创伤骨科发展现状与未来趋势

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楼主 2018-10-11 13:20:01
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随着我国经济建设和工业化程度的不断提高,道路交通伤、高处坠落伤等高能量、高暴力损伤日益增多,严重威胁各行业工作者的生命安全。与此同时,我国人口老龄化进程进一步加快(截至2012年,我国60岁及以上老龄人口达1.94亿),以高龄、多病、全身耐受差为特点的低暴力骨折亦逐年增多。由工业化和老龄化带来的创伤疾病谱改变,不仅冲击了医疗卫生资源原有的配置和服务方向,也给我国的创伤骨科医师带来了前所未有的发展机遇与严峻挑战。而近30年来,随着医学科学技术整体的进步,现代创伤骨科学也取得了很大的发展。特别是损伤控制骨科(DCO)、微创骨科、计算机辅助骨科、加速康复外科等新理念的提出与引入,使得创伤骨科学发生了巨大的革新和进展。本文就国际创伤骨科领域临床最新进展及发展趋势作归总分析,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。


损伤控制理念逐步深入创伤骨科领域


损伤控制最早由美国海军提出,其主要思想是舰艇受到攻击后如何把伤害控制在最小范围并保持战斗力。损伤控制最初被急诊医学用来指导救治严重创伤、大出血患者;随后,Rotondo等报道了损伤控制性外科手段救治严重多发伤患者,认为严重创伤早期采用简单外科手术进行损伤控制可以挽救原本认为无法挽救的危重患者,从而提出了损伤控制外科(DCS)理念。随着DCO理念进一步推广与发展,自20世纪90年代起,DCO理念迅速发展并兴起,其目的是早期行简单、快速、有效的骨折临时固定,待生命体征平稳后再行Ⅱ期确定性处理,尽量避免及减少因手术不当而带来的二次打击。Giannoudis提出了DCO实施的具体步骤:①控制出血,彻底清创,不稳定骨折的早期临时固定;②送至重症监护病房(ICU),纠正低体温、低血容量和凝血功能障碍以达到稳定状态;③一旦患者病情稳定,则进行骨折的最终固定(如接骨板、髓内针等)。


DCO黄金1小时概念


按DCO原则治疗的第一阶段是祛除危及生命的因素并维持血流动力学稳定。文献报道显示,骨折大出血的黄金救治时间为伤后1 h,每延误3 min,死亡率增加1%。美国马里兰大学休克创伤中心创始人Cowley提出著名的“黄金1小时”,即伤后1 h是挽救生命、减少致残的“黄金时间”,其目的是对创伤患者进行快速有效的复苏,最终缩短损伤至手术的时间,其治疗主要包括抗休克、积极控制出血及骨折的临时固定。近年来又提出新的黄金1小时的概念,指在手术室里的创伤患者出现生理极限,即低体温、酸中毒和凝血障碍三联症之前的一段时间。手术本身也是一种创伤,尤其是复杂的大手术,因此始终要牢记严重创伤的预后是由患者的生理极限所决定的,而不是靠外科手术进行解剖关系的恢复所决定的,应力争在患者生理功能发生不可逆损害之前进行复苏和Ⅰ期简易手术,以挽救患者生命。


确定性手术时机的选择


重大手术操作可引起创伤患者的机体发生炎症反应、纤维蛋白溶解和凝血异常,导致局部炎症介质的释放及有毒代谢产物在全身扩散,加重全身的炎症反应。因此,严重创伤后的任何重大手术操作均被视为“二次打击”,可加重患者的病情。计划性再手术时机非常重要,在ICU纠正代谢紊乱和患者病情再次恶化直至多器官功能障碍综合症(MODS)/多脏器功能衰竭(MOF)出现之间存在一个时间窗。de Lesquen等认为在Ⅰ期救命手术后24~48 h是实施Ⅱ期确定性手术的最佳时机。Pape等比较了两组创伤评分相等的患者,认为Ⅱ期确定性手术在Ⅰ期手术后4 d实施最安全。而过分强调DCO理论,早期绝对制动、临时固定的处理,待生命体征平稳后再进行确定性手术,会延长住院和康复时间,无谓增加患者的住院费用。因此,不应因为损伤控制而延误患者手术时机,最新证据显示对充分复苏的高能量多发伤患者,可在充分保证循环的基础上Ⅰ期进行终极固定治疗,如脊柱骨折、髋部骨折等。


