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外固定技术在骨科的应用
北京积水潭医院小儿骨科 尤海峰 张建立
骨外固定(external fixation)技术是利用外固定架(器)对骨进行固定的一种治疗手段。此技术的基本特点是将内置物
(钢针或钢钉)经皮肤和软组织穿过骨结构,然后再通 过连杆和固定夹将裸露于皮肤外的内置物彼此连接起来,以达到固定骨的目的。最初,外固定技术主要用于骨折的固定,靠外固定架固定骨折远近端,其稳定性优于 石膏或夹板等间接外固定方式。第一个现代外固定架是由美国医师Parkhill于1897年设计的。在他之后,又有很多医师设计了多种外固定架系统。经过 一个多世纪的不断改进,如今较为流行的有环形支架、单边支架、单边与环形组合支架和多平面支架。
以钢板、螺钉和髓内针等为固定材料的内固定技术在20世纪有了很大的改进,并且广泛应用于骨折和矫形治疗,但因其具有需手术切开正常组织、固定材料需封闭 于体内导致感染风险等弱点,在实际应用中仍有一定的局限性。交通事故等导致肢体高能量损伤因素的增加,使创伤的形式更加复杂,伤情更加严重。外固定架在处 理骨折合并严重软组织损伤和复杂的邻近关节骨折,迅速地固定多发损伤患者的骨盆骨折、肢体骨折等方面,因其手术创伤小、操作相对简便、对软组织损伤的影响 小等优点,在治疗创伤方面具有更广泛的适应证。由于现代外固定架的设计组装灵活,在可靠固定的同时兼有延长、加压、成角、平移和旋转等功能,对创伤、感 染、肿瘤切除后造成的肢体骨质缺损和畸形的治疗亦有独到的作用。
外固定技术治疗骨折的优势
大部分骨折都可以运用手法整复和石膏固定来解决。石膏外固定最大的优势在于对骨折端的骚扰小,骨折部位无疤痕。但对于一些不稳定骨折,比如胫腓骨短斜行骨 折,骨折端有短缩和移位的趋势,单纯石膏固定很难有效控制。再者如年龄较大的患者,骨折的愈合速度相对减慢,长时间的石膏固定会导致骨折相邻部位的关节僵 直,下肢长期不负重会发生废用性肌肉萎缩和骨质疏松。如果选用切开复位钢板螺丝钉内固定,虽然确保了良好的复位和稳定的固定,但在获得这些益处的同时,不 可避免地破坏了骨折周围的血运,增加了骨折不愈合和感染的风险,且还需二次手术取出内固定,增加了患者的痛苦和费用,同时还会留有永久性的较大的手术瘢 痕。而如果选择使用外固定架(如Orthofix单臂固定架)治疗,固定针固定在骨折端两侧,通过闭合复位的方法达到骨折复位和固定稳固的目的,同时不必 因切开复位而影响骨折端血运,为骨折的愈合创造了良好条件,对骨折远近侧关节没有影响,骨折愈合后不需住院二次手术,门诊即可将外固定架拆
除。以上只以一 种常见骨折为例,其实很多种骨折都可采用外固定架进行治疗。外固定技术应用于创伤的重要优点在于:
1. 适用范围广:现代外固定架质量可靠,稳定性好,组装形式灵活多样。适用于四肢及骨盆的各种闭合或开放、单发或多发、稳定或不稳定骨折。特别是对于严重的粉 碎骨折、骨缺损,采用外固定架可以有效地维持肢体的力线与长度,通过内牵引固定作用为骨折愈合创造条件。
2. 固定可靠:现代外固定系统通过不断的改进与研究,其稳定性已经非常可靠,固定过程中因为外固定架不稳定导致的骨折端移位与成角已极为罕见。在系统稳定的同 时,甚至可以为骨折端提供有利于愈合的轴向微动,缩短了愈合时间,增加了愈合后强度,为早日拆除外固定架提供了良好条件。再者,稳定的固定确保了患者术后 早期活动甚至负重的需求,有助于患者康复与早日回归社会。
3. 固定范围大:对于一些邻近关节或关节内的骨折,必要时可采用超关节固定,以增加固定的稳定性,这是内固定无法达到的。
4. 微创操作:手术损伤小,采用闭合复位。因固定针位置远离骨折端所以对骨折端血运没有影响,将手术打击降至最低。在拆除外固定架时体表只留有与固定针直径相近的疤痕,对肢体外观影响较小。
