创伤骨科研究现状与展望

唐佩福

解放军总医院骨科，北京 100853

随着社会工业化程度的进展及交通运输业的发达，创伤发生率逐年上升，且多为高能量严重损伤。在创伤中，致死率最高的是颅脑及胸腹复合伤，但发生率和致残率最高的却是四肢和脊柱损伤，占全部创伤的75%～90%[1]。创伤救治和患肢功能重建与创伤骨科密切相关，并由此促进了创伤骨科的迅速发展。本文就国际创伤骨科领域临床与基础研究最新进展及发展趋势作一综述，旨在跟踪学科前沿，不断汲取国际最先进的创伤骨科治疗理念和先进技术，以期提升我国创伤骨科的救治水平。

1 创伤骨科基础研究不断深入

基础研究，尤其是与临床密切相关的基础研究是实现临床诊疗突破之根本。随着现代医学技术的不断发展，特别是分子生物学、免疫学、生物化学及计算机科学的不断发展，创伤骨科的基础研究在数量与质量上、深度与广度上都有了明显进步。创伤骨科基础研究范围广泛，涉及骨折愈合机制及促进骨折愈合生物因子研究、骨创伤修复材料、骨创伤生物力学、脊髓及周围神经损伤基因治疗与干细胞治疗等领域。

1.1 基因工程重组生长因子 基因工程重组生长因子治疗骨折延迟愈合及骨缺损愈来愈引起人们的重视[2]，而且重组人骨形态发生蛋白 BMP-2、BMP-7已被美国食品和药品管理局(FDA)批准应用于临床。Jones等[3]一项关于胫骨干骨折合并骨皮质缺损治疗的随机对照研究表明，重组人BMP-2复合可吸收胶原支架、冻干松质骨疗效等同于骨移植治疗的金标准—自体骨移植，而且具有手术时间短、术中出血少、避免供区并发症等优势。

1.2 骨组织工程研究 骨组织工程研究方兴未艾，逐渐成为生物医学研究的焦点。学者们将骨诱导因子(BMP、TGF)和(或)具有成骨潜能细胞(骨膜细胞、骨髓间充质细胞)与载体材料(如脱钙骨基质、胶原、壳聚糖或者羟基磷灰石)复合，有效促进了实验动物骨缺损的修复[4，5]。

1.3 骨创伤生物力学研究 在骨创伤生物力学研究领域，逐渐由早期的动物实验和大体研究转变成计算机模拟和数值分析等方法研究，研究模式在不断变革创新。利用影像学数据采集模式获取磁共振(MRI)或CT检查的原始数据，通过高仿真度非线性三维有限元分析与先进的生物力学离体标本测试手段，探讨骨与关节的非线性力学特征，可为骨与关节稳定性评估、骨与关节功能重建、骨科内植物的研制、关节假体设计等临床重点难点问题提供重要的理论指导[6，7]。

上述基础领域研究有力地支持了临床诊断治疗的需要，为提高创伤骨科临床诊断治疗水平创造了先觉条件。

2 微创内植物不断推陈出新

近年来，随着微创技术的发展以及对骨折愈合生物学环境认识的不断深入，骨折治疗从原来强调解剖复位、坚强固定达到一期愈合的生物力学观点，逐渐演变为保护骨折局部血运、间接复位的生物学固定观点，强调运用微创技术和保护骨折端局部血运。在新型内植物的设计上，从实现生物学固定的角度出发，不断革新、创造和研制用于骨折的内植物。

2.1 点接触锁定加压接骨板、有限接触加压接骨板和新型微创稳定系统 点接触锁定加压接骨板和有限接触加压接骨板可减少钢板与骨接触面积[8];新型微创稳定系统是结合交锁髓内钉技术与生物学接骨技术优点而发展起来的[9]。上述新型内植物均可采用微创接骨板技术(minimally invasive plate oseoynthesis，MIPO)实现微创操作，能最大限度地保留骨折处血供，明显提高了手术治疗复杂关节内、干骺端骨折和假体周围骨折的临床效果。

