Ilizarov外固定架在骨科中的应用进展

马利军，孙官文

(1.内蒙古医科大学，呼和浩特 010010； 2.内蒙古自治区人民医院创伤骨科，呼和浩特 010017)

俄国教授伊利扎罗夫在二战期间治疗伤残患者时发现，牵张骨折断端可引起骨生长，促进患肢延长。自此Ilizarov技术诞生，并迅速发展，其应用大大改善了全世界数百万人的生活质量。Ilizarov证明了骨愈合过程所需的拉伸应力、血液供应、功能负荷以及碎骨块控制的重要性[1]。近年，随着我国人民生活水平的提高，糖尿病的患病率逐年增加，而与此相对应的糖尿病患者的管理模式并不十分完善，由此导致的糖尿病并发症——糖尿病足越来越常见，致残率和截肢率也逐年上升，给患者及其家庭、社会带来沉重的经济负担[2]。21世纪初至今，我国应用Ilizarov胫骨横向骨搬移术，即在胫骨前内侧截取预定横向搬移骨块，安装特定外固定架，利用Ilizarov 缓慢牵张原理，改善局部微循环，从而改善一些缺血性疾病引起的远端肢体病变，如糖尿病、血栓闭塞性脉管炎及动脉硬化闭塞症引起的足部缺血、坏疽、溃疡等病变[3]。现就Ilizarov外固定架在骨科中的研究进展及应用进行综述。

1 Ilizarov技术介绍

1.1牵张成骨的原理 预牵拉骨块在缓慢牵拉过程中，在每个分散的骨表面的整个横截面之间产生再生骨，其中中心射线可透过纤维间隔区，包括Ⅰ型胶原。新的骨小梁直接从中央胶原区域延伸至两个骨表面[4]，骨小梁的取向平行于牵引力并被血管包围。在分散重力后，这些微柱加强巩固并快速重构以形成与主骨组成相似的结构，该过程称为固结[5]。牵拉骨块的过程中，肌肉可耐受高达10%的延长，但在延长30%后会发生显著的组织病理学变化[6-7]。神经、血管可发生暂时性的退行性变，但可在延长2个月后消失[8]。

1.2Ilizarov力学原理 环形固定器最基本的部件是环和连杆，全环提供最大的刚性，半环组件可用于近关节处和创伤导致的切口处[5]。骨的稳定性取决于外架的稳定性，其对于成骨是必需的，环的特性极大地影响外架的稳定性，大直径的环较小直径的环更不稳定[9]；将环的直径减小2 cm可使轴向刚度增加70%[10]。因此应使用适合四肢的最小直径的环，一般是在环与皮肤周围留出2 cm的空间以允许可能的肢体肿胀。此外，环之间的距离也会影响外架的稳定性，相距很远且有长杆连接的环不太稳定，为使环之间的无支撑长度最小化，应使用额外的连杆或固定在长杆中部的中间自由环，环之间至少需要4个连杆，每个环至少需要2个固定点或克氏针；每个骨段使用2个环，进一步增加环的稳定性，从而控制每个骨段的近端和远端。螺纹杆需平行于每个骨段，保持整个骨的对齐，通过4个连杆以获得足够的稳定性。环形框架通过使用贯穿针和半针以支撑并稳定下面的骨，框架稳定性随着针径和张力的增加而增加，将每个环使用的克氏针放置在环的相对侧并使针插入不同的平面，并将导针的交叉角增加到90°以提供最大的稳定性，<60°的交叉角可允许骨沿着导线滑动[11]。

操作过程必须彻底了解肢体横截面的解剖结构，避免神经血管损伤；手术过程中减少电钻钻孔过程中产生的热量，防止骨骼和软组织坏死[12]。骨和软组织以每日1 mm的速度牵拉，分四个增量。牵张间隙中的骨骼生长称为再生；截骨和延长之间的间隔称为潜伏期，通常为7～10 d[13]。

2 Ilizarov技术在骨科领域的应用

2.1骨损伤后引起的并发症

2.1.1骨不愈合或延迟愈合 Ilizarov外固定理念出现在第二次世界大战期间，用于治疗骨不愈合或延迟愈合，这也是Ilizarov技术的主要应用领域[14]。胫骨骨折是最常见的长骨骨折，因其独特的解剖，创伤后感染引起的延迟愈合或不愈合较为常见。在各种治疗方案中，Ilizarov外固定器更适合感染引起的胫骨不愈合或延迟愈合，其可以提供稳定的机械环境，通过搬移预牵拉骨块，正确矫正畸形，并使患肢负重[15]。

