桥接组合式内固定系统的应用及研究进展

杨兵 何忠 杨博

桥接组合式内固定系统（bridge combined fixation system, BCFS），以下简称桥接系统，是昆明医科大学附属延安医院熊鹰教授受内固定AO及BO理论启发，创新研制成功的一种新型骨骼内固定装置，从2004年立项研发至2012年推广应用于临床，前后经历8年时间。桥接系统设计巧妙，符合生物固定力学理念，兼具锁定钢板、交锁髓内钉及外固定架的优势，自临床推广应用以来就备受广大骨科医师推崇。随着桥接系统结构的不断改进和临床实践的深入，其适应证不断扩大，临床应用日益广泛。现将桥接系统的结构组成、生物力学特性、相关基础研究、临床应用及进展等做一综述，为临床使用提供参考。

1 桥接系统的结构组成

桥接系统主要由固定棒、连接块、挂钩、锁定螺钉、固定螺钉、异型块等部件组成。固定棒为圆柱形，根据直径大小分2.5、3、4、5、6 mm五种型号，长度多种规格，能满足不同部位和长度固定的要求。连接块有大、中、小3种型号，有双棒双孔、双棒单孔、单棒双孔、单棒单孔等多个种类，每个连接块设计有棒孔和螺钉孔，用于连接固定棒、螺钉。挂钩有双孔挂钩、单孔挂钩，分大、中、小3种型号，用于侧方加强固定。螺钉固定之前，连接块、挂钩可在棒上随意滑动、旋转，螺钉固定之后，钉、棒、块即形成完整的固定体系。异型块根据固定部位分为胫骨远端、胫骨近端、股骨远端、股骨近端、肱骨近端异型块，设计有单孔洞和双孔洞两种规格，用于四肢长管状骨两端固定，形状类似解剖钢板，与固定棒相连接，锁定螺帽锁紧后形成整体。同时配套弯棒器、连接棒剪、复位钳、撑开钳、塑形条等专用器械，方便操作。桥接系统主要组件及辅助工具如图1所示，桥接系统骨折固定示意图如图2所示。

图2 桥接系统骨折固定示意图：A、B. 股骨骨干骨折固定正、侧位；C、D. 胫骨近端骨折连接异型块固定正、侧位；E、F. 肱骨近端骨折连接异型块固定正、侧位

2 桥接系统的生物力学特性和优势

桥接系统设计符合BO理念和原则，主要有以下特性和优势。①生物动态固定，避免应力遮挡：固定棒与连接块之间具有一定滑动，受纵向应力时可产生轻微轴向移动，应力能通过骨折端传导，使骨折端产生轴向加压作用，避免了应力遮挡。这种应力和骨折端轴向微动，有效促进血管内皮生长因子的表达，促进毛细血管的再生，促进骨折愈合[1-2]。轴向微动刺激早期还能形成大量含丰富胶原的矿物质沉积，并促使胶原纤维有序排列，避免骨质吸收导致的骨质疏松，增强骨质强度，减少再骨折几率[3]。②三维立体固定，固定可靠：固定前可随意滑动连接块，选择最适合螺钉的固定位置；可使用多个挂钩，调整挂钩位置可实现不同部位、不同方向侧方置钉固定；拧紧螺钉后连接棒、连接块、螺钉整体锁紧，形成多方向锁定的三维立体桥接结构，因此具有很强的抗旋、抗剪切作用[4]。③应力分散，避免内固定失效：纵向应力通过骨折端和连接棒两条途径传导，钉棒承受力减轻；经钉棒传导的应力分散，主要集中在棒的两端，可明显减轻桥接系统在骨折部位承受的应力[5]，避免了应力集中，能减少内固定疲劳性断裂、拔钉的风险。④微创性，软组织和血运损伤小：手术切口小，骨折部位仅需有限显露，不需要或仅少量剥离骨膜，内置物经两端小切口插入固定，对软组织损伤小；连接棒置于骨膜外，骨膜和骨皮质不受压迫，避免破坏连接棒下方的骨折端血运和骨质[4]，同时能减少排异或电解传导对骨折端的反应，降低固定材料对骨生长环境的影响[6]。⑤桥接跨越式固定，抗折弯力强：连接棒为长条形均匀圆柱体，压力分布均匀，远近端螺钉间隔较宽，呈桥式固定，有一定的弹性和变形能力，发生弯曲变形和断裂的几率远低于钉板系统[7]。⑥操作灵活，使用方便：可根据不同部位的骨折选择不同种类的固定棒和连接块，连接棒可随意塑形和裁剪长度，适应不同部位的固定要求；移动连接块很容易避开原有钉道和跨越骨折端，实现理想化固定；可以边复位边固定，利用撑开钳、加压钳辅助骨折复位[8]，可进行加压、撑开、旋转等操作，提高手术质量和效率。

