创伤骨科的研究进展

创伤骨科的研究进展

在过去10年中，新理论、新技术和新方法在伤口科技实体系中取得了迅速发展，并体现在以下几个方面。1骨折固定原则1958年内固定研究学会(AssociationfortheStudyofInternalFixation,ASIF)在瑞士成立,该组织致力于骨折内固定的研究,通过20余年的发展确立了骨折治疗的原则,即“解剖复位,坚强固定,保护血供,早期功能锻炼”,此原则在80年代发展至高峰,代表着世界骨折治疗的发展趋势。但其对于“保护血供”没有提出具体的技术手段。ASIF骨折固定的精髓是折块间的加压理论,但是,前提是解剖复位。在粉碎骨折的情况下,要达到解剖复位势必广泛剥离骨折部位的软组织,使原本已破坏的局部血供受到更多的破坏,在血供很差的软组织环境里,骨的愈合以及无血供小骨块的血供重建需要一个漫长的过程,在此修复期间,钢板承受着生理的负荷,在钢板内产生弯曲及轴向旋转的应力,直至骨折愈合,此时钢板的应力才会减小或消失。所以,在骨折的治疗过程中,钢板的疲劳断裂与骨折愈合的关系如同2个人的赛跑,如果骨折在钢板承受循环载荷而断裂前达到愈合,生理应力的传导通过愈合的骨直接传导,取代了钢板的暂时固定作用,钢板不会断裂;如果骨折长期不愈合,生理负荷长期由钢板承担,那么钢板在重复性载荷作用下会发生失效。所以,目前骨折治疗的理念和技术手段都发生了很大变化。1.1锁定加压钢板传统加压钢板固定是通过螺钉的拧紧使钢板与骨紧密贴合,骨与钢板产生的摩擦阻力越大固定效果越好,但对于骨质疏松的老年人,传统方法不能达到可靠的固定。此外,钢板下骨的血供由于受到钢板挤压影响,也是取板后再骨折的因素之一。锁定加压钢板(lockingcompressionplate,LCP)的设计主要是在钢板的螺钉孔与螺钉的头部制成相互吻合的螺纹,在拧紧时,钢板孔与螺钉头紧紧地锁定在一起,如同置入体内的外固定架。如此设计有2个主要优点:(1)钢板不用塑性,对皮质的血供无明显影响;(2)使用特殊设计的钢板可产生角度固定作用,对骨质疏松病人均可达到坚强内固定(见图1、2)。1.2术中的应用原则微创外科手术技术近几年有了飞速的发展。譬如,对骨干骨折髓内针技术的使用,实际上就是在正常的软组织部位进入,固定骨折,是一种间接固定技术。此种方法极少干扰骨折已破坏的局部软组织血供,使粉碎的骨质在良好血供环境下快速愈合。目前此种技术在全国基本普及。需要提及的是,既然通过间接固定,就要尽可能减少骨折部位的切开,争取闭合复位。在临床中,切开骨折局部,用钢丝环绕加髓内针固定的病例仍屡见不鲜。此种操作方式违背了生物学固定的基本原则,应在临床实践中尽量避免。关节镜技术是微创手术的另一个方面,在此技术的初始阶段,曾一度受到人们的嘲讽:“如果你想看到屋内的东西,为何不将门打开,而从锁孔中窥视呢?”,但随着关节镜技术应用的完善,国内对于膝关节前后交叉韧带损伤均可在镜下得以重建与修复。复发性肩关节脱位在镜下使用缝合锚固定,均为微创手术方法,可最大程度地恢复关节功能,将手术创伤减少到最低限度,这就是关节镜手术的优势。相信在未来10年,关节镜技术的临床应用将在国内创伤骨科得到长足的发展。2新的手术理念在治疗创伤患者中的应用1960年,法国医生Letournel对髋臼骨折进行手术治疗400余例,并发表了专著,成为髋臼骨折手术的先驱。80年代,美国医生JoelMatta介绍了髋臼骨折的新的手术方法,一改过去的保守治疗理念,使其可以经手术获得86%的优良率。在创伤骨科领域中,复杂髋臼骨折的手术是最难的手术之一。通过近10年国内创伤骨科同仁的努力,在相当一级医院,其手术已获得了较好的效果。关节内骨折的另一新发展是膝关节周围陈旧性骨折的截骨矫正术。膝关节是全身最大、结构最复杂的关节。其体表的暴露,最易受到外伤。在其早期处理方面常存在严重问题,临床上常见股骨髁、胫骨平台骨折早期处理不佳的病例。膝关节周围陈旧性骨折截骨术需要医生的经验,以及术前精确的手术计划以及术后正确的康复训练。3医用机器人及计算机技术随着计算机技术和精密机械自动控制技术的日益成熟,以及医学影像设备成像质量的不断提高,使得计算机医学图像三维可视化处理技术、医用机器人、空间三维定位导航系统与临床手术结合了起来。计算机辅助手术导航系统(computerassistedsurgery,CAS)正逐步被医生和工程人员所接受。