引用本文： 馬繼海, 張濤, 海碧霞, 曹海鯤, 雍煒, 葛啟航, 張寧寧, 劉釗, 萬春友. 骨外固定動力化治療開放性脛腓骨骨折. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(2): 174-177. doi: 10.7507/1002-1892.201706015 復制
脛骨骨折在全身管狀骨骨折中發生率最高，約占 12%，常見于活動較多的年輕人，且脛腓骨雙骨折多見[1]。其多由高能量暴力傷所致，常合并嚴重的軟組織損傷，感染率高達 30%～40%[2]，限制了內固定在一期治療中的應用。而骨外固定治療開放性脛腓骨骨折越來越受到醫師青睞，其手術創傷小，可避免異物植入造成的傷口感染、傷口不愈合及異物反應等，且避免了二次手術取內固定物造成損傷，不僅可有效維持肢體長度和骨折斷端穩定，而且對于解決開放性骨折的傷口處理與骨折固定間的矛盾具有獨特優勢。但骨外固定體積較龐大，對患者術后康復及日常生活帶來極大不便。臨床常用骨外固定動力化，以促進骨折愈合，縮短治療周期。本課題組前期研究結果表明，當軸向力學載荷比<10% 時，可拆除外固定器[3]；后續臨床觀察發現，患者在反復軸向力學測試過程中骨折愈合速度加快，帶架時間明顯減少。鑒于此，本研究通過回顧分析 2016 年 2 月—2017 年 2 月采用骨外固定治療，且術后分別采用彈性動力化或恒彈性固定（即非動力化）處理的脛腓骨開放骨折患者臨床資料，比較兩種術后處理方式的療效差異，探討骨外固定動力化對開放性脛腓骨骨折愈合的影響。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 無嚴重神經血管損傷的單一開放性脛腓骨骨折；② 采用骨外固定治療；③ 年齡 18～65 歲。排除標準：① 有心腦血管疾病及其他重要臟器疾病；② 有糖尿病、皮膚病及骨腫瘤疾病；③ 有精神病史及不能配合定期隨訪者。2016 年 2 月—2017 年 2 月共 26 例患者符合選擇標準納入研究，根據術后處理方法不同分為彈性動力化組（A 組）和恒彈性固定組（B 組），每組 13 例。
1.2 一般資料
A 組：男 8 例，女 5 例；年齡 21～63 歲，平均 42.1 歲。左側 5 例，右側 8 例。致傷原因：摔傷 6 例，交通事故傷 6 例，高處墜落傷 1 例。骨折 Gustilo 分型：Ⅰ型 3 例，Ⅱ型 9 例，Ⅲ型 1 例；AO 分型 42A 型 2 例，42B 型 7 例，42C 型 4 例。傷后至手術時間 1～9 d，平均 5 d。
B 組：男 7 例，女 6 例；年齡 20～65 歲，平均 38.2 歲。左側 7 例，右側 6 例。致傷原因：摔傷 7 例，交通事故傷 4 例，高處墜落傷 2 例。骨折 Gustilo 分型：Ⅰ型 2 例，Ⅱ型 9 例，Ⅲ型 2 例；AO 分型 42A 型 1 例，42B 型 7 例，42C 型 5 例。傷后至手術時間 1～10 d，平均 5 d。
兩組患者性別、年齡、骨折分型等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.3 治療方法
患者均為開放性骨折，均采用骨外固定治療。兩組患者腓骨骨折位置較高，不影響下脛腓關節穩定性，且脛腓骨骨折先愈合一方可妨礙另一方愈合[4]，為促進脛骨骨折愈合，本組腓骨骨折均未采取固定。對于 Gustilo Ⅲ型、AO 42A 型骨折采用單臂外固定支架固定，其余類型骨折采用 Taylor 空間支架固定。術后第 2 天開始穿彈力鞋功能康復鍛煉，防止醫源性足下垂及促進踝關節功能康復，在無下肢深靜脈血栓形成情況下非負重行走，術后 6～8 周完全負重行走。