3 桥接系统的生物力学基础研究

目前，桥接系统的生物力学基础研究主要方向是该系统是否能提供骨折生长所需的稳定性、是否具备动态固定的生物学特性、应力分布、对局部血运的影响，以及对机体产生的生化反应等。熊鹰等[9]利用20条家犬建立双侧胫骨骨折固定模型，分为钢板固定组和桥接系统固定组，比较两组的治疗效果，结果表明，桥接系统可提供牢固、动态的固定，能减少血运破坏，可对骨折端主动持续施加纵向应力刺激，更利于骨折愈合和塑形。另外，熊鹰等[7]利用“虚拟人”股骨模型，分别进行桥接系统与锁定接骨板固定，对结果进行有限元分析发现，爬楼梯时锁定钢板最大应力出现在中间螺钉，比步态时增加48.6%，桥接系统最大应力出现在固定棒中间略远端附近，比步态时增加34.1%，骨折断端的应力桥接系统小于锁定钢板，结论认为，桥接系统具有生物力学特性，可避免应力集中，断裂的几率更少，有利于骨折愈合。汪亮等[10]用短聚甲醛材料模拟人体长管状骨骨折，分别采用桥接系统混棒与双棒结构固定，比较两组治疗长骨干骨折的生物学特性，结果显示混棒固定更牢固，骨折端容易产生微动，最大抗扭转力及抗疲劳性优于双棒结构。庞文彬[11]通过比对桥接系统和锁定钢板固定治疗骨盆骨折对患者碱性磷酸酶、转化生长因子-β、白介素-1β的影响，发现术后两组观察指标均先升高后降低，桥接组碱性磷酸酶水平显著高于钢板组，转化生长因子-β、白介素-1β水平显著低于钢板组，差异有统计学意义（P＜0.05），因此认为桥接系统治疗骨折能减轻炎症反应、减少机体损伤、降低并发症风险的发生。以上研究结果表明，桥接系统具备动态固定的生物学特性，应力分散，固定牢固，抗旋转能力强，能减少血运破坏，机体炎症反应轻，能减少治疗风险。

4 桥接系统的临床应用

桥接系统适用于骨盆、四肢、脊柱等骨折及矫形内固定，是国内外单系统适应证最广的内固定产品，可替代目前近80%的内固定装置[4]。其手术适应证主要包括：①不规则骨骨折固定，如骨盆、髋臼、锁骨、肩胛骨、肋骨等骨折；②四肢长管状骨干骨折固定，包括新鲜骨折、陈旧性骨折、骨不连；③四肢长管状骨两侧骨端骨折固定，涉及关节部位骨折；④先天和后天四肢畸形矫形固定；⑤人工关节假体柄周围骨折固定；⑥开放性骨折外固定；⑦先天性假关节固定；⑧关节融合固定；⑨病理性骨折固定。另外，桥接系统设计初衷还可用于脊柱骨折内固定，但目前尚未发现相关文献报道。

