗伴距骨半脱位踝关节旋后外旋损伤[28]等，效果显著，证实了小夹板固定的有效性和安全性。

4 展望

综上所述，许多学者对小夹板治疗骨折进行了深入研究，并且趋向专业化、系统化，如从宏观向微观、从粗材料向高科技含量材料等方向的发展，为小夹板的临床应用提供了理论根据，说明了它的有效性及安全性。但在现代医学模式——生物-心理-社会模式的背景下，小夹板研究还存在一些不足，如作用机理不明确、力学研究深度及规范化不够、传统夹板固定出现的缺陷等问题，这些严重的限制了它的进一步发展。虽然有的研究成果较好地解决了扎带力度的检测报警与调控，但因为成本过高、体积过大等原因，难以在临床上推广应用。因此，今后必定要对其做出更加适应人性化的发展，对其研究应更深入。在生物力学方面，应对其材料力学进行规范化，深入研究其夹板的弹性模量、应力遮挡值，寻找出最佳夹板材料，或者结合生物材料工程手段，合成高分子材料类弹性固定物；研究扎带的拉伸及蠕变性能，规范化扎带的最适拉力值，保持其特有的弹性伸缩性能；测试纸压的粘滞性及蠕变性能，规范化压垫的固定位置。在细胞分子生物学方面，应该借助现代精密仪器、试剂盒，进行动物及人体实验，探索微观状态下的夹板固定机理。在计算机辅助实验方面，借助三维有限元模型，模拟动态夹板实验，检测其稳定性能及三维状态下的力学变化。在小夹板结构及类型方面，要对小夹板进行全新的改良，全面提升性能，真正实现无创伤治疗骨折，为临床提供更为有效、安全、简便、实用的新型小夹板，更好地促进中医药现代化的进程。

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