Ilizarov骨搬移技术在糖尿病足治疗中的应用进展研究

聂继平，杨又玮，白志刚

(内蒙古医科大学第二附属医院手足显微外科，内蒙古 呼和浩特 010010)

糖尿病足是糖尿病的一种严重慢性并发症，发病率高，病程迁延且医疗花费巨大。糖尿病足患者约占糖尿病患者的40%，因原发的糖尿病控制不佳，导致下肢血管病变和神经病变继而引发足部溃疡及深层组织破坏，同时可伴或不伴感染。国内报道显示，我国50～60岁和60岁以上糖尿病患者发生下肢动脉病变比例分别为19.5%和35.4%[1]。我国糖尿病患者新发溃疡1年内发生率为8.1%，糖尿病足患者新发溃疡1年内发生率为31.6%[2]。糖尿病足病理解剖主要是下肢微、小动脉基底膜增厚，内皮细胞损伤处血小板黏附，红细胞聚集，管腔狭窄、栓塞；血液与组织细胞物质交换障碍，代谢产物不能排除；严重的肢端缺血缺氧，易并发细菌感染进而导致足部坏疽的发生发展，创面及周围深部组织均不易愈合[3]。

治疗糖尿病足一直遵循以治疗原发病为主，辅以多科室、甚至多学科治疗技术联合应用，治疗的最终目的为保肢。但在既往临床工作中，局部清创、血管重建或血管腔内治疗、中药方剂治疗、干细胞移植、封闭式负压引流等技术均未能取得满意疗效，糖尿病足患者的致残率及截肢率仍较高。近20年的研究报道显示，我国学者们相继在临床实践中引入并改进Ilizarov教授发明的“Ilizarov骨搬移技术”，同时将其应用到糖尿病足的治疗中，疗效优越。本文将就Ilizarov骨搬移技术及该技术在糖尿病足治疗中的应用进展情况进行综述。

1 Ilizarov骨搬移技术的起源及“中国化”

1976年苏联Ilizarov教授发明了下肢骨横向重塑技术。这种技术最开始因其能达到增粗骨质骨重建修复的效果，解决了脊髓灰质炎患者小腿较细需增粗恢复形态的难题；之后Ilizarov教授通过犬动物实验发现该技术可以改善肢体远端血供，并在临床工作中开展实践[4]。1989年，Ilizarov教授总结其多年临床经验及动物实验研究成果提出了“张力-应力法则”[5]，此法则阐述了一种组织再生规则，即通过给予活体组织稳定、缓慢、持续的牵张应力可以刺激该组织持续且活跃地生长及再生[6-7]。1991年，Ilizarov教授受邀到北京301医院讲课，使国内第一次有机会可以深入了解到Ilizarov骨搬移技术的原理与实际疗效，引发了对该治疗技术感兴趣的学者前往国外研究学习[8]。1992年，Ilizarov教授的著作《Transosseous Osteosynthesis》[9]问世，报道其进行的血管再生动物实验，犬胫骨开窗骨搬移术后可见犬肢体远端毛细血管网及淋巴管再生现象，详细阐述了发现的组织牵拉再生的生物学原理及其发明的Ilizarov横向骨搬移技术。

之后数年，国内对Ilizarov技术的引入范围却并不广泛，更多被应用于肢体延长等矫形外科方向，取得了良好效果。Ilizarov技术引入后，国内学者们对Ilizarov环状外固定器械进行了部分改进，在牵伸杆上加入弹簧，更加贴合了弹性牵拉理念，并完成了国内首次与髓内钉固定技术的结合应用，这也使国内的相关研究得到了国际矫形骨科学界的认可。2000年，曲龙等由该技术研发改良出了Ilizarov胫骨横向骨搬移的专用手术器械，并首次应用于临床治疗血管闭塞性脉管炎，取得了满意疗效的同时也开启了该技术应用于下肢缺血性疾病[4]；2002年，断肢再植奠基人陈中伟院士提议将Ilizarov骨搬移技术更名为“骨搬移微血管网再生技术”。国内学者们对Ilizarov骨搬移技术愈加重视，学术交流与学习培训活动范围不断扩大，更加广泛地将该技术应用于临床实践中，相关的研究报道、学术论文也日渐增多。国内学者们将该治疗技术扩展、改良应用于骨缺损、骨畸形、骨髓炎等骨感染疾病以及下肢缺血性疾病等的治疗；自2013年花奇凯等学者将胫骨横向骨搬移技术应用于糖尿病足的临床治疗，2019年国内学者相继发表了大样本量的临床研究报道，显示采用胫骨横向骨搬移技术治疗的高Wagner分级糖尿病足患者保肢率高达96.1%[10]。