4.1 在骨盆、髋臼骨折中的应用

由于骨盆和髋臼结构复杂，形状不规则，手术操作难度大，钢板塑形困难，置钉位置很受限制，容易出现固定不牢固的情况。桥接系统的连接板可根据骨盆和髋臼精准塑形，滑动连接块能找到最佳螺钉固定位置，因此应用于骨盆、髋臼等不规则骨折时能实现理想化固定，能充分体现其万向锁定的优势[12]，经临床实践，疗效优越。高加智等[13]应用桥接系统经不同部位和方向置入治疗骨盆骨折，通过有限元分析其生物力学性能，认为桥接系统是骨盆骨折治疗的一种很有价值的新方法。熊鹰等[12]采用桥接系统治疗不稳定型骨盆骨折共29例，肢体功能依据Majeed标准评分优良率为93%，故认为桥接系统治疗骨盆骨折具有固定牢固、操作灵活、并发症少等优点，效果满意。刘聪等[14]分别采用桥接系统与锁定钢板治疗不稳定型骨盆骨折各34例，结果表明桥接组在手术时间、出血量和切口长度均显著优于钢板组，负重行走时间更早，疗效明显优于钢板组。黄佳军等[15]利用3D打印联合桥接系统和传统方法治疗髋臼骨折患者各46例，结果显示前者手术时间和出血量明显减少，在骨折复位满意度、并发症发生率等方面优于后者，因此认为桥接系统治疗髋臼骨折具有深入研究和临床推广价值。关翔[16]采用3种手术入路、桥接系统固定治疗髋臼骨折患者27例，根据Matta影像学评分优良率达92.6%，作者认为桥接系统适用大部分髋臼骨折的内固定治疗，疗效确切。

4.2 在四肢骨折中的应用

桥接系统在四肢长管状骨骨折中的应用最为广泛，特别是严重粉碎的复杂类型骨折，最能体现其生物力学特性和优势。联合异型块应用，适应证可扩展至两侧骨端骨折，如肱骨近端、股骨两端、胫骨两端等，固定安全牢固，同时具备生物学固定和立体三维固定特性，临床实践显示效果优越。孔庆利等[17]和张会增等[18]报道应用桥接系统治疗复杂四肢骨折分别32例、24例，随访期间无内固定失效、感染、骨不连、关节僵硬等并发症，认为桥接系统具有固定可靠、操作灵活简便、效果优良等优势，适合复杂四肢骨折的治疗。王伟等[19]采用桥接系统治疗10例股骨髁间粉碎性骨折患者，结果认为桥接系统治疗股骨髁间粉碎性骨折符合生物学固定原则，是治疗股骨髁间粉碎性骨折的一种新方法。杨俊宇等[20]使用桥接系统治疗复杂肱骨近端骨折26例，肩关节功能Neer评分平均（85.2±6.8）分，优良率为84.6%，结论认为桥接系统可根据不同类型骨折进行三维立体固定，治疗复杂肱骨近端骨折安全、有效。

4.3 在骨不连治疗中的应用

骨不连患者大都经前期手术治疗，与固定不够牢固、软组织和血运破坏等因素有关。桥接系统固定棒与连接块具有一定滑动，负重时能产生纵向加压，可促进骨折愈合；其微创性对骨折附近血运破坏少，利于骨折愈合；三维固定减少了内固定失效的风险。由于桥接系统优异的性能，已经成为治疗骨不连普遍认可的新选择。陈建军等[21]应用桥接系统治疗17例肱骨骨不连患者，所有病例均获得骨性愈合，肘关节功能良好，故认为桥接系统实现骨膜外固定，不损伤骨折区域血运，固定棒的弹性把剪力转换为轴向应力，能刺激断端骨痂生长，促进骨折愈合。何忠等[22]采用自体髂骨移植分别桥接系统固定、钢板固定治疗股骨干骨折术后骨不连各治疗30例，结果桥接组骨折全部愈合，钢板组3例不愈合，骨折愈合时间桥接组明显优于钢板组，根据Johner-Wruh标准评价，患肢功能优良率桥接组91.43%，钢板组优良率83.33%。张会增等[23]应用桥接系统治疗长骨骨折术后骨不连患者25例，骨折全部愈合，无内固定失效，肢体功能Sanders评价优良率96%，临床疗效满意。