A 組術后 12 周（骨痂改造塑形期）開始行軸向力學載荷比測試，根據本課題組既往研究結果[3]，當軸向力學載荷比<10% 時，骨折處剛度達到正常松質骨水平，此時骨痂承擔絕大部分負重載荷（>90%），通過力學評價，此時骨折愈合良好，為拆除外固定架的安全時機。本研究為進一步提高外固定架拆除安全性，選擇軸向力學載荷比為 5%～10% 時進行動力化處理。在非完全負重下（患肢負重值不超過體質量）軸向力學載荷比為 5%～10% 時，去除軸向應力，患者扶拐活動 30 min 使骨折斷端加壓，在完全負重下緊固外固定架各關節；之后每 2 周行軸向力學測試，當完全負重下軸向力學載荷比<5% 時，松解外固定架各關節去除應力（即模擬拆架），增加每日鍛煉時間；2 周后，復查 X 線片示無骨折端移位征象、軸向力學載荷比<5% 且模擬拆架后無局部疼痛、熱、腫等癥狀時，拆除外固定架；針孔愈合后均給予夾板外固定保護 3～4 周。
B 組術后按照傳統方法，根據骨折愈合時間、X 線片等影像學檢查以及臨床醫師經驗評價骨折愈合程度，骨折達到臨床愈合時拆除外固定架。
1.4 療效觀察指標
患者術后均定期隨訪，記錄并比較兩組患者外固定架使用時間、骨折愈合時間及并發癥發生率。
1.5 統計學方法
采用 SPSS22.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；計數資料組間比較采用 Fisher’s 確切概率法；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
兩組患者均獲隨訪，隨訪時間 4～13 個月，平均 5.7 個月。治療期間兩組均未發生外固定架松動、斷裂及骨折移位、再骨折等并發癥。A 組患者患肢軸向力學載荷比達到 5%～10% 的時間為（19.04±1.49）周，達到 5% 的時間為（23.73±1.90）周。A 組外固定架使用時間為（24.77±1.42）周，骨折愈合時間為（23.04±1.30）周，與 B 組的（34.38±1.71）周和（32.46±1.66）比較均顯著減少，差異有統計學意義（t=16.10，P=0.00；t=15.58，P=0.00）。A 組術后發生針道感染 2 例、肌力減退 1 例（從術前Ⅴ級降至拆架時Ⅳ級），并發癥發生率為 23.1%；B 組發生針道感染 3 例、肌力減退 1 例（從術前Ⅴ級降至拆架時Ⅳ級）及骨折延遲愈合 1 例（骨折愈合時間為 36 周），并發癥發生率為 38.5%；兩組并發癥發生率比較差異無統計學意義（P=1.000）。見圖 1。
圖1
A 組患者，男，46 歲，右側開放性脛腓骨骨折（GustiloⅡ型，AO 42B1 型）正側位 X 線片
a. 術前；b. 術后 17 周動力化時，軸向力學載荷比為 4%；c. 術后 21 周拆除外固定架；d. 術后 51 周
Figure1. X-ray films of a 46-year-old male patient with right open tibia and fibula fractures (Gustilo type Ⅱ, AO type 42B1)a. Before operation; b. At 17 weeks after operation, the axial mechanical load ratio was 4%; c. At 21 weeks after operation, the external fixator was removed; d. At 51 weeks after operation
3 討論
脛腓骨骨折的治療方法多種多樣，有傳統的保守治療如跟骨牽引、手法復位石膏或夾板外固定，經典的切開復位內固定等，但對于伴嚴重軟組織損傷的脛腓骨骨折，閉合復位骨外固定治療因其軟組組侵入小、對骨折端血運破壞小、固定靈活及手術創傷小等優點，已越來越受臨床醫師青睞，其使骨折間隙具有一定主動或被動的可操作性[5]。然而骨外固定技術亦有其不足之處，如固定針松動與切割、針道感染、畸形愈合、拆除外固定后再骨折等[6]。其中最為關鍵的是外固定使用周期較長，外形體積較龐大，給患者術后功能康復鍛煉及生活帶來極大不便，不僅增加患者治療痛苦，還會因再次外傷致新的損傷，因此臨床上常用口服藥物、理療等方法促進骨折愈合、縮短帶架時間。