骨科手术涉及骨骼、关节及其周围软组织,X-ray、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、超声成像(US)等医学影像设备可对其提供清晰影像。骨骼、关节及其周围软组织在物理学上被认为是刚体(rigidstructure),在手术操作过程中不会因器械的移动和体位的变化而变形,所以其医学影像较为准确、丰富,易于三维重建;手术中内固定材料、人工假体的植入在很大程度上依赖骨骼表面标志和术中医学影像,计算机辅助骨科手术(computerassistedorthopaedicssurgery,CAOS)能为骨科手术提供精确的术前、术中定位,可在计算机图形处理工作站上进行术前模拟操作、手术路径规划,在术中可以实时跟踪、监测、显示手术器械、病灶及周边组织、内固定物、人工假体的相关位置等,在计算机指令控制下,医用机器人可以帮助手术医生夹持手术器械、切割、钻孔,这种机械手臂比任何外科医生的手臂都要稳定、准确、持久。在X线下暴露时间较长或感染危险较大的手术环境中,医用机器人的作用尤为重要。医用机器人及计算机辅助骨科手术技术的发展已显现出比传统的手术更精确、更安全、更有效的优势。该技术具体体现在手术入路的规划和仿真、内植物的精确定位以及远程医疗等方面;医用机器人及计算机辅助骨科手术目前在创伤骨科的具体应用主要集中在以下几个方面。3.1脊柱骨折的椎弓根螺钉内固定,相关文献报道,应用传统的椎弓根螺钉内固定方法,即使应用C-臂术中实时透视,或者结合术中X线照像,椎弓根螺钉的定位错误发生率大致是10%～40%,这还是针对有一定脊柱手术经验的骨科医师而言。Nolte等从1995年率先应用CAOS技术开展椎弓根螺钉内固定。此后,很多研究者陆续应用CAOS中的电磁定位、超生波定位、光电定位等方法进行椎弓根螺钉内固定,目前已成为CAOS在骨科开展最早、最成熟的技术,已经有相当数量的临床应用病例报道,并有相关的商品化产品。CAOS主要采用CT或MRI,在术前、术中经计算机图形处理工作站进行图形配准,术中通过电视荧光屏及专用影像跟踪手术器械实时操作,术前确定椎弓根螺钉内固定的路径,术中通过导航手术设备校正,就能够确保椎弓根螺钉的准确植入;目前主要的定位方法为主动跟踪式红外线光学定位方法。3.2应用医用机器人及CAOS技术可以在术前、术中对人工假体的尺寸、骨骼的切割范围准确规划,更重要的是,CAOS可以在术中根据人体生物力学轴线、角度,指导骨科医生精确地放置假体,并可利用医用机器人辅助操作,还能够预评估人工关节置换后的活动范围。3.3对长骨骨折的治疗,骨科医生往往更关注如何实施内固定,而忽略如何实施骨折的复位。应用CAOS及机器人,可以预先从骨折的医学影像上精确计算骨折的移位程度,利用机器人进行定量的闭合复位;带锁髓内钉内固定已成为长骨骨折的主要治疗方法,但是髓内钉的入点选定、远端锁定是操作的难点,CAOS可以解决上述难题,避免医生和患者在X-线下过长时间的暴露。在带锁髓内钉治疗长骨骨折中,手术导航系统可使髓内钉的植入更简单方便。将参考架固定于病人骨折肢体表面,术前扫描侧位和前后位图像,手术过程中系统跟踪手术器械和髓内钉,并将其位置在多幅影像上实时更新显示,两端锁钉的位置只需在侧位图像上将通用钻套头端和尾端重叠在两端的锁钉孔即可准确植入锁钉。3.4关于骨盆、髋臼骨折的治疗,利用计算机的三维成像技术和术中实时监测功能,可以开展微创的髋臼骨折手术及经皮骶髂关节螺钉内固定。3.5可使创伤骨科的远程医疗成为现实,利用专家资源对边远地区的创伤骨科病人实施远程会诊和救治,及时救治患者。CAOS可以利用现代信息网络技术,将患者的医学图像进行异地传输,医用机器人可以接受计算机指令进行异地遥操作。早在90年代初,美国国防部和美国航空航天局就开展了基于医疗机器人技术的远程医疗研究,利用信息技术、机器人遥操作对边远战区和太空站的伤员进行远程救治。但医用机器人及计算机辅助骨科手术在创伤骨科的应用目前还存在几个问题:(1)机器人及导航手术设备价格昂贵,一般医院及患者经济上难以承受。(2)骨科医生的治疗观念需要转变、适应。(3)导航手术的定位方法比较单一,医学图像的配准要求较高,对影像设备的技术要求较高。(4)医用机器人的安全对策需要完善。针对上述问题,医用机器人及计算机辅助骨科手术在创伤骨科的应用目前应向以下几个方向发展:(1)设备小型化、模块化、通用化,易于