5. 可以同时兼顾软组织开放损伤的处理:现代社会交通运输日益发达,汽车已进入普通家庭,在给人们带来方便的同时,交通伤这种高能量损伤已经越来越多。高能量 损伤在导致严重骨折的同时往往合并有较严重的软组织损伤,如开放骨折或大面积的皮肤剥脱伤。临床资料和动物实验均已证实,在受污染的伤口内,金属内置物会 显著增加伤口感染率和骨髓炎发生率。由于外固定架的固定针远离伤口,从而能够降低感染发病率,还可直接观察肢体或创面情况,如创面愈合、肢体血管神经情 况、皮瓣成活和肢体筋膜间隔张力等;还有助于后期的治疗,如换药、皮肤移植、骨移植和冲洗。稳定的外固定架允许对骨和软组织损伤同时治疗,而骨折复位后的 对位对线关系不受影响。总之,不论使用何种形式的外固定架治疗开放性骨折都应该遵循以下原则:①彻底清创,这对减少感染发生率至关重要;②采用外固定架时 不能违背开放损伤的治疗原则;③力求获得较好的对位对线关系,最大限度增加骨折端接触面积;④避免神经、血管和肌腱损伤;⑤选用稳固的外固定架系统,防止 固定失效。
外固定技术矫正畸形的优势
外固定技术不仅用于治疗骨折,还广泛用于矫正各种先天性及后天获得性骨骼畸形,如创伤后骨畸形。尤其儿童骨骼有着活跃的成骨能力和超强的塑形能力,这为使 用外固定架进行矫形提供了良好的前提条件,而外固定架的可调功能又使畸形的矫正得以实现。如Ilizarov外固定架和Orthofix外固定架,可同时 实现加压、延长、成角、平移和旋转五种动作,满足改变骨内应力、增加骨长度和纠正成角畸形等矫形需要。其最大的优点是可以对某一骨的多平面畸形同时进行矫 正。例如股骨远端或胫骨近端骨骺因外伤引起的骨骺早闭,在儿童生长发育过程中会造成膝关节内翻或外翻成角畸形,同时还会造成短肢畸形。以前这类畸形需要先 进行成角畸形的截骨矫正,待骨愈合后二次手术再进行骨的延长。现在对这类畸形可以通过外固定架一次进行矫正,在逐渐纠正成角的同时延长肢体长度,减少了手 术次数,缩短了治疗时间,也减轻了患儿的痛苦和家长的经济及心理负担(图1、2)。
再如严重骨缺损可采用骨的节段转移方式。在修复骨缺损的同时补充肢体长度并完成断端的加压愈合。理论上,骨的节段转移治疗骨缺损具有简单易行、安全有效等 优点,但实际应用中它存在费时、需仔细观察和经常出现并发症等缺点。这就要求医师应理解和掌握这种治疗方法的原则。骨缺损的远近端必须采用外固定架牢固固 定,并要确保肢体解剖轴和机械轴正常,被转移的骨段也一定要依靠外固定架保持其正常的移动方向,使之准确地到达骨缺损的另一端。截骨术后7~10天开始延 长转移,延长速度通常为每天1 mm,最少分4次进行,也就是每间隔6小时延长1次,每次延长不超过0.25 mm。速度过快会发生骨不愈合,过慢则会发生再生骨的提前坚实化。
由于外固定架采用的是多针固定,负荷较分散,因此可用于骨质强度较差的肢体。手术的微创操作,也使外固定架可用于软组织条件较差的肢体。
外固定技术的可能并发症
无论内固定、外固定,没有一种固定方式是完美的。外固定技术运用于儿童也同样存在相当多的并发症:
1. 针道感染是应用外固定架最常见的并发症。早诊断、早治疗可以终止针道感染恶化进程。防止针道感染的关键在于正确的固定针置入技术和针道的护理。
2. 固定针松动。由于固定针长期承受不同方向的应力,因此固定针松动是一种自然过程。正确置入固定针、避免预弯负荷、解除固定针与周围软组织的任何张力以及适时进行动力化促进骨折早期愈合,可以尽量避免固定针松动。
3. 神经、血管、肌腱损伤。盲目穿针就会造成这种损伤。为了避免发生这种损伤,医师必须熟知手术肢体的横截面解剖,了解各重要血管、神经、肌腱在该肢体多节段的局部空间走行。发现穿针有误应小心取出,重新选点置入。
4. 儿童的生理和心理还不成熟,外固定架置于体表会对患儿造成心理影响,术后功能锻炼产生的疼痛也会使患儿对康复锻炼产生恐惧,造成术后康复困难而影响治疗效果。对患儿进行必要的心理安慰和鼓励可相对减轻这些影响。
5. 外固定架组件机械故障也会造成固定失效,产生骨不愈合或畸形愈合。因此,医师务必叮嘱患者要定期复查,一旦发现问题立刻解决,防止这样的并发症发生。
综上所述,外固定架技术虽然在骨科得到广泛的应用,但它绝不是万能的,也存在一些问题。除进一步降低并发症的发生率之外,应严格地掌握适应证和密切随访。 在防止固定不稳定的同时也要避免长期过分的坚强固定,在骨折或矫形过程中适时的动力化来提供骨愈合时所需要的生理应力刺激,以加速骨愈合和提高愈合质量。 以软组织病变为主的畸形矫正时,如关节屈曲畸形,在利用外固定架改变关节角度时,外固定架的旋转轴与关节运动轴不一致有可能造成关节压力及相对位置的改 变,其结果会造成关节不稳定,关节脱位或软骨溶解。
外固定架的使用日后应朝着操作更简便,固定更牢固,连杆可透X线,尽量避免或减少并发症和更符合人体的生物力学特点的方向不断改进。