骨折復位后，斷端適當的應力及軸向微動對骨折愈合有明顯促進作用，反之易引起骨折延遲愈合和骨不連等并發癥[7]。內固定治療在骨折愈合后期形成應力遮擋[8]，是骨折不愈合、延遲愈合的主要因素之一。研究表明[9-10]，動力化固定能夠加強骨折端的應力刺激，減少靜力型鎖定方式的遮擋[11]，利于重復初始骨痂反應。恰當的固定和適宜的應力環境是骨折復位后愈合的必要條件，在骨折愈合早期進行微動刺激，是加速骨折愈合的關鍵[12]。微動可促進骨折斷端血運重建、骨痂快速鈣化及相關成骨因子的生成，從而對骨折愈合起到促進作用[13-14]。骨外固定治療開放性脛腓骨骨折可有效、可控、無創地改變骨折端力學環境，更符合骨折愈合過程中骨折斷端微動變化發展規律，及時去除應力遮擋，通過骨折端動力化促進組織分化。Claes 等[15]對大鼠股骨截骨模型的研究表明，骨橋開始形成后，動力化可加快骨重塑過程。
因此，準確、及時地評價骨痂剛度，判斷動力化時機尤為必要。傳統根據骨折愈合時間、X 線片等影像學檢查及臨床醫師經驗評價骨折愈合程度，干擾因素較多，容易判斷失誤。近年來，國內外學者致力于研究一種無創、可量化監測骨折愈合過程的方法[16]。骨痂剛度測試成為研究重點，Aarnes 等[17]在 Ilizarov 環形外固定架上安裝 3 個應變拉壓傳感器，以監測骨延長過程中隨著骨折愈合，外固定架分擔載荷的變化，并以此建立外固定架受力與整體載荷比的數學模型，并指出當外固定架承受載荷比<10% 時拆除外固定架，患者（22 例）均無拆架后再骨折發生。外固定架軸向力學載荷比測定可有效減少放射線暴露，是一種無創評價骨折愈合剛度的方法，盡管軸向力學載荷比測定目前尚不能完全代替傳統評價骨折愈合的方法，但可彌補一些不足，與傳統評估方法結合，可使評價骨折愈合過程的方法更加完善。骨折愈合過程中，過早或過晚去除應力遮擋都達不到理想治療效果，動力化時機對骨折愈合至關重要[18]。本研究通過術后 12 周開始測試軸向力學載荷比，為動力化時機的判斷提供了力學支持。
綜上述，骨外固定早期動力化有利于骨折愈合。開放性脛腓骨骨折行外支架固定后，可根據軸向力學載荷比早期行動力化治療，促進骨折生理性愈合，縮短骨折愈合時間，達到骨折修復與功能康復同步進行的目的。
脛骨骨折在全身管狀骨骨折中發生率最高，約占 12%，常見于活動較多的年輕人，且脛腓骨雙骨折多見[1]。其多由高能量暴力傷所致，常合并嚴重的軟組織損傷，感染率高達 30%～40%[2]，限制了內固定在一期治療中的應用。而骨外固定治療開放性脛腓骨骨折越來越受到醫師青睞，其手術創傷小，可避免異物植入造成的傷口感染、傷口不愈合及異物反應等，且避免了二次手術取內固定物造成損傷，不僅可有效維持肢體長度和骨折斷端穩定，而且對于解決開放性骨折的傷口處理與骨折固定間的矛盾具有獨特優勢。但骨外固定體積較龐大，對患者術后康復及日常生活帶來極大不便。臨床常用骨外固定動力化，以促進骨折愈合，縮短治療周期。本課題組前期研究結果表明，當軸向力學載荷比<10% 時，可拆除外固定器[3]；后續臨床觀察發現，患者在反復軸向力學測試過程中骨折愈合速度加快，帶架時間明顯減少。鑒于此，本研究通過回顧分析 2016 年 2 月—2017 年 2 月采用骨外固定治療，且術后分別采用彈性動力化或恒彈性固定（即非動力化）處理的脛腓骨開放骨折患者臨床資料，比較兩種術后處理方式的療效差異，探討骨外固定動力化對開放性脛腓骨骨折愈合的影響。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 無嚴重神經血管損傷的單一開放性脛腓骨骨折；② 采用骨外固定治療；③ 年齡 18～65 歲。排除標準：① 有心腦血管疾病及其他重要臟器疾病；② 有糖尿病、皮膚病及骨腫瘤疾病；③ 有精神病史及不能配合定期隨訪者。2016 年 2 月—2017 年 2 月共 26 例患者符合選擇標準納入研究，根據術后處理方法不同分為彈性動力化組（A 組）和恒彈性固定組（B 組），每組 13 例。
1.2 一般資料