2 胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足

Ilizarov骨搬移技术经过国内逐渐改良及其手术器械的演变，名字也逐渐演变为“胫骨横向骨搬移技术”或“Ilizarov微循环重建技术”，前者由操作方式而定较为具体，后者是实质指代更为宽泛，但在国内文献报道中指代的技术是相同的。国内早期关于胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病的文献报道多属于单中心、小样本量、短随访期的疗效报道；手术操作方法较为保守，倾向于长切口[平均(13.5±1.5)cm]、大骨窗(约10.0 cm×2.0 cm)的形式，外固定搬移装置需待较长愈合期(3个月以上)后拆除[11]；术前的常规准备包括控制血糖，改善微循环，纠正水肿及营养不良，去除创面的坏死失活组织，同时做细菌培养和药敏，选择合理抗生素；除此之外，患肢的中动脉病变也需要严格排除。术中在麻醉平稳生效后，以胫骨中下1/3为骨搬移区，在胫骨内侧做一长12.0～15.0 cm弧形皮肤切口，锐性分离皮下组织至骨膜，再沿胫骨内侧切开骨膜，向胫骨两侧完整剥离骨膜，确定胫骨搬移骨窗的范围(长10.0～12.0 cm，宽1.8～2.0 cm)，在骨窗内拧入2枚3 mm搬移外固定针，用于搬移骨块，用钻头和摆锯分离骨搬移骨块，注意不要损伤髓腔内骨髓，使其形成可活动的骨瓣，在骨窗近、远端胫骨侧各拧入2枚4 mm的外固定针，安装并调整胫骨搬移架并拧紧针夹，标记骨搬移方向，逐层缝合骨膜、皮下组织及皮肤，术口敷料包扎[11]。

研究中通常选择踝肱指数、患足皮温恢复程度、皮肤感觉测试、疼痛视觉模拟评分及CT血管造影术等作为指标进行手术前后对比；这些指标的改善与创面的临床愈合共同证明了胫骨横向骨搬移术对糖尿病足的疗效显著，能刺激下肢的微循环再生，改善周围神经功能，控制局部感染，促进溃疡愈合并降低复发。

赵晓明等[12]的研究中，回顾性对比分析了胫骨横向骨搬移术与下肢血管球囊介入治疗糖尿病足患者的疗效，结果显示胫骨横向骨搬移治疗组患者的术后指标与球囊介入治疗组十分相近，且部分主要指标优于球囊介入组。董妍等[13]影像学方面的学者研究报道，利用CT摇篮床灌注技术对采用胫骨横向骨搬移治疗的糖尿病足患者进行检查分析，横向骨搬移术后搬移侧肢与非搬移侧肢的足底血流量、血容量及毛细血管通透性均增加，术后双足血容量差值显著减小。这种现象被国内学者们称为骨搬移产生的“召唤效应”，说明了Ilizarov技术并不局限于患肢，其产生的修复效应是广泛性的。

进一步的临床研究中胫骨横向骨搬移被应用于严重糖尿病足(Wagner分级3～5级)伴发严重合并症患者的治疗。镇普祥等[14]报道，糖尿病足3～5级合并全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)患者经胫骨横向骨搬移治疗后保肢率达100%；还有研究显示，即使是严重肾功能不全同时需要维持透析的高Wagner分级患者的足部溃疡创面，也在治疗6个月时达到愈合。虽然以上研究的样本量较小，但仍能证明胫骨横向骨搬移治疗效果，也证明其疗效可能具有更高上限[15]。肖炯哲等[16]在临床研究中比较分析胫骨横向骨搬移手术前后的相关化验指标，得出骨搬移术对糖尿病足患者的糖代谢、炎症状态及凝血功能具有一定的改善作用。秦泗河教授等[17]报道，对6例8足糖尿病足溃疡、坏疽并发跖骨骨髓炎及骨缺损患者采用骨搬移技术治疗，创口均一期愈合，骨髓炎治愈，糖尿病足保肢成功。其他糖尿病足并发症诸如Charcot关节病，也会造成患肢溃疡创面更难愈合，且创面扩大的可能性极大。国外学者Hegewald等[18]研究发现，患有糖尿病足并发charcot关节病的患者，在经过关节融合术联合Ilizarov骨搬移技术治疗后，保肢率高达91%。

以上报道说明了骨搬移技术对糖尿病足感染有一定控制效果，而糖尿病足慢性骨髓炎的截肢风险是单纯足部软组织感染患者的4倍。对严重糖尿病足伴合并症患者实现保肢是糖尿病足治疗领域的重大突破，但还需多中心、大样本量、长期随访证实其疗效。2020年，国内学者相继发表了大样本量的研究报道填补了该治疗技术领域的许多空白。其中花奇凯教授等[10]的研究中，516例糖尿病足患者的保肢率达到96.1%，术后平均随访时间长达32个月，其中随访期2年的136例患者复发率2.9%，再发率1.5%。胫骨横向骨搬移技术趋于更加微创，骨窗面积已缩小至5.0 cm×1.5 cm，切口长度根据微创截骨技术缩短至3 cm，改良“手风琴”式搬移方法也避免了骨愈合后的畸形隆起，这些均极大降低切口坏死及继发骨折的可能性。根据花奇凯等学者的改良型技术，外固定搬移器械通常可在术后1个月左右拆除。王斌等[3]的最近报道中，从血管外科角度探讨了胫骨骨搬移技术治疗下肢缺血性疾病的相关适应证与禁忌证，并提出考虑到其他下肢缺血性疾病的预重建条件，需慎重选择该治疗技术或将其作为选择项，而糖尿病足是胫骨横向骨搬移的适应证。2020年，赵劲民等[19]学者起草并发表了《胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足的专家共识》一文，这也标志着国内该领域的学者们对糖尿病足保肢治疗已经达成了具有临床指导意义的共识。

