肢体延长研究进展及有关问题

肢体延长的基础研究进展及临床有关问题肢体延长的基础研究进展及临床有关问题 北京骨外固定技术研究所 夏和桃 Codivilla 是公认的肢体延长首创者，自他 1904 年报告股骨延长术至今已有 100 多年历史。经过漫长 的发展历程，至上世纪 60 年代， Ilizarov 的卓越研究，提出的张力-应力学说和原位再生与自然重建的 治疗理念，使肢体延长术发生了划时代的飞跃，在世界范围内得到广泛应用，被誉为矫形外科的第四个里 程碑。在 Ilizarov 研究的基础上，当代肢体延长在基础研究、器械改进与创新，以及技术规范方面，又 有很多新的进展，实现了新的飞跃。肢体延长的基础研究， 进一步阐述了多种组织的再生潜能及临床应 用价值。微创技术原则和自然重建的理念，推动了技术创新，拓展了适应症，相关技术原则，已成为处理 骨科临床一些棘手问题的有效措施，并影响着相关领域的技术发展和应用。本文在介绍当代肢体延长基础、 器械和技术进展的同时，结合作者的临床经验与同道一起讨论临床医生关心的有关问题。 一、肢体延长基础研究进展一、肢体延长基础研究进展 1、组织再生的生物学机理：肢体延长的生物学机理，在相当长的时期内人们的认识是骨痂延长术 （callotasis） 。直至上世纪 60 年代，Ilizaeov 研究、描述了骨断端在牵拉状态下的生物学特征：发现骨间隙 骨胶原纤维的连接和新骨的骨小梁融合，新骨围绕骨胶原纤维形成，基质直接转变成骨基质的持续修复过 程1。在人类胫骨的延长中，清晰地观察到网状骨和束状骨的出现，并最终变成骨细胞的类似胎儿生长发 育的过程1。最近研究在肢体延长的早期阶段发现细胞核内的与肿瘤有关的基因 (Oncogene) c-fos 和 c- jun2，因为这些基因与胚胎的骨发育有直接关系，进一步验证了 Ilizarov 的理论，也就是牵拉成骨导致胚 胎发育过程的某些方面在成人组织中的再现。牵拉性骨再生（distraction osteogenesis,DO）的生物学理论， 为肢体延长奠定了科学的生物学基础，从而使肢体延长术的生物学原理发生质的转变，也消除了人们对肢 体延长生物学方面的担心。DO 概念在临床上的应用，显著提高了骨生长质量，大幅度减少了骨不连并发 症的发生。人们还进一步认识到：肢体延长不是简单的骨长度的增加，而软组织和关节，以及全身性相互 影响的因素，也就成为人们的研究的新的课题，这也是近些年来基础研究的进展特点。国内外很多学者发 现了和 DO 有关的物质3-5。如细胞因子，重组同源生长因子（rxGH） 、转化生长因子-beta1（TGF-beta 1） 、成纤维细胞生长因子(FGF)、 胰岛素样生长因子-1（IGF-1） 、重组人骨形成蛋白 (rhBMP)、 基质金 属蛋白酶-3 （MMP-3）和炎性介质，以及前列腺素 E2（PGE2） 、硫酸钙、化学物质和干细胞等等，以不 同方式，促使、增加新生骨量及骨强度，协同调节细胞外基质的降解影响牵拉成骨的改建过程6-8。李刚、 秦泗河认为，细胞接受生物力学的刺激后，许多调控骨生长的基因有高表达或低表达9。Sato 发现截骨后， 延长期均有 BMP-4 mRNAs、BMP-2 和 BMP-4 mRNAs 的表达，BMP-2 和 BMP-4 在分牵拉成骨中具有非 常重要的作用10。其中，骨形成蛋白（Bone Morphogenetic Protein, BMP）BMP-2 和 BMP-4，在胚胎形成 和骨折恢复方面起着重要作用。Farhadieh 等9研究了 BMP-2、BMP-4 及其相应的受体后信号系统 （Related Postreceptor Signaling System, Smads）在下颌牵拉成骨中的作用和 BMP-2、BMP-4 及其相应的受 体后信号系统（Related Postreceptor Signaling System, Smads） 。Song 等7应用硫酸钙局部注射入成骨间隙 内，有效地缩短了矿化期时间。Li Gang 等11研究牵张成骨中细胞凋亡的作用取得重大进展。他采用 TUNEL 标记技术对凋亡细胞进行了有效标记。实验牵拉成骨分为，中央未矿化纤维组织区，两侧矿化前 沿、新骨形成区和未接触区。结果发现在牵拉成骨的中央区和矿化前沿区的凋亡细胞呈高水平表达，而新 骨改建主要发生在新骨形成区。还观察到在牵张成骨过程中成骨细胞进行的凋亡，可以启动破骨细胞进行 迅速向骨小梁方向改建形成编织骨的过程。