2.1.2骨感染 骨髓炎是创伤和骨折术后最难处理的严重并发症之一，Ilizarov技术可以解决这一难题。手术时彻底清创，此外骨搬移过程中的拉伸应力可以在组织中产生特殊的抗菌作用，从而对抗骨感染，并利用压缩-牵引技术重建受影响的骨骼。目前Ilizarov外固定技术已成为治疗长骨感染不愈合和缺损的金标准。研究发现，使用Ilizarov管理感染胫骨和股骨不愈合，骨愈合率为97.26%，感染复发率为5%[16-18]。

2.2骨肿瘤切除后的缺损 近年学者已将骨转运作为良性甚至恶性骨肿瘤切除后重建的一种选择，这种技术在胫骨应用较为广泛[19]。有文献报道，使用Ilizarov的骨转运可以在新辅助化疗的骨肉瘤患者的肢体挽救治疗中获益，且只要可以及时识别并妥善管理出现的并发症，所有患者均可以在无肿瘤的情况下存活[20]。Oh等[21]报道，切除活动性或侵袭性良性骨肿瘤后，行Ilizarov外固定装置骨转运术成功治愈了肿瘤切除术后所致的骨缺损患者。

2.3骨延长和畸形矫正 Rohilla等[22]的研究纳入了35例大型胫骨骨缺损患者，在根治性切除死骨及感染灶后骨缺损最小直径为6 cm，平均7.3 cm，使用Ilizarov外架治疗后，出现浅表针道感染24例、踝关节僵硬18例、截肢1例、骨不连1例。浅表针道感染和踝关节僵硬虽是治疗大型胫骨缺损过程中的常见问题，但大部分患者最终可以获得较好的效果。这表明，Ilizarov外架系统可以治愈创伤后大段骨缺损，治疗过程中应早期清除骨折末端，并在对接部位清理嵌插的软组织以促进愈合。胫骨节段性骨缺损的治疗具有挑战性，特别是在合并软组织损伤或骨折断端不稳定的情况下。Shafi等[23]研究报道，合并有软组织严重损伤的胫骨骨缺损区域需要覆盖皮瓣，使用Ilizarov/Taylor空间框架搬移同侧腓骨可使患者获益。随访发现，患者能够在家中无任何支撑的情况下行走，在户外活动时需戴保护壳[23]。以上研究结果表明，使用Ilizarov行同侧腓骨运输可挽救肢体。

有学者运用Ilizarov技术行尺骨延长发现，术后所有患者均获得预期的手术效果，且无严重并发症发生，功能恢复良好[24]。此外，Ahmed[25]报道接受治疗的尺骨骨折患者均存在尺骨缩短畸形，术中应用Ilizarov外架技术治疗前臂畸形，术后逐渐延长尺骨、下拉桡骨，随访发现受调查者手术效果良好。此外，在尺骨远端外生骨疣和桡骨头脱位(MasadaⅡb型)的患者中，Ilizarov技术同样可以很好地矫正前臂畸形。

20世纪90年代，骨畸形的治疗发生了一场革命，Ilizarov介绍了通过可调节性的外固定架逐渐矫正畸形的技术。有学者报道，用柔性髓内羟基磷灰石涂层钢丝加固的畸形矫系统可以显著缩短外固定的时间及减少并发症的发生，并可消除X连锁遗传性低磷血症性佝偻病的复发畸形[26-27]。此外，在治疗简单或复杂骨畸形期间，产生了许多新的装置和技术，其中泰勒空间框架得到了广泛应用[28-29]。

Ilizarov技术可以有效矫正马蹄足畸形患儿。通过Ilizarov技术行软组织释放和逐渐矫正畸形是一种安全可行的方法，其既避免了需要延长的开放性手术切口，又减少了一些足部并发症，很好地改善了足部功能[30]；且Ilizarov技术对儿童创伤后马蹄内翻足同样有效[31]。此外，Ilizarov技术也在截骨术治疗成人足部畸形中发挥了多重功能，通过三维控制和足部骨骼延长可矫正严重足部畸形[32]。Ilizarov微型固定器也可用于治疗创伤导致的短管状骨骨折或先天性短管状骨疾病，如采用迷你固定器治疗缩短手骨、手指残端等[33-34]。

2.4其他骨科少见病

2.4.1先天性胫骨假关节(congenital pseudarthrosis of the tibia，CPT) CPT是儿科整形外科最具挑战性的难题之一，其治疗目标是切除假关节，连接截骨断端，稳定踝关节，矫正下肢任何角度畸形，但常因治疗不当和反复骨折而导致部分患者最终行截肢治疗。Ilizarov环固定已被证明是CPT最有效的治疗选择，可以最大限度地减少患者的痛苦，提高患者的生存质量[35-36]。CPT患者骨骼的生物和机械质量较差且再骨折率较高，而Ilizarov环固定能为超过半数的患者行畸形矫正，故认为其是CPT的抢救手术[37-38]。