3 Ilizarov骨搬移技术的作用机制研究

相较于临床应用进展，Ilizarov骨搬移技术的基础机制研究进展缓慢。连浩宇等[20]研究发现，骨搬移治疗糖尿病足的过程中患者血管内皮生长因子和CD31阳性表达细胞明显增多，提示术后新生血管形成大量增多，也能佐证骨搬移技术是以再生修复的形式修复损伤。高伟等[21]的研究中发现，M2型巨噬细胞减少引发的极化失衡是导致糖尿病足创面溃疡迁延不愈的重要因素，而横向骨搬移术促进巨噬细胞极化平衡重建可能是使糖尿病足溃疡创面愈合的原因。武黎等[15]的实验研究间接证明干细胞动员参与了微循环的再生修复，并进一步推测基质细胞衍生因子-1/趋化因子CXC亚族受体4(stromal cell-derived-factor-1/cysteine X cysteine receptor 4，SDF-1/CXCR4)在患者体内引起干细胞动员后，启动了干细胞归巢程序，进而引发后面的微血管重建、神经功能恢复及溃疡窗口愈合等修复过程，并通过实验证明这种效果是持续的且具有不局限于患肢的较大生效范围，这符合“召唤效应”现象，但仍需深入探索。

4 结合Ilizarov骨搬移技术的联合方案治疗糖尿病足

随着基础医学的研究发展，临床实际应用的治疗技术越来越多，也相对更加容易实现。例如自国内将骨搬移技术初步用于糖尿病足治疗时，已开始联合应用负压引流技术[22]。碱式成纤维生长因子、血管内皮生长因子、富含血小板血浆等以生长因子为主的促生长剂成品制备技术也较为成熟，许多三级医院已应用于临床；国内骨搬移治疗糖尿病足临床实验报道中，不同学者在治疗过程中或多或少对创面应用了各类生长因子[19，23]；临床药剂的应用并不局限于西药，国内学者对中药药剂的联合应用也有报道，如消渴安糖方、芪归通络汤、补肾活血颗粒等，均表现出良好的联合疗效[24-26]。国外学者报道，MRI即时应用配合清创技术可以使糖尿病足溃疡创面的处理效果更具精确性，同时一定程度上减少坏死组织成为感染源的可能；Akkurt等[27]发现，通过磁共振成像引导清创坏死组织联合Ilizarov治疗，可确定感染部位的愈合情况，也能帮助临床医生更加精确地判读疗效水平。张永红等[28]最近报道，抗生素骨水泥技术联合Ilizarov骨搬移技术治疗糖尿病足伴足踝部慢性感染，患者感染病程平均达14.9年，最终足部愈合患者占比91.67%，预后优良；这也体现了组织工程技术与微循环重建技术的联合临床应用思维。

5 展 望

有报道指出，骨搬移手术和/或器械相关的并发症发生率高达20.9%(主要包括针道感染、截骨处的皮肤坏死、骨折)，如果能根据患者个体情况制定个性化治疗方案，规范术中操作可有效规避风险[29]。该技术虽然手术操作并不复杂，但长久以来对具体临床医生手术方式并没有统一详实的规范。例如正确规范的术中截骨形式能最大限度地规避术中对骨髓、骨膜的损伤。国内学者也从术中操作形式以及术中器械的发明或改良中逐渐积累经验，以更加微创化为目标进行临床研究[24]。笔者认为，2020年由国内权威学者发表的《胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足的专家共识》[30]，能为广大临床工作者提供较成熟细致的治疗指南，也为Ilizarov骨搬移技术在糖尿病足治疗中的应用提出了更高要求。中国骨科医师协会骨搬移糖尿病足学组提议进行“跨学科研究与临床合作”[31]，为接下来的发展指明了方向，其中涉及启动多中心临床课题研究，促进多学科的合作研究与实践，加强国内与国际上的研学交流，联合基础研究与临床研究构建良性循环。

综上所述，Ilizarov骨搬移技术是20世纪一项伟大的医学技术发明，近20年内通过国内学者不断地钻研与实践，初步完成了该技术的“中国化”。该技术在糖尿病足治疗中的应用成效尤为显著，国内外报道的围绕该技术的多学科联合应用研究也展现出了更佳成效。Ilizarov骨搬移技术技术的潜力巨大，其持续发展仍有赖于基础研究的进展、规范化的“共识”以及多中心、多学科的联合研究。