Steinbrech 认为，在牵拉成骨过程，TGF -1激活简质细胞， 促进包括型胶原在内的细胞外基质蛋白的产生，直至最终的骨化，而 TGF -1是关键的调节因子11。 Okazaki 研究证实：FGF-2 能促进骨形成和新骨矿化，以及促进机体释放大量的生长因子和炎性介质、激 素、干细胞等等来促进愈合12。基质金属蛋白酶-3(Matrix Metalloproteinase-3, MMP-3)和胰岛素样生长因 子(Insulin-like Growth Factor, IGF)在牵张成骨的新骨形成中也起着重要的调控作用。牵拉成骨也刺激机体 产生血管生成因子，如 VEGF 和 FGF-b（碱性纤维生长因子）在新生骨中有高的表达13。应力刺激可产生 血管生成因子，VEGF 和 FGF-b（碱性纤维生长因子）在牵拉成骨过程有高表达14， VEGF 和受体在肌肉 系统也出现高的表达15。在新生的骨组织中增强局部 VEGF 和它受体的表达，同时 VEGF 和受体的表达 在远处的肌肉系统也出现高的表达16。Alberto，Kun Huang，国内学者等17-19的研究证明，神经、血管、 肌肉组织对缓慢牵拉与骨细胞的机理一样，有同样的适应性和再生潜能。正常成年人原本不再分裂、再生 的横纹肌细胞，在缓慢牵拉过程也出现星状细胞增殖，继而分化裂为成肌干细胞，最终形成新的肌肉组织。 还有研究表明，化学方面的复杂生理过程与相互影响的因素。如在缓慢的神经牵拉延长过程中, 神经髓壳 细胞也可以分泌髓核蛋白，说明缓慢牵拉也能促进神经组织的再生20。由此可见，现代肢体延长的是组织 学、生物化学，以及全身性因素相互影响的结果，其内涵在 DO 概念的基础上有了新的延伸，已经是肢体 复合组织在缓慢牵拉下的再生与重建过程，即牵拉性组织再生（distraction histogenesis,DH）概念。 2、新生骨的质量评价：肢体延长的治疗过程往往很长，特别是大幅度延长。新骨延长愈合的时间通 常用用愈合指数表达，即延长 1cm 至新骨完全矿化去除延长器所需的时间。愈合指数与年龄、病理特点、 截骨位置和延长的总长度有密切的关系， 一般在 45/d-90/d 不等。影像检查是评价新生骨的质量重要临 床手段。但普通 X-线片并不能评估新生骨的数量和新骨质量，因为要有 40%的骨密度增加才可以在 X 光平 片上显示出来，而且 X-线平片的一些变化与机械力学的变化指标并没有正相关性21。因此又有一些 X-线 检查的相辅技术，如生物力学技术测量骨的强度和刚度；定量 CT 测量骨密度和皮质骨的连接程度；激光 多普勒或血管造影评估局部的血流变和血管疏密程度等。超声波被认为是一种比较理想的方法，但须要专 职的影像学专家帮助骨科医师评估22、23。实际上，骨延长拆除外固定器的时间，尚不能设定统一的客观 指标，仍需由有经验的医师根据综合情况评价决定。作者通常是根据 X-线表现，延长指数、延长长度和负 重等综合情况进行评估，并应用逐步减低延长器刚度，逐步增加功能锻炼强度的方法来判断、评估新骨的 力学强度，确定拆除延长器的与否。 3、促进新生骨矿化：长期的外固定治疗过程会引发很多并发症，如针道感染、延迟骨钙化，不舒适 感和行动不便等24。为缩短外固定器的使用时间，很多学者提出了一些促进骨的形成和钙化的技术。如 有控制地负重锻炼能够促进新生骨的钙化，主要是通过刺激血管再生，而骨外膜部位的新生血管的增生对 于机械力学刺激比内骨膜部位的血管更加敏感25。脉冲电磁场刺激促进骨的钙化26，有的在延长期即开 始使用，认为电磁场刺激能够缩短延长潜伏期，即从术后 1 天开始延长，且不会影响新骨的质量27。全 身使用促进成骨的药物和激素也有较多的研究，如生长因子（Growth Hormone），前列腺素 E (Prostaglandin E) ，抗骨吸收的药物如骨二磷 (Bisphosphonate)等研究报告。但目前临床使用的只有 骨形成蛋白用于促进骨折愈合和脊柱的融合。 二、影响骨再生的因素二、影响骨再生的因素 尽管基础研究和临床应用已证明，肢体延长是所有肢体组织再生的过程。但目前与临床有直接关联 的因素仍然是骨再生与重建的问题。肢体延长的骨再生过程，从截骨后即开始进行，直至新骨完全矿化， 延长器拆除为止。所以，研究影响骨再生的因素仍然是临床上首要问题。但延长比例15%时就必须考虑 到神经、血管、肌肉等软组织对牵拉速度的顺应性反应，此时的延长速度要更多地考虑软组织牵拉的顺应 性，以避免软组织张力增加引起的不良反应。