2.2 髓内钉技术 当前发展十分迅速的髓内钉技术是治疗长骨干骨折常用的方法，其优越性已得到共识并日益普及。尤其是股骨近端髓内钉系统(如GammaⅢ钉、股骨近端髓内钉PFN、股骨近端防旋髓内钉PFNA等)以其优越的生物力学特性已逐步替代动力髋螺钉(dynamic hip screw，DHS)等髓外固定系统，成为治疗不稳定股骨粗隆间骨折的主流术式。而且对于严重骨质疏松导致的不稳定股骨粗隆间骨折，改良的骨水泥强化型髓内固定装置发挥了重要作用。Erhart等[10]采用新鲜冷冻人股骨头对比了骨水泥强化与非强化股骨近端防旋髓内钉(PFNA)的力学强度。结果表明，骨水泥强化后扭转试验最大扭矩提高到1.47倍，而最大轴向拔出力提高到1.96倍。因此，对于严重骨质疏松骨折患者，采用骨水泥强化提高内植物与骨界面锚和力是较优选择。此外，Smith＆Nephew公司还推出一种新型的股骨近端髓内钉(InterTan)[11]，其头钉采用独创的联合交锁组合钉结构，能提供术中直线性加压及更好的把持力，而且组合钉绞锁螺纹能有效地防止术后负重产生的双钉“Z字效应”，为患者早期负重提供了坚强支持。

2.3 微创内植物面临的问题与策略 尽管上述新型内植物与微创技术预示着创伤骨科发展的未来，但能否真正取得与传统手术相同、相似或更佳的疗效，仍需要运用大样本、多中心随机对照试验和高质量的临床循证医学证据进行综合评价，客观分析其可行性、安全性、近期和远期效果。另外，值得注意的是，上述新型内植物体系均是基于欧美人群的解剖特征设计，尤其是解剖型接骨板系列，国内医生在手术台上经常遇到“解剖钢板并不解剖”的现象。因此，研究符合中国人骨和关节解剖生理特点的内植物是中国创伤骨科医生新的任务。

3 关节镜技术应用领域不断拓展

关节镜技术的发展是众多医学先驱对微创理念执着追求的结果，这场起源于20世纪初期的关节外科革命，已成为与骨折内固定术、关节置换术并列的20世纪骨科领域的重大进展。

3.1 关节镜技术的成功应用 关节镜技术的应用极大地提高了骨科领域关节疾病的确诊率，而且随着关节镜性能的提高、镜下手术器械的改善以及操作技术的成熟，其临床应用范围不断拓展，从最初的膝关节镜到目前的肩、肘、腕、踝关节镜，不仅可以检查诊断，而且能进行镜下手术治疗。在创伤骨科领域，关节镜辅助技术已成功用于治疗胫骨平台、踝关节、跟骨、股骨头、关节盂、锁骨远端、桡骨小头、冠突、桡骨远端、舟状骨等部位骨折的复位与固定手术[12]。与传统关节内骨折切开复位内固定的手术方法相比，关节镜下手术通过很小的皮肤切口，在轻微的组织侵袭下进行，可减少手术创伤和并发症，缩短治疗时间并降低医疗费用，充分体现了“微创手术”的精髓。但由于各关节的发病率和关节结构复杂程度不同，关节镜的应用程度各异。

3.2 关节镜技术应用的限制因素 目前限制关节镜技术在创伤骨科领域推广应用的因素还有:关节镜下内固定手术操作相对复杂，学习曲线相对较长，适合关节镜下操作的内固定种类单一，而且目前关节内骨折一般由创伤骨科医师接诊，开展关节镜辅助手术通常需要关节镜外科医师参与。

可以预见，在当今微创手术治疗已成为现代医学发展趋势驱动下，关节镜技术将越来越多地应用于关节内骨折的手术治疗。然而，关节镜辅助内固定手术相对于传统骨折内固定技术的优越性仍需要采用循证医学手段对大样本、临床随机对照试验进行进一步验证。

4 数字技术在创伤骨科的应用前景广泛

近年来，数字技术的飞速发展为骨科疾病的临床治疗与基础研究提供了新的手段。目前应用于创伤骨科的数字技术包括医学影像处理与三维建模技术、虚拟手术仿真技术、计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造技术(CAM)、计算机辅助骨科手术技术等[13]。