A 組：男 8 例，女 5 例；年齡 21～63 歲，平均 42.1 歲。左側 5 例，右側 8 例。致傷原因：摔傷 6 例，交通事故傷 6 例，高處墜落傷 1 例。骨折 Gustilo 分型：Ⅰ型 3 例，Ⅱ型 9 例，Ⅲ型 1 例；AO 分型 42A 型 2 例，42B 型 7 例，42C 型 4 例。傷后至手術時間 1～9 d，平均 5 d。
B 組：男 7 例，女 6 例；年齡 20～65 歲，平均 38.2 歲。左側 7 例，右側 6 例。致傷原因：摔傷 7 例，交通事故傷 4 例，高處墜落傷 2 例。骨折 Gustilo 分型：Ⅰ型 2 例，Ⅱ型 9 例，Ⅲ型 2 例；AO 分型 42A 型 1 例，42B 型 7 例，42C 型 5 例。傷后至手術時間 1～10 d，平均 5 d。
兩組患者性別、年齡、骨折分型等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.3 治療方法
患者均為開放性骨折，均采用骨外固定治療。兩組患者腓骨骨折位置較高，不影響下脛腓關節穩定性，且脛腓骨骨折先愈合一方可妨礙另一方愈合[4]，為促進脛骨骨折愈合，本組腓骨骨折均未采取固定。對于 Gustilo Ⅲ型、AO 42A 型骨折采用單臂外固定支架固定，其余類型骨折采用 Taylor 空間支架固定。術后第 2 天開始穿彈力鞋功能康復鍛煉，防止醫源性足下垂及促進踝關節功能康復，在無下肢深靜脈血栓形成情況下非負重行走，術后 6～8 周完全負重行走。
A 組術后 12 周（骨痂改造塑形期）開始行軸向力學載荷比測試，根據本課題組既往研究結果[3]，當軸向力學載荷比<10% 時，骨折處剛度達到正常松質骨水平，此時骨痂承擔絕大部分負重載荷（>90%），通過力學評價，此時骨折愈合良好，為拆除外固定架的安全時機。本研究為進一步提高外固定架拆除安全性，選擇軸向力學載荷比為 5%～10% 時進行動力化處理。在非完全負重下（患肢負重值不超過體質量）軸向力學載荷比為 5%～10% 時，去除軸向應力，患者扶拐活動 30 min 使骨折斷端加壓，在完全負重下緊固外固定架各關節；之后每 2 周行軸向力學測試，當完全負重下軸向力學載荷比<5% 時，松解外固定架各關節去除應力（即模擬拆架），增加每日鍛煉時間；2 周后，復查 X 線片示無骨折端移位征象、軸向力學載荷比<5% 且模擬拆架后無局部疼痛、熱、腫等癥狀時，拆除外固定架；針孔愈合后均給予夾板外固定保護 3～4 周。
B 組術后按照傳統方法，根據骨折愈合時間、X 線片等影像學檢查以及臨床醫師經驗評價骨折愈合程度，骨折達到臨床愈合時拆除外固定架。
1.4 療效觀察指標
患者術后均定期隨訪，記錄并比較兩組患者外固定架使用時間、骨折愈合時間及并發癥發生率。
1.5 統計學方法
采用 SPSS22.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗；計數資料組間比較采用 Fisher’s 確切概率法；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
兩組患者均獲隨訪，隨訪時間 4～13 個月，平均 5.7 個月。治療期間兩組均未發生外固定架松動、斷裂及骨折移位、再骨折等并發癥。A 組患者患肢軸向力學載荷比達到 5%～10% 的時間為（19.04±1.49）周，達到 5% 的時間為（23.73±1.90）周。A 組外固定架使用時間為（24.77±1.42）周，骨折愈合時間為（23.04±1.30）周，與 B 組的（34.38±1.71）周和（32.46±1.66）比較均顯著減少，差異有統計學意義（t=16.10，P=0.00；t=15.58，P=0.00）。A 組術后發生針道感染 2 例、肌力減退 1 例（從術前Ⅴ級降至拆架時Ⅳ級），并發癥發生率為 23.1%；B 組發生針道感染 3 例、肌力減退 1 例（從術前Ⅴ級降至拆架時Ⅳ級）及骨折延遲愈合 1 例（骨折愈合時間為 36 周），并發癥發生率為 38.5%；兩組并發癥發生率比較差異無統計學意義（P=1.000）。見圖 1。