而延长比例15%时，神经、血管和肌肉一般是以位移、形 变的方式来顺应肢体长度的变化。 1、血供的影响：牵拉成骨数量和质量的决定性因素是血供，因此手术如何最大限度保护血供，成为 肢体延长手术的重要技术原则，已为共识。Ilizarov 研究了骨髓、骨膜和肌肉对牵拉成骨的影响：他分别 对无髓内血供、去骨膜和去肌肉组织的骨延长实验研究，结果发现无髓内血供的新骨生长最差，去骨膜的 很差，去肌肉组织的也差，三种血供全无则无新骨生长。结论是骨髓和骨膜是骨形成细胞的主要血供来源。 因此，为了最大限度减少对血供的影响，也成为重要的技术原则之一，因此正确选择截骨位置、截骨方式 和钢针布局显得极为重要。截骨的位置要选择皮肤、骨和周围组织血供较为丰富的位置。截骨的位置（牵 拉位置）有骨干、干骺端和骨骺。1983 年Monticelli 提出的干骺端截骨术仍是目前被广泛采用的方式，其次为骨 干截骨术，因骨骺牵伸术并发症多已较少使用。有条件时尽可能选择干骺端，股骨中断肌肉发达、血供丰 富也是合理的截骨位置。为了保护血供，很多学者提出了多种截骨方式，如 Codivilla“Z”形截骨术， Bier “经皮横断截骨” 术，Allan 和 Haboush 的斜形截骨术和 Ilizarov 骨低能皮质骨截骨术等。实践证 明，截骨方式并不是影响骨再生和最终疗效的唯一的决定性因素。手术操作中树立一种微创意识，横断截 骨术，也获得满意的骨再生质量。如果操作粗暴，合理的截骨方式也会造成不良后果。所以，截骨时应强 调手术技巧，采用小切口，少剥离骨膜，并仔细缝合骨膜。使用微创截骨工具，在小切口条件，用线锯截 骨。线锯、钻孔、骨刀是目前多数学者使用的截骨工具，很少人使用电锯。另外，不合理的钢针布局对血 运也会产生不良的影响，有时会损伤或压迫血管，有时会因牵拉过程血管的移位而产生继发性血管压迫影 响血供。延长器的钢针布局一定要最大限度避开主要血管，在满足力学要求的前提下，直径越细越好，数 量越少越好。但在股骨近端和肱骨近端，粗直径半针有较好的解剖位学适用性，与全针结合应用是一种很 好的优势互补。 另一个值得讨论的问题是如何看待髓内针与血供的关系。Paley 认为“扩髓后的新骨形成可被扩大髓 腔后的血管再生作用代偿，扩髓时的骨碎屑具有新骨形成的诱导作用28。作者认为：髓内针的使用对新 骨生长造成影响是肯定的，但影响新骨生长的因素很多，除了髓内血供外，骨膜、截骨位置、延长速度、 延长频率以及生物学、力学等因素对新骨的生长均有很大影响，而更多的因素是延长速度和力学方面的问 题。 2、延长速度的影响：基础研究和临床实践证明：延长指数及频率与骨生长有密切关系，经历了由快 到慢的发展过程。最早延长指数高达 2-3mm/d29，结果发生了部分肢体坏死等严重并发症；1963 年， Wagnerca 采用 1.53 mm/d， 12 次/d，但延长段需要植骨30。1969 年，Ilizarov 等提出 1 mm/d，分 4 次 完成的延长方式后，使骨延长的数量和质量有了明显提高，现已为公认的技术原则而被广泛应用。但这一 技术原则，仍不能适应临床个体差异的变化，骨不连、迟延愈合的并发症仍时有发生。因为不同病理特点、 不同年龄、体质差异等因素也是影响牵拉性骨再生的因素，当恒定的延长指数不能顺应个体差异的变化时， 骨不连等并发症也就难以避免。因此，根据患者年龄、截骨位置、病理特点、新骨生长情况、不同延长阶 段、牵拉反映、延长比例和有无髓内针等情况将延长速度个体化很有必要。个体化延长速度是指以 0.5- 1mm/d，平均 0.7mm/d，分四次完成的延长指数31。延长速度还应考虑截骨处血供和有无使用髓内针的因 素，血运好未用髓内针的延长速度可以为 1mm/d，使用髓内针不应大于 0.7mm/d。8 周后（X-线片可见新骨 生成）应根据新骨生长情况调整延长指数。新骨生长不良、延长幅度大的后期和有骨发育不良史的患者， 延长速度要控制在 0.5mm/d 左右。另外，在延长的中期、后期还要根据性骨生长的质量调整延长指数，而 不能始终不变。可以说，延长指数（牵拉量/d）与频率(次数/d)，决定骨再生的生物模式和延长质量，是 决定响疗效和并发症多少的直接因素，也是人们用以调控的骨再生最有效的技术环节。 3、力学生物学因素的影响：肢体延长的力学生物学特征如同正常骨的力学生物学特征，特别是骨塑 形（bonemodeling）与骨重建(done remodeling)过程会随肢体的负荷运动而变化，因机械的微裂痕和微 损伤对骨重建的过程启动十分重要。