4.4 在一些特殊领域的应用

随着临床实践的深入，桥接系统的应用范围不断扩大，如开放性骨折外固定、矫形、超长度跨越式固定、人工关节假体柄周围骨折等，还扩展至一些难治性骨科顽症，如脆骨病类骨折、先天性假关节等，取得满意疗效，已经成为适应证最广泛的内固定装置。汪亮等[24]采用桥接系统外固定治疗11例胫骨开放性骨折患者，结果骨折、伤口全部愈合，仅1例出现钉扣感染。张海峰等[25]应用外侧闭合胫骨高位截骨桥接系统固定结合关节镜清理治疗30例膝骨关节炎伴轻中度膝内翻畸形患者，结果无血管、神经损伤，无髌骨轨迹异常，下肢力线均恢复正常，截骨处愈合，股骨胫骨角由术前的185.0°±2.5°恢复至术后的172.8°±0.7°，差异有统计学意义，结果认为该治疗方法具有良好的应用前景。王英彪等[26]应用桥接系统治疗人工髋关节置换术后股骨柄假体周围骨折11例，骨折均愈合，无骨折畸形愈合、内固定物失效或假体松动等并发症，功能恢复满意。肖仕辉等[27]报道了桥接系统治疗成人脆骨病畸形并股骨骨折3例，骨折均获得愈合，功能恢复良好。

5 桥接系统固定的常见并发症及不足

5.1 并发症

桥接系统固定有其特定的并发症，但文献资料鲜有报道，可能跟使用时间相对较短有关，目前仅有脱棒并发症的相关报道，可以预见的断棒、断钉、拔钉等并发症未见文献报道，发生上述情况即内固定失去固定作用。脱棒类似锁骨钢板的断裂，属于内固定失效，固定棒存在滑动的可能性，这与固定棒与连接块之间的摩擦力小、螺钉固定不牢固、螺钉与单棒把持力不够等因素有关[28]，也可能是术后过早活动、严重骨质疏松双重原因导致。脱棒部分为人为因素所致，如连接块与固定棒选择不配套，固定棒径过小，导致固定失效；锁定螺钉和固定块之间未正确锁定、固定不牢固等。

5.2 不足

桥接系统属于偏心固定，固定块和固定棒与骨骼的无接触，扭转应力主要集中在骨接触面与近端锁钉，相比于髓内钉和锁定钢板，抗扭转力和稳定性较差，不宜早期过度进行关节功能康复训练[29]。固定棒和连接块的稳定性是通过锁定螺钉与连接块间的螺纹加压产生的，与锁定钢板相比较低，存在连接块在固定棒上滑动的潜在风险。固定棒塑形有一定难度，若不能严格按照塑形棒形态塑形，会造成固定棒距离骨折两端表面过大，降低骨折断端的稳定，导致骨不连。如固定棒跨越骨折线的跨度过大，断端的稳定会降低，造成骨折断端的微动，不利于骨折愈合。钉、棒固定前连接块可任意滑动，插入过程由于软组织阻隔，连接块容易从固定棒滑出，导致手术时间延长、出血增多。膝关节和踝关节处软组织覆盖少，异型块较大、较厚，可出现感觉不适甚至皮肤受压坏死。桥接系统零部件较多，结构复杂，技术要求较高，需要较长的学习曲线。桥接系统价格偏贵，增加医疗负担，限制其使用范围。

6 展望

桥接系统研发应用时间不长，优越性仍有很大的拓展空间。目前相关基础理论研究还比较薄弱，在临床应用过程也暴露出较多不足。鉴于此，笔者认为桥接系统的发展方向可以从以下几方面展开：①深入开展基础生物力学研究，进一步完善相关理论；②开展临床大样本安全性和有效性研究；③器械设计和工艺改进；④开展增加连接块和固定棒之间的稳定性的研究；⑤进一步探讨潜在的并发症和研究应对策略；⑥加强联合其他新科技的应用，如3D打印、计算机虚拟复位、复杂骨折计算机导航应用等。