圖1
A 組患者，男，46 歲，右側開放性脛腓骨骨折（GustiloⅡ型，AO 42B1 型）正側位 X 線片
a. 術前；b. 術后 17 周動力化時，軸向力學載荷比為 4%；c. 術后 21 周拆除外固定架；d. 術后 51 周
Figure1. X-ray films of a 46-year-old male patient with right open tibia and fibula fractures (Gustilo type Ⅱ, AO type 42B1)a. Before operation; b. At 17 weeks after operation, the axial mechanical load ratio was 4%; c. At 21 weeks after operation, the external fixator was removed; d. At 51 weeks after operation
3 討論
脛腓骨骨折的治療方法多種多樣，有傳統的保守治療如跟骨牽引、手法復位石膏或夾板外固定，經典的切開復位內固定等，但對于伴嚴重軟組織損傷的脛腓骨骨折，閉合復位骨外固定治療因其軟組組侵入小、對骨折端血運破壞小、固定靈活及手術創傷小等優點，已越來越受臨床醫師青睞，其使骨折間隙具有一定主動或被動的可操作性[5]。然而骨外固定技術亦有其不足之處，如固定針松動與切割、針道感染、畸形愈合、拆除外固定后再骨折等[6]。其中最為關鍵的是外固定使用周期較長，外形體積較龐大，給患者術后功能康復鍛煉及生活帶來極大不便，不僅增加患者治療痛苦，還會因再次外傷致新的損傷，因此臨床上常用口服藥物、理療等方法促進骨折愈合、縮短帶架時間。骨折復位后，斷端適當的應力及軸向微動對骨折愈合有明顯促進作用，反之易引起骨折延遲愈合和骨不連等并發癥[7]。內固定治療在骨折愈合后期形成應力遮擋[8]，是骨折不愈合、延遲愈合的主要因素之一。研究表明[9-10]，動力化固定能夠加強骨折端的應力刺激，減少靜力型鎖定方式的遮擋[11]，利于重復初始骨痂反應。恰當的固定和適宜的應力環境是骨折復位后愈合的必要條件，在骨折愈合早期進行微動刺激，是加速骨折愈合的關鍵[12]。微動可促進骨折斷端血運重建、骨痂快速鈣化及相關成骨因子的生成，從而對骨折愈合起到促進作用[13-14]。骨外固定治療開放性脛腓骨骨折可有效、可控、無創地改變骨折端力學環境，更符合骨折愈合過程中骨折斷端微動變化發展規律，及時去除應力遮擋，通過骨折端動力化促進組織分化。Claes 等[15]對大鼠股骨截骨模型的研究表明，骨橋開始形成后，動力化可加快骨重塑過程。
因此，準確、及時地評價骨痂剛度，判斷動力化時機尤為必要。傳統根據骨折愈合時間、X 線片等影像學檢查及臨床醫師經驗評價骨折愈合程度，干擾因素較多，容易判斷失誤。近年來，國內外學者致力于研究一種無創、可量化監測骨折愈合過程的方法[16]。骨痂剛度測試成為研究重點，Aarnes 等[17]在 Ilizarov 環形外固定架上安裝 3 個應變拉壓傳感器，以監測骨延長過程中隨著骨折愈合，外固定架分擔載荷的變化，并以此建立外固定架受力與整體載荷比的數學模型，并指出當外固定架承受載荷比<10% 時拆除外固定架，患者（22 例）均無拆架后再骨折發生。外固定架軸向力學載荷比測定可有效減少放射線暴露，是一種無創評價骨折愈合剛度的方法，盡管軸向力學載荷比測定目前尚不能完全代替傳統評價骨折愈合的方法，但可彌補一些不足，與傳統評估方法結合，可使評價骨折愈合過程的方法更加完善。骨折愈合過程中，過早或過晚去除應力遮擋都達不到理想治療效果，動力化時機對骨折愈合至關重要[18]。本研究通過術后 12 周開始測試軸向力學載荷比，為動力化時機的判斷提供了力學支持。
綜上述，骨外固定早期動力化有利于骨折愈合。開放性脛腓骨骨折行外支架固定后，可根據軸向力學載荷比早期行動力化治療，促進骨折生理性愈合，縮短骨折愈合時間，達到骨折修復與功能康復同步進行的目的。