表现为运动使骨量增加，限制运动则会使骨量减少32。Skerry 等发 现，体内骨细胞的酶活动随骨承受的负荷而增加，增加的大、小与骨组织产生的应变成正比。研究还发现 成骨细胞能表达 RANKL，并参与破骨细胞的成熟与活动；破骨细胞的前体细胞能表达 RANKL 的受体 RANK， 通过细胞间的直接作用识别 RANKL，并分化成破骨细胞。在 Wolff 定律基础上的研究还证明，骨骼与周期 性的非静态应力向适应，应变分布的变化对维持骨量与骨的适应性方面具有重要影响。力学适应性 （adaption）的概念，对指导肢体延长的骨再生与功能重建是非常重要的。肢体延长的应力刺激来自生理 性应力刺激和机械性应力刺激。生理应力刺激主要通过肢体的负荷行走、主动或被动的功能锻炼获得，机 械应力刺激主要是通过调节延长器上应力刺激装置而获得。目前通过器械进行应力刺激还缺少实用性，主 要是通过肢体负荷适度的功能锻炼和生活自理得以实现。但器械的刚度和生理应力刺激的效应有着紧密的 关系，如果器械的固定刚度过大，运动时则会产生应力遮挡使应力刺激难以奏效；器械的刚度过小，运动 时又会因为不稳而影响新骨生长，乃至骨痂骨折、骨不愈合等。所以，要求器械的刚度必须满足稳定性要 求和骨适应性力学性能要求，而且要适应全过程的应力变化，并允许在不同阶段根据骨生长与重建的进程 进行必要调整，使新骨在不同的阶段获得与其相适应的应力刺激，促进骨功能的优化重建。为此，作者提 出了适应性固定刚度技术原则，即随着新骨愈合的强度逐步减少器械的固定刚度，使器械固定刚度与新骨 力学强度呈相反的线性关系，直至新骨完全矿化，安全拆除骨延长器。避免骨迟延愈合、骨不连、畸形愈 合和再骨折的发生。内外结合的肢体延长技术增加延长系统的稳定性，为延长期负荷和后期的功能康复创 造有利条件，利于促进骨生长与功能重建，在延长期虽然 X-线的骨量与传统方法比较低于后者；但拆除外 固定延长器后的骨矿化速度和质量要优于后者。 三、肢体延长对关节软骨的影响三、肢体延长对关节软骨的影响 由于在很长的时期内人们忽略了骨延长时软组织反映的研究，又一次让人们感到新的困扰与担忧33。 Nakamura E, Mizuta H, Hiroshima 等34、35研究了肢体延长时关节荷载传导紊乱引起的关节内压力异常 增高现象。认为胫骨延长率达 1030时，关节软骨就发生不同程度的退变征象，当延长率30，可 见关节软骨有“骨关节炎样”改变。并认为肌肉等软组织在延长时轴向挤压关节，关节不稳定、关节间隙 狭窄、关节内压力增高是造成关节功能下降的直接原因。特别是延长率超过 15%时，肢体延长时随着跨越 关节的肌（腱）组织张力的持续增加，绝大多数要发生足下垂，继而出现延长骨或关节的畸形、关节脱位， 严重者发生关节软骨损害或关节软骨退变等问题。软组织不良反应所造成的结果与延长幅度成正比，而让 人担忧的是关节软骨损害。因为足下垂、新骨畸形等问题均可通过软组织手术治愈，若一旦发生关节软骨 损害，将是难以补救的。因此，维持关节软骨营养，防止关节僵硬和关节退行性变，已成为当今肢体延长 领域研究的重要课题36。传统骨延长术的机械牵拉力只是作用在截骨的两端，在进行肢体延长时对跨越 关节的肌（腱）组织没有直接的、可控的机械牵拉力，跨越关节的肌组织在骨长度增加时，肌肉张力也不 断增加，不但会引起新骨畸形、足下垂，还会导致不同程度的关节载荷传导紊乱和关节内压力增加。以往 肢体延长中对足下垂，踝关节内翻或外翻畸形等一般并发症，主要是通过功能锻炼，肌腱延长手术，以及 限制延长幅度等措施进行预防和治疗，但大幅度延长是临床结果并不理想。1999 年 Ronberto 报告的 230 例肢体延长病例中，发生骨与关节畸形的为 14%，因足下垂做跟健延长术的为 12%，还有 1 例“发生不明 原因的踝关节半脱位，致永久性后遗症”，并认为足下垂不是并发症，因为这类病人均可发生39。可见， 对肢体延长诱发的软骨损害趋向和危害，尚缺乏理性的认识和有效措施。这也正是人们担心肢体延长“不 安全”的原因所在。此类并发症尽管在临床实践中较少发生或更少的报道，但我们经常收治一些用传统骨 延长方法发生的严重膝、踝关节畸形、脱位、僵硬，乃至全足的骨样骨性关节炎的病例。对此，仍应有足 够的认识。 