4.1 医学影像处理与三维建模技术 在传统骨折诊断治疗过程中，手术复位及固定的标准主要依据术前X线、CT扫描及术中透视结果。但对于复杂的骨盆、髋臼骨折而言，由于涉及周围重要的神经、血管等组织，手术风险较大。因此，利用计算机图像处理技术对患者的图像信息(如术前X线片、CT、MRI资料)进行分析、处理，建立骨关节三维重建模型，可以直观地显示骨盆髋臼骨折的实际情况，为复杂骨折的准确诊断和精确治疗提供很好的参考依据。

4.2 虚拟手术仿真系统 虚拟手术仿真系统不仅可以进行术前计划及手术模拟，而且也适合作为教学工具用于低年资医师和研究生的培训。在手术开始之前，手术医师可以浏览手术部位的三维重建图像，从而明确认识手术部位及毗邻区域的解剖结构，然后确定手术规划及手术方案，使手术方案构思更加客观、可定量，并可为手术组成员共享。规划完成后，医师可以在三维图像上进行手术模拟操作，验证手术方案的正确性。特别是在创伤骨科最具有挑战性的骨盆及髋臼骨折治疗中，采用虚拟手术仿真系统可以辅助医师熟悉局部解剖和制定术前规划，对最终提高手术效果具有非常重要的作用[14]。

4.3 计算机辅助设计与制造技术 起源于先进制造业的计算机辅助设计与制造技术，为生物制造及“量身定做”提供较为有效的解决方法，目前该技术已广泛应用于骨科器械的研发和设计过程中，尤其是个体化手术模板及内固定器材的制作、手术钢板的设计改良及手术方法改进等领域。解放军总医院唐佩福课题组[15]在建立国人髋臼表面形态数据库基础上，结合CAD/CAM技术，为患者量身定做的个体化髋臼解剖锁定钢板已成功应用于临床，并取得了满意疗效。

4.4 计算机辅助骨科手术系统 计算机辅助骨科手术系统最早应用于脊柱外科，在骨折复位的应用研究较晚，但已经体现出许多不可替代的优越性。目前该技术已逐渐应用于创伤骨科各个领域[16]，特别是在骨折复位、长骨干骨折髓内钉固定、骨盆与髋臼骨折经皮拉力螺钉固定、钢板内固定置入等手术中已经取得了初步的临床疗效。

个性化、精确化、微创化是未来创伤骨科发展的重要方向，而数字技术在创伤骨科的临床应用与基础研究仍属于持续飞速发展的技术革命进程中的起步阶段，相信随着不断创新与发展，数字技术将进一步推动创伤骨科走向由外科医生辅助下机器人主导手术的极微创手术时代。

5 结语与展望

创伤骨科学的发展和进步得益于医学科学整体的进步，许多先进的科技成果应用于创伤骨科领域后，大大改善了人们对疾病的认识，使得创伤骨科诊断与治疗技术得到了迅速发展。基因工程技术及其他生物学技术的深入发展将推动创伤骨科疾病的诊疗从大体、细胞、分子水平走向全新的基因水平。纳米医学技术研究已崭露头角，并在纳米材料、纳米药物和纳米检测等领域取得了令人瞩目的成就。未来，继续加强医－工合作，尤其是纳米科学、材料学与临床医学的合作，推进纳米组织工程骨及血管化、神经化组织工程骨的研究和开发，并逐步实现从实验研究向临床应用的过渡，将为肢体严重毁损伤重建及大段骨缺损的治疗提供新的治疗途径。

个体化、精确化、微创化将是未来创伤骨科发展的重要方向，创伤骨科医生的双手将从传统开刀手术中解脱出来，进入操纵内镜、微创器械及手术机器人的微创/极微创手术时代。在未来功能更加强大的计算机及其软件的支持下，可以通过计算机模拟深入研究各类骨与关节损伤的创伤机制，通过更加接近人体生理状态的生物力学动态仿真实验评估、筛选最适宜的骨折内固定器及最佳置放位置等;可以通过技术含量更高的快速成型机床以及质量更好、精度更高的模型打印直接将内植物材料三维成型;还可以通过人机交互方式设计个体化内植物和关节假体。但未来新的诊疗技术的不断发展并不意味着外科医生职业的消亡，相反对外科医生而言意味着更高的要求，即医生需要掌握更扎实的现代高科技知识并不断进行知识结构的更新，经过更加严格的岗前培训和资质认证，才能为患者提供更加优质、高效的医疗服务。

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