但是,DCO理论的确立和实践无疑成为创伤骨科发展史上一个重要的里程碑,随着医学技术的发展和进步,DCO将被赋予更丰富的内涵,必将发挥更加重要的作用。


微创技术及新型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、间接复位的生物学内固定(BO)理念,强调微创技术的运用和保护骨折端局部血运的重要性。在新型内植物的设计上,逐渐重视BO理念的要求,不断革新、创造和研制用于骨折的新型内植物系统。


微创钉板系统


基于微创治疗的先进理念研发了一系列新型内植物:锁定接骨板、解剖锁定接骨板以及可减少接骨板与骨接触面积的点接触锁定加压接骨板和有限接触加压接骨板。锁定接骨板由于螺钉与接骨板之间存在角度稳定界面,放置接骨板时可以完全不与骨发生接触,所以它们在生物力学角度被看作是内固定架。鉴于锁定接骨板在生物力学的先天优势,可以为骨质疏松性骨折、粉碎性骨折及关节周围骨折提供更稳定的固定。与传统非锁定固定相比,锁定加压接骨板(LCP)的锁定螺钉增加了额外的稳定性,这也进一步推动了微创骨折固定技术的应用。解剖锁定接骨板允许直接经皮插入而不过多考虑骨的形状和接骨板塑形,可有效减少软组织损伤和骨膜剥离、保护骨断端血供;同时采用桥接固定使骨折端相对稳定,为骨折二期愈合提供了良好的生物学环境,完全符合BO理念。特别是将外固定技术和锁定接骨板技术结合到一起的微创内固定稳定系统(LISS)成为新一代微创内固定技术的代表。LISS接骨板通过将螺钉锁入接骨板实现增强的成角稳定性,增加对干骺端的把持力,兼有接骨板与外固定架的优点,对血运破坏少,便于复杂关节、干骺端骨折和假体周围骨折等固定。


髓内固定技术


髓内钉固定本身就是BO,目前大部分长骨骨折和髋部骨折均可以通过经皮的方式置入髓内钉。尤其是股骨近端髓内钉系统(如GammaⅢ钉、PFN、PF-NA等)以优越的生物力学特性已逐步替代DHS等髓外固定系统,成为治疗不稳定股骨转子间骨折的主流术式。Anglen等研究发现,从1999至2006年髓内固定的应用比例由3%提高至67%。而且对于严重骨质疏松导致的不稳定性股骨转子间骨折,施乐辉公司推出改良的骨水泥强化型PFNA,与传统PFNA相比,其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。此外,施乐辉公司还推出一种革命性创新成果-股骨近端髓内钉InterTAN,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。


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种的解剖特征设计,尤其是解剖型接骨板系列,国内医师在手术台上经常遇到“解剖接骨板并不解剖”的现象,因此,研究符合国人骨和关节解剖生理特点的内植物是中国创伤骨科医师新的使命。


数字技术在创伤骨科应用前景广泛


近年来,数字技术的飞速发展为骨科疾病的临床诊疗和基础研究提供了新的手段,其与传统骨科互相融合、互相促进、互相影响,逐渐形成具有时代特征的现代数字骨科。目前,数字技术已融入创伤骨科的方方面面,包括医学影像处理与三维建模技术、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术、手术规划与虚拟仿真技术、手术导航与机器人辅助复位等。


医学影像处理与三维建模技术


影像学检查为骨折的正确诊断及分型提供了重要依据,传统诊断主要基于X线片、CT断层扫描及术中透视等二维图像技术,但对于复杂骨折及伴有血管神经损伤或临近脏器的多发伤而言,难以全面掌握骨折部位解剖关系而形成立体概念。计算机软件系统(如Mimics)利用患者术前的影像学数据重建骨块之间及临近组织的三维空间模型,可直观地显示复杂骨折的实际情况,为复杂骨折的准确诊断和精确治疗提供良好的参考依据。同时,该类软件还可根据重建的三维模型进行有限元分析,从而计算局部受力情况、分析受伤机制、比较不同术式及固定物的力学特性等,为创伤骨科的基础研究提供理论基础。