为了减少延长时关节内压力异常增加，Stanitski 在对 6 只狗股骨的延长中采用跨膝关节的活动牵拉 装置的实验性研究，结果延长率达 30，除发现关节液中的糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG）含量有 所下降外，无一例关节发生纤维化或坏死现象40。小腿动态弹性同步延长器，实现了骨与软组织的动态 同步延长，维持了骨与软组织的动态生理平衡，解决了骨与软组织之间不良反应的矛盾；有效地防止软组 织不良反应所引起的足下垂，新骨畸形、关节脱位、关节软骨损伤等问题41。显著增加了肢体延长的安 全性，提高了延长幅度和延长质量，消除了人们长期来对肢体延长不安全因素的担忧。 四、器械的改进与创新四、器械的改进与创新 以往以往临床上使用的延长器的性能差别不大，但种类繁杂。随着概念的转变与延伸和对技术原理的深 入了解，以及适应证的不断拓展，器械在结构、性能上都发生了根本性改变。很多学者研制了更为先进、 实用的肢体延长器，极大程度适应了临床治疗的需要，拓展了适应证，提高了疗效。如肢体同步动态弹性 延长器、肢体延长与矫形器、肢体与骨段延长器、内外结合延长系统和髓腔内全植入骨延长器等构型。上 述器械在国内外已有临床应用，现将不同器械的结构与性能特点简述如下。 1、骨延长器的改进：传统骨延长器是进行肢体延长的经典器械，其结构特点是在截骨的两段，分别 穿放钢针和安放延长器，通过缓慢牵拉使骨长度增加；随着骨长度的增加，跨越关节的肌肉、神经等软组 织间接受力，最终达到肢体延长的目的。常用的骨延长器有：Ilizarov 骨延长器、 Wagner和G.D.Bastsiani 42单侧延长器（Orthofix S.R.L Bussolengo.Verone Italy）。俄罗斯 lizarov 技术中心，对新研制了 高频率电动骨延长器（图示），延长频率可达 60 次/d,以促进新骨形成。骨延长术在以往的临床应用中获 得巨大的成功，但必须认识到骨延长术的原理是一种“被动式”的肢体延长概念，进行大幅度延长时存在 一定缺陷。特别是患肢邻近关节正常情况下，延长幅度15%即容易诱发软组织张力增加所引起的临床症 状，如足下垂、关节畸形、关节软骨损伤等并发症。 2、肢体同步动态弹性延长器：肢体动态弹性同步延长器，是在 Ilizarov 技术基础上的创新，可以避 免骨延长时软组织引起的不良反应。器械结构特点（以小腿为例）43：小腿动态同步延长器由胫骨延长 器与动态跨关节装置组成。具有牵伸、加压、关节牵伸和允许关节活动的功能。使用时分别于胫骨截骨的 远、近骨段上相应位置和跟骨上穿放钢针，使延长器与胫骨、跟骨构成一个几何不变体，并允许踝关节有 10 度左右的背伸、跖屈运动（图示）。使用时胫、腓骨与软组织同时被牵伸，并维持踝关节与中立位，允 许关节有一定的活动范围，较好地维持了骨与软组织和关节的动态生理平衡。可以较好地防止新骨畸形、 足下垂、关节脱位，关节僵直和关节营养障碍，避免关节软骨损伤和骨性关节炎样变等并发症发生68。 3、内外结合肢体延长系统：为缩短传统骨延长器的佩戴的时间，拆除延长器后新骨畸形、再骨折等 并发症，带锁髓内钉在肢体延长中的应用，引起了学者的重视。Paley 和 Herzenberg44于 1990 年，在 股骨延长中开始将 Orthefix 单侧延长器与带锁锁内针联合应用，并取得了肯定性效果（图示）。夏和桃 45，研制的内外结合延长系统，由股骨或胫骨带锁髓内针、骨延长器或同步延长器组成（图示），并配 有延长器钢针定位器。根据治疗时间与过程，延长质量和最终疗效综合评价，结果令人非常鼓舞（见病例 介绍 2-16）。使用者认为：内外结合的肢体延长技术与 Ilizarov 肢体延长技术相比，大幅度缩短了延 长器佩带时间（50%以上）。髓内针显著增加了延长系统的稳定，可减轻疼痛，简化钢针布局，减少钢针 数量、针孔疤痕、针孔感染。利于早期使用患肢和完全负重对关节功能的康复、骨功能的优化重建。 但随着髓内针的应用，也会带来一些新的问题。如操作难度显著增加，延长器的钢针是一个潜在引起 骨感染的因素；小腿筋膜间隔综合症，髓内针折断等。因此，严格的无菌操作，微创技术，认真的术后管 理，选用细钢针结构的延长器。一旦发生针孔感染必须及时认真处理，防止感染扩散。另外，增加一次拆 除髓内针的手术及相应费用。 4、肢体与骨段延长器：是指器械具有肢体延长和骨段延长的功能。器械具有肢体延长、骨段延长和 加压固定的功能。具体方法是在一骨折段上截骨，然后在远近骨折端和中间骨折段上分别穿放钢针，以肢 体与骨段延长器连接固定。