2.4.2关节融合术 虽然Ilizarov技术用于关节融合术还存在困难，且需要进行特定训练，但此技术为关节融合所需角度提供了一种可靠的融合方式，其优点包括控制感染，早期即可运动，可用于关节置换术后的感染病例以挽救肢体[39]。Hasan等[40]报道，使用Ilizarov技术行踝关节固定术可促进骨骼周围软组织再生，包括皮肤、肌肉和神经血管，提高愈合率，使患者早期负重。此外，Ilizarov技术可根据病情需要在术后调整框架以校正脚的位置。也有报道称，肱骨近端骨折固定术后感染性骨髓炎或肩关节炎可导致肩关节周围疼痛、关节功能障碍或肩关节不稳定，行Ilizarov外固定技术联合植入可吸收抗生素载体，术中行肩关节融合，并广泛切除病灶，可减少感染复发，缩短关节融合时间，且软组织创伤较小，可加快患者术后康复[41]。

2.4.3发育性髋关节疾病 使用Ilizarov行髋关节重建技术要求很高，且需要长时间佩戴外架。Ilizarov 是解决各种髋部疾病的有效方法，特别是对于年轻患者[42-43]。通过行Ilizarov骨盆支撑截骨术可以保留髋关节，恢复肢体长度，并显著改善患者步态。发育性髋关节炎是儿科髋关节疾病，与股骨近端的三平面畸形有关。使用经皮技术应用低剖面Ilizarov外固定器治疗急性开放楔形矫正与发育性髋关节炎相关的股骨畸形，1年后随访显示愈合良好，无明显的矫正损失[44]。

2.4.4骨折修复 在众多长骨骨折修复方法中，Ilizarov 技术的适应证主要为高能量创伤和关节周围骨折。对于严重的多发伤，Ilizarov装置被认为是一种安全有效的临时固定措施。如果由经验丰富的骨外科医师使用，或在特定情况下转换成特定组件以固定持续存在的肢体骨折，将对患者病情有很大帮助[45-46]。有研究使用Ilizarov技术治疗胫骨的应力性骨折，术后随访发现所有患者均未发生畸形愈合、骨不连、感染或静脉血栓形成，患者的放射学和临床结果令人满意[47]。该研究认为，Ilizarov技术可能是骨折后肢体内部稳定的一个很好的替代方案，特别是对于有多种合并症影响骨质并可能损害软组织愈合的患者。治疗股骨远端干骺端及关节内粉碎性骨折非常困难，需要选择固定可靠、组织创伤小、早期负重的技术。El-Tantawy和Atef[48]应用Ilizarov技术治疗股骨远端干骺端及关节内粉碎性骨折，观察期限内骨折无明显的角度畸形或肢体长短差异，所有病例均无需二次手术或骨移植治疗，故认为Ilizarov 压缩-牵张技术是治疗股骨远端干骺端严重粉碎性骨折的有效替代方法。

2.5糖尿病足 胫骨横向骨搬移技术属于Ilizarov技术，可用于糖尿病足的治疗，其在缓慢牵拉预搬移骨块过程中，使患肢局部微血管再生，继而建立骨组织微循环。其临床疗效主要通过观察足部创面愈合情况、患足皮温、感觉恢复情况以及感染相关指标等，并通过下肢血管彩色多普勒超声或血管造影具体评估血循环改善情况。手术过程需要手术医师掌握过硬的显微外科技术和ilizarov外固定技术。花奇凯等[49]对Ilizarov胫骨横向骨搬移术治疗糖尿病足的临床疗效进行了研究，结果发现，患足创面均愈合(全部保肢):患肢疼痛及麻木症状显著改善，甚至消失。因此该研究认为，胫骨横向骨搬移术能有效治疗糖尿病足，避免截肢。冼呈等[50]回顾性分析了6例Wagner分期≥3期的行胫骨横向骨搬移治疗的糖尿病足患者发现，6例患者的糖尿病足溃疡均愈合，有2例患者行坏死趾解脱术。该研究认为，胫骨横向骨搬移微循环再生技术可有效治疗糖尿病足部溃疡并能有效保肢。

3 小 结

Ilizarov技术在不断发展与改进过程中解决了许多骨科疾病难题，如骨损伤后引起的并发症、骨肿瘤清除后、糖尿病足等，但在使用过程中也存在针道感染、钢针松动、钢针断裂、血管神经损伤、骨折畸形愈合等问题。此外，患者还需要忍受克氏针持续慢性疼痛的刺激和长时间佩戴外架的痛苦[51-52]。在运用Ilizarov技术时，如何减少搬移时间、缩短治疗周期、提高骨矿化能力和成骨能力、减少围手术期并发症是目前亟待解决的问题。