CAD/CAM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,尤其是个体化手术模板及内固定器材的制作、手术接骨板的设计改良及手术方法改进等领域。例如在建立国人髋臼后方骨骼的点云数据库的基础上,结合CAD/CAM技术设计并制作出髋臼后壁解剖锁定导航接骨板,不仅更符合国人的髋臼后壁形态学特点,还能根据预留的钉孔安全置入骨盆微创螺钉,目前已投入临床应用并取得满意的治疗效果。


手术规划与虚拟仿真技术


手术规划与虚拟手术仿真系统的应用使创伤骨科医师可在术前全面了解手术全过程,通过术前规划及手术模拟操作,最终达到缩短手术时间,提高手术准确性、可靠性和安全性的效果。首先,利用计算机图像处理技术对患者的图像信息(术前X线片、CT、MRI)进行分析和处理,通过三维重建、图像配准、图像融合等技术重建患者的三维模型影像并建立虚拟坐标空间。医师可以在术前漫游手术部位的三维重构图像,从而对手术部位及邻近区域的解剖结构有一个明确的认识,然后确定手术规划及手术方案,使手术方案构思比较客观、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,以验证手术方案的正确性。特别是在创伤骨科最具挑战性的骨盆及髋臼骨折治疗中,采用手术规划与虚拟手术仿真系统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重要作用。


计算机辅助骨折复位与机器人手术系统


传统的骨折复位操作存在复位精准度不高、术中透视辐射剂量大、复位信息及状态缺乏定量化等不足,而且手动复位的效果很难精确达到术前的规划位置,在复位完成后也很难维持复位状态。随着数字技术和机器人技术的发展,基于医学影像引导的机器人辅助复位方法被引入长骨骨折复位操作。机器人具有自主操作、抗辐射等特点,可有效提高复位精度,降低射线对医患双方的辐射,因而在骨折复位中受到广泛重视。韩巍等自主研发并联复位机器人系统开展了模型测试实验,制定了复位操作流程,并制定了基于二维透视图像的性能评价指标。


该复位机器人的复位精度满足临床要求,并能够有效维持复位状态。Du等研制的基于术前CT的六自由度并联机器人复位系统,将主从操作概念引入复位过程,实现了医师远距离操作下的骨折复位,并采用轴向位移、侧向位移、侧方成角、内旋/外旋四个参数来评价机器人的复位效果。目前已经完成模型骨、尸体骨试验,复位精度较高,满足临床需要。目前长骨骨折复位已实现了微创化,其发展趋势是自动化和智能化。随着对机器人性能的评价指标体系和评价手段的不断发展和标准化,骨折复位机器人也将日趋完善,从而进一步促进机器人在创伤骨科临床的应用和推广。


总结与展望


20世纪80年代以来,我国的创伤骨科救治水平取得了长足的进步,无论是骨折最新治疗理念、最新的微创技术及新型内固定产品,我们与国外已不存在技术上的壁垒与差距。国内外同行应用同样先进的技术和内植物治疗骨折,取得与之媲美的临床效果;越来越多的国内同仁与外国同道在国际讲坛上切磋交流,收获同样的赞誉与认可。这些发展与进步不仅得益于国家综合国力和科技水平的提升,也得益于医学科学的整体进步,更与骨科前辈与全体同仁锐意进取、自强不息的创新精神密不可分。


智能化、微创化、个体化、精准化将成为未来创伤骨科的重要发展方向。创伤骨科医师的双手将从传统手术中解脱出来,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技术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;可以通过人机交互方式设计个体化内植物和关节假体。


未来新诊疗技术的不断发展并不意味着外科医师职业的消亡,相反对外科医师而言意味着更高的要求,即医师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。相信在广大医师和科研工作者的不懈努力下,我国创伤骨科学一定能不断发展和进步,使临床救治水平上升到一个新的阶段。

来源:中华骨与关节外科杂志2015年第8卷第1期

作者:中国人民解放军总医院骨科 唐佩福



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