术后先后分别进行肢体延长和骨段延长，中段骨与远骨段接触后，应实施加压 固定直至愈合，如断端有明显错位应切开复位后固定。最必须使双侧肢体等长和下肢力线对称。临床上适 用于长骨各种原因引起的骨缺损与肢体短缩。如外伤性骨缺损、感染性骨缺损、先天性性胫骨假、长骨骨 肿瘤切除后的骨缺损、骨髓炎死骨清除后的骨缺损等。临床常用器械有，改良 Ilizarov 延长器， Orthefix 单侧骨段延长器，以及 Baumgart 髓内全植入骨段延长器等。肢体骨端延长器技术在国内外已有 较多临床应用，已积累了丰富的临床经验，并有一些创造性应用46-49。如针对骨缺损的类型、有无感染 和皮肤缺损等情况，在改良 Ilizarov 肢体与骨段延长器的基础上，在适当位置加穿钢针或皮肤牵拉装置 后，即可对皮肤进行逐步牵拉，修复皮肤缺损或疤痕，多段截骨延长，以及结合带锁髓内针等。 5、肢体延长与矫形器：是指肢体延长和矫形技术的联合应用，器械特点是在小腿或大腿骨延长器的 基础上，在相应的部位安放铰链装置，使器械具有牵拉和畸形矫正的功能（病例），也有将空间矫形器和 环式延长器联合应用的（该器械构型的相关报道较少，但临床实践已较为常见，作者和秦泗河均有临床应 用，病例）。但现在临床应用医生根据需要自行组合，对于缺少经验者来说有一定困难。对肢体短缩伴有 骨或关节畸形时，应用具有矫形功能的延长器可延长肢体和矫正畸形，可避免分期治疗，缩短疗程，减少 患者的痛苦。但要求医生除了要很好掌握、熟练肢体延长的技术外，还要很好地了解矫形外科的基本原则， 以及术后管理。否则会顾此失彼，诱发更多的临床问题。 6 6、髓腔内全植入延长器：、髓腔内全植入延长器： Witt 和 Jagger(1977)首先提出应用体外电磁波控制髓内针的骨延长技术， 后经 Guichet 和 Baumgart 的改进而进入临床应用50、51并成具有代表性的髓内全植入延长器：ORTHOFIX 研制的髓内全植入应力骨延长器（Intrame dullary skeletal kinetic distracter ISKD），是通过肢体 的旋转运动作为动力，使髓内针内部机械传动装置实施骨延长，并依据体外的检测结果指导患者进行操作 52，临床初步报告满意，但延长量确切性时有误差。另一种是由 Witenstein intens GmdH 公司和慕尼黑 的 Ludwig Maximilians University 医院联合研发的体外遥控式髓内全植入骨延长器（Fitdone）， Baumgart 有较多的临床报告。体外遥控式髓内全植入骨延长器的结构极为复杂，它由体外电能控制装置、 体内接收装置、微型电机、特殊变速螺杆和滑动髓内针等微型精密构件组成。通过体外遥控方式将电能从 体外传送到埋在皮下的接收器装置，然后驱动髓内针内的微电机牵伸延长。该器械是肢体延长的重大突破， 临床优点也显而易见，免除了外固定器的术后管理的麻烦和各种不便，避免了针孔引起的难看疤痕等，使 很多患者和临床医生产生极大兴趣。因此，在欧美国家发展的速度较快。作者于 2000 年在 1 例双侧胫骨 的延长中，应用了体外遥控式髓内全植入骨延长器，经过基本顺利，在延长到 3.5cm 时有 1 侧发生机械故 障而改用传统骨延长器完成所需的延长长度（X-线片）。机电故障是该器械不可避免的缺陷，发生率在 3% 左右，一旦发生，意味手术的“失败”，不可避免地给患者造成痛苦和巨大的经济损失。对于经济落后国 家而言，昂贵的价格也成为影响使用的“缺点”，但对于国内医疗器械行业来说，是一种机遇和挑战。该 器械不适宜生长期儿童、近期有过骨感染、髓腔过细、骨干顶定点畸形及关节强直等患者使用。 五、肢体延长的疗效标准五、肢体延长的疗效标准 早期的肢体延长目的，仅仅是追求肢体的等长，直至 20 世纪后期才有学者提出了功能要求，而当代 肢体延长的要求越来越高，不仅涉及长度和功能，下肢力线、双侧对称性，以及皮肤瘢痕等与美观有关的 内容，也成为影响肢体延长疗效的评价依据。但由于使用延长器种类，治疗目的、病理特点等因素，很难 以制定确切的肢体延长疗效标准。作者参考双下肢延长标准72的基础上，提出以下肢体延长评分标准， 可以作为参考和商榷。 肢体延长疗效评分标准（满分肢体延长疗效评分标准（满分 100100 分）分） 主要指标主要指标分数分数关节功能关节功能分数分数痛痛 疼疼分数分数外外 观观分数分数 正常40正常35无痛疼15满意 10 长度误差每超过 5%扣 5 分 -51 个关节活动度丧失范围每超 过标准值 10%。 -5轻度疼痛： 疼痛休息后好转。 -3基本满意 （无客观因素） -2 下肢力线偏距误差超 过 3 毫米。 -5存在客观因素，影响下蹲或上 下楼梯。 -5中度疼痛： 有疼痛因素，影响跑跳。 -5不太满意（无客观因素）-3 大小腿比例技术原因 导致的误差超过 10%。 -5因并发症因素影响跑跳。-3重度疼痛：有明显疼痛因 素，影响行走。 -10不满意（无客观因素）-5 标准：长度5%；偏距 3 毫米； 标准：关节范围丧失在 10%以内，行走、下 蹲、跑跳接近正常。 标准：正常为无痛。经检查存在疼痛原因 的确定疼痛程度。主客观不一致时，将主 客观评分相加除 2。 标准：医生和患者对外观、步态和疤痕 等情况共同评分。意见不统一时，将双 方评分相加除 2。 注：标准评定，是在拆除延长器 1 年后的复查（随访），是最终疗效的评定，评定依据为增高协议商定的延长长度和下肢力线，肢体功能，有无疼痛和人体和谐的原则， 以事实为依据由医生和患者双方进行评分，疗效评级：优-90-100 分，良-85-89 分、可-80-84 分、差-79 分以下。如患者拒绝 2 项内容的评分，即视总分在 79 分以下。 六、适应症问题六、适应症问题 肢体延长术的适应症，既有绝对适应症，首选的适应症。现代主题延长技术原则，主要用于各种原因 引起的肢体不等长，如骨折后肢体短缩，脊髓灰质炎后遗症、先天性原因的肢体不等长等。20 世纪 80 年 代开始用于骨缺损或伴肢体短缩，骨不连伴肢体短缩，骨髓炎死骨清除后的骨缺损，以及肿瘤切除后遗留 的骨缺损，先天性胫骨假关节，感染性骨与皮肤缺损，长骨和关节畸形等四肢骨病的治疗。20 世纪 70 年 代，随着技术创新和应用技术的提高，双下肢矫形延长术开始用于，侏儒症、佝偻病、成骨不全等患者。 1972 年 Ilizarov、Deviatov、Trokhova 等首先报告了为侏儒症实施的双侧上下肢延长术53，从而也就开 创了“增高手术”的先河。随后，以色列（Ganel 等 1979），热那亚 （Mastragostino、Bagliani、Maggiani，1980），南斯拉夫（Baeblev、Srakar，1984），挪威 （Bjerkreim、steen1984），Aldegheri （1985 和 1986）trivella（1996 年）、Alberto(1997 年) 以及 Roberto(1988、1999 年)等先后报告了为侏儒症、成骨不全等身材矮小患者的双下肢矫形延长术，并讨论、 描述了患者面对身体、功能、心理和社会等方面的问题，表示了对该手术的支持54-62。俄罗斯库尔干 Ilizarov 中心，在 1990 年之前即实施了双下肢延长手术 500 多例63。Peretti 等64在 104 例软骨发育不 全性侏儒患者行胫骨及股骨延长术，术后患者身高平均增加 33cm，但出现很多并发症。Paley 提出双下肢 延长术符合达芬奇人体黄金分割法，即正常成年人站立时位，从脐到足底的长度占身高的 62%。他分次、 分段延长患者的双股骨、双肱骨和双胫骨，总计可增高约 30cm65。秦的文章）我国的双下肢延长术在骨 科临床也有较多报道。如俞宏亮、林月秋、刘斌、党晓谦等66-70。夏和桃、彭爱民、韩义连等71、72报告， 为侏儒症、成骨不全等矮身材实施双下肢延长 686 例，矫正畸形的同时增加身高 1226cm，平均 14cm， 延长率 36%-90%；根据客观、主观、X-线、症状 4 个指标进行打分评级,优良率为 99.86%。并发症率为 9.6%， 轻为 6.2%、中为 0.26%、无不可逆并发症发生，无足下垂做跟腱延长者。临床观察，绝大多数矮身材患者 伴有程度不等的畸形，如膝关节内翻或外翻，长骨弯曲，膝反屈畸形；小腿旋转等畸形，大小腿比例严重 失调等。实施肢体延长即可矫正畸形，恢复下肢正常力线，又可适度增加身高，是“一举两得”的结果。 因为双下肢矫形延长的质量、长度和数量，代表了肢体延长研究与应用的最高水平。所以，近些年来很多 国家，包括美国、德国、法国等发达国家也正竞相开展，很大程度推动了肢体延长和临床应用。但双下肢 矫形延长技术难度大、要求高、风险也高，谨慎开展，避免滥用。 当前，随着肢体延长技术的日臻完善，骨与软组织（神经、血管、肌肉）安全大幅度的延长，已被大 量基础研究和临床应用得到充分的验证，这使得人们有可能也有欲望，为这种技术寻求更广阔的应用范围。 毋庸讳言，正是这种技术的突破性进展的影响，催生了部分医疗机构开展双下肢延长（增高）手术，引发 了一些并发症。客观的说，并非肢体延长技术的固有缺陷，而更多的是应用者缺乏规范、错误操作，以及 缺乏质量控制手段和临床经验不足所致。从而使双下肢延长（增高）面临着缺少政策环境、医学伦理的支 撑，以及社会公众认知等方面的缺乏。迄今为止，医学自然发展史，是一个不断认识真理的过程，今天看 来不可行的事，明天可能为医学和社会所接受。对此，我们应抱着宽容和辩证的态度，在探索、争论中， 在人类追求新的健康理念和所付出的代价方面寻找最佳结合点。 总之，肢体延长的适应症既有绝对的，公认的，也有挑战性的。使用者应根据临床需要，结合自己 的经验及治疗理念认真、谨慎选择。临床应用应遵循从简单到复杂，从熟练到疑难的原则，在掌握基本原 理，熟练操作和积累一定经验后谨慎拓展，避免用简单的“模仿”轻易开展。 七、并发症的防治七、并发症的防治 有的学者认为73：自从 Codivilla 介绍了对于短腿延长的手术以来，并发症一直折磨着肢体延长技 术。早期的肢体延长并发症不但高，而且严重。如 1908 年，Magnuson 在胫骨延长术中，严重休克、死亡、 骨不愈合、皮肤坏死，骨髓炎、死骨形成、神经牵拉，癫痫样抽搐均有发生。骨不连是开展早期，严重而 高的并发症，一度成为不可以接受肢体延长的原因。随着 Ilizarov 骨延长技术员则的推广应用，才使以 上问题成为历史。但肢体延长并发症的分类、标准很难制定，因为使用的器械类型、病理特点、延长率等 不同情况，并发症的发生率和严重程度也不一样。Paley、simpson、Donald,、Roberto 等报告的并发症为 22%68%不等。国内报道的并发症比例为 9.6%-110%。1996 年以来，作者收治的肢体延长并发症有 62 例， 如畸形愈合、骨不愈合、延长骨吸收、膝关节脱位，膝踝关节僵直，以及关节软损伤等。并发症种类也可 因器械、病种和延长幅度等因素有关，但发生率得高低和严重程度，与医生的学习曲线和经验有关系密切， 如果已在创伤骨科积累一定骨外固定经验，有利于开展肢体延长的临床实践。Ilizrov、Paley 等均探讨过 肢体延长并发症分类的问题74、75。作者根据资料分析和临床体会，将肢体延长并发症分为可逆和不可逆 的两大类；又根据手术治疗、非手术治疗等疑难程度分为：重度、中度和轻度 6 小类。 1、可逆并发症 、轻度并发症：指只需一般外科处理即可治愈或自行康复，无需手术治疗的问题。如针孔感染、 延长器钢针折断、延长期膝关节屈曲畸形等。 、中度并发症：是指需全身药物治疗或简单手术才能治愈的问题，如截骨不全、迟延愈合、腓总 神经传导功能障碍、低位髌骨等。 、重度并发症：是指需要采用综合治疗措施或再次手术才能解决的问题，如早期小腿筋膜综合症、 膝关节关节脱位、骨不连、再骨折、畸形愈合或和长度丢失 5%以上等。 2、不可逆并发症（后遗症）：指并发症在治疗后肢体仍遗留功能障碍或截肢。 、轻度并发症：如骨节软骨损害、骨性关节炎及神经损伤等引起肢体的部分功能障碍等。 、中度并发症：神经、肌肉、血管损伤导致的患肢肌力和关节活动丧失。 、重度并发症：患肢截肢。 肢体延长并发症，绝大多数（98%以上）为可逆并发症，可以治愈，不影响最终疗效；不可逆并发症 约 0%-2%，最终会遗留不同程度的功能障碍，甚至残疾。近些年来，肢体延长并发症的发生率，已有明显 的下降，严重程度也有所降低。但由于缺少技术规范，本不该发生的并发症，却经常发生。严格技术原则， 认真术后管理，及时发现问题并正确处理，是减少并发症发生的关键。 回顾肢体延长术的历史，纵观现状，与其它医学技术的发展历程一样，经历构想失败完善，才有 今天的成熟。尽管今天的肢体延长技术，在基础研究和临床应用方面已取得很大进展，以往人们对肢体延 长的种种“担心”已成为历史，但仍然有还很多问题有待探索和研究。如再生血管的流体力学、神经传导， 生长因子、干细胞及生物化学方面的研究；器械的自动化、智能化、数字化研究和促进新骨生长和矿化方 面的技术和药品等开发，以及新生骨数量和质量的评估方法的研究等等。但目前临床的主要问题，是如何 应用基础研究的成果和新技术指导临床实践，加强国际交流，自主创新，才能健康发展，齐步于国际先进 行例。 参考文献参考文献 1.Ilizarov, G. 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